CN110416645A - 一种电池液冷板性能测试***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池液冷板性能测试***，包括模拟电池充放电发热的的测试模组、进水管和出水管，测试模组包括底面开口的绝缘外壳，以及由上至下堆叠设置于外壳内的上金属板、电加热器、下金属板和硅胶导热垫，外壳内壁设有绝热层，电加热器设有功率控制器，导热硅胶垫上设有多个热电偶，外壳底部用于连接待测试液冷板，且使硅胶导热垫与液冷板表面贴合，进水管上设有入口温度传感器和入口压力传感器，进水管连接液冷板进水口，出水管上设有出口温度传感器和出口压力传感器，出水管连接液冷板的出水口。本发明的有益效果：可快速模拟测试出动力电池各运行工况下的液冷板的热平衡速率，有利于精准客观的评价液冷板散热性能，实现快速选型设计。

Description

一种电池液冷板性能测试***及方法
技术领域
本发明涉及动力电池冷却技术领域，尤其涉及一种电池液冷板性能测试***及方法。
背景技术
随着新能源汽车行业的兴起，电动汽车逐渐进入汽车市场，大众对电动汽车动力性能提升、续航里程增加及充电时间缩短的期待及呼声越来越大，解决上述期盼，重要途径就是动力电池的升级优化。伴随着行业的升级及优化，动力电池所携带的电量越来越多，电池单体能量密度越来越高，充放电时产生的热量也越来越大，因而电动汽车的动力电池部分都配有热管理***来实现电池工作温度保持在恒定温度范围内，从而提高电池使用安全及寿命。液冷板及其附件为电池热管理***内重要组成部件，为了保证电池热管理***的热管理效果，需要对动力电池的液冷板性能进行检测，现有的测试方法是通过测量动力电池的温度来间接检测液冷板的散热性能，无法直接测量出液冷板的散热性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种电池液冷板性能测试***及方法。
本发明的实施例提供一种电池液冷板性能测试***，包括测试模组、进水管和出水管，所述测试模组包括底面开口的绝缘外壳，以及由上至下堆叠设置于所述外壳内的上金属板、电加热器、下金属板和硅胶导热垫，所述外壳内壁设有绝热层，所述电加热器设有功率控制器，所述导热硅胶垫上设有多个热电偶，所述外壳底部用于连接待测试液冷板，且使所述硅胶导热垫与待测试表面贴合，所述进水管上设有入口温度传感器和入口压力传感器，所述进水管用于连接待测试液冷板的进水口，所述出水管上设有出口温度传感器和出口压力传感器，所述出水管用于连接待测试液冷板的出水口。
进一步地，包括恒温水箱，所述恒温水箱用于容纳冷却液，所述进水管上设有水泵，所述进水管和所述出水管分别连接所述恒温水箱。
进一步地，包括工控机、以及与所述工控机连接的数据采集仪和ECU控制器，所述数据采集仪连接所述功率控制器，所述ECU控制器分别连接所述水泵、所述入口温度传感器、所述入口压力传感器、出口温度传感器和出口压力传感器。
进一步地，所述入口温度传感器设置于距离待测液冷板进水口150mm以内，所述出口温度传感器设置于距离待测液冷板出水口150mm以内。
进一步地，所述热电偶为T形热电偶，所有热电偶均布布置于所述导热硅胶垫上。
进一步地，所述电加热器设有温控开关。
本发明的实施例还提供一种电池液冷板性能测试方法，使用上述的一种电池液冷板性能测试***，且包括以下步骤：
S1将所述测试模组固定于待测试液冷板上，将所述进水管连接待测试液冷板的进水口，所述出水管连接待测试液冷板的出水口；
S2由所述进水管通入冷却液，排出所述进水管、测试液冷板和所述出水管内的空气；
S3由所述进水管向待测试内通入温度为T1的冷却液；
S4控制所述电加热器加热，监控其输出热量Qi，使所述测试模组的有效发热量到达Q0，其中Q0＝Qi×η总，Q0为预设的所述测试模组的有效发热量，η总为所述电加热器的有效传热效率；
S5通过所述出口温度传感器监测待测试液冷板的出水温度T0；，并确定待测试液冷板的进出水温差△T＝T0-T1；
S6根据进出水温差△T，计算待测试液冷板的换热量Qp＝Cp×m×△T，并计算出待测试液冷板的热平衡速率K＝Qp/Q0。
进一步地，所述步骤S5还包括，通过所有热电偶检测检测待测试液冷板表面温度，并根据各所述热电偶的位置，进行数据处理后，绘制温度云图。
进一步地，所述步骤S5还包括，通过所述入口压力传感器检测待测试液冷板的进水口处冷却液压力P1，通过所述出口压力传感器检测待测试液冷板的出水口处冷却液压力P0，并计算测待测试液冷板的水阻△P＝P0-P1。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种电池液冷板性能测试***，一方面通过可控发热的测试模组模拟动力电池在整车应用时各运行工况充放电发热特性，同时将电池液冷板配套附件装载与一体，可快速模拟测试出动力电池在整车应用时各运行工况下的液冷板的热平衡速率，并实现液冷板散热性能的定量计算，有利于精准客观的评价液冷板散热性能，实现快速选型设计。另一方面本测试方法规避了利用真实电池模组进行同类型试验测试时面临的高压安全、基础模组购买费用昂贵及模组特性不一、充放电发热工况在线需充放电设备等一系列配套设备实现的弊端，有效降低了试验成本。
