CN110233309A - 电池组液冷均温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池组液冷均温系统，包括液冷管、与电池组相接触的液冷板、制冷装置、位于液冷板与制冷装置之间的均温装置、水箱、液冷动力源以及在所述液冷管内流动的载冷剂，所述液冷板、制冷装置、制冷动力源依次通过所述液冷管连接形成一个散热回路。所述均温装置包括电磁阀，所述电磁阀具有三个工作口，所述制冷装置可根据电池组两端的温差来控制电磁阀的其中两个工作口导通、另一工作口关断，继而使载冷剂在散热回路中正向/反向流动，保证了电池组的温度一致性，同时还保障了电池组的使用寿命。

Description

电池组液冷均温系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车电池技术领域，尤其涉及一种电池组液冷均温系统。
背景技术
通常情况下，电动汽车用动力电池组的冷却方法为液冷(水冷)方式，具体为：利用载冷剂流经电池包内部液冷板，通过低温载冷剂自身吸热升温带走电池包内部的热量，因此会出现液冷板进出口载冷剂存在温差的现象，间接影响了位于液冷板进出口的电芯温度。同时，采用载冷剂自循环减少温差的方法循环时间长，均温效果微弱，减少了可正常使用车辆所占时间比例；此外，若长时间处于温差过大状态，会导致整个动力电池系统电芯一致性变差、引发温差过大报警、动力电池系统寿命大幅减少等隐性故障，整车运行可靠性降低。
有鉴于此，确有必要对现有的液冷方式进行改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池组液冷均温系统，该电池组液冷均温系统能够根据电池组两端的温差改变载冷剂的流向，保证电池组的温度一致性。
为实现上述目的，本发明提供了一种电池组液冷均温系统，包括液冷管、与电池组相接触的液冷板、制冷装置、水箱、液冷动力源以及在所述液冷管内流动的载冷剂，所述液冷板、制冷装置、制冷动力源依次通过所述液冷管连接形成一个散热回路，所述电池组液冷均温系统还包括位于所述液冷板与制冷装置之间的均温装置，所述均温装置包括电磁阀，所述电磁阀具有第一工作口、第二工作口和第三工作口，且当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述制冷装置控制电磁阀的第一工作口和第三工作口导通，使载冷剂在所述散热回路中正向流动；当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述制冷装置控制电磁阀的第二工作口和第三工作口导通，使载冷剂在所述散热回路中反向流动。
作为本发明的进一步改进，所述均温装置还包括位于液冷板与电磁阀之间的三通阀，以在所述制冷装置的控制下改变自液冷板流出的载冷剂的流向。
作为本发明的进一步改进，所述三通阀设置有两个，且分别位于所述液冷板的两端；所述电磁阀也设置有两个，每个三通阀的其中一端通过液冷管与液冷板相连、另外两端分别通过液冷管与两个电磁阀相连。
作为本发明的进一步改进，两个所述电磁阀分别为第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀通过液冷管连通所述液冷板与所述制冷装置，所述第二电磁阀通过液冷管连通所述液冷动力源与所述液冷板。
作为本发明的进一步改进，两个所述三通阀分别为第一三通阀和第二三通阀，且当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述第一三通阀连通所述液冷板与所述第一电磁阀的第一工作口，所述第二三通阀连通所述第二电磁阀的第一工作口与所述液冷板。
作为本发明的进一步改进，两个所述三通阀分别为第一三通阀和第二三通阀，且当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述第二三通阀连通所述液冷板与所述第一电磁阀的第二工作口，所述第一三通阀连通所述第二电磁阀的第二工作口与所述液冷板。
作为本发明的进一步改进，所述均温装置还包括与所述液冷动力源并联设置的动力部件，且所述液冷动力源与所述动力部件反向设置，所述电磁阀的第三工作口通过液冷管与所述液冷板相连、第一工作口和第二工作口分别通过液冷管与所述液冷动力源和动力部件相连。
作为本发明的进一步改进，当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述电磁阀的第一工作口和第三工作口导通，以连通所述液冷板与所述液冷动力源；当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述电磁阀的第二工作口和第三工作口导通，以连通所述液冷板与所述动力部件。
作为本发明的进一步改进，所述均温装置还包括位于所述电磁阀与所述制冷装置之间的三通阀，且所述三通阀的其中一端通过液冷管与所述制冷装置相连、另外两端分别通过液冷管与所述液冷动力源和动力部件相连。
作为本发明的进一步改进，所述液冷动力源为水泵，以为所述载冷剂的流动提供动能，推动所述载冷剂在所述散热回路中流动。
本发明的有益效果是：本发明的电池组液冷均温系统通过在液冷板与制冷装置之间设置电磁阀，且该电磁阀具有三个工作口，从而制冷装置可根据电池组两端的温差来控制电磁阀的其中两个工作口导通、另一工作口关断，继而使载冷剂在散热回路中正向/反向流动，保证了电池组的温度一致性，同时还保障了电池组的使用寿命。
附图说明
图1是本发明电池组液冷均温系统的第一实施方式结构示意图。
