CN115224388A - 一种锂离子电池包液冷系统及其控制方法 - Google Patents
一种锂离子电池包液冷系统及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115224388A CN115224388A CN202210728079.4A CN202210728079A CN115224388A CN 115224388 A CN115224388 A CN 115224388A CN 202210728079 A CN202210728079 A CN 202210728079A CN 115224388 A CN115224388 A CN 115224388A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid cooling
- electrode plate
- temperature
- temperature sensor
- battery pack
- 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
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 174
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 119
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Chemical class 0.000 description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical class [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- NCZYUKGXRHBAHE-UHFFFAOYSA-K [Li+].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Li+] Chemical compound [Li+].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Li+] NCZYUKGXRHBAHE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
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
-
- 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
- H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
-
- 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
-
- 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
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)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池包液冷系统，包括液冷板(1)、换热器(2)、电极板(3)、支撑杆(4)、螺线线圈(5)、电源(6)、第一温度传感器(7)、第二温度传感器(8)和控制器(9)，所述液冷板(1)上部放置电池包(10)将其冷却，液冷板(1)的顶部壁面的内表面和底部壁面的内表面各设有一块电极板(3)，液冷板(1)的外壁表面设有螺线线圈(5)且使整个液冷板(1)位于螺线线圈(5)所围成的空间之内。本发明还提供该系统控制方法，维持螺线线圈(5)的导电状态，并循环交替地使电极板(3)正向接通、断开、反向接通和断开，从而使液冷板(1)内部空间的导电液体(11)不断流动换热。本发明的液冷系统结构简单，运行高效稳定，环境适应性好，对应的控制方法高效方便，灵活性好。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种锂离子电池包液冷系统及其控制方法。
背景技术
锂离子电池经常以电池包的形式广泛用于电动汽车、储能系统等国民经济各个部门和居民生活领域。锂离子电池包充放电过程产生热量，故通常需要冷却系统及时导走产热以保证电池包的安全稳定性能。其中液冷是电池包最为常见的冷却形式之一。目前公知的液冷系统使用离心泵提供冷却液的动力，并使用大量的管路、阀门进行冷却液的传输分配和控制，这存在以下四个方面的缺点：第一，涉及到泵和阀门等动力设备，长期使用因机械磨损等因素容易出现故障，且不耐振动等，环境适应性差；第二，管道较长且存在阀门，管道自身也存在接头，这存在漏液的风险；第三，泵自身的效率不高，管道和阀门也导致沿程阻力和局部阻力损失的存在，造成系统能效较低；第四，调节性能差，一般只能通过改变泵的转速或阀门开度来调节冷却液流速，设备成本高、易损坏，且流速较大时整个系统阻力大，能耗浪费严重。
