CN111987387A - 大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法 - Google Patents
大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111987387A CN111987387A CN202010901186.3A CN202010901186A CN111987387A CN 111987387 A CN111987387 A CN 111987387A CN 202010901186 A CN202010901186 A CN 202010901186A CN 111987387 A CN111987387 A CN 111987387A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid
- pipeline
- liquid cooling
- battery pack
- vertical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
- B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
- H01M10/635—Control systems based on ambient temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6567—Liquids
- H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
本发明公开了一种大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法。该液冷系统包括液冷管道和填充在液冷管道中的液冷剂,液冷管道包括进液管、竖直管道、水平管道以及出液管。竖直管道为一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一。竖直管道包括直管道和圆弧管道,圆弧管道的两端分别连接相邻的两根直管道的同一端,使竖直管道设计成蛇形。水平管道的形状与电芯的底部形状相适应,且每根水平管道为一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二。本发明液冷管道与电池包的内部电芯接触面积大同时接触均匀,散热效果好,散热更加均匀,提高液冷剂的受热面积和热交换效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池包散热技术领域的一种液冷系统,尤其涉及一种大学生电动方程式电池包液冷系统,还涉及一种大学生电动方程式电池包,还涉及一种大学生电动方程式电池包液冷系统的设计方法。
背景技术
大学生电动方程式大赛面向国内外众多高校,旨在要求大学生在一年的时间里,自主设计并制造一台电动方程式赛车参加高校之间的竞技比赛。而锂电池包对整车动力起至关重要的作用,其中钴酸锂电池相对其它锂电池而言,性能优异但安全性较差,主要体现为,温度过高时电解液发生分解导致燃烧甚至爆炸。由于该赛事比赛环境温度较高且赛车工况中有频繁加减速,对电池包的散热系统提出了考验。因此良好的散热系统可以有效处理电池工作中的热累积问题,避免热失控的风险,有助于充分发挥锂电池的性能,进而保障整车的安全性和动力性。
对于普通乘用车而言,电池包的冷却系统通常可采用:风冷、液冷、直冷和利用材料相变的冷却系统,但受限于学生掌握的理论实践知识,以及出于赛车成本和轻量化的考虑,目前国内各车队普遍采用较为成熟的风冷方式,国外也仅有少数车队尝试液冷方式。
传统的大学生方程式赛车的电池包风冷系统,技术方案为:在电池箱体上安装多个小型风机,对电池包进行强制的空气换热,比如在电池箱侧壁上设置若干对电池箱体内部进行散热的风扇,通过流场仿真得到的分析结果,来优化风机摆放的位置以及电池包内部电芯的成组方式。而电池包的性能会受到温差过大,或者单体电芯温度过高的制约。
传统技术缺点:容易导致电池包散热不均匀,单体电芯温度过高或者电池包温差过大的安全隐患,进而制约了整个的电池包性能。
发明内容
为解决现有的电池包散热不均匀的技术问题,本发明提供一种大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法。
本发明采用以下技术方案实现:一种大学生电动方程式电池包液冷系统,其用于对电池包的多块模组进行散热;每块模组包括多块电芯和多个铜排,每两块电芯通过一个铜排实现并联,并联的一组电芯通过一个铜排实现串联;所述液冷系统包括液冷管道和填充在所述液冷管道中的液冷剂;所述液冷管道包括:
进液管,其呈T形,并开设有一个进液口和多个分液口;
