CN113224419B - 常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统及控制方法,冷却系统包括滑阀以及冷却器,滑阀包括本体以及设置在本体内腔当中的阀体;本体上开设有五个与内腔相通的工质接口;阀体包括两个堵头,第一工质接口与第二工质接口上设置有分隔板,两个堵头分别布置在第一工质接口与第二工质接口的内侧,堵头的外径与本体内腔的内径相等,堵头的宽度小于对应工质接口的总宽度;堵头沿本体内腔的径向移动时能够分别将第一工质接口与第二工质接口的两部分进行封堵;第一工质接口与第二工质接口连接电池组的两端,第三工质接口连接冷却器的冷却工质出口。冷却系统的控制方法按照三个工作状态进行控制。本发明操作简单,提高了整个系统的可靠性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于新能源电池领域,具体涉及一种常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统及控制方法。
背景技术
在锂离子电池冷却系统中,电池和冷却工质存在热交换,采用单向流动的动力电池系统将导致动力电池系统内部出现温度梯度,这会降低动力电池系统的温度均匀性,影响动力电池的性能。
目前,已有学者提出基于往复式流动的热管理系统,采用的做法是:在传统风冷流道中并联设计一个流道,利用两个翻转门阀的开闭来实现冷却工质的往复流动。
研究结果表明,采用往复流动的策略,可以将动力电池热管理系统的温差降低4℃左右,效果非常显著。但是,现有技术的方案存在一定的问题,首先通过使用翻板门阀和单独设计的冷却流道来产生往复的空气,会增加热管理系统的体积和重量,其次翻板门阀会极大地影响整个系统的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中动力电池往复流动热管理系统存在的问题,提供一种常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统及控制方法,可以不用单独设计冷却通道,并且提高整个系统的可靠性和使用寿命。
为了实现上述目的,本发明有如下的技术方案:
一种常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统,包括滑阀以及冷却器,滑阀包括具有内腔的本体以及设置在本体内腔当中的阀体;
所述的本体上开设有五个与内腔相通的工质接口;其中,第一工质接口、第二工质接口以及第三工质接口开设在本体的侧壁,且第三工质接口位于第一工质接口与第二工质接口之间;第四工质接口与第五工质接口开设在本体的两端;阀体包括两个堵头,所述的第一工质接口与第二工质接口上设置有分隔板,分隔板用于将工质接口分隔为末端连通的两部分,两个堵头分别布置在第一工质接口与第二工质接口的内侧,堵头的外径与本体内腔的内径相等,堵头的宽度小于对应工质接口的总宽度;
所述的堵头沿本体内腔的径向移动时能够分别将第一工质接口与第二工质接口的两部分进行封堵;所述的第一工质接口与第二工质接口连接电池组的两端,第三工质接口连接冷却器的冷却工质出口,冷却器的冷却工质入口与第四工质接口以及第五工质接口连通。
作为本发明的一种优选方案,所述冷却器的冷却工质入口通过工质流道连接循环泵的出口,循环泵的入口通过工质流道分别与第四工质接口以及第五工质接口连通。
作为本发明的一种优选方案,所述的滑阀与控制系统连接,控制系统根据电池温度控制滑阀进行移动。
作为本发明的一种优选方案,所述阀体的两个堵头之间通过连杆进行连接。
作为本发明的一种优选方案,所述的两个堵头处于第一工质接口与第二工质接口的中间位置时,冷却器的冷却工质不进入电池组,两个堵头移动至第一工质接口及第二工质接口的一侧时,冷却工质在电池组由一侧向另一侧流动,往复移动则实现冷却工质的换向流动。
本发明还提供一种所述常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统的控制方法,存在以下三个工作状态进行控制,包括以下步骤:
第一工作状态:
滑阀处于中间位置,两个堵头未将第一工质接口与第二工质接口完全封堵,由于电池组内部的流动阻力,冷却工质不进入电池组进行冷却;
第二工作状态:
滑阀向第一工质接口移动,冷却工质从第一工质接口未被封堵的部分进入电池组的一端,从电池组的另一端流出,由第二工质接口未被封堵的部分进入冷却器,实现对电池组的冷却;
第三工作状态:
滑阀向第二工质接口移动,冷却工质从第二工质接口未被封堵的部分进入电池组的一端,从电池组的另一端流出,由第一工质接口未被封堵的部分进入冷却器,实现对电池组的冷却。
作为本发明的一种优选方案,冷却器的冷却工质流速通过循环泵进行控制,通过调节冷却工质流速来调节对电池组的冷却速度。