因此，亟待提出新的电池包液冷系统及其控制方法，达到结构紧凑、不含动力设备部件、调节方便、运行高效的目的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、运行高效稳定、环境适应性好、对应的控制方法高效方便、灵活性好的锂离子电池包液冷系统及其控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种锂离子电池包液冷系统，包括液冷板、换热器、电极板、支撑杆、螺线线圈、电源、第一温度传感器、第二温度传感器和控制器，所述液冷板上部放置电池包以吸收电池包的热量，实现电池包的冷却；所述液冷板为中空结构且内部空间设有若干根竖直放置的支撑杆，每一根支撑杆两端分别连接液冷板的顶部壁面和底部壁面；所述液冷板的内部空间设有换热器；所述液冷板的顶部壁面的内表面和底部壁面的内表面各设有一块电极板；所述支撑杆穿过电极板用于保证液冷板的刚度以提高其承载能力；所述液冷板的外壁表面设有螺线线圈且使整个液冷板位于螺线线圈所围成的空间之内；所述电极板和螺线线圈均与电源电性连接；所述液冷板的内部空间注有导电液体且导电液体的容积为液冷板的内部空间的有效容积的85％至95％；所述第一温度传感器位于液冷板的内部空间的底部且与控制器电性连接，用于实时采集导电液体的温度并将温度采集值传输至控制器；所述第二温度传感器位于电池包的内部且与控制器电性连接，用于实时采集电池包的温度并将温度采集值传输至控制器；所述控制器分别与第一温度传感器、第二温度传感器和电源电性连接，用于实时获得第一温度传感器和第二温度传感器的温度采集值并向电源发出控制指令，控制电源向电极板和螺线线圈的供电。
上述锂离子电池包液冷系统，所述液冷板、换热器、电极板和支撑杆均由无磁性材料制成。
上述锂离子电池包液冷系统，所述换热器和电极板之间不直接接触。
上述锂离子电池包液冷系统，所述液冷板的内表面、换热器与导电液体的接触面、支撑杆的表面均设有电绝缘层。
优选地，所述导电液体为水银或电解质盐溶液中的一种。
优选地，所述液冷板、换热器、电极板和支撑杆均由铝制成，液冷板的内表面、换热器与导电液体的接触面、支撑杆的表面均设有绝缘的高分子薄膜。
优选地，电源与电池包电性连接以直接从电池包取电。
根据本发明的另一方面，提供一种应用于上述锂离子电池包液冷系统的控制方法，液冷系统工作时，控制器向电源发出控制指令，并按如下步骤循环进行电极板的控制：
步骤S1、使电极板正向接通a秒；
步骤S2、使电极板断开b秒；
步骤S3、使电极板反向接通a秒；
步骤S4、使电极板断开b秒后返回步骤S1；
以上电极板的正向接通是指通过电源向电极板供给直流电，且使液冷板的顶部壁面的内表面处的电极板为正极、液冷板的底部壁面的内表面处的电极板为负极；电极板的反向接通是指通过电源向电极板供给直流电且其正负极方向与正向接通时相反；
当电极板为正向接通或反向接通状态时，螺线线圈也处于接通导电状态；当电极板为断开状态时，螺线线圈也处于断开状态。
上述锂离子电池包液冷系统的控制方法，所述电极板的正向接通或反向接通时长a秒以及断开时间b秒中a和b的取值，由控制器实时读取第一温度传感器和第二温度传感器的温度采集值并按以下方式决定：
(i)、若第二温度传感器(8)的温度采集值大于或等于电池包的温度上限值Tc，则令a＝m1a0，b＝n1b0；
(ii)、若第二温度传感器的温度采集值小于电池包的温度上限值Tc，且第一温度传感器的温度采集值和第二温度传感器的温度采集值这二者之差的绝对值大于温差阈值ΔTc，则令a＝m2a0，b＝n2b0；
(iii)、若第二温度传感器的温度采集值小于电池包的温度上限值Tc，且第一温度传感器的温度采集值和第二温度传感器的温度采集值这二者之差的绝对值小于或等于温差阈值ΔTc，则令a＝m3a0，b＝n3b0；
其中a0是a的基准取值，处于5到20之间；b0是b的基准取值，处于5到20之间；Tc为电池包的温度上限值，处于50℃至70℃之间；ΔTc是温差阈值，处于5℃至10℃之间；m1、m2、m3和n1、n2、n3均为取值系数，其中m1处于1.5至5之间，n1处于0.1至0.5之间，m2处于0.5至1之间，n2处于1.5至5之间，m3处于1至1.5之间，n3处于0.5至1之间。
本发明的有益效果在于：
1、本发明充分利用了电磁感应原理，根据右手螺旋定则，当螺线线圈内通电时在其内部空间产生磁场，而电极板的通电又在导电液体内提供一定方向的电流，此时根据左手定则可知导电液体内受到电磁力的作用而使其流动。因此，本发明液冷系统内液体流动是通过内部电磁力而非外部的泵等动力设备驱动，故不需要泵、输送管道、管道接口和调节用阀门，整个液冷系统结构紧凑、无机械磨损、运行稳定、效率高，且具有较好的耐振动、耐高低温交替能力，环境适应性强。
2、本发明的冷却液全部处于液冷板内部，冷却液和换热器的换热也在液冷板内部进行，不需要对冷却液设计输送和分配用管道、管道接口和调节用阀门，无漏液风险；支撑杆除提高液冷板结构强度和刚性外，还作为障碍物在导电液体流动过程提供扰动作用，有利于高效换热。
