CN110544807A - 动力电池的液冷***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池的液冷***，动力电池包括设置在电池箱中的电池芯，液冷***包括膨胀水箱、散热器和外循环水泵，散热器通过两条管道分别与电池箱的进液口和出液口连接；电池箱内部设有内循环水路，并与连接散热器的两条管道连通。本发明还提供了该液冷***的控制方法。采用上述技术方案，使液冷***设计为以电池箱为参照对象的电池***内循环和外循环两个控制，温度由外循环控制，温差由内循环控制，这样既能保证电池箱的温度不会超过预设的值，又能缩小电芯之间的温差范围，让电芯内的温度一致性更好，提高电池包的绝缘性及电池的能力和使用寿命。

Description

动力电池的液冷***及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车动力电池结构的技术领域。更具体地，本发明涉及动力电池的液冷***。另外，本发明还涉及该液冷***的控制方法。
背景技术
电池***主要是由很多个电芯串并联连接而成，在电芯充放电时，会产生大量的热量，需要通过冷却装置及时散发出去，否则温度过高会影响电池***以及整车***的性能和安全。由于各个电芯在电池***中安装的位置不同，且在制造出厂时不可能做到完全一致，故其产热和散热的能力也不一样，各单体电芯之间就会出现温差很大的现象，这会导致各电芯的温度不一致性。因电芯温差很大，导致各电芯充放电能力不同，组成的电池***的性能也达不到较好的水平。
就现有技术，为排除电池内大量的热量，一般采用液冷***装置，但现今液冷***有诸多不足，例如液冷装置的流道大小一致，散热程度一样，从而各电芯的温度分布不变，即温度高的电芯仍然温度很高，低的仍然很低，这样的液冷***只能降低电池箱的温度，不能缩小电芯之间的温差范围，这样会影响电芯和电池***的使用性能和寿命。
并且，现有技术的液冷***都只有一个外循环流动，但是外循环的的温度本身不稳定，且在电池箱温度低于预设值时，不需要散热，而电池箱内热量的分布可能严重不均匀。
发明内容
本发明提供动力电池的液冷***，其目的是提高电池芯的温度一致性。
为了实现上述目的，本发明采取的第一技术方案为：
本发明的一种动力电池的液冷***，所述的动力电池包括设置在电池箱中的电池芯，所述的液冷***包括膨胀水箱、散热器和外循环水泵，所述的散热器通过两条管道分别与电池箱的进液口和出液口连接；所述的电池箱内部设有内循环水路，并与连接散热器的两条管道连通。
其控制方法是：
当电池箱温度不大于预设温度时，不启动外循环水泵；当电池箱温度大于该预设温度时，启动外循环水泵工作，直到电池箱温度降至低于该预设温度时才停止运行。
所述的预设温度为35℃。
在所述的内循环水路上设置小水泵。
当电池芯内部温差不大于预设温差时，不启动小水泵；当电芯温差大于预设温差时，启动小水泵。
所述的预设温差为5℃。
所述的小水泵的功率为1～2W。
本发明还提供第二技术方案：
一种动力电池的液冷***，所述的动力电池包括设置在电池箱中的电池芯，所述的液冷***包括膨胀水箱、散热器和外循环水泵，所述的散热器通过两条管道分别与电池箱的进液口和出液口连接；两条所述的管道通过中间管路连接；在该中间管路设有温控开关。
所述的中间管路的一端，连接在外循环水泵与散热器之间的管道上。
其控制方法是：
当电池箱温度大于预设温度时，外循环水泵运行，温控开关使中间管路处于断开状态；当电池箱温度不大于预设温度、电池芯内部温差大于预设温差时，外循环水泵运行，温控开关接通中间管路，形成电池箱的冷却液内循环控制；当电池箱温度不大于预设温度、电池芯内部温差不大于预设温差时，外循环水泵停止运行。
在第二技术方案中，所述的预设温度为35℃；所述的预设温差为5℃。
本发明采用上述技术方案，使液冷***设计为以电池箱为参照对象的电池***内循环和外循环两个控制，温度由外循环控制，温差由内循环控制，这样既能保证电池箱的温度不会超过预设的值，又能缩小电芯之间的温差范围，让电芯内的温度一致性更好，提高电池包的绝缘性及电池的能力和使用寿命。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
图1为本发明安装小水泵的结构示意图；
图2为本发明的采用温控开关的结构示意图。
图中标记为：
1、膨胀水箱，2、散热器，3、管道，4、外循环水泵，5、进液口，6、出液口，7、电池箱，8、电池芯，9、小水泵，10、温控开关，11、中间管路。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1、图2所表达的本发明的结构，为动力电池的液冷***，所述的动力电池包括设置在电池箱7中的电池芯8，所述的液冷***包括膨胀水箱1、散热器2和外循环水泵4，所述的散热器2通过两条管道3分别与电池箱7的进液口5和出液口6连接。
本发明的动力电池的液冷***，即液冷***设计为以电池箱为参照对象的电池***内循环和外循环两个控制，温度由外循环控制，温差有内循环控制，这样既能保证电池箱的温度不会超过预设的值，又能缩小电芯之间的温差范围，让电芯的一致性更好，提高电池包的绝缘性。