图2是图1所示电池组液冷均温系统在初始状态下的载冷剂流向图。
图3是图1所示电池组液冷均温系统在控温状态下的载冷剂流向图。
图4是本发明电池组液冷均温系统的第二实施方式结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明揭示了一种电池组液冷均温系统，包括液冷管1、与电池组(未图示)相接触的液冷板2、制冷装置3、水箱4、液冷动力源5以及在所述液冷管1内流动的载冷剂(未图示)，其中所述液冷板2、制冷装置3、液冷动力源5依次通过所述液冷管1连接形成一个散热回路。水箱4通过液冷管1与散热回路相连，用于储存、添加或更换载冷剂。
液冷板2设置有多块，并放置在动力电池箱10内部，以与电池组相接触，从而降低电池组的温度。本实施例中，多块液冷板2采取串联的方式相互连接；当然，在其他实施例中，多块液冷板2也可采取并联的方式相互连接，只要能够对电池组进行降温即可，此处不作限制。此外，液冷板2可以采用顶置、底置、夹在电芯中间等方式进行放置，此处也不作限制。
制冷装置3内包含压缩机、冷凝器、板式换热器、冷凝风扇、膨胀阀、控制器等制冷零部件，主要用于冷却载冷剂。此外，制冷装置3还用于控制载冷剂在散热回路中的流向。
液冷动力源5为水泵，主要用于为载冷剂的流动提供动能，从而推动载冷剂在所述散热回路中循环流动。
本发明的电池组液冷均温系统还包括位于液冷板2与制冷装置3之间的均温装置，所述均温装置包括电磁阀6及位于液冷板2与电磁阀6之间的三通阀7，所述电磁阀6和三通阀7均受制冷装置3的控制，从而改变自液冷板2流出的载冷剂的流向。
所述电磁阀6具有第一工作口、第二工作口和第三工作口，且当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述制冷装置3控制电磁阀6的第一工作口和第三工作口导通，使载冷剂在散热回路中正向流动；当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述制冷装置3控制电磁阀6的第二工作口和第三工作口导通，使载冷剂在散热回路中反向流动。
所述三通阀7设置有两个，且分别位于所述液冷板2的两端；所述电磁阀6也设置有两个，且每个三通阀7的其中一端通过液冷管1与液冷板2相连、另外两端分别通过液冷管1与两个电磁阀6相连。
具体来讲，两个电磁阀6分别为第一电磁阀61和第二电磁阀62，第一电磁阀61具有第一工作口a、第二工作口b和第三工作口c，第二电磁阀62具有第一工作口d、第二工作口e和第三工作口f。所述第一电磁阀61通过液冷管1连通所述液冷板2与所述制冷装置3，且第一电磁阀61的第一工作口a通过液冷管1与液冷板2相连、第三工作口c通过液冷管1与制冷装置3相连；所述第二电磁阀62通过液冷管1连通所述液冷动力源5与所述液冷板2，且第二电磁阀62的第一工作口d通过液冷管1与液冷板2相连、第三工作口f通过液冷管1与液冷动力源5相连。
两个三通阀7分别为第一三通阀71和第二三通阀72，且当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述第一三通阀71连通所述液冷板2与所述第一电磁阀61的第一工作口a，所述第二三通阀72连通所述第二电磁阀62的第一工作口d与所述液冷板2；而当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述第二三通阀72连通所述液冷板2与所述第一电磁阀61的第二工作口b，所述第一三通阀71连通所述第二电磁阀62的第二工作口e与所述液冷板2。
定义动力电池箱10靠近进、出水口处电池组的温差为△T＝T1-T2，第一设定值为y，第二设定值为x，且x和y的具体数值可根据实际情况进行设置。
如图2所示，在初始状态下，△T≤第一设定值y，制冷装置3控制第一电磁阀61的第一工作口a与第一三通阀71连通、第三工作口c与制冷装置3连通、第二工作口b关断；同时，第二电磁阀62的第三工作口f与液冷动力源5连通、第一工作口d与第二三通阀72连通、第二工作口e关断；此时，载冷剂在液冷动力源5的驱动下沿正向(即图2的顺时针方向)流动。
如图3所示，在控温状态下，△T＞第二设定值x，制冷装置3控制第一电磁阀61的第二工作口b与第二三通阀72连通、第三工作口c与制冷装置3连通、第一工作口a关断；同时，第二电磁阀62的第三工作口f与液冷动力源5连通、第二工作口e与第一三通阀71连通、第一工作口d关断；此时，载冷剂在液冷动力源5的驱动下沿反向(即图3的逆时针方向)流动。
当电池组液冷均温系统即将停止工作时，在下电或休眠前也将所述第一电磁阀61和第二电磁阀62恢复到初始状态。
由图2与图3可见：控制电磁阀6的相应工作口的导通或关断，可以改变载冷剂在散热回路中的流向，从而快速减少电池组两端的温差。
如图4所示，为本发明电池组液冷均温系统的第二实施方式。在本实施方式中，电磁阀6只设置有一个，三通阀7也只设置有一个，且电磁阀6和三通阀7分别设置在液冷动力源5的两端；所述均温装置包括与液冷动力源5并联设置的动力部件8，且所述液冷动力源5与所述动力部件8反向设置。较佳地，所述液冷动力源5与所述动力部件8均为水泵，且为具有反转功能(即吸水口和排水口互换)的水泵。
具体的，电磁阀6的第三工作口c通过液冷管1与所述液冷板2相连、第一工作口a通过液冷管1与所述液冷动力源5相连、第二工作口b通过液冷管1与动力部件8相连。三通阀7的其中一端通过液冷管1与制冷装置3相连、另外两端分别通过液冷管1与液冷动力源5和动力部件8相连。
