一种动力电池控温系统技术方案

本发明专利技术公开了一种动力电池控温系统，属于动力电池散热技术领域，用于解决高能量密度动力电池散热难题及动力电池温差过大问题。该系统包括泵驱组件、冷凝器、加热器、电动三通阀、蒸发集热组件及配套管路。所述泵驱组件为气液流体循环提供动力；所述冷凝器在散热模式下，将蒸发集热组件产生热量排散到空气环境；所述加热器在补热模式下，为蒸发集热组件快速升温提供热量；所述蒸发集热组件高效收集热量；电动三通阀用于电池低温补热和高温散热模式切换。本发明专利技术采用两相传热及控温技术，实现动力电池低温补热和高温散热，确保动力电池工作在良好的温度水平和温差范围，能够满足各种能量密度动力电池控温需求。

A Power Battery Temperature Control System

The invention discloses a power battery temperature control system, which belongs to the technical field of power battery heat dissipation, and is used to solve the heat dissipation problem of high energy density power battery and the problem of excessive temperature difference of power battery. The system includes pump drive module, condenser, heater, electric three-way valve, evaporation collector module and supporting pipeline. The pump drive assembly provides power for gas-liquid fluid circulation; the condenser discharges heat generated by the evaporative heat collecting assembly into the air environment under the heat dissipation mode; the heater provides heat for the rapid heating of the evaporative heat collecting assembly under the supplementary heating mode; the evaporative heat collecting assembly collects heat efficiently; and the electric three-way valve is used for the battery low-temperature heating and high-temperature heat dissipation mode switching. The invention adopts two-phase heat transfer and temperature control technology to realize low-temperature heating and high-temperature heat dissipation of power batteries, ensure that power batteries work in a good temperature level and temperature difference range, and meet the temperature control requirements of power batteries with various energy densities.