作为本发明的一种优选方案,通过温度传感器对电池组的温度进行采集,采集信号发送至控制系统,由控制系统自动控制滑阀的移动方向及频率,降低电池组的平均温度及两端温差,并且自动控制循环泵调节冷却速度。
相较于现有技术,本发明常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统至少具有如下的有益效果:通过在冷却器与电池组之间设置滑阀,该滑阀在其堵头沿本体内腔移动的过程中,能够致使冷却工质以不同的方向进入电池组的两端,因此,通过调节滑阀可以对应调节冷却工质在电池组内的流动方向,降低电池组内电芯的平均温度及温差,提高冷却工质对电池组的冷却效果。相较于以往采用两个翻转门阀以及单独设计冷却流道来驱动冷却工质往复流动的方式,本发明结构轻巧,不用单独设计冷却通道,也提高了整个系统的可靠性和使用寿命。
相较于现有技术,本发明常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统的控制方法易于操作和实现,能够显著的降低冷却工质流动方向的温度差,保证电池组冷却的均匀性,提升电池组工作的寿命和安全性。
进一步的,本发明可以设置控制系统,通过温度传感器对电池组的温度进行采集,采集信号发送至控制系统,由控制系统自动控制滑阀的移动方向及频率,降低电池组的平均温度及两端温差,并且可以自动控制循环泵的转速来调节冷却速度,实时性更好,从而进一步延长电池组的使用寿命,增加电池组工作的安全性。
附图说明
图1本发明实施例冷却系统处于第一工作状态的结构示意图;
图2本发明实施例冷却系统处于第二工作状态的结构示意图;
图3本发明实施例冷却系统处于第三工作状态的结构示意图;
附图中:1-电池组;2-滑阀;3-工质流道;4-循环泵;5-冷却器;21-本体;22-阀体;23-分隔板;211-第一工质接口;212-第二工质接口;213-第三工质接口;214-第四工质接口;215-第五工质接口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1,本发明提出的常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统,包括滑阀2、工质流道3、循环泵4以及冷却器5。其中,滑阀2包括具有内腔的本体21以及设置在本体21内腔当中的阀体22;本体21上开设有五个与内腔相通的工质接口。
其中,第一工质接口211、第二工质接口212以及第三工质接口213开设在本体21的侧壁,且第三工质接口213位于第一工质接口211与第二工质接口212之间;第四工质接口214与第五工质接口215开设在本体21的两端;阀体22包括两个堵头,第一工质接口211与第二工质接口212上设置有分隔板23,分隔板23用于将工质接口分隔为末端连通的两部分,两个堵头分别布置在第一工质接口211与第二工质接口212的内侧,堵头的外径与本体21内腔的内径相等,堵头的宽度小于对应工质接口的总宽度;堵头沿本体21内腔的径向移动时能够分别将第一工质接口211与第二工质接口212的两部分进行封堵;
第一工质接口211与第二工质接口212连接电池组1的两端,第三工质接口213连接冷却器5的冷却工质出口,冷却器5的冷却工质入口通过工质流道3连接循环泵4的出口,循环泵4的入口通过工质流道3分别与第四工质接口214以及第五工质接口215连通。
当两个堵头处于第一工质接口211与第二工质接口212的中间位置时,冷却器5的冷却工质不进入电池组1;当两个堵头移动至第一工质接口211及第二工质接口212的一侧时,冷却工质在电池组1由一侧向另一侧流动,如此往复移动则实现冷却工质的换向流动。
实施例中,将所述的滑阀2以及循环泵4与控制系统连接,控制系统根据电池温度控制滑阀2进行移动。同时,可以通过控制循环泵4调节冷却速度。
另一方面,将阀体22的两个堵头之间通过连杆进行连接,实现同步移动。
结合图2以及图3,本发明常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统的控制方法,存在以下三个工作状态进行控制,包括以下步骤:
第一工作状态:
滑阀2处于中间位置,两个堵头未将第一工质接口211与第二工质接口212完全封堵,由于电池组1内部的流动阻力,冷却工质不进入电池组1进行冷却;
第二工作状态:
滑阀2向第一工质接口211移动,冷却工质从第一工质接口211未被封堵的部分进入电池组1的一端,从电池组1的另一端流出,由第二工质接口212未被封堵的部分进入冷却器5,实现对电池组1的第一方向冷却;
第三工作状态:
滑阀2向第二工质接口212移动,冷却工质从第二工质接口212未被封堵的部分进入电池组1的一端,从电池组1的另一端流出,再由第一工质接口211未被封堵的部分进入冷却器5,实现对电池组1的第二方向冷却。
