一种动力电池包及其冷却控制方法技术

本发明专利技术公开一种动力电池包及其冷却控制方法，包括多个电池、第一冷却子系统、第二冷却子系统、第三冷却子系统和控制子系统；所述第一冷却子系统用于为电池顶部冷却散热，所述第三冷却子系统用于为电池底部冷却散热，所述第二冷却子系统用于冷却电池侧壁，且第一、第三冷却子系统中均设置有流经第一工质的通道，第二冷却子系统中设置有第二工质，所述控制子系统根据设置于动力电池包中的温度传感器监测电池侧壁温度，从而调节工质的流速，从而形成能够随电池温度变化的节能控制装置。能够随电池温度变化的节能控制装置。能够随电池温度变化的节能控制装置。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池包及其冷却控制方法


[0001]本专利技术属于动力电池包
，具体涉及一种动力电池包及其冷却控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车越来越广泛的运用，动力电池作为新能源汽车的主要储能元件，其散热性能直接影响车辆的性能及安全。如何提高动力电池的稳定性成为各大企业竞相研究的方向。
[0003]现有动力电池包多是在电池模组下部和箱体底部之间加一层液冷板，实现电池与冷却液的热交换，抑制电池的温升。但是这种结构热管理效率低，冷却效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种动力电池包及其控制方法。所述动力电池包具有三个冷却子系统，分别冷却电池单体的顶部、侧壁和底部；至少第二冷却子系统中设置有温度传感器，能够根据监测的温度控制其中工质的流速，从而形成能够随电池温度变化的节能控制装置。
[0005]本专利技术的第一个方面提供一种动力电池包，一种动力电池包，包括多个电池、第一冷却子系统、第二冷却子系统、第三冷却子系统和控制子系统；
[0006]所述第一冷却子系统用于为所述电池顶部冷却散热，包括上液冷板和设置于上液冷板内部的上液冷流道，所述上液冷板覆盖所述电池的顶部；上液冷流道内流经第一工质；
[0007]所述第三冷却子系统用于为电池底部冷却散热，包括下液冷板和下液冷流道，所述电池单体的底部置于下液冷板的顶部；所述下液冷流道内流经第一工质；
[0008]所述第二冷却子系统用于冷却电池侧壁，所述第二冷却子系统内设置第二工质；
[0009]所述控制子系统包括控制器、温度传感器和控制阀；所述温度传感器至少位于电池的侧壁上，且所述温度传感器与控制器电连接；所述控制阀用于据控制器的指示至少调节第一工质流速；所述控制器用于根据温度传感器监测的温度调整第一冷却子系统和第三冷却子系统中第一工质流速。
[0010]进一步的，所述动力电池包中的电池为多个并排设置的电池单体；所述第二冷却子系统用于冷却电池单体侧壁，包括导热板、隔热板、阻隔箱和外箱体；每两个相邻的所述电池单体之间设置有并排布置的导热板和隔热板，所述导热板的一侧延伸有多个翅片，所述翅片的末端超出电池单体并接触阻隔箱的内壁；所述导热板用于将其毗邻的电池单体的热量传输至导热板及其翅片上，所述隔热板用于阻隔相邻的电池单体之间的热量传递；
[0011]全部所述电池单体设置在所述阻隔箱内，所述阻隔箱套设在外箱体内，且两个箱体之间留有间隙，在阻隔箱和外箱体的间隙内填充第二工质形成冷却腔，所述冷却腔能够冷却翅片的热量；所述外箱体的两个相对的侧壁内设置多条沿侧壁横向贯通的冷媒通道，所述冷媒通道内流经第二工质；所述温度传感器分别位于极耳和电池单体的侧壁上，所述控制阀分别位于上、下液冷流道的进液口、冷媒入口处，用于根据控制器的指示调节第一、
第二工质流速；所述控制器用于根据温度传感器监测的温度调整第一冷却子系统、第二冷却子系统和第三冷却子系统中第一工质和第二工质的流速。
[0012]进一步的，所述电池单体顶部拓扑极耳，部分所述极耳顶部有电气连接线；所述上液冷流道呈S型铺设于上液冷板内，且所述上液冷板与电池单体顶部接触部分设置与极耳和电气连接线的外轮廓适配的凹槽，用于当上液冷板作为极耳和电气连接线的盖板扣合于电池单体顶部时，使第一冷却子系统与极耳充分接触。
