CN112133984A - 一种新能源汽车电池仓温控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，且公开了一种新能源汽车电池仓温控系统，包括电池仓、保温仓和液冷板，所述液冷板的进水管连通有恒温阀，所述恒温阀的两个进水管分别连通有热仓和冷仓。该新能源汽车电池仓温控系统，热仓和冷仓内分别存储高温和低温的冷却液，在不消耗电池电量的前提下，可以维持较长时间的恒温，减少新能源车能耗，同时主动吸收电机和电池工作散发的热量，进一步减少电池的保温耗能，其次，收缩膜间歇时鼓动，使得保温仓内产生空气对流，使得保温仓内的温度更加均匀，并且在水流重新进入使收缩膜鼓起的过程中，会使冷却液扰动，使水柱上下表面温度混合均匀，上表面水温在吸收热量后仍能维持较小的温度变化。

Description

一种新能源汽车电池仓温控系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体为一种新能源汽车电池仓温控系统。
背景技术
电池通常有个最佳充放电温度，一般来说，大多数的锂电池的最佳工作温度都在25摄氏度左右，因此，对于新能源汽车来说，需要为电池提供一个恒温的环境。较为常见地，使用隔热绝缘材料制成的密封结构包裹液冷板和电池模组，通过冷却液导出电池发电或充电散发的热量，并在电池温度过低时，反向为电池加热，保持电池在恒温环境中工作。
冷却液吸收电池工作散发的热量，使电池仓内保持恒温，但是热量不会自动消失，因此，冷却液需要在外部循环释放部分热量后再回流到液冷板内，这样虽然可以使电池维持在较低的温度内，但是热量却散发到大气中，并未重新吸收利用，而现在的新能源汽车智能化程度较高，即使车辆在静止状态，其内部也有较多的电子元器件在工作，需要电池持续的供能，而即使在较为炎热的夏天，夜晚气温也比较低，因而此时电池的工作温度反而会低于最佳温度，使得新能源汽车持续待机的时间降低。
其次，电池通常由多个电芯并联组成的电池模组，而电池模组存在木桶效应，即容量和使用寿命均取决于状态最差的那个电芯，而由于电池模组内含有大量的电芯，各个电芯的工作温度难以保持一致，因此使用耗损存在较为明显的差异，在木桶效应的影响下，制约了电池组整体的使用寿命。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种新能源汽车电池仓温控系统的技术方案，具有耗能低、温度均匀等优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种新能源汽车电池仓温控系统，包括电池仓、保温仓和液冷板，所述液冷板的进水管连通有恒温阀，所述恒温阀的两个进水管分别连通有热仓和冷仓，所述热仓和冷仓内均设有温度传感器，所述液冷板的出水管连通的一号二位三通阀，所述一号二位三通阀两个出水口分别连通有散热板和电机液冷，所述一号二位三通阀在环境温度低于设定值时仅连通电机液冷，所述一号二位三通阀在环境温度高于设定值时同时连通散热板和一号二位三通阀，所述散热板的出水端和电机液冷的出水端汇集后连通有温控阀，所述温控阀在水温低于电池最佳工作温度时仅连通冷仓，所述温控阀在水温高于电池最佳温度与热仓连通，所述电机液冷出水端设有二号两位三通阀，所述二号两位三通阀的两个出水管分别与散热板的出水端和散热板的进水端连通，所述二号两位三通阀在冷仓内水位低于阙值时连通散热板同时切断与热仓的连通，所述液冷板的出水管通过三号两位三通阀与温控阀连通，所述三号两位三通阀在电机未启动时连通温控阀并切断与一号二位三通阀的连通。
优选的，还包括保温罐，所述保温罐内活动连接有柱塞，所述热仓和冷仓分别设于柱塞的上下两侧，所述柱塞上设有限位块，所述单向阀的上下两侧均设有限位块，且下侧的限位块上设有位置传感器。
优选的，所述散热板包括与汽车底盘固定连接的板体，所述板体为圆心朝向地面的弧形，所述板体的上方设有滴管，所述板体前端低于后端，所述板体的两侧设有翅片。
优选的，所述导热板包括导热板，所述导热板内设有相互独立的第一液冷通道和第二液冷通道，所述第一液冷通道和第二液冷通道的进水端均通过换向阀与恒温阀连接，所述第一液冷通道和第二液冷通道的顶部均设有收缩膜。
本发明具备以下有益效果：
1、该新能源汽车电池仓温控系统，热仓和冷仓内分别存储高温和低温的冷却液，一方面，由于热仓和冷仓相互独立，热仓内可以存储尽可能多、温度尽可能高的冷却液，比如在冬季，充电时自然驱动热仓加热，使热仓内存在最大容量的高压沸水，热仓和冷仓在不消耗电池电量的前提下，可以维持较长时间的恒温，减少新能源车能耗，提高行驶里程数，另一方面，主动吸收电机和电池工作散发的热量，供车辆停止后使用，进一步减少电池的保温耗能。
