CN111664604A - 一种电池包试验温控装置及其温度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电池包温控装置,包括换热器，所述换热器一侧设有制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路上依次设有压缩机、储液器、冷凝器、高压表、干燥过滤器、膨胀阀，换热器的另一侧设有制冷水箱、温控水箱及电池包，所述换热器、制冷水箱、温控水箱及电池包之间均通过两条管道连接，所述换热器与制冷水箱之间的一条管路上设有循环泵；所述制冷水箱与温控水箱之间的一条管路上设有二号PID控制变频泵；所述温控水箱与电池包之间的一条管路上设有一号PID变频泵、流量计、一号温度传感器及一号压力传感器，另一条管路上设有二号温度传感器及二号压力传感器；可以模拟电池包内部循环液体在不同温度进行循环；在控制温度时，同时可以控制循环液体的流量与压力；可以模拟电池包在高温、低温环境下，电池包内循环液对电池充放电时功率影响及对电池寿命的影响。

Description

一种电池包试验温控装置及其温度控制方法

技术领域

本发明涉及试验温控装置，具体地说是一种电池包试验温控装置及其温度控制方法。

背景技术

蓄电池在研发过程,需要模拟蓄电池在不同的温度环境下，对电池进行充放电模拟。蓄电池在充放电过程中，蓄电池中的电能经过化学作用一部分转变为化学能，还用一部分转变为热能和其他能量。充放电电池发热属于正常现象，但是蓄电池在快速充放电时，电池内部和表面会有较大的温升。且由于电池本身的特性和电池包内部温场分布的不均，极易造成电池包内部冷却及温度不均匀问题，缩短电池使用寿命。所以有必要开发一种系统，模拟在高温、低温下蓄电池内部循环温度变化，同时可以模拟内部循环流量、压力。考核电池包在不同的温度场、不同的压力、不同的流量下对电池包的功率影响及电池包内密封的考核。目前市面上还缺少一种能满足上述要求的电池包试验温控装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种可模拟在高温、低温下蓄电池内部循环温度变化，同时可以模拟内部循环流量、压力；考核电池包在不同的温度场、不同的压力、不同的流量下对电池包的功率影响的电池包试验温控装置。

本发明采用的技术方案是：

一种电池包温控装置,包括换热器，所述换热器一侧设有制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路上依次设有油分离器、压缩机、储液器、冷凝器、高压表、干燥过滤器、膨胀阀；换热器的另一侧设有制冷水箱、温控水箱及电池包，所述换热器、制冷水箱、温控水箱及电池包之间均通过两条管道连接以形成循环回路，所述换热器与制冷水箱之间的一条管路上设有循环泵；所述制冷水箱与温控水箱之间的一条管路上设有二号PID控制变频泵；所述温控水箱与电池包之间的一条管路上设有一号PID变频泵、流量计、一号温度传感器及一号压力传感器，另一条管路上设有二号温度传感器及二号压力传感器，所述温控水箱内设有用于快速对温控水箱升温的加热器；温控水箱外侧设有均温泵，均温泵通过管路一端与温控水箱的上层相通，另一层与温控水箱的下层相通。

进一步的，所述制冷剂循环管路上还设有压力控制阀。

进一步的，所述冷凝器上设有散热风扇。

进一步的，所述储液器、油分离器及换热器之间通过高低压控制管相连接，高低压控制管为一条从换热器出发，然后二分至储液器和油分离器的管路。

本发明的有益效果和特点是：(1)可以模拟电池包内部循环液体在不同温度进行循环；(2)在控制温度时，同时可以控制循环液体的流量与压力。(3)可以快速的升温与降温，考核电池包的密封，充放电效率和对电池寿命的影响。(4)可以模拟电池包在高温、低温环境下，电池包内循环液对电池充放电时功率影响(电池发热时充电与放电的功率会衰减，储能也会衰减))，该装置也可以用于电池管理系统高温、低温环境下电池系统的对其稳定性、内部零部件电器组件进行考核。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的结构原理示意图。

图中编号分别表示：1-压缩机、2-储液器、3-冷凝器、4-高压表、5-干燥过滤器、6-压力控制阀、7-膨胀阀、8-换热器、9-循环泵、10-一号PID变频泵、11-均温泵、12-加热器、13-流量计、14-一号温度传感器、15-一号压力传感器、16-二号PID控制变频泵、17-制冷水箱、18-温控水箱、19-二号温度传感器、20-二号压力传感器、21-电池包、22-油分离器、23-高低压控制管；