[0013]所述下液冷流道呈S型铺设于下液冷板内。
[0014]进一步的，所述第一冷却子系统和第三冷却子系统的液冷循环路径如下：第一储液罐内存储的第一工质为水，所述第一储液罐的出口通过管路连通一水泵的一端，所述水泵的另一端分为两个支路，一条支路通过一控制阀后进入所述上液冷流道的进液口，流经第一冷却子系统后，从所述上液冷流道的出液口流出后再经外流道流回第一储液罐；另一支路流经另一控制阀后进入下液冷流道，流经第二冷却子系统后，从下液冷流道的出液口流出后再经外流道流回第一储液罐。
[0015]进一步的，多个所述冷媒通道位于侧壁相同一侧的端部为冷媒入口，位于另一侧的端部为冷媒出口，从而使所述动力电池包内所有冷媒通道内的第二工质沿同一方向流动；所述第二冷却子系统的液冷循环路径如下：第二储液罐内存储的第二工质为液氮，所述第二储液罐的出口通过管路后流经一控制阀后通过管路连接冷媒入口，液氮从冷媒入口沿外箱体侧壁横向流动，最后从冷媒出口流出，再经外流道后经过一加压装置后，再次形成液氮后返回第二储液罐。
[0016]所述动力电池包的冷却控制方法，包括：
[0017]温度传感器实时监测所述动力电池包的极耳和电池单体侧壁上的温度并上传至控制器中；
[0018]当电池单体侧壁、极耳侧壁的最高监测温度为25
‑
40℃时，调节上、下液冷流道的进液口处的控制阀，使第一工质的流速为0.3m/s，关闭第二冷却子系统中冷媒入口处控制阀；当电池单体侧壁、极耳的最高监测温度为40
‑
60℃时，调节上、下液冷流道的进液口处的控制阀，使上、下液冷流道内部第一工质的流速为0.8m/s，调节冷媒通道的冷媒入口处控制阀，使冷媒入口的第二工质流速为0.5m/s；当电池单体侧壁、极耳的最高监测温度为60
‑
90℃时，调节上、下液冷流道的进液口处的控制阀，使上、下液冷流道内部第一工质的流速为1.2m/s，调节冷媒入口处控制阀，使冷媒入口处第二工质的流速为0.8m/s；当电池单体侧壁、极耳的最高监测温度超过90℃时，调节上、下液冷流道的进液口处的控制阀，使上、下液冷流道内部第一工质的流速为1.2m/s，调节冷媒入口处控制阀，使冷媒入口处第二工质的流速为1m/s。
[0019]可选的，所述动力电池包中的电池为多个圆柱形的电芯，所述上液冷板和下液冷板为圆盘形状，一紧固件的顶端和底端分别与所述上液冷板和下液冷板的边缘固定连接，从而使上液冷板、下液冷板和紧固件合围形成一中空结构；多个所述电芯竖直设置于中空结构中，且电芯的顶端朝向上液冷板；
[0020]所述第二冷却子系统具体为在所述上液冷板、下液冷板和紧固件内部，各电芯之间的缝隙填充的第二工质，所述第二工质为相变材料；
[0021]所述第一冷却子系统中的所述上液冷流道为螺旋型管道，包括第一进液口和第一
出液口，所述第一进液口位于螺旋最外端、第一出液口位于螺旋中心位置；
[0022]所述第三冷却子系统中的所述下液冷流道为螺旋型管道，包括第二进液口和第二出液口，所述第二进液口位于螺旋中心位置，所述第二出液口位于螺旋最外端；
[0023]所述第一出液口和第二进液口之间通过中心液冷管道连通，且所述上液冷流道和下液冷流道内流经第一工质。
[0024]进一步的，所述下液冷板的圆心处设置有竖直朝向上液冷板的支柱，所述支柱的高度等于上、下液冷板的间距，且所述支柱为中空结构，其内竖直设置中心液冷管道。
[0025]进一步的，所述动力电池包的液冷工质循环路径如下：储液罐内存储的第一工质为水，所述储液罐的出口通过管路连通一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池包，其特征在于，包括多个电池、第一冷却子系统、第二冷却子系统(24)、第三冷却子系统和控制子系统；所述第一冷却子系统用于为所述电池顶部冷却散热，包括上液冷板(2,112)和设置于上液冷板(2,112)内部的上液冷流道(1,111)，所述上液冷板(2,112)覆盖所述电池的顶部；上液冷流道(1,111)内流经第一工质；所述第三冷却子系统用于为电池底部冷却散热，包括下液冷板(14,114)和下液冷流道(13,113)，所述电池单体的底部置于下液冷板(14,114)的顶部；所述下液冷流道(13,113)内流经第一工质；所述第二冷却子系统(24)用于冷却电池侧壁，所述第二冷却子系统内设置第二工质；所述控制子系统包括控制器、温度传感器(8)和控制阀；所述温度传感器(8)至少位于电池的侧壁上，且所述温度传感器(8)与控制器电连接；所述控制阀用于据控制器的指示至少调节第一工质流速；所述控制器用于根据温度传感器(8)监测的温度调整第一冷却子系统和第三冷却子系统中第一工质流速。