2、该新能源汽车电池仓温控系统，收缩膜间歇时鼓动，一方面，使得保温仓内产生空气对流，使得保温仓内的温度更加均匀，另一方面，在水流重新进入使收缩膜鼓起的过程中，会使冷却液扰动，使水柱上下表面温度混合均匀，即在冷却液流动过程中，上表面水温在吸收热量后仍能维持较小的温度变化，进一步增强保温仓其温度的均匀性，使每个电芯工作保持一致性，提高电池的整体使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中保温罐的结构示意图；
图3为本发明中结构示意图；
图4为本发明中散热板的侧视图；
图5为本发明中液冷板的示意图。
图中：1、电池仓；2、保温仓；3、液冷板；31、导热板；32、第一液冷通道；33、第二液冷通道；34、换向阀；35、收缩膜；4、热仓；5、冷仓；6、恒温阀；7、散热板；71、板体；72、翅片；73、滴管；8、电机液冷；9、一号二位三通阀；10、二号两位三通阀；11、温控阀；12、三号两位三通阀；13、保温罐；14、柱塞；15、单向阀；16、限位块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种新能源汽车电池仓温控系统，包括电池仓1、保温仓2和液冷板3，电池仓1和液冷板3设于保温仓2的内部，液冷板3紧贴与电池仓1的端面，液冷板3的进水管连通有恒温阀6，恒温阀6的两个进水管分别连通有热仓4和冷仓5，热仓4内设有加热结构，维持热仓4的最低温度，热仓4和冷仓5可设于车内乘椅内部，一方面，减少环境的影响，减少热仓4和冷仓5和环境的热量交换，另一方面，由于车载空调的原因，行驶过程中车内温度更加接近电池最佳使用温度，热仓4和冷仓5内均设有温度传感器，根据热仓4和冷仓5内的温度，控制恒温阀6两个进水管的开度，使混合后的冷却液以恒温输入到液冷板3中，液冷板3的出水管连通的一号二位三通阀9，一号二位三通阀9两个出水口分别连通有散热板7和电机液冷8，一号二位三通阀9在环境温度低于设定值时仅连通电机液冷8，设定值低于电池最佳使用温度，此时利用电机对冷却液加温，使输回热仓4中的冷却液温度较高，用于汽车停止时的保温，提高热量的回收能力，一号二位三通阀9在环境温度高于设定值时同时连通散热板7和一号二位三通阀9，散热板7的出水端和电机液冷8的出水端汇集后连通有温控阀11，温控阀11在水温低于电池最佳工作温度时仅连通冷仓5，夏季环境温度较高，冷却液经过散热板7散热，温度较低，送入冷仓5中保存，用于车辆停止后电池的降温，温控阀11在水温高于电池最佳温度与热仓4连通，电机液冷8出水端设有二号两位三通阀10，二号两位三通阀10的两个出水管分别与散热板7的出水端和散热板7的进水端连通，冬季时环境温度较低，冷却液不经过散热板7散热，但是经过电机液冷8后，回收电机散发的热量，此时冷却液温度高于电池最佳温度，送入热仓4中储存回收，用于车辆停止后对电池的保温，二号两位三通阀10在冷仓5内水位低于阙值时连通散热板7同时切断与热仓4的连通，此时电机液冷8流出的冷却液通过流入冷仓5中，补充冷仓5内的冷却液，在环境温度过高时，热仓4内温度加高，在混合时较多的取用冷仓5内的水，致使冷仓5内水位逐渐降低，需要补充，液冷板3的出水管通过三号两位三通阀12与温控阀11连通，三号两位三通阀12在电机未启动时连通温控阀11并切断与一号二位三通阀9的连通，在车辆为启动时，缩短循环路径，减少热量损耗，一号二位三通阀9、二号两位三通阀10和三号两位三通阀12为电磁阀，由车载ecu控制。
请参阅图2，其中，还包括保温罐13，保温罐13内活动连接有柱塞14，热仓4和冷仓5分别设于柱塞14的上下两侧，柱塞14上设有限位块16，单向阀15的密度小于冷却液的密度，当热仓4内的加热丝开始加热时，密度降低，热仓4膨胀驱动柱塞14向下移动，将冷仓5内的冷却液压入热仓4内加热，单向阀15的上下两侧均设有限位块16，且下侧的限位块16上设有位置传感器，感应到柱塞14靠近并传输信号到车载ECU，进而控制二号两位三通阀10与散热板7连通。
请参阅图3，其中，散热板7包括与汽车底盘固定连接的板体71，板体71为圆心朝向地面的弧形，板体71的两端分别设有进水口和出水口，板体71的上方设有滴管73，滴管73连接有水箱(图中未示出)，水箱可设有驾驶室内，便于加水操作，当环境温度高于电池最佳工作温度时，此时仅仅靠板体71难以将温度降至最佳温度范围，打开散热板7的阀门，向板体71表面滴水，通过蒸发吸热降低板体71内部冷却液的温度，板体71前端低于后端(相对于汽车前进方向)，板体71的两侧设有翅片72，提高散热面积。