附图说明
图1是本发明一种电池液冷板性能测试***的示意图；
图2是图1中测试模组1的示意图；
图3是图2中热电偶21的分布示意图。
图中：1-测试模组、2-进水管、3-出水管、4-恒温水箱、5-工控机、6-入口温度传感器、7-入口压力传感器、8-出口温度传感器、9-出口压力传感器、10-水泵、11-功率控制器、12-数据采集仪、13-ECU控制器、14-液冷板、15-硅胶导热垫、16-下金属板、17-电加热器、18-上金属板、19-填充层、20-外壳、21-热电偶。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种电池液冷板性能测试***，适用于位于方型电芯、软包电芯成组的电池模组底部或侧面布置的液冷板分总成或***总成的性能测试，电池液冷板结构型式以冲压板式及口琴管为主要型式，工作介质为冷却液模式的液冷板，所述测试***包括测试模组1、进水管2、出水管3、恒温水箱4和工控机5。
请参考图2，所述测试模组1模拟电池充放电发热，所述测试模组1的数量可以为多个，本实施例以一个测试模组1为例进行说明。所述测试模组1包括底面开口的绝缘外壳20，以及由上至下堆叠设置于所述外壳20内的上金属板18、电加热器17、下金属板16和硅胶导热垫15，所述外壳20为绝缘塑料材质的矩形外壳，所述上金属板18、所述电加热器17、所述下金属板16和所述硅胶导热垫15均为矩形平板状，依次堆叠且表面贴合。所述硅胶导热垫15下表面形状与动力电池与待测试液冷板14接触表面形状相同。所述外壳20内壁设有绝热层19，所述绝热层19为绝热填充材料，其填充于所述外壳20内壁，包裹所述上金属板18、所述电加热器17、所述下金属板16和所述硅胶导热垫15，使所述测试模组1向下传热。
所述电加热器17设有功率控制器11和温控开关，通过所述功率控制器11可调节所述电加热器17的加热功率，所述温控开关感测所述硅胶导热垫15温度，检测出所述硅胶导热垫15温度超过80℃，即时断路，停止加热。
请参考图3，所述导热硅胶垫15上设有多个热电偶21，所述热电偶21为T形热电偶，所有热电偶21均布布置于所述导热硅胶垫15上。所述上金属板18与所述下金属板16均为铝板，厚度大于25mm。本实施例中所述热电偶21的数量为六个，粘接固定于所述导热硅胶垫15上，且上部紧贴所述下金属板16的下表面。
所述外壳20的底部设有与动力电池底部同样的固定结构，使所述外壳20底部以所述动力电池同样的方式固定于待测试液冷板14上，这样使所述硅胶导热垫15与待测试14表面贴合。
所述进水管2上设有入口温度传感器6和入口压力传感器7，所述进水管2用于连接待测试液冷板14的进水口，所述出水管3上设有出口温度传感器8和出口压力传感器9，所述出水管3用于连接待测试液冷板14的出水口。为了减小误差，提高温度测量的精度，将所述入口温度传感器6设置于距离待测液冷板进水口150mm以内，所述出口温度传感器8设置于距离待测液冷板出水口150mm以内。
所述恒温水箱4用于容纳冷却液，所述进水管2上设有水泵10，所述进水管2和所述出水管3分别连接所述恒温水箱4，所述恒温水箱4通过所述进水管2可向待测试液冷板14内通入恒温冷却液。
所述工控机5连接数据采集仪12和ECU控制器13，所述数据采集仪12连接所述功率控制器11，所述ECU控制器13分别连接所述水泵10、所述入口温度传感器6、所述入口压力传感器7、出口温度传感器8和出口压力传感器9。所述工控机5可通过所述功率控制器11控制所述电加热器17的加热功率，以及通过所述ECU控制器13控制所述水泵10的开关，采集所述入口温度传感器6和出口温度传感器8检测到的温度数据，所述入口压力传感器7和出口压力传感器9检测到的压力数据。
本发明的实施例还提供一种电池液冷板性能测试方法，使用上述的一种电池液冷板性能测试***，且包括以下步骤：
S1将所述测试模组1固定于待测试液冷板14上，这里的固定方式与动力电池与待测试液冷板14的固定方式相同，将所述进水管2一端连接待测试液冷板14的进水口，另一端连接所述恒温水箱4，将所述出水管3一端连接待测试液冷板14的出水口，另一端连接所述恒温水箱4，确保管路密封无泄漏；
S2通过所述工控机5启动所述水泵10，由所述进水管3通入冷却液，排出所述进水管2、测试液冷板14和所述出水管3内的空气，然后关闭所述水泵10；