多根竖直管道,其分别与多个分液口对应,并设置在多块电芯之间;每根竖直管道为一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一,每根竖直管道的一端连接在对应的分液口上;每根竖直管道包括多根直管道和多根圆弧管道;多根直管道平行设置,且排列在同一竖直面上;每根圆弧管道的两端分别连接相邻的两根直管道的同一端,使所述竖直管道设计成蛇形;
多根水平管道,其分别与多根竖直管道对应;每根水平管道位于对应的竖直管道的下方,且一端与对应的竖直管道的另一端连通;所述水平管道的形状与所述电芯的底部形状相适应,且每根水平管道为一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二;
出液管,其呈T形,并开设有一个出液口和分别与多根水平管道对应的多个合液口;每根水平管道的另一端连接在对应的合液口上。
本发明放置在模组中的液冷管道包括铜制的竖直管道和水平管道,竖直管道和水平管道之间通过钎焊连接,而竖直管道设计成蛇形,则包括直管道和圆弧管道。无论水平管道还是竖直管道,其都是由薄铜板冲压成槽状结构后,与另一相同形状的薄铜板钎焊而成的中空结构。水平管道设计成与电芯底部相适应的形状,同样通过薄铜板的冲压和钎焊形成中空结构,液冷管道与电池包内部电芯接触面积大同时接触均匀,因此散热效果好同时散热更加均匀,解决了现有的电池包散热不均匀的技术问题,得到了散热均匀,易维护和拆装的技术效果。
作为上述方案的进一步改进,所述液冷系统还包括:
温度监测器,其包括温度传感器一和温度传感器二;所述温度传感器一用于检测所述进液管中的液冷剂的实时温度一,所述温度传感器二用于检测所述出液管中的液冷剂的实时温度二。
作为上述方案的进一步改进,所述液冷系统还包括:
制冷设备,其包括冷却回路;所述进液管的进液口与所述出液管的出液口通过所述紧固件并联在冷却回路中,所述冷却回路用于对所述液冷剂进行制冷。
作为上述方案的进一步改进,所述液冷系统还包括:
水泵,其用于驱使所述冷却回路制冷出的液冷剂从所述进液口进入,并从所述出液口流出。
作为上述方案的进一步改进,所述液冷系统还包括:
控制器,其用于判断所述实时温度一是否大于一个预设温度一;在所述实时温度一大于所述预设温度一时,所述控制器驱使所述冷却回路增加制冷功率直至所述实时温度一大于所述预设温度一,否则判断所述实时温度二是否大于一个预设温度二;在所述实时温度二大于所述预设温度二时,所述控制器驱使所述冷却回路增加制冷功率直至所述实时温度二大于所述预设温度二,否则计算所述实时温度一与所述实时温度二的温度差。
作为上述方案的进一步改进,所述液冷系统还包括:
控制器,其用于先计算所述实时温度一与所述实时温度二的温度差,再判断所述温度差是否小于一个预设温差;在所述温度差小于一个预设温差时,所述控制器驱使所述冷却回路增加制冷功率直至所述温度差大于所述预设温差。
作为上述方案的进一步改进,所述竖直管道的相对两侧均与相邻的两块电芯贴合,各块电芯与所述竖直管道、所述水平管道的换热面积相同。
作为上述方案的进一步改进,所述液冷系统还包括:
壳体,所述模组与所述液冷管道均安装在所述壳体中。
本发明还提供一种大学生电动方程式电池包,其包括箱体、多块电池模组;所述电池包还包括大学生电动方程式电池包液冷系统;每块模组包括多块电芯和多个铜排,每两块电芯通过一个铜排实现并联,并联的一组电芯通过一个铜排实现串联;所述液冷系统包括液冷管道和填充在所述液冷管道中的液冷剂;所述液冷管道包括:
进液管,其呈T形,并开设有一个进液口和多个分液口;
多根竖直管道,其分别与多个分液口对应,并设置在多块电芯之间;每根竖直管道为一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一,每根竖直管道的一端连接在对应的分液口上;每根竖直管道包括多根直管道和多根圆弧管道;多根直管道平行设置,且排列在同一竖直面上;每根圆弧管道的两端分别连接相邻的两根直管道的同一端,使所述竖直管道设计成蛇形;
多根水平管道,其分别与多根竖直管道对应;每根水平管道位于对应的竖直管道的下方,且一端与对应的竖直管道的另一端连通;所述水平管道的形状与所述电芯的底部形状相适应,且每根水平管道为一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二;
出液管,其呈T形,并开设有一个出液口和分别与多根水平管道对应的多个合液口;每根水平管道的另一端连接在对应的合液口上。
本发明还提供一种上述任意所述的大学生电动方程式电池包液冷系统的设计方法,其包括以下步骤:
先将一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一以作为一根竖直管道,再将多根竖直管道设置在多块电芯之间,最后将每根竖直管道的一端连接在对应的分液口上;
