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Abstract

本发明的名称为一种动力电池液体加热与冷却系统。属于动力电池技术领域。它主要是解决现有加热和冷却两套系统存在成本较高和较大降低电池包能量密度的问题。它的主要特征是：包括液冷板、冷却液箱、制冷泵、半导体制冷片和制热泵等；半导体制冷片的制冷、制热一端分别经第二电子开关阀和第三电子开关阀连接液冷板进液端，制冷、制热另一端分别经制冷泵和出液管与冷却液箱连接。本发明具有仅一套系统即可实现加热或制冷、能够有效判断冷却板是否漏液和不降低电池包能量密度的特点，主要用于温度小于0℃、大于45℃或温差大于5℃时对动力电池预热或冷却。

Description

一种动力电池液体加热与冷却系统
技术领域
本发明属于动力电池技术领域。具体涉及一种动力电池液体加热与冷却系统，主要用于动力电池低温情况下的预加热和高温环境的冷却。
背景技术
新能源汽车是近年来发展起来的一个新兴产业，以其绿色、环保、低能耗的独特优势迅速占领市场。现有动力电池的温度适应性通常为0-45℃，低于0℃，锂电池性能就会下降，放电能力降低，而高于45℃，则会导致锂电池过快老化，存在隔膜、电解液不稳定，发生分解的风险。传统的动力电池加热与冷却系统是分开的，利用PTC电加热器进行加热、单独的液冷系统进行冷却，其不足之处是两套独立系统、成本较高，且大大降低了电池包能量密度；或通过安装相变材料进行动力电池加热与冷却，但相变材料成本较高、且当前技术不够成熟，目前应用并不普遍。因此，需要开发一套动力电池加热与冷却系统，以确保电芯工作在温度适应区。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足，利用半导体制冷片两极片（制热端和制冷端）温差40-65℃的特性，开发一套与动力电池匹配的动力电池液体加热与冷却系统。
本发明的技术解决方案是：一种动力电池液体加热与冷却系统，包括液冷板、冷却液箱、制冷泵、进液管和出液管，其特征在于：还包括半导体制冷片和制热泵；其中，所述液冷板进液端与第一电子流量计一端连接，第一电子流量计另一端分别与第二电子开关阀和第三电子开关阀的一端连接；第三电子开关阀的另一端与半导体制冷片的制热一端连接，半导体制冷片的制热另一端与制热泵一端连接；第二电子开关阀的另一端与半导体制冷片的制冷一端和第一电子开关阀一端连接，半导体制冷片的制冷另一端与制冷泵一端连接；第一电子开关阀另一端、制冷泵另一端和制热泵另一端分别与冷却液箱连接；所述液冷板出液端经第二电子流量计与冷却液箱连接。
本发明的技术解决方案中所述的第三电子开关阀的另一端与冷却液箱之间设有第四电子开关阀和风冷器。
本发明的技术解决方案中所述的制冷泵另一端、制热泵另一端与冷却液箱之间分别设有第二过滤器、第一过滤器。
本发明的技术解决方案中所述的冷却液箱包含冷却液，冷却液为水、乙二醇混合物。
本发明由于采用由液冷板、冷却液箱、制冷泵、进液管、出液管、半导体制冷片和制热泵构成的动力电池液体加热与冷却系统，其中，液冷板进液端与第一电子流量计一端连接，第一电子流量计另一端分别与第二电子开关阀和第三电子开关阀的一端连接，第三电子开关阀的另一端与半导体制冷片的制热一端连接，半导体制冷片的制热另一端与制热泵一端连接，第二电子开关阀的另一端与半导体制冷片的制冷一端和第一电子开关阀一端连接，半导体制冷片的制冷另一端与制冷泵一端连接，第一电子开关阀另一端、制冷泵另一端和制热泵另一端分别与冷却液箱连接，液冷板出液端经第二电子流量计与冷却液箱连接，因而仅需对外设件进行调节，即可分别实现动力电池的加热与冷却。
动力电池加热：通过冷却液循环使半导体制冷片制冷端温度大于-20℃（环境温度极低情况），根据半导体制冷片温差特性，即制热端温度在20-45℃；冷却液通过制热端加热后流入电池包冷却板，对电芯进行加热。
动力电池冷却：通过冷却液循环使半导体制冷片制热端温度低于40℃（环境温度极高情况），根据半导体制冷片温差特性，即制冷端温度应该在-5-20℃，冷却液通过制冷端冷却后流入电池冷却板，对电芯进行冷却。
本发明具有仅一套系统即可实现加热或制冷、能够有效判断冷却板是否漏液和不降低电池包能量密度的特点。
附图说明
图1为本发明加热与冷却系统原理图。
图2是本发明加热与冷却系统控制原理图。
附图标记：1. 冷却液箱；2. 第一电子开关阀；3. 第二电子开关阀；4. 第一电子流量计；5. 液冷板；6. 电芯；7. BMS系统；8. 第二电子流量计；9. 第三电子开关阀；10.第四电子开关阀；11. 风冷器；12. 半导体制冷片；13. 制热泵；14. 第一过滤器；15. 制冷泵；16. 第二过滤器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1、图2所示，本发明一种动力电池液体加热与冷却系统，包括液冷板5、冷却液箱1、制冷泵15、进液管、出液管、半导体制冷片12、制热泵13、电子流量计、电子开关阀和过滤器等。
动力电池包包括电芯6、BMS和液冷板5，其中，液冷板5共用，没有降低电池包能量密度。
液冷板5进液端与冷却液箱1之间通过进液管依次连接第一电子流量计4、第二电子开关阀3和第一电子开关阀2。第三电子开关阀9的一端与第一电子流量计4和第二电子开关阀3的连接端通过进液管连接，另一端分别与半导体制冷片12的制热一端和第四电子开关阀10一端通过进液管连接。半导体制冷片12的制冷一端与第二电子开关阀3和第一电子开关阀2的连接端通过进液管连接。半导体制冷片12的制冷另一端与冷却液箱1之间通过进液管依次连接制冷泵15和第二过滤器16。半导体制冷片12的制热另一端与冷却液箱1之间通过进液管依次连接制热泵13和第一过滤器14。第四电子开关阀10与冷却液箱1之间通过进液管连接风冷器11。
液冷板5出液端与冷却液箱1之间通过进液管连接第二电子流量计8。
冷却液箱1包含冷却液，冷却液为水、乙二醇混合物，能够防冻。
第一电子流量计4和第二电子流量计8，具有较高精度，其差值能够有效判断液冷板5是否存在漏液。
本发明启动前，系统复位，所有部件均关闭。
BMS模组温度点采样，当测量点温度小于0℃，启动动力电池加热系统；当测量点温度大于45℃或测量点温差大于5℃，启动动力电池制冷系统；当测量点温度在0-45℃且温差小于5℃，加热与冷却系统不工作。
动力电池加热：1、开启第一电子开关阀2，启动制冷泵15；2、开启第三电子开关阀9，启动制热泵13，电芯6加热；3、开启第一电子流量计4与第二电子流量计8，实施监控两者流量差，如出现漏液及时关闭制热泵13、制冷泵15，延时后关闭第一电子开关阀2和第三电子开关阀9。
动力电池冷却：1、开启第四电子开关阀10，启动制热泵13，开启风冷器11；2、开启第二电子开关阀3，启动制冷泵15，电芯6冷却；3、开启第一电子流量计4与第二电子流量计8，实施监控两者流量差，如出现漏液及时关闭制热泵13、制冷泵15，延时后关闭第二电子开关阀3和第四电子开关阀10。
图2为本发明加热与冷却系统的控制策略，BMS实时采样电芯温度，依据电芯最低、最高温度或最大温差，做出相应判断：动力电池温控系统加热、制冷或待机，进而操作相应继电器控制上述半导体制冷片、泵、电子开关阀、风冷器开启或关闭，从而实现相应的功能；BMS液冷板进出口流量实时监测，主要用于液冷板漏液检测，以避免因液冷板漏液而造成动力电池系统安全性问题。