3、本发明的控制方法逻辑简单、高效方便、灵活性好。当电极板正向接通时，螺线线圈也处于接通导电状态，导电液体在电磁力作用下向某个方向运动；当电极板断开时，导电液体继续运动但因摩擦力因素而不断变慢；当电极板反向接通时，螺线线圈处于接通导电状态，由于螺线线圈内的电流方向不变而导电液体内电流方向反向，故导电液体所受电磁力也反向，并朝着原运动方向的反方向流动。通过控制电极板的接通时间和断开时间的时长，则可以调节导电液体的流速以及湍动程度：当电池包温度大于或等于其上限时，则增大接通时间、减小断开时间，使导电液体流速大且换向间隔短，湍动程度也大，由此尽可能地强化换热；当电池包温度小于其上限且电池包和导电液体之间温差较大时，则减小接通时间、增大断开时间，使导电液体流速小且换向间隔长，湍动程度也小，换热程度较弱以节约能耗；当电池包温度小于其上限且电池包和导电液体之间温差较小时，则适当增大接通时间、适当减小断开时间，使导电液体流速适当变大且换向间隔适当变短，湍动程度也适当变大，由此在节约能耗的同时适当地强化换热。
附图说明
图1为本发明实施例中锂离子电池包液冷系统的结构示意图，图中1为液冷板、2为换热器、3为电极板、4为支撑杆、5为螺线线圈、6为电源、7为第一温度传感器、8为第二温度传感器、9为控制器、10为电池包、11为导电液体。
图2为本发明实施例中锂离子电池包液冷系统中的液冷板及螺线线圈的结构示意图，图中1为液冷板、5为螺线线圈。
图3为本发明实施例中电极板的结构示意图，图中3为电极板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图3所示，一种锂离子电池包液冷系统，包括液冷板1、换热器2、电极板3、支撑杆4、螺线线圈5、电源6、第一温度传感器7、第二温度传感器8和控制器9，所述液冷板1上部放置电池包10以吸收电池包10的热量，实现电池包10的冷却；所述液冷板1为中空结构且内部空间设有若干根竖直放置的支撑杆4，每一根支撑杆4两端分别连接液冷板1的顶部壁面和底部壁面；所述液冷板1的内部空间设有换热器2；所述液冷板1的顶部壁面的内表面和底部壁面的内表面各设有一块电极板3；所述支撑杆4穿过电极板3用于保证液冷板1的刚度以提高其承载能力；所述液冷板1的外壁表面设有螺线线圈5且使整个液冷板1位于螺线线圈5所围成的空间之内；所述电极板3和螺线线圈5均与电源6电性连接；所述液冷板1的内部空间注有导电液体11且导电液体的容积为液冷板1的内部空间的有效容积的85％至95％；所述第一温度传感器7位于液冷板1的内部空间的底部且与控制器9电性连接，用于实时采集导电液体11的温度并将温度采集值传输至控制器9；所述第二温度传感器8位于电池包10的内部且与控制器9电性连接，用于实时采集电池包10的温度并将温度采集值传输至控制器9；所述控制器9分别与第一温度传感器7、第二温度传感器8和电源6电性连接，用于实时获得第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度采集值并向电源6发出控制指令，控制电源6向电极板3和螺线线圈5的供电。
上述锂离子电池包液冷系统，所述液冷板1、换热器2、电极板3和支撑杆4均由无磁性材料制成。
上述锂离子电池包液冷系统，所述换热器2和电极板3之间不直接接触。
上述锂离子电池包液冷系统，所述液冷板1的内表面、换热器2与导电液体11的接触面、支撑杆4的表面均设有电绝缘层。
优选地，所述导电液体11为水银或电解质盐溶液中的一种。
优选地，所述液冷板1、换热器2、电极板3和支撑杆4均由铝制成，液冷板1的内表面、换热器2与导电液体11的接触面、支撑杆4的表面均设有绝缘的高分子薄膜。
优选地，电源6与电池包10电性连接以直接从电池包10取电。
应用于上述锂离子电池包液冷系统的控制方法，液冷系统工作时，控制器9向电源6发出控制指令，并按如下步骤循环进行电极板3的控制：
步骤S1、使电极板3正向接通a秒；
步骤S2、使电极板3断开b秒；
步骤S3、使电极板3反向接通a秒；
步骤S4、使电极板3断开b秒后返回步骤S1；
以上电极板3的正向接通是指通过电源6向电极板3供给直流电，且使液冷板1的顶部壁面的内表面处的电极板3为正极、液冷板1的底部壁面的内表面处的电极板3为负极；电极板3的反向接通是指通过电源6向电极板3供给直流电且其正负极方向与正向接通时相反；
当电极板3为正向接通或反向接通状态时，螺线线圈5也处于接通导电状态；当电极板3为断开状态时，螺线线圈5也处于断开状态。
上述锂离子电池包液冷系统的控制方法，所述电极板3的正向接通或反向接通时长a秒以及断开时间b秒中a和b的取值，由控制器9实时读取第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度采集值并按以下方式决定：
(i)、若第二温度传感器8的温度采集值大于或等于电池包10的温度上限值Tc，则令a＝m1a0，b＝n1b0；
(ii)、若第二温度传感器8的温度采集值小于电池包10的温度上限值Tc，且第一温度传感器7的温度采集值和第二温度传感器8的温度采集值这二者之差的绝对值大于温差阈值ΔTc，则令a＝m2a0，b＝n2b0；