将一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二以作为一根水平管道,再将每根水平管道位于对应的竖直管道的下方,且多根水平管道所述电芯的底部相配合,最后将每根水平管道的一端与对应的竖直管道的另一端连通;
向所述进液管输入未吸热的液冷剂,并从所述出液管排出吸热后的液冷剂,将使所述液冷剂制冷后形成循环流动。
相较于现有的电池包的冷却系统,本发明的大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法具有以下有益效果:
1、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其放置在模组中的液冷管道包括铜制的竖直管道和水平管道,竖直管道和水平管道之间通过钎焊连接,而竖直管道设计成蛇形,则包括直管道和圆弧管道。无论水平管道还是竖直管道,其都是由薄铜板冲压成槽状结构后,与另一相同形状的薄铜板钎焊而成的中空结构。水平管道设计成与电芯底部相适应的形状,同样通过薄铜板的冲压和钎焊形成中空结构,液冷管道与电池包的内部电芯接触面积大同时接触均匀,因此散热效果好,同时散热更加均匀,同时中空结构扁平化,这样能够提高液冷剂的受热面积,进而提高热交换效率,使电芯降温更加迅速。
2、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其液冷管道放置在模组中,而不是内嵌于电池箱箱体,易于拆装和维护,调节更加便利。
3、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其还设置温度监测器。温度监测器的两个温度传感器能够检测进液管和出液管中的液冷剂的实时温度,方便分析电池包散热情况及液冷系统的散热效果。
4、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其还设置制冷设备和水泵。制冷设备的冷却回路能够对从出液口流出的液冷剂进行冷却,水泵将冷却后的液冷剂重新从进液口返回至液冷管道中,这样就能够形成循环系统,能够及时有效地将电芯产生的热量带走,提高散热效率。
5、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其还设置控制器。控制器判断进液管中的液冷剂的温度是否过高,是则驱使冷却回路增加功率以降低液冷剂的温度,否则就判断出液管中的液冷剂的温度是否过高,是则驱使冷却回路增加功率以降低液冷剂的进入温度,这样能够充分保证冷却效果,使电芯始终工作在合适的温度范围内。
6、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其还设置控制器。控制器先计算进液管和出液管中液冷剂的温度差,再判断温度差是否过小,是则驱使冷却回路增加功率以降低液冷剂的进入温度,从而保证液冷剂的温度差,提升冷却效果。
7、该大学生电动方程式电池包,其有益效果与上述大学生电动方程式电池包液冷系统的有益效果相同,在此不再做赘述。
8、该大学生电动方程式电池包液冷系统的设计方法,其有益效果与上述大学生电动方程式电池包液冷系统的有益效果相同,在此不再做赘述。
附图说明
图1为本发明实施例1的大学生电动方程式电池包液冷系统所配合的电芯的立体结构示意图。
图2为本发明实施例1的大学生电动方程式电池包液冷系统的液冷管道的立体结构示意图。
图3为图2中的大学生电动方程式电池包液冷系统的液冷管道的部分立体结构示意图。
图4为图2中的大学生电动方程式电池包液冷系统的整体立体结构示意图。
图5为图2中的大学生电动方程式电池包液冷系统的液冷管道的竖直管道与水平管道连接后的立体结构示意图。
图6为图2中的大学生电动方程式电池包液冷系统的液冷管道的其中一个侧视图。
图7为图2中的大学生电动方程式电池包液冷系统的液冷管道的其中另一个侧视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1-7,本实施例提供了一种大学生电动方程式电池包液冷系统,该液冷系统用于对电池包的多块模组进行散热。其中,每块模组包括多块电芯6和多个铜排,每两块电芯6通过一个铜排实现并联,并联的一组电芯6通过一个铜排实现串联。由于电芯6的寿命和放电性能会受到电芯6温度影响,而电池包由许多块电芯6并联和串联组成,只有当所有电芯6温度均处于工作温度区间中并且温差在一定合适范围内时才能最大限度发挥电池包的性能。在电池包内部,电芯6排列紧密,导致风机制造的强制空气气流难以有效穿过电池包,尤其是中心区域。同时空气气流与电芯6换热过程中存在热累积,即离风机越远,则空气温度越高,换热效果也就越差。