Claims (4)

1.一种动力电池液体加热与冷却系统，包括液冷板（5）、冷却液箱（1）、制冷泵（15）、进液管和出液管，其特征在于：还包括半导体制冷片（12）和制热泵（13）；其中，所述液冷板（5）进液端与第一电子流量计（4）一端连接，第一电子流量计（4）另一端分别与第二电子开关阀（3）和第三电子开关阀（9）的一端连接；第三电子开关阀（9）的另一端与半导体制冷片（12）的制热一端连接，半导体制冷片（12）的制热另一端与制热泵（13）一端连接；第二电子开关阀（3）的另一端与半导体制冷片（12）的制冷一端和第一电子开关阀（2）一端连接，半导体制冷片（12）的制冷另一端与制冷泵（15）一端连接；第一电子开关阀（2）另一端、制冷泵（15）另一端和制热泵（13）另一端分别与冷却液箱（1）连接；所述液冷板（5）出液端经第二电子流量计（8）与冷却液箱（1）连接。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池液体加热与冷却系统，其特征在于：所述的第三电子开关阀（9）的另一端与冷却液箱（1）之间设有第四电子开关阀（10）和风冷器（11）。
3.根据权利要求1或 2所述的一种动力电池液体加热与冷却系统，其特征在于：所述的制冷泵（15）另一端、制热泵（13）另一端与冷却液箱（1）之间分别设有第二过滤器（16）、第一过滤器（14）。
4.根据权利要求1或2所述的一种动力电池液体加热与冷却系统，其特征在于：所述的冷却液箱（1）包含冷却液，冷却液为水、乙二醇混合物。
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