一种多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统技术方案

本实用新型专利技术属于动力电池的技术领域，提供了一种多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统。利用氟化液在工质表面的汽化带走电池在工作过程中所产生的热量，汽化的氟化液在换热器内进行凝结，凝结所放出的热量直接被冷却管路中的冷却工质吸收，使得电池模组最高温度以及不同电池单体之间的温差得到了有效控制。相比于传统的风冷、液冷以及制冷剂直冷等冷却方式，具有以下优点：所用氟化液具有良好的介电特性，不会造成电池短路；氟化液直接与电池表面接触，取热能力强，且无接触热阻；所使用的氟化液具有阻燃性，在极端条件下，可以有效的抑制电池的起火与爆炸；充分利用了氟化液的相变，散热效率高、能耗低。能耗低。能耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统


[0001]本技术属于动力电池
，具体属于一种用于电池包冷却的多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统。

技术介绍

[0002]近些年来，环境污染与能源短缺日渐成为了各国所面临的挑战，在此严峻的压力下，新能源动力汽车得到了国家的大力扶持。目前很多汽车制造商都将注意力转移到了绿色环保的新能源电动汽车上。其中，电池是电动汽车最重要的部件，其性能在很大程度上受温度的影响，因此保持电池温度处于最佳的温度工况是非常重要的。
[0003]有效的电池热管理系统可以保证电池在合理的温度范围内工作并保持各电池单体之间的温差足够小，因此可以延长动力电池的使用寿命，提高电动汽车的运行能力以及续航里程，从而确保电动汽车稳定高效的运行。在目前动力电池的热管理中，主要有四种散热方式，分别为风冷式、液冷式、相变材料冷却以及制冷剂直冷。
[0004]虞跨海等人在“锂离子电池热管理系统”专利中(专利号：CN201610114215.5) 利用风冷的方式对电池组进行散热，其优点是结构简单、重量轻，但其受外界环境温度影响大。与此同时，由于空气的对流换热系数很小，因此风冷式散热系统很难满足大功率工作下的散热要求；
[0005]李闻铮等人在“一种新型车载锂离子电池的热管理系统”专利中(专利号：CN201810584328.0)采用了液冷的方式对电池模组进行散热，其优点在于冷却液体的导热系数比空气大，可以达到较好的散热效果。但是液冷系统的复杂结构也使得整套散热系统变得十分笨重，大大降低了电池包的能量密度，与此同时，采用液冷式对电池进行冷却很难解决不同电池单体之间的温差问题；
[0006]戴朝华在“一种大功率锂离子电池热管理系统”专利中(专利号： CN201820855714.4)利用相变材料冷却的方式对电池进行散热，其优点在于结构简单、能耗低。但是相变材料的导热系数低，无法在大倍率放电的条件下及时的将热量吸收。
[0007]孙世强等人在“一种采用制冷剂直接冷却系统的动力电池系统”专利中(专利号：CN201621061832.5)提出了采用制冷剂直冷的方式对电池进行热管理，其优点在于传热效率高。但是电池蒸发器均温设计非常困难，因此制冷剂直冷式散热方式并没有的得到广泛的推广和使用。鉴于上诉传统电池热管理中所采用的散热方式存在种种不足，本技术提出了一种用于电池包冷却的多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统。