每个模组内部的连接方式完全相同,仅在电芯6数量上存在差别,每两块电芯6之间通过铜排实现并联,然后将并联好的电芯6用铜排串联。模组之间通过维护插头连接正负极,实现电气连接,通过液冷管道连接至整车的散热系统,实现整个冷却回路的连接。因此,在本实施例中,在电芯6之间穿插液冷管道以实现对电芯6的冷却降温作用。其中,液冷系统包括液冷管道、液冷剂、温度监测器、制冷设备、水泵以及壳体5。液冷剂填充在液冷管道中,其可以采用现有的各种冷却剂。
液冷管道包括进液管1、竖直管道2、水平管道3以及出液管4。进液管1呈T形,并开设有一个进液口和多个分液口。进液管1能够实现将一股液冷剂分散为多股液冷剂的功能,其为液冷管道的液冷剂进入段。同样,出液管4也呈T形,结构与进液管1相同,并且开设有一个出液口和多个合液口。出液管4能够实现将多股液冷剂集合为一股液冷剂的功能,其为液冷管道的液冷剂流出段。这样,在进液管1以及出液管4之间就形成了多个液冷剂通道,而这些通道则由竖直管道2、水平管道3构成。每个液冷剂通道由一根竖直管道2和一根水平管道3形成,并且液冷剂先通过竖直管道2再通过水平管道3。
竖直管道2的数量为多根,而且多根竖直管道2分别与多个分液口对应,并设置在多块电芯6之间。每根竖直管道2为一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一,每根竖直管道2的一端连接在对应的分液口上。每根竖直管道2包括多根直管道和多根圆弧管道。多根直管道平行设置,且排列在同一竖直面上。每根圆弧管道的两端分别连接相邻的两根直管道的同一端,使竖直管道2设计成蛇形。在本实施例中,竖直管道2的相对两侧均与相邻的两块电芯6贴合,各块电芯6与竖直管道2、水平管道3的换热面积相同。
水平管道3的数量为多根,多根水平管道3分别与多根竖直管道2对应。每根水平管道3位于对应的竖直管道2的下方,而且一端与对应的竖直管道2的另一端连通。水平管道3的形状与电芯6的底部形状相适应,并且每根水平管道3为一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二。这里需要说明的是,竖直管道2和水平管道3的制备方式是相同的,但是具体的盘绕方向和形状不同,这是由于竖直管道2的形状为确定唯一状态,而水平管道3的形状则与电芯6的底部形状相一致。
温度监测器包括温度传感器一和温度传感器二。温度传感器一用于检测进液管1中的液冷剂的实时温度一,温度传感器二用于检测出液管4中的液冷剂的实时温度二。温度传感器一和温度传感器二均可以采用现有的温度传感器,其能够对液冷剂的温度进行实时检测,而产生的检测信号可以通过模数转换器等器件转换后发送至其他处理设备中。在一些实施例中,温度监测器还可以包括显示器。显示器能够显示出实时温度一和实时温度二,这样使用人员能够实时查看到这些温度信息,以便于对温度进行调节和对温控方式进行改进。当然,在另一些实施例中,实时温度信息可以通过无线模块传输至后台,这样后台人员就能够及时查看到这些温度信息,以便于对电池包的液冷温度进行分析。
制冷设备包括冷却回路,还可以包括其他制冷器件,如半导体制冷片、压缩机等。进液管1的进液口与出液管4的出液口通过紧固件并联在冷却回路中,冷却回路用于对液冷剂进行制冷。制冷设备能够及时对已经吸热后的液冷剂进行制冷处理,使液冷剂的温度降低至所需的冷却温度。制冷设备不宜采用较大的设备,其需要与电池包的尺寸相匹配,只要能够保证制冷效率即可。
水泵用于驱使冷却回路制冷出的液冷剂从进液口进入,并从出液口流出。制冷设备的冷却回路能够对从出液口流出的液冷剂进行冷却,而水泵将冷却后的液冷剂重新从进液口返回至液冷管道中,这样就能够形成循环系统,能够及时有效地将电芯6产生的热量带走,提高散热效率。模组与液冷管道均安装在壳体5中,该壳体5也可以称为模组壳体5。
综上所述,相较于现有的电池包的冷却系统,本实施例的大学生电动方程式电池包液冷系统具有以下有益效果:
1、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其放置在模组中的液冷管道包括铜制的竖直管道2和水平管道3,竖直管道2和水平管道3之间通过钎焊连接,而竖直管道2设计成蛇形,则包括直管道和圆弧管道。无论水平管道3还是竖直管道2,其都是由薄铜板冲压成槽状结构后,与另一相同形状的薄铜板钎焊而成的中空结构。水平管道3设计成与电芯6底部相适应的形状,同样通过薄铜板的冲压和钎焊形成中空结构,液冷管道与电池包的内部电芯6接触面积大同时接触均匀,因此散热效果好同时散热更加均匀,同时中空结构扁平化,这样能够提高液冷剂的受热面积,进而提高热交换效率,使电芯6降温更加迅速。
2、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其液冷管道放置在模组中,而不是内嵌于电池箱箱体,易于拆装和维护,调节更加便利。
3、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其还设置温度监测器。温度监测器的两个温度传感器能够检测进液管1和出液管4中的液冷剂的实时温度,方便分析电池包散热情况及液冷系统的散热效果。
