CN207623492U - 一种基于液冷技术的电池性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于液冷技术的电池性能测试装置，包括变温水箱、测试机构、制冷机构、补充水箱、加热棒；加热棒置于变温水箱内部，变温水箱内还设有板式换热器和搅拌器；制冷机构包括第一管道、第二管道、调节管道、冷凝器；第一管道的一端连接板式换热器，另一端连接冷凝器，在第一管道上设有气液分离器、压缩机和油气分离器；第二管道的一端连接冷凝器，另一端连接板式换热器；调节管道连通第一管道和第二管道；测试机构包括进水管和回水管；补充水箱通过补水管连接变温水箱。本实用新型所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置能完美模拟动力电池的工作温度，精确测试动力电池的性能指数。

Description

一种基于液冷技术的电池性能测试装置

技术领域

本实用新型属于试验设备领域，尤其是涉及一种基于液冷技术的电池性能测试装置。

背景技术

近年来，随着科技的发展，电动汽车逐步走进了人们的日常生活，而评定电动汽车质量的重要指标就是其内置的动力电池的性能情况。动力电池在工作时会出现发热现象，这一现象在充放电过程中尤为突出，所以动力电池的在热环境下的性能非常重要。

现有的动力电池性能测试设备普遍存在变量单一、模拟不精确等问题，不能切实模拟动力电池工作环境，所得的测试结果误差较大。所以需要研发一种新型的动力电池性能测试系统来弥补现有技术的不足。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于液冷技术的电池性能测试装置，以实现通过液冷技术制造不同工作环境，进而测试动力电池性能的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于液冷技术的电池性能测试装置，包括：变温水箱、测试机构、制冷机构、补充水箱、加热棒；所述加热棒置于变温水箱内部，变温水箱内还设有板式换热器和搅拌器；所述制冷机构包括第一管道、第二管道、调节管道、冷凝器；所述第一管道的一端连接板式换热器的冷端出口，另一端连接冷凝器，在第一管道上从板式换热器至冷凝器之间依次设有气液分离器、压缩机和油气分离器；所述第二管道的一端连接所述冷凝器，另一端连接板式换热器的冷端入口，在第二管道上从冷凝器至板式换热器之间依次设有干燥过滤器、电磁阀和膨胀阀；所述调节管道连通第一管道和第二管道，在调节管道上设有膨胀阀和电磁阀，所述调节管道能对制冷机构内的制冷介质进行调节；所述测试机构包括进水管和回水管，所述进水管的一端连接变温水箱，另一端连接水冷系统，在进水管上设有供水泵、压力表、流量计、截止阀和压力传感器；所述进水管能将变温水箱内的水冷液输送到水冷系统内，制造不同温度的电池工作环境，进而测试电池在不同温度环境下的性能指数；所述回水管的一端连接变温水箱，另一端连接水冷系统，在回水管上设有压力传感器和截止阀；所述回水管能将流经水冷系统的水冷液导回变温水箱内，形成水冷循环；所述补充水箱通过补水管连接变温水箱，在补充水箱上设有视液计，能方便观察补充水箱内液位情况，在补水管上还设有截止阀和电磁阀。

进一步的，所述第一管道上还设有高低压控开关，所述高低压控开关的低压端与压缩机的入口相连，所述高低压控开关的高压端与压缩机的出口相连；所述高低压控开关在第一管道的压力过低或过高时会断开压缩机与第一管道的连接，能对压缩机起到保护作用。

进一步的，所述制冷机构中设有KVC能量调节阀，所述KVC能量调节阀连通第一管道和第二管道；KVC能量调节阀能够对制冷机构进行精确控温，同时降低能耗。

进一步的，所述制冷机构中还包括防过载管路，所述防过载管路连通第二管道和调节管道，在防过载管路上还设有电磁阀和膨胀阀；防过载管路能防止制冷机构中发生过载情况，当变温水箱内部温度较高时，单一的第二管道不能满足板式换热器的降温需求，则需要防过载管路辅助第二管道制冷介质输送到板式换热器中，避免其温度过高发生意外。

进一步的，所述变温水箱外还设有循环机构，所述循环机构包括循环管道和循环水泵；所述循环管道的一端插入变温水箱内部，另一端连接板式换热器的热端入口，所述循环水泵置于循环管道上，在循环管道上还设有流量开关、压力表和截止阀；所述循环机构能将变温水箱内的水冷液导入板式换热器中，经过换热的水冷液从板式换热器的热端出口流回变温水箱内部，加快水冷液和板式换热器的热交换进程。