控制过程中,冷却器5的冷却工质流速通过循环泵4进行控制,通过温度传感器对电池组1的温度进行采集,采集信号发送至控制系统,由控制系统自动控制滑阀2的移动方向及频率,降低电池组1的平均温度及两端温差,并且自动控制循环泵4调节冷却速度。
本发明可以不用单独设计冷却通道,通过调节滑阀2对应调节冷却工质在电池组1内的流动方向,采用控制冷却工质往复流动方式,可以显著降低工质流动方向的温度差。
由于本发明能够对冷却工质进行充分利用,从而提高了冷却效果。
本发明的冷却方法易于操作和实现,实时性更好,可以显著的降低工质流动方向的温度差,保证电池组冷却的均匀性,提升了电池组工作的寿命和安全性。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例,并不用以对本发明的技术方案进行任何限制,本领域技术人员应当理解的是,在不脱离本发明精神和原则的前提下,该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换,这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统,其特征在于,包括滑阀(2)以及冷却器(5),滑阀(2)包括具有内腔的本体(21)以及设置在本体(21)内腔当中的阀体(22);
所述的本体(21)上开设有五个与内腔相通的工质接口;其中,第一工质接口(211)、第二工质接口(212)以及第三工质接口(213)开设在本体(21)的侧壁,且第三工质接口(213)位于第一工质接口(211)与第二工质接口(212)之间;第四工质接口(214)与第五工质接口(215)开设在本体(21)的两端;阀体(22)包括两个堵头,所述的第一工质接口(211)与第二工质接口(212)上设置有分隔板(23),分隔板(23)用于将工质接口分隔为末端连通的两部分,两个堵头分别布置在第一工质接口(211)与第二工质接口(212)的内侧,堵头的外径与本体(21)内腔的内径相等,堵头的宽度小于对应工质接口的总宽度;
所述的堵头沿本体(21)内腔的径向移动时能够分别将第一工质接口(211)与第二工质接口(212)的两部分进行封堵;所述的第一工质接口(211)与第二工质接口(212)连接电池组(1)的两端,第三工质接口(213)连接冷却器(5)的冷却工质出口,冷却器(5)的冷却工质入口与第四工质接口(214)以及第五工质接口(215)连通;
所述的滑阀(2)与控制系统连接,控制系统根据电池温度控制滑阀(2)进行移动;
所述阀体(22)的两个堵头之间通过连杆进行连接;
所述的两个堵头处于第一工质接口(211)与第二工质接口(212)的中间位置时,冷却器(5)的冷却工质不进入电池组(1),两个堵头移动至第一工质接口(211)及第二工质接口(212)的一侧时,冷却工质在电池组(1)由一侧向另一侧流动,往复移动则实现冷却工质的换向流动。
2.根据权利要求1所述的常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统,其特征在于:所述冷却器(5)的冷却工质入口通过工质流道(3)连接循环泵(4)的出口,循环泵(4)的入口通过工质流道(3)分别与第四工质接口(214)以及第五工质接口(215)连通。
3.一种根据权利要求1所述常流式锂离子动力电池往复流动冷却系统的控制方法,其特征在于,存在以下三个工作状态进行控制,包括以下步骤:
第一工作状态:
滑阀(2)处于中间位置,两个堵头未将第一工质接口(211)与第二工质接口(212)完全封堵,由于电池组(1)内部的流动阻力,冷却工质不进入电池组(1)进行冷却;
第二工作状态:
滑阀(2)向第一工质接口(211)移动,冷却工质从第一工质接口(211)未被封堵的部分进入电池组(1)的一端,从电池组(1)的另一端流出,由第二工质接口(212)未被封堵的部分进入冷却器(5),实现对电池组(1)的冷却;
第三工作状态:
滑阀(2)向第二工质接口(212)移动,冷却工质从第二工质接口(212)未被封堵的部分进入电池组(1)的一端,从电池组(1)的另一端流出,再由第一工质接口(211)未被封堵的部分进入冷却器(5),实现对电池组(1)的冷却。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于:冷却器(5)的冷却工质流速通过循环泵(4)进行控制,通过调节冷却工质流速来调节对电池组(1)的冷却速度。
5.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于:通过温度传感器对电池组(1)的温度进行采集,采集信号发送至控制系统,由控制系统自动控制滑阀(2)的移动方向及频率,降低电池组(1)的平均温度及两端温差,并且自动控制循环泵(4)调节冷却速度。
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