图中符号P表示压力表，T表示温度传感器

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明：

实施例1：

请参考图1，一种电池包温控装置,包括换热器8，所述换热器8一侧设有制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路上依次设有压缩机1、储液器2、冷凝器3、高压表4、干燥过滤器5、膨胀阀7；换热器8的另一侧设有制冷水箱17、温控水箱18及电池包21，所述换热器8、制冷水箱17、温控水箱18及电池包21之间均通过两条管道连接以形成循环回路，，所述换热器8与制冷水箱17之间的一条管路上设有循环泵9；所述制冷水箱17与温控水箱18之间的一条管路上设有二号PID控制变频泵16；所述温控水箱18与电池包21之间的一条管路上设有一号PID变频泵10、流量计13、一号温度传感器14及一号压力传感器15，另一条管路上设有二号温度传感器19及二号压力传感器20；所述温控水箱18内还设有用于快速对温控水箱升温的加热器12，温控水箱18外侧设有均温泵11，均温泵11通过管路一端与温控水箱的上层相通，另一层与温控水箱的下层相通。

所述制冷剂循环管路上还设有压力控制阀6，用于对管路压力进行精细化的调节。

为了加快冷凝器的散热效率，所述冷凝器上设有散热风扇31。

实施例2：

与实施例1不同在于，所述储液器、油分离器及换热器之间通过高低压控制管相连接，高低压控制管为一条从换热器出发，然后二分至储液器和油分离器的管路，让压缩的氟利昂直接回到压缩机前，起到节能作用。

所述的电池包温控装置的温度控制方法，包括以下步骤：

步骤一、压缩机1从换热器8中抽出制冷剂蒸气，进行压缩；

步骤二、压缩后的制冷剂蒸汽泵送到冷凝器3；

步骤三、制冷剂在冷凝器3中冷凝，将内部热量释放到空气中；

步骤四、高压液态的制冷剂经膨胀阀7的节流作用而降压，低压液态制冷剂在换热器8中气化而进行热交换(吸收热量)，换热器8中内与循环液体进行换热进入水箱，吸收热量。将制冷水箱17中的冷却液温度降低；

步骤五、控制制冷水箱(17)中的水温，使之始终低于温控水箱中温度，两者之间温度差至少保持在8度(例如，温度水箱10度，制冷水箱2度)；

步骤六、根据设定温度，二号PID变频泵16，将制冷水箱中的水抽出，送入温控水箱内，同时一号PID变频泵10根据温控水箱18出口温度实际值与设定值进行比对，控制加热器12的功率大小，使温控水箱18的出水温度，达到设定温度的要求；

步骤七、根据出口流量计13的流量值及一号压力传感器(15)的压力值，调节控制PID变频泵10工作频率；使出口流量及压力达到设定值；

步骤八、均温泵11将温控箱内的循环冷却液进行抽出，又送回温控水箱，使整个水箱内的温度均衡。不会出现温度分层的情况。

电池包实验一

1、将电池进行500小时的充电与放电循环试验。电池包先进行放电，释放电池包内所有电能。电能释放完毕后，开始充电。将电池包进行充电，直至电池包充满电。

2、在上述过程中，电池包温控单元始终维持在电池包进水温度23度，进水流量12L/min情况进行温度控制。

电池包实验二

1、将电池包放置于环境仓中，设定环境仓温度为-20度、-10度、0度、15度、25度、35度。

2、电池包温度更具环境仓的设定温度，设定相同循环水温度。考核电池包在不同温度环境下的功率衰减、充放电变化。

当系统工作时，制冷段与制冷水箱，根据设定要求温度在减去固定差值进行降温制冷。使制冷水箱内循环液体温度始终低于控制水箱内温度

制冷水箱与控制水箱间由一台变频循环泵进行循环，当控制水箱内循环温度与实际需求温度，差值偏小时，降低循环泵控制频率。当控制水箱内温度与实际需求温度，差值偏大时，提高循环泵控制平率。

控制水箱与试验电池包循环时，可以直接设定输出给电池包的循环液体温度，当内部温度过高时，与制冷水箱间连接的循环泵会提高频率将跟多的低温水送入控制水箱，来降低控制水箱内的温度，当接近需求温度时会降低控制频率。