(iii)、若第二温度传感器8的温度采集值小于电池包10的温度上限值Tc，且第一温度传感器7的温度采集值和第二温度传感器8的温度采集值这二者之差的绝对值小于或等于温差阈值ΔTc，则令a＝m3a0，b＝n3b0；
其中a0是a的基准取值，处于5到20之间；b0是b的基准取值，处于5到20之间；Tc为电池包10的温度上限值，处于50℃至70℃之间；ΔTc是温差阈值，处于5℃至10℃之间；m1、m2、m3和n1、n2、n3均为取值系数，其中m1处于1.5至5之间，n1处于0.1至0.5之间，m2处于0.5至1之间，n2处于1.5至5之间，m3处于1至1.5之间，n3处于0.5至1之间。
实施例
某储能用磷酸铁锂锂离子电池包液冷系统，其结构示意见图1。为了观察方便，将图1中液冷板1和螺线线圈5予以单独显示，如图2所示。图3则给出电极板3的结构示意图，图中电极板3上设有三个圆圈用于供支撑杆4穿过电极板3并分别与液冷板1的顶部壁面和底部壁面机械连接。换热器2处于液冷板1的内部空间但换热器2和电极板3之间不直接接触，换热器2的外壁面与导电液体11接触，换热器2的内部有冷媒流过以与导电液体11，换热器2内部的冷媒通过管路与液冷板1外部的压缩机和散热器等形成制冷回路。考虑到导电液体11的热膨胀效应并为了保证其流动性，本实施例中导电液体11的容积为液冷板1的内部空间的有效容积的90％。
本实施例中，导电液体11为电解质盐浓溶液，液冷板1、换热器2、电极板3和支撑杆4均由铝制成，液冷板1的内表面、换热器2与导电液体11的接触面、支撑杆4的表面均设有绝缘的高分子薄膜。电源6与电池包10电性连接以直接从电池包10取电。
本实施例中，a的基准取值a0为10，b的基准取值b0为10，电池包10的温度上限值Tc为60℃，温差阈值ΔTc为8℃，对于各取值系数，m1为2，n1为0.4，m2为0.8，n2为2，m3为1.2，n3为0.8。
某个时间段，第二温度传感器8的温度采集值一直处于60℃以上，故大于电池包10的温度上限值Tc，则令a＝m1a0＝20，b＝n1b0＝4，使电极板3按照“正向接通20秒、断开4秒、反向接通20秒、断开4秒”的先后方式循环工作，这种方式下接通时间很长而断开时间很短，能够使导电液体11流动很快且湍动程度很大，从而提供很强的换热能力，有利于促进电池包10的降温。
此后一个时间段，第二温度传感器8的温度采集值小于60℃，且第一温度传感器7的温度采集值和第二温度传感器8的温度采集值这二者之差的绝对值大于8℃，则令a＝m2a0＝8，b＝n2b0＝20，使电极板3按照“正向接通8秒、断开20秒、反向接通8秒、断开20秒”的先后方式循环工作，这种方式下接通时间很短而断开时间很长，能够使导电液体11流动很慢且湍动程度很小，从而提供很弱的换热能力，有利于降低系统的运行能耗。
在这之后的某个时间段，第二温度传感器8的温度采集值小于60℃，且第一温度传感器7的温度采集值和第二温度传感器8的温度采集值这二者之差的绝对值小于8℃，则令a＝m3a0＝12秒，b＝n3b0＝8秒，这种方式下接通时间和断开时间均较为适当，不是太高也不是太低，能够使导电液体11具有居中的流动速度和湍动程度，从而提供较为居中的换热能力，使得系统的运行能耗也处于居中的水平。
需要指出的是，由于第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度采集值实时变化，故上述a和b的取值也跟着实时变化，若a或b变化瞬间，电极板3的某次“正向接通、断开、反向接通、断开”循环尚未完成，则可等当前次的循环结束后再将变更后的a和b的取值用于下一轮的新循环。
本实施例充分利用了电磁感应原理，根据右手螺旋定则，当螺线线圈内通电时在其内部空间产生磁场，而电极板的通电又在导电液体内提供一定方向的电流，此时根据左手定则可知导电液体内受到电磁力的作用而使其流动。因此，本发明液冷系统内液体流动是通过内部电磁力而非外部的泵等动力设备驱动，故不需要泵、输送管道、管道接口和调节用阀门，整个液冷系统结构紧凑、无机械磨损、运行稳定、效率高，且具有较好的耐振动、耐高低温交替能力，环境适应性强。本实施例的冷却液全部处于液冷板内部，冷却液和换热器的换热也在液冷板内部进行，不需要对冷却液设计输送和分配用管道、管道接口和调节用阀门，无漏液风险；支撑杆除提高液冷板结构强度和刚性外，还作为障碍物在导电液体流动过程提供扰动作用，有利于高效换热。本实施例的控制方法逻辑简单、高效方便、灵活性好。当电极板正向接通时，螺线线圈也处于接通导电状态，导电液体在电磁力作用下向某个方向运动；当电极板断开时，导电液体继续运动但因摩擦力因素而不断变慢；当电极板反向接通时，螺线线圈处于接通导电状态，由于螺线线圈内的电流方向不变而导电液体内电流方向反向，故导电液体所受电磁力也反向，并朝着原运动方向的反方向流动。通过控制电极板的接通时间和断开时间的时长，则可以调节导电液体的流速以及湍动程度：当电池包温度大于或等于其上限时，则增大接通时间、减小断开时间，使导电液体流速大且换向间隔短，湍动程度也大，由此尽可能地强化换热；当电池包温度小于其上限且电池包和导电液体之间温差较大时，则减小接通时间、增大断开时间，使导电液体流速小且换向间隔长，湍动程度也小，换热程度较弱以节约能耗；当电池包温度小于其上限且电池包和导电液体之间温差较小时，则适当增大接通时间、适当减小断开时间，使导电液体流速适当变大且换向间隔适当变短，湍动程度也适当变大，由此在节约能耗的同时适当地强化换热。