4、该大学生电动方程式电池包液冷系统,其还设置制冷设备和水泵。制冷设备的冷却回路能够对从出液口流出的液冷剂进行冷却,水泵将冷却后的液冷剂重新从进液口返回至液冷管道中,这样就能够形成循环系统,能够及时有效地将电芯6产生的热量带走,提高散热效率。
实施例2
本实施例提供了一种大学生电动方程式电池包液冷系统,该系统在实施例1的基础上增加了控制器。其中,控制器用于判断实时温度一是否大于一个预设温度一。在实时温度一大于预设温度一时,控制器驱使冷却回路增加制冷功率直至实时温度一大于预设温度一,否则判断实时温度二是否大于一个预设温度二。在实时温度二大于预设温度二时,控制器驱使冷却回路增加制冷功率直至实时温度二大于预设温度二,否则计算实时温度一与实时温度二的温度差。
本实施例中控制器判断进液管1中的液冷剂的温度是否过高,是则驱使冷却回路增加功率以降低液冷剂的温度,否则就判断出液管4中的液冷剂的温度是否过高,是则驱使冷却回路增加功率以降低液冷剂的进入温度,这样能够充分保证冷却效果,使电芯6始终工作在合适的温度范围内。
实施例3
本实施例提供了一种大学生电动方程式电池包液冷系统,该系统在实施例1的基础上增加了控制器。其中,控制器用于先计算实时温度一与实时温度二的温度差,再判断温度差是否小于一个预设温差;在温度差小于一个预设温差时,控制器驱使冷却回路增加制冷功率直至温度差大于预设温差。在本实施例中,控制器通过先计算进液管1和出液管4中液冷剂的温度差,再判断温度差是否过小,是则驱使冷却回路增加功率以降低液冷剂的进入温度,从而保证液冷剂的温度差,提升冷却效果。
实施例4
本实施例提供了一种大学生电动方程式电池包,该电池包包括箱体、多块电池模组以及实施例1-3中所提供的任意一种大学生电动方程式电池包液冷系统。其中,每块模组包括多块电芯6和多个铜排,每两块电芯6通过一个铜排实现并联,并联的一组电芯6通过一个铜排实现串联。由于电芯6的寿命和放电性能会受到电芯6温度影响,而电池包由许多块电芯6并联和串联组成,只有当所有电芯6温度均处于工作温度区间中并且温差在一定合适范围内时才能最大限度发挥电池包的性能。在电池包内部,电芯6排列紧密,导致风机制造的强制空气气流难以有效穿过电池包,尤其是中心区域。同时空气气流与电芯6换热过程中存在热累积,即离风机越远,则空气温度越高,换热效果也就越差。
每个模组内部的连接方式完全相同,仅在电芯6数量上存在差别,每两块电芯6之间通过铜排实现并联,然后将并联好的电芯6用铜排串联。模组之间通过维护插头连接正负极,实现电气连接,通过液冷管道连接至整车的散热系统,实现整个冷却回路的连接。因此,在本实施例中,在电芯6之间穿插液冷管道以实现对电芯6的冷却降温作用。这里需要说明的是,该大学生电动方程式电池包,其有益效果与实施例1中的大学生电动方程式电池包液冷系统的有益效果相同,在此不再做赘述。
在本实施例中,电池包由284块电芯6组成,共6个模组,包括:56块电芯6的模组4个、28块电芯6的模组1个、32块电芯6的模组1个。这6个模组内部的连接方式完全相同,仅在电芯6数量上存在差别,每两块电芯6之间通过铜排实现并联,然后将并联好的电芯6用铜排串联。模组之间通过维护插头连接正负极,实现电气连接,通过液冷管道连接至整车的散热系统,实现冷却回路连接。
实施例5
本实施例提供了一种设计方法,该方法为实施例1-3中所提供的任意一种大学生电动方程式电池包液冷系统的设计方法。其中,设计方法包括以下这些步骤。
(1)先将一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一以作为一根竖直管道2,再将多根竖直管道2设置在多块电芯6之间,最后将每根竖直管道2的一端连接在对应的分液口上。
(2)将一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二以作为一根水平管道3,再将每根水平管道3位于对应的竖直管道2的下方,且多根水平管道3电芯6的底部相配合,最后将每根水平管道3的一端与对应的竖直管道2的另一端连通.
(3)向进液管1输入未吸热的液冷剂,并从出液管4排出吸热后的液冷剂,将使液冷剂制冷后形成循环流动。
这里需要说明的是,该大学生电动方程式电池包液冷系统的设计方法,其有益效果与实施例1中的大学生电动方程式电池包液冷系统的有益效果相同,在此不再做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大学生电动方程式电池包液冷系统,其用于对电池包的多块模组进行散热;其特征在于,每块模组包括多块电芯和多个铜排,每两块电芯通过一个铜排实现并联,并联的一组电芯通过一个铜排实现串联;所述液冷系统包括液冷管道和填充在所述液冷管道中的液冷剂;所述液冷管道包括:
进液管,其呈T形,并开设有一个进液口和多个分液口;