在初始状态下，电池组两端的温差△T≤第一设定值y，制冷装置3控制电磁阀6的第一工作口a和第三工作口c导通、第二工作口b关断，以连通所述液冷板2与所述液冷动力源5，此时，载冷剂在液冷动力源5的驱动下沿正向(即图4的顺时针方向)流动。
在控温状态下，电池组两端的温差△T＞第二设定值x，制冷装置3控制电磁阀6的第二工作口b和第三工作口c导通、第一工作口a关断，以连通所述液冷板2与所述动力部件8，此时，载冷剂在动力部件8的驱动下沿反向(即图4的逆时针方向)流动。
当然，液冷动力源5和/或动力部件8与电磁阀6之间也可根据实际需要串联一PTC加热器，以提供加热功能。
综上所述，本发明的电池组液冷均温系统通过在液冷板2与制冷装置3之间设置电磁阀6，且该电磁阀6具有三个工作口，从而制冷装置3可根据电池组两端的温差来控制电磁阀6的其中两个工作口导通、另一工作口关断，继而使载冷剂在散热回路中正向/反向流动，保证了电池组的温度一致性，同时还保障了电池组的使用寿命。相较于现有技术，本发明成本较低、控制精准，可显著减少行车、充电过程中因温差过大需等待或限制功率的时间，大大提升了用户体验，更保证了动力电池系统的温度一致性，保障了使用寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池组液冷均温系统，包括液冷管、与电池组相接触的液冷板、制冷装置、水箱、液冷动力源以及在所述液冷管内流动的载冷剂，所述液冷板、制冷装置、制冷动力源依次通过所述液冷管连接形成一个散热回路，其特征在于：还包括位于所述液冷板与制冷装置之间的均温装置，所述均温装置包括电磁阀，所述电磁阀具有第一工作口、第二工作口和第三工作口，且当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述制冷装置控制电磁阀的第一工作口和第三工作口导通，使载冷剂在所述散热回路中正向流动；当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述制冷装置控制电磁阀的第二工作口和第三工作口导通，使载冷剂在所述散热回路中反向流动。
2.根据权利要求1所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：所述均温装置还包括位于液冷板与电磁阀之间的三通阀，以在所述制冷装置的控制下改变自液冷板流出的载冷剂的流向。
3.根据权利要求2所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：所述三通阀设置有两个，且分别位于所述液冷板的两端；所述电磁阀也设置有两个，每个三通阀的其中一端通过液冷管与液冷板相连、另外两端分别通过液冷管与两个电磁阀相连。
4.根据权利要求3所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：两个所述电磁阀分别为第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀通过液冷管连通所述液冷板与所述制冷装置，所述第二电磁阀通过液冷管连通所述液冷动力源与所述液冷板。
5.根据权利要求4所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：两个所述三通阀分别为第一三通阀和第二三通阀，且当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述第一三通阀连通所述液冷板与所述第一电磁阀的第一工作口，所述第二三通阀连通所述第二电磁阀的第一工作口与所述液冷板。
6.根据权利要求4所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：两个所述三通阀分别为第一三通阀和第二三通阀，且当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述第二三通阀连通所述液冷板与所述第一电磁阀的第二工作口，所述第一三通阀连通所述第二电磁阀的第二工作口与所述液冷板。
7.根据权利要求1所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：所述均温装置还包括与所述液冷动力源并联设置的动力部件，且所述液冷动力源与所述动力部件反向设置，所述电磁阀的第三工作口通过液冷管与所述液冷板相连、第一工作口和第二工作口分别通过液冷管与所述液冷动力源和动力部件相连。
8.根据权利要求7所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：当电池组两端的温差小于第一设定值时，所述电磁阀的第一工作口和第三工作口导通，以连通所述液冷板与所述液冷动力源；当电池组两端的温差大于第二设定值时，所述电磁阀的第二工作口和第三工作口导通，以连通所述液冷板与所述动力部件。
9.根据权利要求7所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：所述均温装置还包括位于所述电磁阀与所述制冷装置之间的三通阀，且所述三通阀的其中一端通过液冷管与所述制冷装置相连、另外两端分别通过液冷管与所述液冷动力源和动力部件相连。
10.根据权利要求1所述的电池组液冷均温系统，其特征在于：所述液冷动力源为水泵，以为所述载冷剂的流动提供动能，推动所述载冷剂在所述散热回路中流动。
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