Claims (6)
1.一种锂离子电池包液冷系统，其特征在于，包括液冷板(1)、换热器(2)、电极板(3)、支撑杆(4)、螺线线圈(5)、电源(6)、第一温度传感器(7)、第二温度传感器(8)和控制器(9)，所述液冷板(1)上部放置电池包(10)以吸收电池包(10)的热量，实现电池包(10)的冷却；所述液冷板(1)为中空结构且内部空间设有若干根竖直放置的支撑杆(4)，每一根支撑杆(4)两端分别连接液冷板(1)的顶部壁面和底部壁面；所述液冷板(1)的内部空间设有换热器(2)；所述液冷板(1)的顶部壁面的内表面和底部壁面的内表面各设有一块电极板(3)；所述支撑杆(4)穿过电极板(3)用于保证液冷板(1)的刚度以提高其承载能力；所述液冷板(1)的外壁表面设有螺线线圈(5)且使整个液冷板(1)位于螺线线圈(5)所围成的空间之内；所述电极板(3)和螺线线圈(5)均与电源(6)电性连接；所述液冷板(1)的内部空间注有导电液体(11)且导电液体的容积为液冷板(1)的内部空间的有效容积的85％至95％；所述第一温度传感器(7)位于液冷板(1)的内部空间的底部且与控制器(9)电性连接，用于实时采集导电液体(11)的温度并将温度采集值传输至控制器(9)；所述第二温度传感器(8)位于电池包(10)的内部且与控制器(9)电性连接，用于实时采集电池包(10)的温度并将温度采集值传输至控制器(9)；所述控制器(9)分别与第一温度传感器(7)、第二温度传感器(8)和电源(6)电性连接，用于实时获得第一温度传感器(7)和第二温度传感器(8)的温度采集值并向电源(6)发出控制指令，控制电源(6)向电极板(3)和螺线线圈(5)的供电。
2.权利要求1所述的锂离子电池包液冷系统，其特征在于，所述液冷板(1)、换热器(2)、电极板(3)和支撑杆(4)均由无磁性材料制成。
3.权利要求1所述的锂离子电池包液冷系统，其特征在于，所述换热器(2)和电极板(3)之间不直接接触。
4.权利要求1所述的锂离子电池包液冷系统，其特征在于，所述液冷板(1)的内表面、换热器(2)与导电液体(11)的接触面、支撑杆(4)的表面均设有电绝缘层。
5.应用于权利要求1-4任意一项所述的锂离子电池包液冷系统的控制方法，其特征在于，液冷系统工作时，控制器(9)向电源(6)发出控制指令，并按如下步骤循环进行电极板(3)的控制：
步骤S1、使电极板(3)正向接通a秒；
步骤S2、使电极板(3)断开b秒；
步骤S3、使电极板(3)反向接通a秒；
步骤S4、使电极板(3)断开b秒后返回步骤S1；
以上电极板(3)的正向接通是指通过电源(6)向电极板(3)供给直流电，且使液冷板(1)的顶部壁面的内表面处的电极板(3)为正极、液冷板(1)的底部壁面的内表面处的电极板(3)为负极；电极板(3)的反向接通是指通过电源(6)向电极板(3)供给直流电且其正负极方向与正向接通时相反；
当电极板(3)为正向接通或反向接通状态时，螺线线圈(5)也处于接通导电状态；当电极板(3)为断开状态时，螺线线圈(5)也处于断开状态。
6.权利要求5所述的锂离子电池包液冷系统的控制方法，其特征在于，所述电极板(3)的正向接通或反向接通时长a秒以及断开时间b秒中a和b的取值，由控制器(9)实时读取第一温度传感器(7)和第二温度传感器(8)的温度采集值并按以下方式决定：
(i)、若第二温度传感器(8)的温度采集值大于或等于电池包(10)的温度上限值Tc，则令a＝m1a0，b＝n1b0；
(ii)、若第二温度传感器(8)的温度采集值小于电池包(10)的温度上限值Tc，且第一温度传感器(7)的温度采集值和第二温度传感器(8)的温度采集值这二者之差的绝对值大于温差阈值ΔTc，则令a＝m2a0，b＝n2b0；
(iii)、若第二温度传感器(8)的温度采集值小于电池包(10)的温度上限值Tc，且第一温度传感器(7)的温度采集值和第二温度传感器(8)的温度采集值这二者之差的绝对值小于或等于温差阈值ΔTc，则令a＝m3a0，b＝n3b0；
其中a0是a的基准取值，处于5到20之间；b0是b的基准取值，处于5到20之间；Tc为电池包(10)的温度上限值，处于50℃至70℃之间；ΔTc是温差阈值，处于5℃至10℃之间；m1、m2、m3和n1、n2、n3均为取值系数，其中m1处于1.5至5之间，n1处于0.1至0.5之间，m2处于0.5至1之间，n2处于1.5至5之间，m3处于1至1.5之间，n3处于0.5至1之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210728079.4A CN115224388B (zh) | 2022-06-24 | 一种锂离子电池包液冷系统及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210728079.4A CN115224388B (zh) | 2022-06-24 | 一种锂离子电池包液冷系统及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115224388A true CN115224388A (zh) | 2022-10-21 |