多根竖直管道,其分别与多个分液口对应,并设置在多块电芯之间;每根竖直管道为一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一,每根竖直管道的一端连接在对应的分液口上;每根竖直管道包括多根直管道和多根圆弧管道;多根直管道平行设置,且排列在同一竖直面上;每根圆弧管道的两端分别连接相邻的两根直管道的同一端,使所述竖直管道设计成蛇形;
多根水平管道,其分别与多根竖直管道对应;每根水平管道位于对应的竖直管道的下方,且一端与对应的竖直管道的另一端连通;所述水平管道的形状与所述电芯的底部形状相适应,且每根水平管道为一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二;
出液管,其呈T形,并开设有一个出液口和分别与多根水平管道对应的多个合液口;每根水平管道的另一端连接在对应的合液口上。
2.如权利要求1所述的大学生电动方程式电池包液冷系统,其特征在于,所述液冷系统还包括:
温度监测器,其包括温度传感器一和温度传感器二;所述温度传感器一用于检测所述进液管中的液冷剂的实时温度一,所述温度传感器二用于检测所述出液管中的液冷剂的实时温度二。
3.如权利要求2所述的大学生电动方程式电池包液冷系统,其特征在于,所述液冷系统还包括:
制冷设备,其包括冷却回路;所述进液管的进液口与所述出液管的出液口通过所述紧固件并联在冷却回路中,所述冷却回路用于对所述液冷剂进行制冷。
4.如权利要求3所述的大学生电动方程式电池包液冷系统,其特征在于,所述液冷系统还包括:
水泵,其用于驱使所述冷却回路制冷出的液冷剂从所述进液口进入,并从所述出液口流出。
5.如权利要求4所述的大学生电动方程式电池包液冷系统,其特征在于,所述液冷系统还包括:
控制器,其用于判断所述实时温度一是否大于一个预设温度一;在所述实时温度一大于所述预设温度一时,所述控制器驱使所述冷却回路增加制冷功率直至所述实时温度一大于所述预设温度一,否则判断所述实时温度二是否大于一个预设温度二;在所述实时温度二大于所述预设温度二时,所述控制器驱使所述冷却回路增加制冷功率直至所述实时温度二大于所述预设温度二,否则计算所述实时温度一与所述实时温度二的温度差。
6.如权利要求4所述的大学生电动方程式电池包液冷系统,其特征在于,所述液冷系统还包括:
控制器,其用于先计算所述实时温度一与所述实时温度二的温度差,再判断所述温度差是否小于一个预设温差;在所述温度差小于一个预设温差时,所述控制器驱使所述冷却回路增加制冷功率直至所述温度差大于所述预设温差。
7.如权利要求1所述的大学生电动方程式电池包液冷系统,其特征在于,所述竖直管道的相对两侧均与相邻的两块电芯贴合,各块电芯与所述竖直管道、所述水平管道的换热面积相同。
8.如权利要求1所述的大学生电动方程式电池包液冷系统,其特征在于,所述液冷系统还包括:
壳体,所述模组与所述液冷管道均安装在所述壳体中。
9.一种大学生电动方程式电池包,其包括箱体、多块电池模组;其特征在于,所述电池包还包括大学生电动方程式电池包液冷系统;每块模组包括多块电芯和多个铜排,每两块电芯通过一个铜排实现并联,并联的一组电芯通过一个铜排实现串联;所述液冷系统包括液冷管道和填充在所述液冷管道中的液冷剂;所述液冷管道包括:
进液管,其呈T形,并开设有一个进液口和多个分液口;
多根竖直管道,其分别与多个分液口对应,并设置在多块电芯之间;每根竖直管道为一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一,每根竖直管道的一端连接在对应的分液口上;每根竖直管道包括多根直管道和多根圆弧管道;多根直管道平行设置,且排列在同一竖直面上;每根圆弧管道的两端分别连接相邻的两根直管道的同一端,使所述竖直管道设计成蛇形;
多根水平管道,其分别与多根竖直管道对应;每根水平管道位于对应的竖直管道的下方,且一端与对应的竖直管道的另一端连通;所述水平管道的形状与所述电芯的底部形状相适应,且每根水平管道为一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二;
出液管,其呈T形,并开设有一个出液口和分别与多根水平管道对应的多个合液口;每根水平管道的另一端连接在对应的合液口上。
10.一种如权利要求1-8中任意一项所述的大学生电动方程式电池包液冷系统的设计方法,其特征在于,其包括以下步骤:
先将一块薄铜板一冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板一钎焊而成的中空结构一以作为一根竖直管道,再将多根竖直管道设置在多块电芯之间,最后将每根竖直管道的一端连接在对应的分液口上;
将一块薄铜板二冲压成槽状结构后与另一块相同结构的薄铜板二钎焊而成的中空结构二以作为一根水平管道,再将每根水平管道位于对应的竖直管道的下方,且多根水平管道所述电芯的底部相配合,最后将每根水平管道的一端与对应的竖直管道的另一端连通;