当控制水箱内温度过低时，控制水箱内的加热器会开启工作，此加热器为可调节型加热器。温度偏差大时，加入输出功率大，温度偏差小时，加热器输出功率小。

应试验需求，电池包内循环液体会降温到零下，此时内部流体应物理特性，流动性降低。控制水箱内温度场会不均匀。控制水箱旁循环泵处于工作状态，提高控制水箱内液体流动量，使控制水箱内的温度场均匀。温控效果更好。

控制水箱出口温度可以实时设定，出口流量可以实时设定，出口流量计采集实际流量，与设定流量需求值进行比对，流量高于设定值是，降低出口循环泵频率，流量低于设定值时，提高出口循环泵频率。

测试电池包，内部循环管路设计不同，对入口压力也会提出要求，设备出口压力值可以设定，出口压力高于设定值时，降低出口循环泵控制频率，设备出口压力低于设定值是，提高出口循环泵平率。

系统内所有循环泵变频器控制、加热器控制，均系统内PLC控制器PID控制。可靠性高，响应速度快。控制温度、流量、压力精度高。

系统内所有水箱均匀配有液位保护功能，液位过低时会报警给PLC控制器，控制器控制声光报警进行报警。

该系统可将所有参数，采集数据、设定与上位机进行通讯，通讯方式，RS485、TCP\IP、CAN。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种电池包温控装置,其特征在于：包括换热器(8)，所述换热器(8)一侧设有制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路上依次设有油分离器(22)、压缩机(1)、储液器(2)、冷凝器(3)、高压表(4)、干燥过滤器(5)、膨胀阀(7)；换热器(8)的另一侧设有制冷水箱(17)、温控水箱(18)及电池包(21)，所述换热器(8)、制冷水箱(17)、温控水箱(18)及电池包(21)之间均通过两条管道连接以形成循环回路，所述换热器(8)与制冷水箱(17)之间的一条管路上设有循环泵(9)；所述制冷水箱(17)与温控水箱(18)之间的一条管路上设有二号PID控制变频泵(16)；所述温控水箱(18)与电池包(21)之间的一条管路上设有一号PID变频泵(10)、流量计(13)、一号温度传感器(14)及一号压力传感器(15)，另一条管路上设有二号温度传感器(19)及二号压力传感器(20)，所述温控水箱(18)内设有用于快速对温控水箱升温的加热器(12)；温控水箱(18)外侧设有均温泵(11)，均温泵(11)通过管路一端与温控水箱的上层相通，另一层与温控水箱的下层相通。

2.根据权利要求1所述的电池包温控装置，其特征在于：所述制冷剂循环管路上还设有压力控制阀(6)。

3.根据权利要求1所述的电池包温控装置，其特征在于：所述冷凝器上设有散热风扇(31)。

4.根据权利要求1所述的电池包温控装置，其特征在于：所述储液器(2)、油分离器(22)及换热器(8)之间通过高低压控制管(23)相连接，高低压控制管(23)为一条从换热器(8)出发，然后二分至储液器(2)和油分离器(22)的管路。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的电池包温控装置的温度控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、压缩机(1)从换热器(8)中抽出制冷剂蒸气，进行压缩；

步骤二、压缩后的制冷剂蒸汽泵送到冷凝器(3)；

步骤三、制冷剂在冷凝器(3)中冷凝，将内部热量释放到空气中；

步骤四、高压液态的制冷剂经膨胀阀(7)的节流作用而降压，低压液态制冷剂在换热器(8)中气化而进行热交换，换热器(8)中内与循环液体进行换热进入水箱，吸收热量；将制冷水箱(17)中的冷却液温度降低；

步骤五、控制制冷水箱(17)中的水温，使之始终低于温控水箱中温度，两者之间温度差至少保持在8度；

步骤六、根据设定温度，启动二号PID变频泵(16)，将制冷水箱中的水抽出，送入温控水箱内，根据温控水箱(18)出水口温度实际值与设定值进行比对，调节控制加热器(12)的功率大小，使温控水箱(18)的出水温度，达到设定温度的要求；

步骤七、根据出口流量计(13)的流量值及一号压力传感器(15)的压力值，调节控制PID变频泵(10)工作频率；使出口流量及压力达到设定值；

步骤八、均温泵(11)将温控箱内的循环冷却液进行抽出，又送回温控水箱，使整个水箱内的温度均衡；不会出现温度分层的情况。

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