一种新型电动汽车电池复合冷却系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术属于新能源汽车领域，公开了一种新型电动汽车电池复合冷却系统及其控制方法，包括新型电动汽车电池复合冷却系统、电池包模组结构和复合冷却的控制方法，针对当前电动汽车电池实现全温度范围控制中，单一冷却方式能耗高、电池温控性难以保证的问题，提供一种简单高效，运行平稳，结构集成，适应不同工况需求，节能经济的电动汽车电池复合冷却系统，将相变冷却与制冷剂直接冷却相复合，用以满足电池全温度范围的冷却需求，使系统温控性更好，并设计一种能满足复合冷却的电池包模组结构和控制方法，相比现有技术，能够更有效的利用车内能源，提升系统性能。提升系统性能。提升系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型电动汽车电池复合冷却系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于新能源汽车领域，具体涉及一种新型电动汽车电池复合冷却系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]在当今节能减排的环境下，新能源汽车的发展是解决能源危机及环境污染问题的关键之一。锂离子电池因为能量密度高、循环寿命长、绿色环保被广泛用做新能源汽车的车载动力源，而锂离子电池在新能源汽车上高效安全、平稳运行的关键是电池的工作温度。
[0003]一方面，锂离子电池在充放电过程中都会导致电池温升，而且由于电池数量庞大带来的布置密集问题更会导致单体电池温度急剧升高后无法将热量快速散去，因此产生的过热、起火甚至爆炸问题亟待解决，另一方面，锂离子电池在低温工作时因离子迁移会产生有害的副反应，严重影响电池寿命，因此需要设计一种电池热管理系统将车用锂离子电池的温度控制在合适的范围内非常重要。
[0004]锂离子电池冷却技术可以根据冷却方式分为主动式冷却和被动式冷却，其中主动式冷却主要包括空气冷却、冷却液间接冷却、制冷剂直接冷却，这都需要额外的能量驱动，即驱动风扇、压缩机、水泵，被动式冷却主要包括相变材料冷却和热管冷却，以及各种热管理方式相复合的冷却方法。目前锂离子电池的热管理多为单一冷却模式，各种冷却方法之间都有相对应的缺点，电池热管理技术仍需提升，
[0005]制冷剂直接冷却技术是一种新型高效的冷却方式，主要利用制冷剂在电池冷板处的相变换热以及汽化潜热进行工作，相比较于液冷具有较高的能效比，而且能很好的控制电池最大温度与电池温均性，在当前研究设计中也针对内部流阻与分配器的设计、直冷板结构的优化、压缩机转速与电子膨胀阀开度的控制策略等其他方向逐渐深入。相变冷却虽然同样能控制电池温度，而且这种被动冷却方式在能耗成本上要好于直冷，并不像热管冷却那样因为成本问题难以大规模应用于汽车，但寄生质量较大，在实际应用中使用较少。因此本专利技术开发出一种电动汽车直冷
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相变复合冷却方法，充分利用两种冷却方法的优势进行集成，并给出相应的控制方法，便于具体实际的应用于电池热管理，更好的应对大功率电池充放电的情况。
[0006]中国专利文献号CN217468572U公布了一种新能源电池包用直冷液冷通用型换热器结构，包括由流道板、均温板与水冷接头组成的换热器，均温板设置于水冷接头与流道板中间，流道板设置于均温板远离电池包的上方。该设计对直冷换热器的设计拘泥于流道结构，遍布式的流道板对温均性提升有限，对直冷板的面积利用并不充分，甚至过长的流道会导致制冷剂过大的压降，对压缩机工作产生影响。
[0007]中国专利文献号CN215816039U公开了一种液冷包夹相变冷却的电池模组结构，包括电芯模组，其设置有若干个，且呈均匀排列状设置；液冷包夹相变冷却复合板，其设置有若干个，且分别位于相邻两个所述电芯模组之间，且其由液冷板以及包夹在液冷板内的相变冷却板组成。该设计的相变材料复合板不能保证散热地有效性，换言之，如果相变材料复
合板与电池之间温均性不好，液冷系统将要承担更大的热负荷。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种新型电动汽车电池复合冷却系统及其控制方法，以解决现有技术中的问题，为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0009]一种新型电动汽车电池复合冷却系统，包括四通换向阀、制冷剂直接冷却回路和电机冷却及余热回收回路；
[0010]所述制冷剂直接冷却回路包括压缩机和储液罐，所述压缩机的输出端连通所述四通换向阀的第一端口，其输入端连通所述储液罐，所述储液罐连通所述四通换向阀的第四端口；
[0011]所述电机冷却及余热回收回路包括水泵和三通换向阀B，所述三通换向阀B的两个输入端上分别连通电机散热器和chiller，其输出端依次连通电机和所述水泵输入端，所述水泵输出端连通所述电机散热器和所述chiller，所述四通换向阀的第四端口与所述储液罐之间的部分并联所述chiller的制冷剂管路；
[0012]所述四通换向阀的第三端口和第二端口连通循环管路，所述循环管路从所述第三端口到所述第二端口的方向上依次连通车外冷凝器和电池包模组结构。
[0013]进一步的，所述电池包模组结构与所述第二端口之间还设置有截止阀。
[0014]进一步的，所述电池包模组结构与所述车外冷凝器之间并联有电子膨胀阀A和电子膨胀阀B，所述电子膨胀阀A和所述电子膨胀阀B通过三通换向阀A连通所述电池包模组结构。