向所述进液管输入未吸热的液冷剂,并从所述出液管排出吸热后的液冷剂,将使所述液冷剂制冷后形成循环流动。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010901186.3A CN111987387B (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010901186.3A CN111987387B (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111987387A true CN111987387A (zh) | 2020-11-24 |
CN111987387B CN111987387B (zh) | 2022-04-08 |
Family
ID=73448566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010901186.3A Active CN111987387B (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111987387B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114335798A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司 | 电池箱体 |
CN115275435A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-11-01 | 楚能新能源股份有限公司 | 一种具有散热缓冲结构的电池模组及电池包 |
CN116845419A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-10-03 | 中国民用航空飞行学院 | 一种集成动力电池热管理及承重功能的框架结构底盘 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106654450A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-10 | 合肥工业大学 | 一种动力电池液冷成组箱 |
CN208208922U (zh) * | 2017-12-29 | 2018-12-07 | 开沃新能源汽车集团有限公司 | 一种可对动力电池冷却和加热的装置 |
CN110994072A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-10 | 华中科技大学 | 一种用于锂电池的并联式多通道液冷结构及锂电池 |
EP3637537A1 (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-15 | Samsung SDI Co., Ltd. | Bypass tube for a cooling circuit of a vehicle battery pack |
CN210723286U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-06-09 | 河南海宏科技有限公司 | 一种40度以下环境高功率锂电池组结构 |
CN211150719U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-07-31 | 河南森源电动汽车有限公司 | 电池模组的加热和冷却结构及电池箱 |
CN211182444U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-08-04 | 河南森源重工有限公司 | 电池模组传热结构及电池箱 |
-
2020
- 2020-08-31 CN CN202010901186.3A patent/CN111987387B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106654450A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-10 | 合肥工业大学 | 一种动力电池液冷成组箱 |
CN208208922U (zh) * | 2017-12-29 | 2018-12-07 | 开沃新能源汽车集团有限公司 | 一种可对动力电池冷却和加热的装置 |