进一步的，本系统包括控温机构，所述控温系统包括温度传感器和PID调节器；所述温度传感器通过数据线连接PID调节器，所述PID调节器通过数据线连接加热棒，温度传感器的探测端置于变温水箱内部；控温机构能实时监测变温水箱内的温度，并根据温度情况控制加热棒输出功率。

进一步的，所述变温水箱和补充水箱均设有液位开关，所述液位开关能根据变温水箱和补充水箱内的液位对装置进行控制，当变温水箱内液位过低时，补充水箱会开始向变温水箱加注水冷液，当补充水箱的液位过低时，整个工作系统将停止工作。

进一步的，本系统内还设有过滤器，所述过滤器共有三个，分别设置在进水管、回水管和循环管道上；所述过滤器能将水冷液内产生的固体结晶或杂质与水冷液分离，保证本系统的平稳运行。

进一步的，所述第二管道上还设有视液镜，所述视液镜能方便观察第二管道内制冷介质的状态，方便后续操作。

进一步的，本系统还设有PLC控制系统，所述PLC控制系统通过数据线连接所述电磁阀、膨胀阀、控温机构、压缩机、KVC能量调节阀、供水泵、循环水泵、压力传感器、流量计、流量开关、截止阀；PLC控制系统能对设备的各种参数进行智能感知、运算、调节，能同时设置变温水箱温度和输出流量,监控输出压力，能编制运行温度运行程序，并且储存温度、流量、压力曲线等数据；所述PLC控制系统上还设有CAN2.0通讯接口，能实现本系统的本地/远程控制。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置具有以下优势：

本实用新型所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置能完美还原动力电池的工作环境，精确测试其性能；本系统设有变温水箱，能为动力电池制造不同温度的工作环境；本系统变温迅速，切换测试环境时间间隔短，能有效缩短试验时间；本系统设有自动控制装置，使测试过程更加智能；本系统设有安全预警装置，能在系统发生故障时自动终止进程，避免发生事故。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的工艺流程图。

附图标记说明：

1-变温水箱；2-补充水箱；3-压缩机；4-冷凝器；5-加热棒；6-第一管道；7-第二管道；8-调节管道；9-防过载管路；10-KVC能量调节阀；11-气液分离器；12-油气分离器；13-干燥过滤器；14-视液镜；15-电磁阀；16-膨胀阀；17-高低压控开关；18-板式换热器；181-冷端出口；182-冷端入口；183-热端入口；184-热端出口；19-循环管道；20-流量开关；21-循环水泵；22-液位开关；23-补水管；24-温度传感器；25-PID调节器；26-回水管；27-压力传感器；28-截止阀；29-流量计；30-压力表；31-过滤器；32-进水管；33-供水泵；34-视液计。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种基于液冷技术的电池性能测试装置，包括：变温水箱1、测试机构、制冷机构、补充水箱2、加热棒5。

流程图左侧为制冷机构。制冷机构包括第一管道6、第二管道7、调节管道8、冷凝器4；第一管道6的一端连接板式换热器18的冷端出口181，另一端连接冷凝器4，在第一管道6上从板式换热器18至冷凝器4之间依次设有气液分离器11、压缩机3和油气分离器17；第二管道7的一端连接冷凝器4，另一端连接板式换热器18的冷端入口182，在第二管道7上从冷凝器4至板式换热器18之间依次设有干燥过滤器13、视液镜14、电磁阀15和膨胀阀16；调节管道8连通第一管道6和第二管道7，在调节管道8上设有膨胀阀16和电磁阀15，调节管道8能对制冷机构内的制冷介质进行调节；第一管道6上还设有高低压控开关17，高低压控开关17的低压端与压缩机3的入口相连，高低压控开关17的高压端与压缩机3的出口相连；高低压控开关17在第一管道6的压力过低或过高时会断开压缩机3与第一管道6的连接，能对压缩机3起到保护作用；制冷机构中设有KVC能量调节阀10，KVC能量调节阀10连通第一管道6和第二管道7；KVC能量调节阀10能够对制冷机构进行精确控温，同时降低能耗；制冷机构中还包括防过载管路9，防过载管路9连通第二管道7和调节管道8，在防过载管路9上还设有电磁阀15和膨胀阀16；防过载管路9能防止制冷机构中发生过载情况，当变温水箱1内部温度较高时，单一的第二管道7不能满足板式换热器18的降温需求，则需要防过载管路9辅助第二管道7制冷介质输送到板式换热器18中，避免其温度过高发生意外。

制冷机构采用直冷设计,压缩机3可满足在-40～+120℃范围内直接制冷,并获得较大的冷量，在运行过程中即使变温水箱1水量较低，仍能精确控制温度。当系统处于高温工况下需要制冷时，第一管道6、第二管道7和防过载管路9完全畅通，KVC能量调节阀10关闭；当系统处于常温工况需要制冷时，第一管道打开，防过载管路9封闭，KVC能量调节阀10关闭；当系统需要加热时，KVC能量调节阀10打开，加热棒5打开，第一管道6和第二管道7封闭。

流程图的右侧为变温水箱1、补充水箱2、测试机构和循环机构。变温水箱1内还设有板式换热器18、加热棒5和搅拌器，板式换热器18的热端出口184与变温水箱1内部连通。

补充水箱2通过补水管23连接变温水箱1，在补充水箱2上设有视液计34，能方便观察补充水箱2内液位情况，在补水管23上还设有截止阀28和电磁阀15。

变温水箱1和补充水箱2均设有液位开关22，液位开关22能根据变温水箱1和补充水箱2内的液位对装置进行控制，当变温水箱1内液位过低时，补充水箱2会开始向变温水箱1加注水冷液，当补充水箱2的液位过低时，整个工作系统将停止工作。

测试机构包括进水管32和回水管26，进水管32的一端连接变温水箱1，另一端连接水冷系统，在进水管32上设有供水泵33、压力表30、流量计29、截止阀28和压力传感器27；进水管32能将变温水箱1内的水冷液输送到水冷系统内，制造不同温度的电池工作环境，进而测试电池在不同温度环境下的性能指数；回水管26的一端连接变温水箱1，另一端连接水冷系统，在回水管26上设有压力传感器27和截止阀28；回水管26能将流经水冷系统的水冷液导回变温水箱1内，形成水冷循环。

变温水箱1外还设有循环机构，所述循环机构包括循环管道19和循环水泵21；循环管道19的一端插入变温水箱1内部，另一端连接板式换热器18的热端入口183，循环水泵21置于循环管道19上，在循环管道19上还设有流量开关20、压力表30和截止阀28；循环机构能将变温水箱1内的水冷液导入板式换热器18中，经过换热的水冷液从板式换热器18的热端出口184流回变温水箱1内部，加快水冷液和板式换热器18的热交换进程。

本系统设有保温装置、过滤器31和控温机构，系统内所有低温管路均采用双层真空加发泡保温隔热措施，保温层厚度不小于30mm，能保证本系统在-40～120℃环境下保温性能良好；过滤器31共有三个，分别设置在进水管32、回水管26和循环管道19上；过滤器31能将水冷液内产生的固体结晶或杂质与水冷液分离，保证本系统的平稳运行；控温系统包括温度传感器24和PID调节器25；温度传感器24通过数据线连接PID调节器25，PID调节器25通过数据线连接加热棒5，温度传感器24的探测端置于变温水箱1内部；控温机构能实时监测变温水箱1内的温度，并根据温度情况控制加热棒5输出功率。

本系统还设有PLC控制系统，PLC控制系统通过数据线连接所述电磁阀15、膨胀阀16、控温机构、压缩机3、KVC能量调节阀10、供水泵33、循环水泵21、压力传感器27、流量计29、流量开关20、截止阀28；PLC控制系统能对设备的各种参数进行智能感知、运算、调节，能同时设置变温水箱1温度和输出流量,监控输出压力，能编制运行温度运行程序，并且储存温度、流量、压力曲线等数据；PLC控制系统上还设有CAN2.0通讯接口，能实现本系统的本地/远程控制。

本实施例中PLC控制系统包括西门子SMART LINE、西门子PLC-S7-1200，电磁阀为鹭宫SEV-1206BXF,膨胀阀为丹佛斯TGEX-18-IR，压缩机为比泽尔制冷压缩机，温度传感器为Omega-PT100温度传感器，板式换热器为SWEP板式换热器，压力传感器为和流量计均为霍尼韦尔公司管径适宜的产品。上述设备的组成和连接为大众所熟知，故不在此赘述。