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池控温系统
本专利技术涉及动力电池散热
，具体涉及一种动力电池控温系统。
技术介绍
电动汽车是一种运行过程中零污染的交通工具，因其具有显著节能环保特征，备受国家及行业重视。在世界范围节能减排大环境下，近年来电动汽车产业发展迅速，为了获得更好的市场口碑和用户体验，充足的续航里程成为重要的市场衡量指标，续航里程的获得不仅仅是电池数量规模的增大，同时也对动力电池能量密度提出更高要求。动力电池是化学能转换组件，通过充放电，实现电网电能向车辆行驶里程的转换，充放电过程均会产生大量热量，如不能及时排散，会造成“热失控”，进而引发起火爆炸等安全事故。早期动力电池因能量密度小，产热少，电池温度水平及温度不均性问题不显著，随着电池能量密度提高，上述问题日益突出，自然冷却、强迫风冷、液冷散热等适用于中小能量密度电池的传统散热技术，无法满足高能量密度电池对工作温度及温度均匀性的要求。综上所述，电池能量密度提高是行业发展的必然趋势，随之而来，电池温度超标、电池内部温差过大，成为影响行业发展的突出问题和难题，在安全红线面前，甚至深刻影响动力电池体系。
技术实现思路
为解决上述问题，本实专利技术提出一种动力电池控温系统，该系统可实现高、低温极端温度环境下，动力电池工作温度稳定控制，确保动力电池安全运行，并适用于各种能量密度动力电池。本专利技术的一种动力电池控温系统，包括有泵驱组件(1)、第二电动三通阀(6)、加热器(4)、流体管道(7)、蒸发集热组件(2)、蒸汽管道(8)、第一电动三通阀(5)、冷凝器(3)；所述泵驱组件(1)包括有离心泵(11)、储液器组件(12)、过滤器(13)、第一压力传感器(14)、第二压力传感器(15)、加注阀(16)、第一液路快速接头(17)、第二液路快速头(18)；所述蒸发集热组件(2)由结构相同的M组电池箱蒸发集热并联单元串联构成；每个电池箱蒸发集热并联单元由结构相同的N个动力电池单元构成；冷凝器(3)与储液器组件(12)之间连接有第一管道(9A)，第一管道(9A)上依据循环工质的流动方向顺次安装有第一液路快速接头(17)、加注阀(16)和过滤器(13)；储液器组件(12)与离心泵(11)之间连接有第二管道(9B)，第二管道(9B)上安装有第一压力传感器(14)；离心泵(11)与加热器(4)之间连接有第三管道(9C)，第三管道(9C)上依据循环工质的流动方向顺次安装有第二压力传感器(15)、第二液路快速头(18)、第二电动三通阀(6)；第二电动三通阀(6)的C端与加热器(4)的输出端之间连接有第四管道(9D)；加热器(4)与蒸发集热组件(2)的输入端之间安装有流体管道(7)；蒸发集热组件(2)的输出端与冷凝器(3)之间连接有蒸汽管道(8)，蒸汽管道(8)上安装有第一电动三通阀(5)；第一电动三通阀(5)的C端与冷凝器(3)的输出端之间连接有第五管道(9E)。本专利技术的一种动力电池控温系统采用循环工质气液相变传热工作模式，有散热和补热两种工作模式。在本专利技术中，所述储液器组件(12)包括储液器本体(12A)、第一加热器(12F)、第一温度传感器(12G)、第二温度传感器(12H)，所述储液器本体(12A)内部通过隔膜(12B)分割为两个腔体，储液器气腔和储液器液腔；所述储液器液腔的下端设置引液管，所述引液管12E与第二管道9B连接；所述第一加热器贴装在储液器气腔外壳体上；所述第一温度传感器贴装于储液器气腔内；所述第二温度传感器贴装于储液器液腔内；所述第一加热器的启停控制为Ta-Tb≥H，Ta表示第一温度传感器采集的实时温度值，Tb表示第二温度传感器采集的实时温度值，H表示温差。在本专利技术中，所述动力电池单元包括有多个电池包和多个蒸发冷板，以及将所述蒸发冷板串联的管道；每两组电池包之间设置了蒸发冷板；蒸发冷板紧贴电池包内电池侧壁，并用导热垫填充缝隙；每组电池包由阵列排布的多块电池构成；A电池包(201)的外侧设有A蒸发冷板(211)，A电池包(201)与B电池包(202)之间设有B蒸发冷板(212)，B电池包(202)与C电池包(203)之间设有C蒸发冷板(213)，C电池包(203)与D电池包(204)之间设有D蒸发冷板(214)，D电池包(204)与E电池包(205)之间设有E蒸发冷板(215)，E电池包(205)的外侧设有F蒸发冷板(216)；蒸发冷板的一端设有液体分流室(2A22)，蒸发冷板的另一端设有蒸汽汇集室(2A21)；蒸汽汇集室(2A21)与液体分流室(2A22)之间设有蒸发换热管束(2A23)；蒸汽汇集室(2A21)上设有蒸汽出口(2A24)，蒸汽出口(2A24)上连接有电池包间蒸汽串联管；液体分流室(2A22)上设有液体入口(2A25)，液体入口(2A25)上连接电池包间流体串联管。在散热模式下，泵驱组件(1)经第二电动三通阀(6)的a端→c端连通，与蒸发集热组件(2)串联，再经第一电动三通阀(5)的a端→b端连通，与冷凝器串联，实现循环回路闭合；在散热模式下，所述循环工质，在泵驱组件驱动下，以液体状态，经液体管路进入蒸发集热组件，蒸发吸热后气化，以气液两相状态经蒸汽管路进入冷凝器，冷凝放热后液化，以液体状态回到泵驱组件。工质不断循环，实现蒸发集热组件热量向冷凝器的传输排散。在补热模式下，泵驱组件(1)经第二电动三通阀(6)的a端→b端连通，与加热器(4)串联，再与蒸发集热组件(2)串联，再经第一电动三通阀(5)的a端→c端连通，实现循环回路闭合；在补热模式下，所述循环工质，在泵驱组件驱动下，以液体状态，进入加热器，蒸发吸热后气化，以气液两相状态进入蒸发集热组件，冷凝放热后液化，以液体状态，回到泵驱组件。工质持续循环，实现加热器热量向蒸发集热组件的传输补热。本专利技术是一种动力电池控温系统，所要解决的是动力电池能量密度不断提升带来的系统散热难题及动力电池温差过大问题，该系统采用气液两相散热及控温技术，通过储液器气侧和液侧温差控制，实现系统压力实时控制，从而保证两相散热系统稳定运行，实现大规模热量的高效、快速传输，获得良好温度水平效果；同时，运用两相传热技术和蒸发集热单元贴装方式改进，通过电池散热边界温度均一化和电池接触散热面积增大，实现动力电池之间及电池内部温度相对均匀，获得良好温差控制效果。本专利技术相对于现有技术具有如下优点：①本专利技术采用气液两相传热技术，显著提高系统散热能力，并确保动力电池系统温度均匀性，克服了传统自然风冷、强迫风冷、液冷散热等技术无法有效解决高能量密度动力电池散热的问题，确保高能量密度动力电池可靠散热，并适用于各种能量密度动力电池系统。②本专利技术采用气液两相控温技术，在确保系统散热能力前提下，使动力电池保持在相对稳定温度范围，有效保证动力电池使用寿命。③本专利技术采用气液两相控温技术，为应对低温环境充电问题，采用集中式加热器，并通过两相系统循环，实现动力电池快速补热，并使电池维持在相对稳定温度范围，降低了动力电池分散布置加热片的系统复杂性。④本专利技术蒸发冷板与电池两个侧壁面贴装，在保留电池包常规组装工艺的前提下，增大了换热面积，同时双面贴装方式，使电池内部传热热量更为分散，有效减低了电池内部温差，避免电池内部温差过大，造成安全事故。⑤本专利技术循环工质采用不导电绝缘流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池控温系统，其特征在于：动力电池控温系统包括有泵驱组件(1)、第二电动三通阀(6)、加热器(4)、流体管道(7)、蒸发集热组件(2)、蒸汽管道(8)、第一电动三通阀(5)、冷凝器(3)；所述泵驱组件(1)包括有离心泵(11)、储液器组件(12)、过滤器(13)、第一压力传感器(14)、第二压力传感器(15)、加注阀(16)、第一液路快速接头(17)、第二液路快速头(18)；所述蒸发集热组件(2)由结构相同的M组电池箱蒸发集热并联单元串联构成；每个电池箱蒸发集热并联单元由结构相同的N个动力电池单元构成；冷凝器(3)与储液器组件(12)之间连接有第一管道(9A)，第一管道(9A)上依据循环工质的流动方向顺次安装有第一液路快速接头(17)、加注阀(16)和过滤器(13)；储液器组件(12)与离心泵(11)之间连接有第二管道(9B)，第二管道(9B)上安装有第一压力传感器(14)；离心泵(11)与加热器(4)之间连接有第三管道(9C)，第三管道(9C)上依据循环工质的流动方向顺次安装有第二压力传感器(15)、第二液路快速头(18)、第二电动三通阀(6)；第二电动三通阀(6)的C端与加热器(4)的输出端之间连接有第四管道(9D)；加热器(4)与蒸发集热组件(2)的输入端之间安装有流体管道(7)；蒸发集热组件(2)的输出端与冷凝器(3)之间连接有蒸汽管道(8)，蒸汽管道(8)上安装有第一电动三通阀(5)；第一电动三通阀(5)的C端与冷凝器(3)的输出端之间连接有第五管道(9E)。...