EP3637537A1 (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-15 | Samsung SDI Co., Ltd. | Bypass tube for a cooling circuit of a vehicle battery pack |
CN211150719U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-07-31 | 河南森源电动汽车有限公司 | 电池模组的加热和冷却结构及电池箱 |
CN211182444U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-08-04 | 河南森源重工有限公司 | 电池模组传热结构及电池箱 |
CN210723286U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-06-09 | 河南海宏科技有限公司 | 一种40度以下环境高功率锂电池组结构 |
CN110994072A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-10 | 华中科技大学 | 一种用于锂电池的并联式多通道液冷结构及锂电池 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114335798A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司 | 电池箱体 |
CN115275435A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-11-01 | 楚能新能源股份有限公司 | 一种具有散热缓冲结构的电池模组及电池包 |
CN116845419A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-10-03 | 中国民用航空飞行学院 | 一种集成动力电池热管理及承重功能的框架结构底盘 |
CN116845419B (zh) * | 2023-07-19 | 2024-03-22 | 中国民用航空飞行学院 | 一种集成动力电池热管理及承重功能的框架结构底盘 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111987387B (zh) | 2022-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111987387B (zh) | 大学生电动方程式电池包液冷系统、电池包及设计方法 | |
CN205921051U (zh) | 一种电池包的液冷式热管理系统 | |
CN105977426B (zh) | 一种带有液冷箱的电动汽车动力电池及其液冷箱 | |
CN203882809U (zh) | 一种水冷超级电容模组及其箱体和车辆 | |
CN106450567B (zh) | 一种电动汽车电池热管理系统 | |
CN106374164A (zh) | 一种分区域空冷散热的锂离子动力电池组热管理系统 | |
CN216648440U (zh) | 一种新能源电池水冷板结构 | |
CN104036966A (zh) | 水冷超级电容模组及其箱体和车辆 | |
CN109830625B (zh) | 圆柱形电池热管理系统 | |
CN216850782U (zh) | 一种dcs控制柜 | |
CN207217629U (zh) | 一种标准能量包电池箱 | |
CN217655982U (zh) | 一种液冷ctr储能电池系统 | |
CN207098003U (zh) | 一种电池包 | |
CN215962892U (zh) | 一种具有快速分离功能的工业除湿机 | |
CN213694638U (zh) | 一种机柜冷却系统及机房 | |
CN211208919U (zh) | 一种高效散热的高低压配电柜 | |
CN211398129U (zh) | 一种抗震液压系统冷却器 | |
CN209344283U (zh) | 一种带有导热装置的锂离子电池组 | |
CN210346421U (zh) | 一种新型空气冷却器 | |
CN207097872U (zh) | 一种风冷电池包 | |
CN218939802U (zh) | 一种电池风冷结构及电池模组 | |
CN220065835U (zh) | 一种新型无液冷板式储能温控系统 | |
CN221057510U (zh) | 一种电池模组散热结构 | |
CN220324536U (zh) | 一种高集成效率的电池包 | |
CN218414754U (zh) | 动力电池模组及具有其的新能源车辆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |