CN114267899A - 一种流量分配液冷板、电池总成、车辆及流量分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种流量分配液冷板、电池总成、车辆及分配方法。包括液冷板上板、水管接头、电磁控制装置、传感装置、液冷板下板、电磁控制装置附件、流量调节片和流量调节轴；液冷板上板固定在液冷板下板上；水管接头固定在液冷板上板的一端，一端与液冷板下板的冷却液流道相通，另一端与电池包外部的水管连接；传感装置4固定在水管接头上；传感装置与低压线束连接；电磁控制装置固定在液冷板上板；电磁控制装置附件固定在液冷板下板上；流量调节片设置在冷却液流道中；流量调节轴设置在设置在冷却液流道的入口处和出口处；电磁控制装置与电池BMS系统连接。能通过内部的流量调节片实现流量分配的动态调整、实时调整，可以保证较高的电池安全。

Description

一种流量分配液冷板、电池总成、车辆及流量分配方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体的说是一种流量分配液冷板、电池总成、车辆及分配方法。

背景技术

当前，动力电池的热管理方式主要是液冷，因为液冷具备效率高、成本低、无噪音振动、冷却功率大等优点，液冷系统的主要零部件为液冷板和水管。目前的液冷板在应用过程中会出现因为内部的冷却液流量分配不均匀导致的冷却效果不一致，进而影响电池模组的温度一致性，如何实液冷板内部冷却液流量分配均匀是行业难题。

目前的液冷板内部冷却液流量分配均匀的方法主要是通过设计冷却板的结构来实现，但这种方案无法实现动态调整，且调整修改的成本较大，并不能完全实现电池模组的温度一致性。

公开号为CN212848591U的专利公开了一种新能源汽车电池液冷板结构，包括由底板、顶板以及外边框相互连接组成的板体，底板的顶面固定安装有若干交错分布的隔板，相邻隔板之间隔离形成散热流道，且若干隔板之间由外边框围绕形成一循环散热流道，顶板一侧设置有与循环散热流道进液端连通的进液口，另一侧设置有与循环散热流道出液端连通的出液口，顶板由与散热流道一一对应的若干导热条组成，且导热条四边通过弹性防水带与外边框以及相应隔板密封连接；本申请液冷板与电池包的接触散热面由若干导热条连接组成，且导热条与散热流道通过弹性带密封连接，使接触面各导热条相对独立，并受水压影响紧贴在电池包上，从而保证液冷板的导热散热效果。

公开号为CN109449538A的专利公开了一种新能源汽车电池液冷板，包括上冷板，所述上冷板的上表面粘贴有导热层，且所述上冷板的上表面开设有螺纹孔，所述螺纹孔设置有两组，且两组所述螺纹孔分别位于上冷板的上表面两端中心处，所述上冷板的一侧设有第一凸台，所述第一凸台对称设置有两组，且所述第一凸台上开设有第一通孔，所述上冷板的下表面设有下冷板，所述下冷板的下表面粘贴有隔热层，且所述下冷板的上表面与上冷板下表面两侧均开设有第一凹槽，本申请增大了流道表面积及换热效率，能够实现动力电池底部大部分区域与液冷流道接触，提高了电池降温效率和电池温度一致性，不会造成冷却液的流失。

公开号为CN209929445U的专利公开了一种流量均匀的电池液冷板结构，包括上冷板、下冷板、进液管和出液管，所述上冷板和/或下冷板的表面设置有若干条U型凹槽，所述上冷板与下冷板上下对接后相邻的两条U型凹槽之间形成U型流道，所述进液管和出液管设置于冷板结构的同侧，所述U型流道的一端与进液管连通，另一端与出液管连通。本申请所述的冷板结构中冷板与软包电池大面接触，从而减小热阻，便于热量导出。

综上，现有技术均不存在能调整冷却液流量的液冷板。

发明内容

本发明提供了一种流量分配液冷板、电池总成、车辆及分配方法，能通过内部的流量调节片实现流量分配的动态调整、实时调整，可以保证较高的电池安全，解决液冷板在使用工况中的流量分配不均问题、冷却液流量剧烈变化导致的压力冲击问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

第一方面，提供了一种流量分配液冷板，包括液冷板上板1、水管接头2、电磁控制装置3、传感装置4、液冷板下板5、电磁控制装置附件6、流量调节片7和流量调节轴8；所述液冷板上板1固定在液冷板下板5上；所述水管接头2固定在液冷板上板1的一端，一端与液冷板下板5的冷却液流道相通，另一端与电池包外部的水管连接；所述传感装置4固定在水管接头2上；所述传感装置4与低压线束连接；所述电磁控制装置3固定在液冷板上板1；所述电磁控制装置附件6固定在液冷板下板5上；所述流量调节片7设置在冷却液流道中；所述流量调节轴8设置在冷却液各个并联支路流道的入口处和出口处；所述电磁控制装置3与电池BMS系统连接；电池BMS系统实现对电磁控制装置3的控制。

进一步的，所述液冷板上板1是平板结构，内部有减重孔；所述液冷板下板5是冲压结构，与液冷板上板1的形状相互适配；所述液冷板下板5设置有六组并联的一进一出的冷却液流道，并根据距离入水口位置由近到远分别为第一并联流道、第二并联流道、第三并联流道、第四并联流道、第五并联流道和第六并联流道。

进一步的，所述电磁控制装置附件6、流量调节片7与电磁控制装置3处于相同的X向和Y向坐标，不同的Z向坐标。

进一步的，所述流量调节片7有四个，分别设置在第一并联流道和第三并联流道的入口处和出口处；所述流量调节片7的一端为较大端，另一端为较小端；所述较大端设置有流量调节轴8穿过的通孔；所述较小端以较大端的中心为圆心进行转动；

进一步的，所述流量调节片7的转动角度范围为30°-60°。

进一步的，所述流量调节轴8设置在冷却液各个并联支路流道的入口处和出口处；所述流量调节轴8的两端分别与液冷板上板1和液冷板下板5活动连接。

第二方面，提供了一种电池总成，包括一种流量分配液冷板。

第三方面，提供了一种车辆，包括一种电池总成。

第四方面，提供了一种流量分配液冷板的流量分配方法，通过一种流量分配液冷板实现，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、电池温度监测；

通过电池BMS系统监测所有电池单体温度，识别出最低温度的电池单体及电池单体所在的液冷板区域，识别出最高温度的电池单体及电池单体所在的液冷板区域；

步骤二、电池温差判断；

判断当前工况是否处于电池冷却工况，如果是，则判断电池包内部的温差是否≥7℃，如果是，进入步骤三；

步骤三、流量调整实施：

通过不同液冷板上的单体温度进行流量调整，对步骤一识别到的最低单体温度液冷板区域的入口流量调大，对步骤一识别到的最高单体温度液冷板区域的入口流量调小，其他区域不变；

步骤四、流量调整反馈；

10min内进行一次单体温度反馈，如果电池包内部的温差≤5℃，退出流量调整控制；否则持续进行流量调整，直至电池包内部的温差≤5℃为止。

进一步的，所述步骤三的具体方法为：

当电池BMS系统判断出电池包内部的温差≥7℃后，调整电磁控制装置3的电流方向和大小，调整电磁场，进而调节流量调节片7的转动角度直至电池包内部的温差≤5℃为止。

本发明的有益效果为：

1)本发明中的电磁控制装置与电池BMS相连，可通过电池BMS系统输入低压电流，对电磁控制装置实现控制；

2)本发明中的电磁控制装置和电磁控制装置附件可以相互作用，通过电池BMS系统输入的低压电流形成稳定高效的电磁场；

3)本发明中的电磁控制装置和电磁控制装置附件形成的电磁场可以迅速切换方向，电池BMS系统可以根据电池包内电池模组的温度分布，自动调整输入电流的信号，实现电磁场的迅速变化，通过磁场调整流量调节片的转动角度，进而可以调节各个流道的冷却液流量；

4)本发明中的流量调节片和流量调节轴都是金属材料，与冷却液直接接触，可以吸附冷却液中的金属离子，减少对液冷板的腐蚀，延长液冷板使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中液冷板上板的结构示意图；

