CN209117323U - 一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，包括液氮气罐、设备控制柜和水箱；所述液氮气罐设置在地面上；所述设备控制柜通过液氮连接控制柜管路与液氮气罐连接；所述被测电池通过电池进气管路与设备控制柜连接；所述水箱通过电池出气管路与被测电池连接。本实用新型利用价格低廉的液氮验证电池系统内部的管路状态，可以做到验证速度快、气体无残留、节约电力能源和人力。

Description

一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车动力电池检测的技术领域，尤其涉及一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统。

背景技术

新型新能源汽车用动力电池包，由于其防尘防水等级的提高，大多使用水冷式的降温系统，即在电池内部有一套密闭的冷却液循环管路，通过冷却液的循环抑制电池的升温。管路与汽车内的水泵或空调循环管路相连接，通过散热器与外界进行热交换，一般使用乙二醇为主的防冻液作为冷却液，冷却液由车内水泵流入电池系统对其进行降温后流出，将热量通过散热器置换到外部系统。

现有车载液冷循环系统由循环管路、水箱、水泵、温度传感器、水暖PTC构成。

电池内部的管路在设计、生产、装配的过程总会有设计的不合理之处。由于这种不合理，可能造成电池内部温度差异较大、电池降温效果不好等现象，以及由于水冷板贴敷不严而造成电池冷却效果不佳的工艺及质量问题。那么如何高效快速的检验管路系统的工艺及质量水平，设计合理性等就需要设计一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统。

传统验证管路系统性能没有很好的方法，即使在设计过程中通过CAE分析也很难保证在实际过程中的性能满足设计要求。还有一种通过使用模拟车辆的水泵系统的方法，即在电池的管路内通乙二醇为主的防冻液，低温防冻液通过电池管路降低电池温度，电池内的温度传感器将温度数据反馈给工程师进行判断，电池均一性及目标温度等指标可以判断管路的贴合状态。

在实现本实用新型的过程中发现现有技术至少存在以下缺点：

1.该方法需要通入防冻液，制备低温防冻液需要消耗大量的电力资源；

2.消耗时间长，制备低温防冻液需要1个小时以上的时间；

3.每个电池通入防冻液检测以后还需要耗费大量的人力将防冻液排空，不仅浪费资源，而且也对生产现场的5S影响很大。

4.测试完成后，防冻液很难排净，残留的防冻液可能会污染电池装车时的新防冻液。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，其解决了上述技术问题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，包括液氮气罐、设备控制柜和水箱；

所述液氮气罐设置在地面上；所述设备控制柜通过液氮连接控制柜管路与液氮气罐连接；被测电池通过电池进气管路与设备控制柜连接；所述水箱通过电池出气管路与被测电池连接；

所述设备控制柜包括设备控制柜进气端口、一级压力传感器、一级比例阀、一级温度传感器、二级压力传感器、第1二级比例阀、第2二级比例阀、三级压力传感器、流量传感器、二级温度传感器、设备控制柜出气端口、设备控制器和触控屏；

所述设备控制柜进气端口设置在设备控制柜的外壳上；所述液氮连接控制柜管路通过设备控制柜进气端口与设备控制柜连接；所述设备控制柜出气端口设置在设备控制柜的柜体上；所述设备控制柜进气端口与设备控制柜出气端口之间设置有供气体流动的管路；所述一级比例阀的进气口通过管路与设备控制柜进气端口连接；所述一级压力传感器设置在设备控制柜进气端口与一级比例阀进气口之间的管路上；所述第1二级比例阀和第2二级比例阀并联连接，且其共有的进气口与一级比例阀的出气口通过管路连接；所述一级温度传感器和二级压力传感器依次设置在一级比例阀与第1二级比例阀和第2二级比例阀共有的进气口之间的管路上；所述流量传感器的进气口与所述第1二级比例阀和第2二级比例阀的共有出气口通过管路连接，所述流量传感器的出水口与设备控制柜出气端口通过管路连接；所述三级压力传感器设置在流量传感器的进气口与第1二级比例阀和第2二级比例阀的共有出气口之间的管路上；所述二级温度传感器设置在流量传感器的出气口与设备控制柜出气端口之间的管路上；所述设备控制器设置在设备控制柜内；所述触控屏设置在设备控制柜的壳体外侧。