[0015]一种电池包模组结构，包括壳体，所述壳体内设置有多个动力电池和相变储能单元，所述动力电池与所述相变储能单元交替分布，所述壳体底部设置有直冷单元，所述直冷单元连通循环管路。
[0016]进一步的，所述直冷单元包括直冷单元基板，所述直冷单元基板上表面设置有制冷剂流道，所述直冷单元基板顶部可拆卸连接直冷单元封板，所述制冷剂流道连通循环管路。
[0017]进一步的，所述制冷剂流道包括两个对称的主流道，两个所述主流道中间隔开，并且首尾连通，所述主流道内设置多个导流槽，以形成多个副流道。
[0018]进一步的，所述制冷剂流道两端分别通过制冷剂进出口管接头与循环管路连通。
[0019]进一步的，所述直冷单元封板上设置有多个石蜡管路，所述直冷单元基板上设置多个与所述石蜡管路位置对应的相变材料腔室，所述相变材料腔室内固定有石蜡泵，所述石蜡泵输出端与所述石蜡管路连通，所述石蜡管路连通所述相变储能单元，所述相变储能单元、所述石蜡管路和所述相变材料腔室内填充有相变材料。
[0020]进一步的，所述相变储能单元包括相变储能单元壳体，所述相变储能单元壳体内固定设置多个相变储能单元主翅片，所述相变储能单元主翅片将所述相变储能单元壳体的内部分隔为多个腔室，所述相变储能单元主翅片的两侧固定设置有多个相变储能单元副翅片。
[0021]一种新型电动汽车电池复合冷却的控制方法，该方法包括以下步骤：
[0022]第一步：采集电池温度、外界温度，并将数据反馈至控制器；
[0023]第二步，通过控制器判断电池温度是否高于t0℃；
[0024]如果是，则进一步判断电池温度是否高于t1℃，如果温度高于t1℃则进行二级制冷，反之进行一级制冷；
[0025]如果否，则执行第三步，t0初选为30℃，t1初选为45℃；
[0026]第三步，通过控制器判断电池温度是否低于t2℃；
[0027]如果是，则进一步判断电池温度是否低于t3℃，如果温度低于t3℃则进行二级制热，反之进行一级制热；
[0028]如果否，则执行第四步，t2初选为
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5℃，t3初选为
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15℃；
[0029]第四步，工作模式切换到常温工作模式，并延迟延迟时间进行第一步的温度检测及后续的判断步骤，直至整车停止工作；
[0030]其中：制冷时，四通换向阀切换到第一端口与第三端口导通、第二端口与第四端口导通，三通换向阀B切换到连通电机散热器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型电动汽车电池复合冷却系统，其特征在于，包括四通换向阀(2)、制冷剂直接冷却回路和电机冷却及余热回收回路；所述制冷剂直接冷却回路包括压缩机(1)和储液罐(14)，所述压缩机(1)的输出端连通所述四通换向阀(2)的第一端口，其输入端连通所述储液罐(14)，所述储液罐(14)连通所述四通换向阀(2)的第四端口；所述电机冷却及余热回收回路包括水泵(12)和三通换向阀B(13)，所述三通换向阀B(13)的两个输入端上分别连通电机散热器(9)和chiller(10)，其输出端依次连通电机(11)和所述水泵(12)输入端，所述水泵(12)输出端连通所述电机散热器(9)和所述chiller(10)，所述四通换向阀(2)的第四端口与所述储液罐(14)之间的部分并联所述chiller(10)的制冷剂管路；所述四通换向阀(2)的第三端口和第二端口连通循环管路，所述循环管路从所述第三端口到所述第二端口的方向上依次连通车外冷凝器(3)和电池包模组结构(7)。2.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车电池复合冷却系统，其特征在于：所述电池包模组结构(7)与所述第二端口之间还设置有截止阀(8)。3.根据权利要求1所述的一种新型电动汽车电池复合冷却系统，其特征在于：所述电池包模组结构(7)与所述车外冷凝器(3)之间并联有电子膨胀阀A(4)和电子膨胀阀B(5)，所述电子膨胀阀A(4)和所述电子膨胀阀B(5)通过三通换向阀A(6)连通所述电池包模组结构(7)。4.一种电池包模组结构，应用于如权利要求1
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3任意一项所述的冷却系统，其特征在于：包括壳体(31)，所述壳体(31)内设置有多个动力电池(32)和相变储能单元(33)，所述动力电池(32)与所述相变储能单元(33)交替分布，所述壳体(31)底部设置有直冷单元(34)，所述直冷单元(34)连通循环管路。5.根据权利要求4所述的一种电池包模组结构，其特征在于：所述直冷单元(34)包括直冷单元基板(51)，所述直冷单元基板(51)上表面设置有制冷剂流道(41)，所述直冷单元基板(51)顶部可拆卸连接直冷单元封板(52)，所述制冷剂流道(41)连通循环管路。6.根据权利要求5所述的一种电池包模组结构，其特征在于：所述制冷剂流道(41)包括两个对称的主流道，两个所述主流道中间隔开，并且首尾连通，所述主流道内设置多个导流槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵海涛，肖嘉炜，撒朗，张照普，孙维毅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：