图2为本发明中液冷板下板的结构示意图；

图3为本发明中流量调节片和流量调节轴的结构示意图；

图4为本发明中电磁控制装置附件、流量调节片、电磁控制装置和流量调节轴的结构示意图；

图5为本发明中流量调节片的结构示意图；

图6为本发明的工作原理流程图。

图中：

1、液冷板上板；2、水管接头；3、电磁控制装置；4、传感装置；5、液冷板下板；6、电磁控制装置附件；7、流量调节片；8、流量调节轴。

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。

实施例一

参阅图1和图2，本实施例提供了一种流量分配液冷板，包括液冷板上板1、水管接头2、电磁控制装置3、传感装置4、液冷板下板5、电磁控制装置附件6、流量调节片7和流量调节轴8。

所述液冷板上板1是平板结构，根据边界形状确定外围结构，内部根据减重要求、装配要求进行挖孔镂空设计，开有减重孔。

所述水管接头2采用直角接头结构形式设计，通过钎焊方式与液冷板上板1连接在一起。所述水管接头2内部中空，可以流通冷却液，一端与直接通过过板连接，直接与电池包外部的水管连接，另一端与液冷板下板5的冷却液流道相通；上部有小孔可以安装传感装置4；所述水管接头2可以实现电池包内部无水管设计方案，减少了水管接头2可能造成的泄露风险，提升了电池总成的安全性能。

所述电磁控制装置3安装在液冷板上板1的上表面，与流量调节片7处于相同的X向和Y向坐标，不同的Z向坐标；其中，X向为液冷板宽度方向，Y向为液冷板长度方向，Z向为液冷板上板1表面垂直方向。

所述电磁控制装置3与电池BMS相连，可通过BMS输入低压电流，对电磁控制装置3实现控制。

所述传感装置4是信号采集装置，包括但不限于温度传感器、压力传感器、绝缘检测传感器，通过水管接头2上的小孔将采集信息的结构插入，采集冷却液的信息，外部可以连接低压线束进行信号输出。

所述液冷板下板5是冲压结构，根据边界形状和液冷板上板1结构确定外围结构。所述液冷板上板1与液冷板下板5采用钎焊连接，液冷板上板1在上，液冷板下板5在下，其中液冷板上板1下部涂满钎焊焊料。液冷板上板1与液冷板下板5相互接触的地方是平面结构，可以通过钎焊焊料而连接成一体，形成冷却液流道；冷却液流道是根据内部电池总成的模组布置位置、热管理功能需求设计的。

另外，液冷板下板5根据减重要求、装配要求进行挖孔镂空设计。所述液冷板下板5设置有六组并联的一进一出的冷却液流道，并根据距离入水口位置由近到远分别为第一并联流道、第二并联流道、第三并联流道、第四并联流道、第五并联流道和第六并联流道，还可以设置其他类型的流道，设置大于等于两组的流道即可。

所述电磁控制装置附件6安装在液冷板下板5上面与流量调节片7处于相同的X向和Y向坐标，不同的Z向坐标。

所述电磁控制装置3和电磁控制装置附件6都是电磁铁，所述电磁控制装置3和电磁控制装置附件6可以相互作用，通过电池BMS系统输入的低压电流形成稳定高效的电磁场，实现流量调节片7的做动作。

所述的电磁控制装置3和电磁控制装置附件6形成的电磁场可以迅速切换方向，BMS可以根据电池包内电池模组的温度分布，自动调整输入电流的信号，实现电磁场的迅速变化，通过磁场调整流量调节片7的转动角度，进而可以调节各个流道的冷却液流量。

参阅图3、图4和图5，所述流量调节片7布置在冷却液流道中，第一并联流道和第三并联流道的入口处和出口处，共四处。

所述的流量调节片7的材料包括但不限于铁合金、镍合金等可以被磁铁吸附的材料。

所述流量调节片7有四个，分别设置在第一并联流道和第三并联流道的入口处和出口处，通过第一并联流道的入口和出口处的流量调节片7变换旋转角度，可以调节第一并联流道和第二并联流道的流量；通过第三并联流道的入口和出口处的流量调节片7变换旋转角度，可以调节第三并联流道和第四并联流道的流量。所述流量调节片7的一端为较大端，另一端为较小端；所述较大端设置有流量调节轴8穿过的通孔；所述较小端以较大端的中心为圆心进行转动。