进一步，所述液氮连接控制柜管路为外部包覆隔热材料的管路。

进一步，所述被测电池内部设置有密闭的冷却液循环管路和温度传感器。

进一步，所述水箱上设置有外部循环水进水管路和外部循环水出水管路；所述水箱通过电池出气管路与被测电池连接，其中电池出气管路与被测电池的出气口连接。

本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型设计的系统，利用价格低廉的液氮验证电池系统内部的管路状态，可以做到验证速度快、气体无残留、节约电力能源和人力。

2.本实用新型的控制精准，可以使低温气体可以以设定的目标温度、压力、流速流过电池包内部。

3.本实用新型中气体最后经过流动的循环水排放到大气，通过循环水可以避免将电池内部的一些杂质带到空气中，经过循环水的氮气也可以避免操作人员被冻伤，流动的循环水也可以避免接触低温气体而结冰。

4.冷却液输送管路全部用保温材料包裹，避免输送过程中温度流失。

附图说明

图1是本实用新型的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统的俯视结构示意图；

图2是本实用新型的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统的控制箱布局结构示意图；

图3是本实用新型的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统的正视结构示意图；

图4是本实用新型的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统的立体结构示意图；

图5是本实用新型的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统的控制流程框图。

附图标记说明：1-液氮气罐；2-液氮连接控制柜管路；3-被测电池；4-电池进气管路；5-电池出气管路；6-设备控制柜；7-外部循环水进水管路；8-水箱；9-外部循环水出水管路；10-设备控制柜进气端口；11-一级压力传感器；12-一级比例阀；13-一级温度传感器；14-二级压力传感器；15-第1二级比例阀；16-第2二级比例阀；17-三级压力传感器；18-流量传感器；19-二级温度传感器；20-设备控制柜出气端口；21-设备控制器；22-触控屏。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，包括液氮气罐1、设备控制柜6和水箱8；

所述液氮气罐1设置在地面上，且液氮气罐1底部设置有万向轮，所述液氮气罐1可以通过万向轮自由移动；所述设备控制柜6通过液氮连接控制柜管路2与液氮气罐1连接，在本实施例中，所述液氮连接控制柜管路2具体为外部包覆隔热材料的管路，进而可以防止液氮在进入设备控制柜6过程中的能量散失；所述被测电池3通过电池进气管路4与设备控制柜6连接，所述被测电池3内设计有供氮气流动的管路；所述水箱8通过电池出气管路5与被测电池3连接。

本实施例中，液氮气罐的出气口通过具有保温功能的液氮连接控制柜管路连通到设备控制柜，液氮经过设备控制柜进行减压和温控以后变成低温流速的可控气体。

所述设备控制柜6包括设备控制柜进气端口10、一级压力传感器11、一级比例阀12、一级温度传感器13、二级压力传感器14、第1二级比例阀15、第2二级比例阀16、三级压力传感器17、流量传感器18、二级温度传感器19、设备控制柜出气端口20、设备控制器21和触控屏22；

所述设备控制柜进气端口10设置在设备控制柜6的外壳上；所述液氮连接控制柜管路2通过设备控制柜进气端口10与设备控制柜6连接；所述设备控制柜出气端口20设置在设备控制柜6的柜体上；在本实施例中，可以自行设置设备控制柜进气端口10和设备控制柜出气端口20的位置，只要能够满足设备的安装布置，均理解为本实施例的设计；所述设备控制柜进气端口10与设备控制柜出气端口20之间设置有供气体流动的管路，在本实施例中，可以按照实际情况设置管路的形状和位置；所述一级比例阀12的进气口通过管路与设备控制柜进气端口10连接；所述一级压力传感器11设置在设备控制柜进气端口10与一级比例阀12进气口之间的管路上；所述第1二级比例阀15与第2二级比例阀16并联连接，且其共有的进气口与一级比例阀12的出气口通过管路连接；所述一级温度传感器13和二级压力传感器14依次设置在一级比例阀12与第1二级比例阀和第2二级比例阀15、16共有的进气口之间的管路上；所述流量传感器18的进气口与所述第1二级比例阀15和第2二级比例阀16的共有出气口通过管路连接，所述流量传感器18的出水口与设备控制柜出气端口20通过管路连接；所述三级压力传感器17设置在流量传感器18的进气口与第1二级比例阀15和第2二级比例阀16的共有出气口之间的管路上；所述二级温度传感器19设置在流量传感器18的出气口与设备控制柜出气端口20之间的管路上；所述设备控制器21设置在设备控制柜6内，并能控制各比例阀的自动调节；所述触控屏22设置在设备控制柜6的壳体外侧，且可以在触摸屏上进行低压气体的设定，还可以显示当前低温气体的压强和温度数值。

所述被测电池内部设置有密闭的冷却液循环管路和温度传感器，低温气体通过电池管路降低电池温度，电池内的温度传感器将温度数据反馈给工程师进行判断。

在本实施例中，低温气体经电池出气管路5排出后连接至水箱8，水箱8是一个连通工厂循环水的流动水箱，低温气体在水箱内通过热交换后，排出到空气中。

所述水箱8上设置有外部循环水进水管路7和外部循环水出水管路9；所述水箱8通过电池出气管路5与被测电池3连接，其中电池出气管路5与被测电池3的出气口连接。在本实施例中，气体通过电池出气管路5直接进入水箱8中，然后经过流动的循环水处理后排放到大气中，低温气体经过循环水处理可以避免将电池内部管路的一些杂质带到空气中，而且经过循环水处理的氮气也可以避免操作人员被冻伤，流动的循环水也可以避免接触低温气体而结冰。

如图1，一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，本系统的结构为：液氮气罐1的出气口通过外部包覆隔热材料的管路与设备控制柜6连接，液氮经过设备控制柜6进行减压和温控以后变成低温流速可控气体，设备控制柜出气端口20通过电池进气管路4连接被测电池3，低温气体在被测电池3内部流通以后，由电池出气管路5连通至水箱8，水箱8由外部循环水进水管路7和外部循环水出水管路9相连接，保持水是流动状态。

设备控制柜内部结构为：液氮由液氮连接控制柜管路2进入设备控制柜6，依次经过一级压力传感器11、一级比例阀12、一级温度传感器13和二级压力传感器14后，进入并联的第1二级比例阀15和第2二级比例阀16，气体汇合后经过三级压力传感器17后通过流量传感器18和二级温度传感器19后，从设备控制柜出气端口20流入被测电池3。

本检测系统使低压氮气以一定的流速和温度通过电池包的管路系统，通过电池包的温度传感器读取电池内部温度，依靠温度均一性及温度目标需求，高效快速的检测管路的贴合状态。

实施例2

本实施例提供了本实用新型的液冷电池包的管路性能快速检测系统的检测方法：

本实用新型中的电气控制部分由西门子S7-200型PLC控制器完成，控制流程框图如图5所示。

测试在管路连接完成后开始。

首先开启液氮气罐1的开关阀门，液氮变成低温气体流入设备控制柜6，设备控制柜6的一级压力传感器11、一级温度传感器13、二级压力传感器14将气体的压力和温度反馈给PLC控制器，PLC控制器调节一级比例阀12，使气体初步达到目标温度和流速，初步调节后的低温气体通过第1二级比例阀15、第2二级比例阀16、三级压力传感器17、二级温度传感器19和流量传感器18后进入被测电池3的进气口，此时三级压力传感器17、二级温度传感器19和流量传感器18的数据也传入PLC控制器，PLC控制器调节第1二级比例阀15和第2二级比例阀16，使气体达到目标温度、压力和流速。使用一对并联的二级比例阀的目的是使出口的气体特性更加精准。

气体流经被测电池3内部时，被测电池3内部的温度传感器将数据反馈给工程师，工程师判断是否达到设计要求。

低温气体经电池出气管路5连接至水箱8，水箱8是一个连通工厂循环水的流动水箱，低温气体经水箱8以后，氮气排出到大气，从而避免冻伤操作人员，使用流动水箱的目的是避免低温氮气使水结冰。