开始测试前，将待测动力电池连接水冷系统，水冷系统与本系统内的测试机构相连。随后开始测试，当需要模拟高温环境时，变温水箱1内的水冷液经过加热棒5加热至所需温度，进入水冷系统，随后记录环境数据与动力电池性能数据；当模拟常温环境时，制冷机构和加热棒5将调节变温水箱1内的水冷液温度至常温，随后记录环境数据与动力电池性能数据；当模拟低温环境时，制冷机构对变温水箱1内的水冷液进行降温，当水冷液达到所需温度后，记录环境数据与动力电池性能数据。测试完毕后对试验数据进行总结归纳，即可获得动力电池的性能指数。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：包括变温水箱(1)、测试机构、制冷机构、补充水箱(2)、加热棒(5)；所述加热棒(5)置于变温水箱(1)内部，变温水箱(1)内还设有板式换热器(18)和搅拌器；所述制冷机构包括第一管道(6)、第二管道(7)、调节管道(8)、冷凝器(4)；所述第一管道(6)的一端连接板式换热器(18)的冷端出口(181)，另一端连接冷凝器(4)，在第一管道(6)上从板式换热器(18)至冷凝器(4)之间依次设有气液分离器(11)、压缩机(3)和油气分离器(12)；所述第二管道(7)的一端连接所述冷凝器(4)，另一端连接板式换热器(18)的冷端入口(182)，在第二管道(7)上从冷凝器(4)至板式换热器(18)之间依次设有干燥过滤器(13)、电磁阀(15)和膨胀阀(16)；所述调节管道(8)连通第一管道(6)和第二管道(7)，在调节管道(8)上设有膨胀阀(16)和电磁阀(15)；所述测试机构包括进水管(32)和回水管(26)，所述进水管(32)的一端连接变温水箱(1)，另一端连接水冷系统，在进水管(32)上设有供水泵(33)、压力表(30)、流量计(29)、截止阀(28)和压力传感器(27)；所述回水管(26)的一端连接变温水箱(1)，另一端连接水冷系统，在回水管(26)上设有压力传感器(27)和截止阀(28)；所述补充水箱(2)通过补水管(23)连接变温水箱(1)，在补充水箱(2)上设有视液计(34)，在补水管(23)上还设有截止阀(28)和电磁阀(15)。

2.根据权利要求1所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：所述第一管道(6)上还设有高低压控开关(17)，所述高低压控开关(17)的低压端与压缩机(3)的入口相连，所述高低压控开关(17)的高压端与压缩机(3)的出口相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：所述制冷机构中设有KVC能量调节阀(10)，所述KVC能量调节阀(10)连通第一管道(6)和第二管道(7)。

4.根据权利要求1所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：所述制冷机构中还包括防过载管路(9)，所述防过载管路(9)连通第二管道(7)和调节管道(8)，在防过载管路(9)上还设有电磁阀(15)和膨胀阀(16)。

5.根据权利要求3所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：所述变温水箱(1)外还设有循环机构，所述循环机构包括循环管道(19)和循环水泵(21)；所述循环管道(19)的一端插入变温水箱(1)内部，另一端连接板式换热器(18)的热端入口(183)，所述循环水泵(21)置于循环管道(19)上，在循环管道(19)上还设有流量开关(20)、压力表(30)和截止阀(28)。

6.根据权利要求5所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：本系统包括控温机构，所述控温机构包括温度传感器(24)和PID调节器(25)；所述温度传感器(24)通过数据线连接PID调节器(25)，所述PID调节器(25)通过数据线连接加热棒(5)，温度传感器(24)的探测端置于变温水箱(1)内部。

7.根据权利要求1所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：所述变温水箱(1)和补充水箱(2)均设有液位开关(22)。

8.根据权利要求6所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：本系统内设有过滤器(31)，所述过滤器(31)共有三个，分别设置在进水管(32)、回水管(26)和循环管道(19)上。

9.根据权利要求1所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：所述第二管道上还设有视液镜(14)。

10.根据权利要求8所述的一种基于液冷技术的电池性能测试装置，其特征在于：本系统还设有PLC控制系统，所述PLC控制系统通过数据线连接所述电磁阀(15)、膨胀阀(16)、控温机构、压缩机(3)、KVC能量调节阀(10)、供水泵(33)、循环水泵(21)、压力传感器(27)、流量计(29)、流量开关(20)、截止阀(28)；所述PLC控制系统上还设有CAN2.0通讯接口。