| CN115224388B CN115224388B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140335381A1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-13 | The Boeing Company | Active Thermal Management and Thermal Runaway Prevention for High Energy Density Lithium Ion Battery Packs |
| CN106058380A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-10-26 | 广东工业大学 | 一种电动汽车及其动力电池组散热系统 |
| US20180321000A1 (en) * | 2015-12-03 | 2018-11-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Cooling apparatus |
| US20200127351A1 (en) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | Nio Usa, Inc. | Two-phase semi-immersion thermal system for energy storage and other electrical/electronic devices |
| US20210226279A1 (en) * | 2018-06-05 | 2021-07-22 | Outokumpu Oyj | Thermal systems for battery electric vehicles |
| CN113506927A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-10-15 | 湘潭大学 | 一种流向可换的电动汽车液冷系统及其换向控制方法 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140335381A1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-13 | The Boeing Company | Active Thermal Management and Thermal Runaway Prevention for High Energy Density Lithium Ion Battery Packs |
| US20180321000A1 (en) * | 2015-12-03 | 2018-11-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Cooling apparatus |
| CN106058380A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-10-26 | 广东工业大学 | 一种电动汽车及其动力电池组散热系统 |
| US20210226279A1 (en) * | 2018-06-05 | 2021-07-22 | Outokumpu Oyj | Thermal systems for battery electric vehicles |
| US20200127351A1 (en) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | Nio Usa, Inc. | Two-phase semi-immersion thermal system for energy storage and other electrical/electronic devices |
| CN113506927A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-10-15 | 湘潭大学 | 一种流向可换的电动汽车液冷系统及其换向控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨金相;张越;张浩;罗志民;宋韩龙;: "一种动力电池系统的液冷方案设计与温升测试", 汽车实用技术, no. 06, 30 March 2018 (2018-03-30) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11807068B2 (en) | Vehicle and temperature control device thereof | |