【技术特征摘要】
1.一种动力电池控温系统，其特征在于：动力电池控温系统包括有泵驱组件(1)、第二电动三通阀(6)、加热器(4)、流体管道(7)、蒸发集热组件(2)、蒸汽管道(8)、第一电动三通阀(5)、冷凝器(3)；所述泵驱组件(1)包括有离心泵(11)、储液器组件(12)、过滤器(13)、第一压力传感器(14)、第二压力传感器(15)、加注阀(16)、第一液路快速接头(17)、第二液路快速头(18)；所述蒸发集热组件(2)由结构相同的M组电池箱蒸发集热并联单元串联构成；每个电池箱蒸发集热并联单元由结构相同的N个动力电池单元构成；冷凝器(3)与储液器组件(12)之间连接有第一管道(9A)，第一管道(9A)上依据循环工质的流动方向顺次安装有第一液路快速接头(17)、加注阀(16)和过滤器(13)；储液器组件(12)与离心泵(11)之间连接有第二管道(9B)，第二管道(9B)上安装有第一压力传感器(14)；离心泵(11)与加热器(4)之间连接有第三管道(9C)，第三管道(9C)上依据循环工质的流动方向顺次安装有第二压力传感器(15)、第二液路快速头(18)、第二电动三通阀(6)；第二电动三通阀(6)的C端与加热器(4)的输出端之间连接有第四管道(9D)；加热器(4)与蒸发集热组件(2)的输入端之间安装有流体管道(7)；蒸发集热组件(2)的输出端与冷凝器(3)之间连接有蒸汽管道(8)，蒸汽管道(8)上安装有第一电动三通阀(5)；第一电动三通阀(5)的C端与冷凝器(3)的输出端之间连接有第五管道(9E)。2.根据权利要求1所述的动力电池控温系统，其特征在于：动力电池控温系统采用循环工质气液相变传热工作模式，有散热和补热两种工作模式。3.根据权利要求1或2所述的动力电池控温系统，其特征在于：所述储液器组件(12)包括储液器本体(12A)、第一加热器(12F)、第一温度传感器(12G)、第二温度传感器(12H)，所述储液器本体(12A)内部通过隔膜(12B)分割为两个腔体，储液器气腔和储液器液腔；所述储液器液腔的下端设置引液管，所述引液管12E与第二管道9B连接；所述第一加热器贴装在储液器气腔外壳体上；所述第一温度传感器贴装于储液器气腔内；所述第二温度传感器贴装于储液器液腔内；所述第一加热器的启停控制为Ta-Tb≥H，Ta表示第一温度传感器采集的实时温度值，Tb表示第二温度传感器采集的实时温度值，H表示温差。4.根据权利要求1或2所述的动力电池控温系统，其特征在于：所述动力电池单元包括有多个电池包和多个蒸发冷板，以及将所述蒸发冷板串联的管道；每两组电池包之间设置了蒸发冷板；蒸发冷板紧贴电池包内电池侧壁，并用导热垫填充缝隙；每组电池包由阵列排布的多块电池构成；A电池包(201)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭倩，
申请(专利权)人：天津星火九州技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12