所述流量调节片7的转动角度范围为30°-60°。

所述流量调节轴8设置在冷却液各个并联支路流道的入口处和出口处。

通过流量调节片7调节流量的具体控制策略为：所述的流量调节片7较大端通过流量调节轴8固定，较小端可以以较大的端部的中心为圆心进行转动；通过流量调节片7转动的角度，角度范围为30°-60°(与Y坐标方向锐角)。流量调节片7可以限制所在并联流道的入口和出口处的冷却液截面面积，面积越小，流道内的流阻越大，所在流道内的流量就越小，进行可以调节所在流道内的冷却液流量。

液冷板总成与整车热管理回路连成一体，形成共同的回路，整车热管理回路中有水泵转动实现冷却液的流动，实现整车热管理回路中的冷却液循环。当水泵停止转动的瞬间，回路上会形成较大的冷却液冲击，即“水锤效应”，此时通过电池BMS系统控制电磁控制装置3的电磁场，控制流量调节片7调到角度最小，此时冷却液的流量减小，对液冷板内部流道的冲击减小，减少了循环压力耐冲次数，延长了液冷板的使用寿命。

另外，流量调节片7和流量调节轴8都是金属材料，与冷却液直接接触，连成一体，避免造成电势差，减少安全隐患。

实施例二

本实施例提供了一种电池总成，包括实施例一中的流量分配液冷板。电池总成采用实施例一中的流量分配液冷板，该流量分配液冷板通过内部的流量调节片7实现流量分配的动态调整、实时调整，可以保证较高的电池安全性能。

实施例三

本实施例提供了一种车辆，包括实施例二中的一种电池总成，电池总成采用实施例一中的流量分配液冷板，该流量分配液冷板通过内部的流量调节片7实现流量分配的动态调整、实时调整，是电池总成具有较高的安全性能，车辆也具有较高的安全性能。

实施例四

参阅图6，本实施例提供了一种流量分配液冷板的流量分配方法，通过实施例一实现，包括以下步骤：

步骤一、电池温度监测；

通过电池BMS系统监测所有电池单体温度，识别出最低温度的电池单体及电池单体所在的液冷板区域，识别出最高温度的电池单体及电池单体所在的液冷板区域；

步骤二、电池温差判断；

判断当前工况是否处于电池冷却工况，如果是，则判断电池包内部的温差是否≥7℃，如果是，进入步骤三；

步骤三、流量调整实施：

通过不同液冷板上的单体温度进行流量调整，对步骤一识别到的最低单体温度液冷板区域的入口流量调大，对步骤一识别到的最高单体温度液冷板区域的入口流量调小，其他区域不变；

电池BMS系统通过实时监测电池包内部的模组温度，当电池BMS系统判断出电池包内部的温差≥7℃后，如果监测到在某一流道上部的电池模组温度过高，则通过调整输入给电磁控制装置3的电流方向和大小，调整电磁场，进而可以调整流量调节片7转动角度变小，给该流道更多的冷却液流量，增加液冷板的冷却效率，将所在流道上部的电池模组温度降低。如果监测到在某一流道上部的电池模组温度过低，则反之而行，直至电池包内部的温差≤5℃为止。

步骤四、流量调整反馈；

10min内进行一次单体温度反馈，如果电池包内部的温差≤5℃，退出流量调整控制；否则持续进行流量调整，直至电池包内部的温差≤5℃为止。

综上，本发明中，流量调节片7结构形式为一端大一端小，较大端中间有通孔，可以通过流量调节轴8固定在冷却液流道中，并且流量调节轴8与液冷板上板1、液冷板下板5连接；流量调节片7较大端通过流量调节轴8固定，较小端可以以较大端的中心为圆心进行转动；通过流量调节片7转动的角度，角度范围为30°-60°(与Y坐标方向锐角)。流量调节片7可以限制所在并联流道的入口和出口处的冷却液截面面积，面积越小，流道内的流阻越大，所在流道内的流量就越小，进行可以调节所在流道内的冷却液流量；流量调节片7布置在冷却液流道中，通过第一并联流道的入口和出口处的流量调节片7变换旋转角度，可以调节第一并联流道和第二并联流道的流量；通过第三并联流道的入口和出口处的流量调节片7变换旋转角度，可以调节第三并联流道和第四并联流道的流量。电磁控制装置3与电池BMS系统相连，可通过电池BMS系统输入低压电流，可以实现信号通讯；电磁控制装置3和电磁控制装置附件6可以相互作用，通过电池BMS系统输入的低压电流形成稳定高效的电磁场；电磁控制装置3和电磁控制装置附件6形成的电磁场可以迅速切换方向，电池BMS系统可以根据电池包内电池模组的温度分布，自动调整输入电流的信号，实现电磁场的迅速变化，通过磁场调整流量调节片7的转动角度，进而可以调节各个流道的冷却液流量。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