S3通过所述工控,5启动所述水泵10，由所述进水管2向测试液冷板14内通入温度为T1的冷却液，即所述恒温水箱4内冷却液温度保持T1，所述入口温度传感器6所检测的温度也应为T1；
S4通过所述工控机5控制所述电加热器17加热，监控其输出热量Qi，使所述测试模组1的有效发热量到达Q0，其中Q0＝Qi×η总，Q0为预设的所述测试模组1的有效发热量，η总为所述电加热器17的有效传热效率，所述有效传热效率η总通过对所述测试模组1进行实际标定获得；
S5通过所述出口温度传感器8监测待测试液冷板14的出水温度T0；，并确定待测试液冷板14的进出水温差△T＝T0-T1；
这里还可以通过所有热电偶21检测检测待测试液冷板14表面温度，并根据各所述热电偶14的位置，通过工控机进行数据处理后，自动绘制温度云图，通过温度云图可以直观反应出液冷板14各位置表面温度特性，可以根据云图表象，对液冷板14局部结构进行快速调整，进行结构优化。
通过所述入口压力传感器7检测待测试液冷板14的进水口处冷却液压力P1，通过所述出口压力传感器9检测待测试液冷板14的出水口处冷却液压力P0，并计算测待测试液冷板14的水阻△P＝P0-P1。
S6根据进出水温差△T，计算待测试液冷板14的换热量Qp＝Cp×m×△T，并计算出待测试液冷板14的热平衡速率K＝Qp/Q0，热平衡速率越高表示待测试液冷板14的散热性能越好。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池液冷板性能测试***，其特征在于：包括测试模组、进水管和出水管，所述测试模组包括底面开口的绝缘外壳，以及由上至下堆叠设置于所述外壳内的上金属板、电加热器、下金属板和硅胶导热垫，所述外壳内壁设有绝热层，所述电加热器设有功率控制器，所述导热硅胶垫上设有多个热电偶，所述外壳底部用于连接待测试液冷板，且使所述硅胶导热垫与待测试表面贴合，所述进水管上设有入口温度传感器和入口压力传感器，所述进水管用于连接待测试液冷板的进水口，所述出水管上设有出口温度传感器和出口压力传感器，所述出水管用于连接待测试液冷板的出水口。
2.如权利要求2所述的一种电池液冷板性能测试***，其特征在于：包括恒温水箱，所述恒温水箱用于容纳冷却液，所述进水管上设有水泵，所述进水管和所述出水管分别连接所述恒温水箱。
3.如权利要求1所述的一种电池液冷板性能测试***，其特征在于：包括工控机、以及与所述工控机连接的数据采集仪和ECU控制器，所述数据采集仪连接所述功率控制器，所述ECU控制器分别连接所述水泵、所述入口温度传感器、所述入口压力传感器、出口温度传感器和出口压力传感器。
4.如权利要求1所述的一种电池液冷板性能测试***，其特征在于：所述入口温度传感器设置于距离待测液冷板进水口150mm以内，所述出口温度传感器设置于距离待测液冷板出水口150mm以内。
5.如权利要求1所述的一种电池液冷板性能测试***，其特征在于：所述热电偶为T形热电偶，所有热电偶均布布置于所述导热硅胶垫上。
6.如权利要求1所述的一种电池液冷板性能测试***，其特征在于：所述电加热器设有温控开关。
7.一种电池液冷板性能测试方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的一种电池液冷板性能测试***，且包括以下步骤：
S1将所述测试模组固定于待测试液冷板上，将所述进水管连接待测试液冷板的进水口，所述出水管连接待测试液冷板的出水口；
S2由所述进水管通入冷却液，排出所述进水管、测试液冷板和所述出水管内的空气；
S3由所述进水管向待测试内通入温度为T1的冷却液；
S4控制所述电加热器加热，监控其输出热量Qi，使所述测试模组的有效发热量到达Q0，其中Q0＝Qi×η总，Q0为预设的所述测试模组的有效发热量，η总为所述电加热器的有效传热效率；
S5通过所述出口温度传感器监测待测试液冷板的出水温度T0；，并确定待测试液冷板的进出水温差△T＝T0-T1；
S6根据进出水温差△T，计算待测试液冷板的换热量Qp＝Cp×m×△T，并计算出待测试液冷板的热平衡速率K＝Qp/Q0。
8.如权利要求7所述的一种电池液冷板性能测试方法，其特征在于：所述步骤S5还包括，通过所有热电偶检测检测待测试液冷板表面温度，并根据各所述热电偶的位置，进行数据处理后，绘制温度云图。
9.如权利要求7所述的一种电池液冷板性能测试方法，其特征在于：所述步骤S5还包括，通过所述入口压力传感器检测待测试液冷板的进水口处冷却液压力P1，通过所述出口压力传感器检测待测试液冷板的出水口处冷却液压力P0，并计算测待测试液冷板的水阻△P＝P0-P1。
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