| CN111403850B (zh) | 一种动力电池液冷动态热管理系统 | |
| CN109545497B (zh) | 一种阶梯形超导磁体及具有其的电动悬浮系统 | |
| WO2012089132A1 (en) | Battery module, battery temperature managing system and vehicle comprising the same | |
| CN112886093A (zh) | 一种主动控制型全浸没式液冷动力电池热管理系统 | |
| CN110061323A (zh) | 一种热管理装置、热管理系统及新能源汽车 | |
| CN112837883A (zh) | 一种超导磁体系统 | |
| CN115224388A (zh) | 一种锂离子电池包液冷系统及其控制方法 | |
| CN115224388B (zh) | 一种锂离子电池包液冷系统及其控制方法 | |
| CN115955080B (zh) | 一种机载液氢冷却高温超导直流电机动力系统 | |
| CN203631701U (zh) | 电池温控装置 | |
| CN112172566A (zh) | 一种节能环保型隔绝式散热充电桩 | |
| CN109639092B (zh) | 一种应用高温超导堆叠磁体的新型双边直线同步电机 | |
| CN117175080A (zh) | 一种浸没式液冷电池储能系统及其工作方法 | |
| CN207558831U (zh) | 一种热电制冷蓄热蓄冷电池 | |
| CN103647118A (zh) | 电池温控装置 | |
| CN113921868B (zh) | 基于磁热效应的燃料电池冷启动系统及控制方法 | |
| CN215216784U (zh) | 一种电池冷却与机组一体制冷系统 | |
| CN109660235A (zh) | 一种用于高温超导电磁铁的热控式持续电流开关电路 | |
| CN111312485B (zh) | 一种运用柔性冷却装置冷却变压器的方法 | |
| CN209730103U (zh) | 一种电池热管理装置 | |
| CN112993438A (zh) | 一种叉车锂电池半导体热管理系统 | |
| CN205566012U (zh) | 一种火力发电厂给水泵电机空水冷却器 | |
| CN111243831A (zh) | 一种具有柔性冷却装置的变压器及其控制方法 | |
| CN115224390A (zh) | 锂离子电池包液冷系统及其控制方法 |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240509 Address after: No. 333, Fengcun Road, Fengxian District, Shanghai, 201414 Applicant after: SHANGHAI HUIJUE NETWORK COMMUNICATION EQUIPMENT CO.,LTD. Country or region after: China Address before: Room 2812, Block B, Wanda Future Tower, Intersection of Luzhou Avenue and Guiyang Road, Baohe District, Hefei City, Anhui Province, 230022 Applicant before: Anhui zeyue Information Technology Co.,Ltd. Country or region before: China Effective date of registration: 20240507 Address after: Room 2812, Block B, Wanda Future Tower, Intersection of Luzhou Avenue and Guiyang Road, Baohe District, Hefei City, Anhui Province, 230022 Applicant after: Anhui zeyue Information Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Xiangtan University, yanggutang street, Yuhu District, Xiangtan City, Hunan Province Applicant before: XIANGTAN University Country or region before: China |
|
| GR01 | Patent grant |