2.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述动力电池包中的电池为多个并排设置的电池单体(4)；所述第二冷却子系统(24)用于冷却电池单体侧壁，包括导热板(6)、隔热板(7)、阻隔箱(10)和外箱体(12)；每两个相邻的所述电池单体(4)之间设置有并排布置的导热板(6)和隔热板(7)，所述导热板的一侧延伸有多个翅片(9)，所述翅片(9)的末端超出电池单体(4)并接触阻隔箱(10)的内壁；所述导热板用于将其毗邻的电池单体(4)的热量传输至导热板(6)及其翅片(9)上，所述隔热板(7)用于阻隔相邻的电池单体之间的热量传递；全部所述电池单体(4)设置在所述阻隔箱(10)内，所述阻隔箱(10)套设在外箱体(12)内，且两个箱体之间留有间隙，在阻隔箱(10)和外箱体(12)的间隙内填充第二工质形成冷却腔，所述冷却腔能够冷却翅片的热量；所述外箱体(12)的两个相对的侧壁内设置多条沿侧壁横向贯通的冷媒通道，所述冷媒通道内流经第二工质；所述温度传感器(8)分别位于极耳(3)和电池单体(4)的侧壁上，所述控制阀(19,23)分别位于上、下液冷流道的进液口、冷媒入口处，用于根据控制器的指示调节第一、第二工质流速；所述控制器用于根据温度传感器(8)监测的温度调整第一冷却子系统、第二冷却子系统和第三冷却子系统中第一工质和第二工质的流速。3.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述动力电池包中的电池为多个圆柱形的电芯(46)，所述上液冷板(112)和下液冷板(114)为圆盘形状，一紧固件(44)的顶端和底端分别与所述上液冷板(112)和下液冷板(114)的边缘固定连接，从而使上液冷板(112)、下液冷板(114)和紧固件(44)合围形成一中空结构；多个所述电芯(46)竖直设置于中空结构中，且电芯的顶端朝向上液冷板(112)；所述第二冷却子系统(24)具体为在所述上液冷板(112)、下液冷板(114)和紧固件(44)内部，各电芯(46)之间的缝隙填充的第二工质，所述第二工质为相变材料(43)；所述第一冷却子系统中的所述上液冷流道(111)为螺旋型管道，包括第一进液口(31)和第一出液口(32)，所述第一进液口(31)位于螺旋最外端、第一出液口(32)位于螺旋中心位置；
所述第三冷却子系统中的所述下液冷流道(113)为螺旋型管道，包括第二进液口(41)和第二出液口(42)，所述第二进液口(41)位于螺旋中心位置，所述第二出液口(42)位于螺旋最外端；所述第一出液口(32)和第二进液口(41)之间通过中心液冷管道(45)连通，且所述上液冷流道(111)和下液冷流道(113)内流经第一工质。4.根据权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述电池单体(4)顶部拓扑极耳(3)，部分所述极耳顶部有电气连接线(5)；所述上液冷流道(1)呈S型铺设于上液冷板(2)内，且所述上液冷板(2)与电池单体(4)顶部接触部分设置与极耳和电气连接线的外轮廓适配的凹槽，用于当上液冷板(2)作为极耳(3)和电气连接线(5)的盖板扣合于电池单体(4)顶部时，使第一冷却子系统与极耳(3)充分接触，且所述下液冷流道呈S型铺设于下液冷板内。5.根据权利要求2所述的动力电池包，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，卢旭，张宇新，刘龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：