技术实现思路

[0008]本技术解决的技术问题在于提供了一种用于电池包冷却的多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统，使得电池能够在高倍率放电条件下，保持电池温度处于最佳的温度范围的同时仍能保持不同电池单体之间优异的均温性能。
[0009]本技术的技术方案：
[0010]一种多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统，包括氟化液循环模块、传感器模块、电池控制模块以及冷却模块；
[0011]氟化液循环模块包括：箱体1、冷凝腔7、储液罐6以及电子阀门5供制氟化液循环，且依次通过管路连接成环；其中：箱体1，其内部填充氟化液3；风机8，固定于冷凝腔7内部；箱体1与冷凝腔7通过储液罐6和电子阀门5进行连接；当电池模组工作时开始发热，温度逐渐升高，电池模组所产生的热量被填充的氟化液带走，当氟化液温度没有达到沸点时，氟化液利用显热吸收电池模组所产生的热量；当电池模组表面温度升高到氟化液沸点以上时，氟化液开始沸腾，沸腾产生的氟化液蒸汽进入冷凝腔7并将热量传递给冷却模块，该热量随后被冷却模块传递给外界环境；遇冷液化的氟化液流入储液罐6；随着氟化液的持续沸腾，当箱体1内氟化液3的液位低于所设定的下液位限时，电子阀门5开启，储液罐6对箱体1进行补液，直至氟化液3的液位高于所设定的上液位限时，电子阀门5关闭，完成氟化液的循环；
[0012]传感器模块包括：液位传感器4、压力传感器9以及温度传感器；其中，液位传感器4固定于箱体1底部，用于实时检测箱体1内氟化液3的液位，并与电子阀门5相连，控制电子阀门5的开启与闭合；压力传感器9固定于氟化液冷凝腔7的顶部，用于实时检测氟化液冷凝腔7内部的压力；温度传感器，用于实时检测电池模组2与氟化液3的温度，并与电池控制模块相连，用于管理电池模组；
[0013]冷却模块包括：蒸发器10、压缩机11、冷凝器12以及节流阀13供制冷剂循环；蒸发器10、压缩机11、冷凝器12以及节流阀13供制冷剂循环依次通过管路连接成环，且蒸发器10位于冷凝腔7内部；
[0014]所述的电池模组2为圆柱形电池模组、方形电池模组或软包形电池组，其全部或部分浸没于氟化液3中且与箱体1构成的内部空间是密闭的。
[0015]所述的氟化液3为绝缘阻燃液体且在1大气压下沸点为0～50℃的氟化液。
[0016]所述的风机8用于增强氟化液冷凝腔7内部气态氟化液的扰动，使得原有的自然对流换热转变为强迫对流换热。
[0017]所述的蒸发器10外表面涂敷一层超疏水涂层，使其表面的凝结方式为珠状凝结，大大提高了冷凝传热效率。
[0018]本技术的有益效果：
[0019]1)利用利用氟化液的相变来带走电池组工作过程中所产生的热量，散热效率高、能耗低；
[0020]2)氟化液直接与电池外表面相接触，接触充分且无接触热阻，大大增强了散热系统的取热能力；
[0021]3)所采用的氟化液具有良好的介电特性，不会造成电池内部短路等情况；克服了传统液冷可能出现泄露而造成短路所带来的安全隐患；
[0022]4)所采用的氟化液具有阻燃性，可以在极端条件下(碰撞造成的电池短路) 有效的抑制电池的燃烧和爆炸；
[0023]5)多模组共用一个冷凝腔，使得电池包整体结构更加紧凑，提到了能量密度；
[0024]6)液位传感器、电子阀门以及储液罐的使用，使得电池模组在极高的充放电倍率的情况下，即使氟化液冷凝速率慢，也不会影响箱体内氟化液液位处于合理的液位范围内；
[0025]7)风机的使用，增强氟化液冷凝腔内部气态氟化液的扰动，使得原有的自然对流
换热转变为强迫对流换热，大大提高了氟化液的冷凝速度；
附图说明
[0026]图1为多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统示意图。
[0027]图中：1箱体；2电池模组；3氟化液；4液位传感器；5电子阀门；6储液罐； 7冷凝腔；8风机；9压力传感器；10蒸发器；11压缩机；12冷凝器；13节流阀。
具体实施方式
[0028]以下结合附图和技术方案，进一步说明本技术的具体实施方式。
[0029]为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本技术的特征和优点，而不是对本技术权利要求的限制。
[0030]本技术公开了一种用于电池包冷却的多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统，包括：氟化液循环模块、传感器模块以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统，其特征在于，该多模组共用一个冷凝腔的两相浸没式冷却系统包括氟化液循环模块、传感器模块、电池控制模块以及冷却模块；氟化液循环模块包括：箱体(1)、冷凝腔(7)、储液罐(6)以及电子阀门(5)供制氟化液循环，且依次通过管路连接成环；其中：箱体(1)，其内部填充氟化液(3)；风机(8)，固定于冷凝腔(7)内部；箱体(1)与冷凝腔(7)通过储液罐(6)和电子阀门(5)进行连接；当电池模组工作时开始发热，温度逐渐升高，电池模组所产生的热量被填充的氟化液带走，当氟化液温度没有达到沸点时，氟化液利用显热吸收电池模组所产生的热量；当电池模组表面温度升高到氟化液沸点以上时，氟化液开始沸腾，沸腾产生的氟化液蒸汽进入冷凝腔(7)并将热量传递给冷却模块，该热量随后被冷却模块传递给外界环境；遇冷液化的氟化液流入储液罐(6)；随着氟化液的持续沸腾，当箱体(1)内氟化液(3)的液位低于所设定的下液位限时，电子阀门(5)开启，储液罐(6)对箱体(1)进行补液，直至氟化液(3)的液位高于所设定的上液位限时，电子阀门(5)关闭，完成氟化液的循环；传感器模块包括：液位传感器(4)、压力传感器(9)以及温度传感器；其中，液位传感器(4)固定于箱体(1)底部，用于实时检测箱体(1)内氟化液(3)的液位，并与电子阀门(5)相连，控制电子阀门(5)的开启与闭合；压力传感器(9)固定于氟化液冷凝腔(7)的顶部，用于实时检测氟化液冷凝腔(7)内部的压力；温度传感器，用于实时检测电池模组(2)与氟化液(3)的温度，并与电池控制模块相连，用于管理电池模组；冷却模块包括：蒸发器(10)、压缩机(11)、冷凝器(12)以及节流阀(13)供制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李羽白，李洋，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：