请参阅图4，其中，导热板31包括导热板31，导热板31内设有相互独立的第一液冷通道32和第二液冷通道33(图中冷却水道简化成直线，不代表真实情况，第一液冷通道32和第二液冷通道33的进水端均通过换向阀34与恒温阀6连接，在换向阀34作用下，第一液冷通道32和第二液冷通道33的出水端与循环水泵连接，第一液冷通道32和第二液冷通道33依次供水，第一液冷通道32和第二液冷通道33的顶部均设有收缩膜35，封闭的冷却水道在水泵的吸力下，使收缩膜35收缩，在供水后恢复，反复收缩恢复，使保温仓2内的空气流动，使保温仓2内温度分布更加均匀。
本发明的工作原理及工作流程：
在夏季环境温度过高时，此时温度高于电池的最佳工作温度，冷仓5和热仓4的冷却液在恒温阀6内混合后，以恒定的温度进入液冷板3内，吸收液冷板3的温度，使液冷板3维持恒温，冷却液流出后，一部分流入到散热板7中降温，一部分流入到电机液冷8内对电机降温，由于环境温度较高，冷却液流入热仓4内，冷仓5内水位处于降低位置，控制电机液冷8流出的冷却液也流入到散热板7中，冷仓5内水位回升，冷却液在散热板7表面蒸发的作用下，温度低于电池最佳工作温度，实现一个完整的降温循环。
在冬季环境温度过低时，此时一号二位三通阀9仅连通电机液冷8，冷却液对电池保温后经过电机的进一步升温，在进入热仓4中，由于大量的冷却液进入热仓4中，完成保温循环，同时冷仓5中水位降低到阙值后，促使二号两位三通阀10打开，通过散热板7补充冷仓5中的水位，冷仓5仅保持最低水位，使得热仓4中总是储存着最大容量的热水，在车辆停止后，冷却液经过三号两位三通阀12返回到冷仓5中，完成循环，随着热仓4内水位消耗降低，热仓4内电热丝启动加热，水温升高的同时驱动热仓4内的水位升高，使热仓4内始终维持一定量的高温冷却液。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种新能源汽车电池仓温控系统，包括电池仓(1)、保温仓(2)和液冷板(3)，其特征在于：所述液冷板(3)的进水管连通有恒温阀(6)，所述恒温阀(6)的两个进水管分别连通有热仓(4)和冷仓(5)，所述热仓(4)和冷仓(5)内均设有温度传感器，所述液冷板(3)的出水管连通的一号二位三通阀(9)，所述一号二位三通阀(9)两个出水口分别连通有散热板(7)和电机液冷(8)，所述一号二位三通阀(9)在环境温度低于设定值时仅连通电机液冷(8)，所述一号二位三通阀(9)在环境温度高于设定值时同时连通散热板(7)和一号二位三通阀(9)，所述散热板(7)的出水端和电机液冷(8)的出水端汇集后连通有温控阀(11)，所述温控阀(11)在水温低于电池最佳工作温度时仅连通冷仓(5)，所述温控阀(11)在水温高于电池最佳温度与热仓(4)连通，所述电机液冷(8)出水端设有二号两位三通阀(10)，所述二号两位三通阀(10)的两个出水管分别与散热板(7)的出水端和散热板(7)的进水端连通，所述二号两位三通阀(10)在冷仓(5)内水位低于阙值时连通散热板(7)同时切断与热仓(4)的连通，所述液冷板(3)的出水管通过三号两位三通阀(12)与温控阀(11)连通，所述三号两位三通阀(12)在电机未启动时连通温控阀(11)并切断与一号二位三通阀(9)的连通。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池仓温控系统，其特征在于：还包括保温罐(13)，所述保温罐(13)内活动连接有柱塞(14)，所述热仓(4)和冷仓(5)分别设于柱塞(14)的上下两侧，所述柱塞(14)上设有限位块(16)，所述单向阀(15)的上下两侧均设有限位块(16)，且下侧的限位块(16)上设有位置传感器。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池仓温控系统，其特征在于：所述散热板(7)包括与汽车底盘固定连接的板体(71)，所述板体(71)为圆心朝向地面的弧形，所述板体(71)的上方设有滴管(73)，所述板体(71)前端低于后端，所述板体(71)的两侧设有翅片(72)。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池仓温控系统，其特征在于：所述导热板(31)包括导热板(31)，所述导热板(31)内设有相互独立的第一液冷通道(32)和第二液冷通道(33)，所述第一液冷通道(32)和第二液冷通道(33)的进水端均通过换向阀(34)与恒温阀(6)连接，所述第一液冷通道(32)和第二液冷通道(33)的顶部均设有收缩膜(35)。
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