利用本实用新型的液冷电池包的管路性能快速检测系统来检测动力电池产品，判断的标准是其水冷板是否贴合完好，其原理是:水冷板贴合不好会导致该水冷板降温的相应电池模组降温效果差，从而产生与其他水冷板贴合好的电池模组的温差，如果温差超过10℃，则说明该电池不合格。其中测试过程中，低温氮气的流动速率、压力和温度分别为10L/min、不小于2Mpa和-30℃。

其测试过程为，首先将一台被测电池3的进气口与本系统的设备控制柜出气端口20相连，被测电池3的出气口与水箱8相连；液氮气罐1开口与本系统的设备控制柜进气端口10相连。

然后开启液氮气罐1阀门，液氮经管路流入系统，其间压力减小变为低温气体。先经过一级压力传感器11、一级温度传感器13和二级压力传感器14，此时传感器将数值如：6Mpa、-50℃、5Mpa传递给设备控制器21，设备控制器21调节一级比例阀12开度，使各项数值粗调至目标值。低温气体继续经过第1二级比例阀15、第2二级比例阀16、三级压力传感器17、二级温度传感器19和流量传感器18，其数值也传递给设备控制器21，设备控制器21根据目标要求继续调节并联的第1二级比例阀15和第2二级比例阀16，使其温度、流速和压力达到目标要求10L/min、3Mpa、-30℃。该过程是一个递推过程，不断的通过传感器数据修正比例阀的开度，使其达到目标指标。

工程师通过电池内部温度传感器数据分析温差是否超过10℃。

电池系统内部的低温氮气经电池系统出气口排至循环水槽中，以避免从管路中带走可能有的异物到室内及低温气体冻伤操作人员。水的比热足够大且为流动状态，故不会因为低温氮气而结冰，氮气为无毒气体，可以直接排放到空气中。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的各实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，其特征在于，包括液氮气罐、设备控制柜和水箱；

所述液氮气罐设置在地面上；所述设备控制柜通过液氮连接控制柜管路与液氮气罐连接；被测电池通过电池进气管路与设备控制柜连接；所述水箱通过电池出气管路与被测电池连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，其特征在于，所述设备控制柜包括设备控制柜进气端口、一级压力传感器、一级比例阀、一级温度传感器、二级压力传感器、第1二级比例阀、第2二级比例阀、三级压力传感器、流量传感器、二级温度传感器和设备控制柜出气端口；

所述设备控制柜进气端口设置在设备控制柜的外壳上；所述液氮连接控制柜管路通过设备控制柜进气端口与设备控制柜连接；所述设备控制柜出气端口设置在设备控制柜的柜体上；所述设备控制柜进气端口与设备控制柜出气端口之间设置有供气体流动的管路；所述一级比例阀的进气口通过管路与设备控制柜进气端口连接；所述一级压力传感器设置在设备控制柜进气端口与一级比例阀进气口之间的管路上；所述第1二级比例阀和第2二级比例阀并联连接，且其共有的进气口与一级比例阀的出气口通过管路连接；所述一级温度传感器和二级压力传感器依次设置在一级比例阀与第1二级比例阀和第2二级比例阀共有的进气口之间的管路上；所述流量传感器的进气口与所述第1二级比例阀和第2二级比例阀的共有出气口通过管路连接，所述流量传感器的出水口与设备控制柜出气端口通过管路连接；所述三级压力传感器设置在流量传感器的进气口与第1二级比例阀和第2二级比例阀的共有出气口之间的管路上；所述二级温度传感器设置在流量传感器的出气口与设备控制柜出气端口之间的管路上。

3.根据权利要求1所述的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，其特征在于，所述液氮连接控制柜管路为外部包覆隔热材料的管路。

4.根据权利要求1所述的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，其特征在于，所述被测电池内部设置有密闭的冷却液循环管路和温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种用于液冷电池包的管路性能快速检测系统，其特征在于，所述水箱上设置有外部循环水进水管路和外部循环水出水管路；所述水箱通过电池出气管路与被测电池连接，其中电池出气管路与被测电池的出气口连接。