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 (10)

1.一种流量分配液冷板，其特征在于，包括液冷板上板(1)、水管接头(2)、电磁控制装置(3)、传感装置(4)、液冷板下板(5)、电磁控制装置附件(6)、流量调节片(7)和流量调节轴(8)；所述液冷板上板(1)固定在液冷板下板(5)上；所述水管接头(2)固定在液冷板上板(1)的一端，一端与液冷板下板(5)的冷却液流道相通，另一端与电池包外部的水管连接；所述传感装置(4)固定在水管接头(2)上；所述传感装置(4)与低压线束连接；所述电磁控制装置(3)固定在液冷板上板(1)；所述电磁控制装置附件(6)固定在液冷板下板(5)上；所述流量调节片(7)设置在冷却液流道中；所述流量调节轴(8)设置在冷却液各个并联支路流道的入口处和出口处；所述电磁控制装置(3)与电池BMS系统连接；电池BMS系统实现对电磁控制装置(3)的控制。

2.根据权利要求1所述的一种流量分配液冷板，其特征在于，所述液冷板上板(1)是平板结构，内部有减重孔；所述液冷板下板(5)是冲压结构，与液冷板上板(1)的形状相互适配；所述液冷板下板(5)设置有六组并联的一进一出的冷却液流道，并根据距离入水口位置由近到远分别为第一并联流道、第二并联流道、第三并联流道、第四并联流道、第五并联流道和第六并联流道。

3.根据权利要求1所述的一种液冷板的流量分配控制装置，其特征在于，所述电磁控制装置附件(6)、流量调节片(7)与电磁控制装置(3)处于相同的X向和Y向坐标，不同的Z向坐标。

4.根据权利要求2所述的一种流量分配液冷板，其特征在于，所述流量调节片(7)有四个，分别设置在第一并联流道和第三并联流道的入口处和出口处；所述流量调节片(7)的一端为较大端，另一端为较小端；所述较大端设置有流量调节轴(8)穿过的通孔；所述较小端以较大端的中心为圆心进行转动。

5.根据权利要求4所述的一种流量分配液冷板，其特征在于，所述流量调节片(7)的转动角度范围为30°-60°。

6.根据权利要求2所述的一种流量分配液冷板，其特征在于，所述流量调节轴(8)设置在冷却液各个并联支路流道的入口处和出口处；所述流量调节轴(8)的两端分别与液冷板上板(1)和液冷板下板(5)活动连接。

7.一种电池总成，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的流量分配液冷板。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求7所述一种电池总成。

9.一种流量分配液冷板的流量分配方法，通过一种流量分配液冷板实现，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、电池温度监测；

通过电池BMS系统监测所有电池单体温度，识别出最低温度的电池单体及电池单体所在的液冷板区域，识别出最高温度的电池单体及电池单体所在的液冷板区域；

步骤二、电池温差判断；

判断当前工况是否处于电池冷却工况，如果是，则判断电池包内部的温差是否≥7℃，如果是，进入步骤三；

步骤三、流量调整实施：

通过不同液冷板上的单体温度进行流量调整，对步骤一识别到的最低单体温度液冷板区域的入口流量调大，对步骤一识别到的最高单体温度液冷板区域的入口流量调小，其他区域不变；

步骤四、流量调整反馈；

10min内进行一次单体温度反馈，如果电池包内部的温差≤5℃，退出流量调整控制；否则持续进行流量调整，直至电池包内部的温差≤5℃为止。

10.根据权利要求9所述的一种流量分配液冷板的流量分配方法，所述步骤三的具体方法为：

当电池BMS系统判断出电池包内部的温差≥7℃后，调整电磁控制装置3的电流方向和大小，调整电磁场，进而调节流量调节片(7)的转动角度直至电池包内部的温差≤5℃为止。

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