一种动力电池的液冷***，还包括液冷板、循环液、电子风扇、一个功率很小的小水泵9(或者温控开关10)等部件。
所述液冷板一般由导热性较好的铝材料制成，其内部留有水道，安装在两个电池包之间，与电芯大面积直接接触。这种结构设计能更好的吸收电芯散发的热量。
所述管道3，起连接作用，将外循环水泵4、散热器2、膨胀水箱1、液冷板等都连接起来，形成一个密闭的循环***。循环液作为载体在管道3中流动。
所述循环液热交换的载体从膨胀水箱1中流出，在管道3内流动，经过散热器2和外循环水泵4，从电池箱7的进液口5进入与电池芯8大面积直接接触的液冷板中，再从出液口6流出。循环液主要通过热的传导将电池内的热量带走。若循环液是常见的水的话，那么此液冷***被称为水冷***。
电池箱出液口6中流出的循环液将大量的热传递给散热器2，散热器2和上面安装的电子风扇则将热量带走，这样电池芯的热量就可以排出电池***，温度不会过高。
所述外循环水泵4的作用是将膨胀水箱1中的循环液送入液冷板。在电池箱温度超过预设值时，外循环水泵4工作；反之，外循环水泵4不工作。
所述散热器2其主要结构为散热片，电池箱7出液口6中流出的循环液将热量传递给散热器7，散热器7上安装的电子风扇则将大量的热量带走。
所述膨胀水箱1用来装载循环液，位置略高于散热器7，可保证液冷***内压力稳定。由于重力作用，循环液可以直接进入循环控制的液冷***。
第一实施例，如图1所示：
为了克服现有技术的缺陷，实现提高电池芯的温度一致性的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1所示，本发明的动力电池的液冷***，其中，所述的电池箱7内部设有内循环水路，并与连接散热器2的两条管道3连通。
在所述的内循环水路上设置小水泵9。将一个功率和体积都很小的小水泵9安装在电池箱7的内部，预设液冷***散热开启的电池箱温度为35℃或电芯温差为5℃。即：预设温度为35℃；预设温差为5℃。
所述小水泵9安装在电池箱7内部，当电池芯8之间温度差大于预设值，启动小水泵9，形成一个液冷***的内循环控制。本发明的动力电池液冷***增加的内循环控制的小水泵9功率很小，可以节能。
其控制的方法是：
当电池箱7温度不大于预设温度时，不启动外循环水泵4；当电池箱7温度大于该预设温度时，启动外循环水泵4工作，直到电池箱7温度降至低于该预设温度时才停止运行。
当电池芯8内部温差不大于预设温差时，不启动小水泵9；当电芯温差大于预设温差时，启动小水泵9。
具体地：
当电池箱7温度不大于35℃时，电池箱7不需要降温，不开启外循环；温度大于35℃时，开启外循环控制，外循环水泵4工作，降温至低于35℃才停止运行；
在电池芯8温差不大于5℃，小水泵9不启动，内循环不工作；电池芯8温差大于5℃时，小水泵启动，内循环控制被开启，这样可以及时控制电池芯8温差在预设定的温度范围内。
并且，出现了电池箱的温度稍微大于35℃，电池芯8温差也稍微大于5℃时，在内循环降温均匀电芯温差后，电池箱7的温度可能不大于35℃，外循环水泵4就可以不开启。
所述的小水泵9的功率为1～2W。由于内循环的小水泵只需要在很小的温度范围内控制，故可以选择功率很小的泵，1～2W，这个可以不考虑具体参数。
第二实施例，如图2所示：
本发明还提供一种动力电池的液冷***，所述的动力电池包括设置在电池箱7中的电池芯8，所述的液冷***包括膨胀水箱1、散热器2和外循环水泵4，所述的散热器2通过两条管道3分别与电池箱7的进液口5和出液口6连接；两条所述的管道3通过中间管路11连接；在该中间管路11设有温控开关10。
增加一个温控开关10，在水泵前与电池箱后连接。所述温控开关10，是在电池箱7内没有安装小水泵9状况下，可以在外循环水泵4前与出液口6之间连接一个温控开关10。
当电池箱7中的电池芯8温差大于预设温度差值时，闭合温控开关10，形成一个内循环控制，这样在电池箱7温度低于预设值，不需要散热，而温度差较大时外循环水泵4也工作。
所述的中间管路11的一端，连接在外循环水泵4与散热器2之间的管道3上。
当电池箱7温度大于预设温度时，外循环水泵4运行，温控开关10使中间管路11处于断开状态；当电池箱7温度不大于预设温度、电池芯8内部温差大于预设温差时，外循环水泵4运行，温控开关10接通中间管路11，形成电池箱7的冷却液内循环控制；当电池箱7温度不大于预设温度、电池芯8内部温差不大于预设温差时，外循环水泵4停止运行。
所述的预设温度为35℃；所述的预设温差为5℃。
具体地：
当电池箱7温度高于35℃，温控开关10处于断开状态，此时外循环工作，降温散热；由于外循环控制本身有对电池芯8均衡温度作用，故当池箱温7度高于35℃，温差也大于5℃时也启动外循环；
电池箱温度低于35℃时，原来的液冷***处于闲置状态，现在可以在电芯温差高于5℃时，闭合温控开关10，形成的内循环控制启动运行，这样既可以保证电池箱7温度和电池芯8之间的温差都不会超过预设定范围，又可以更好地利用原有的外循环水泵4装置。
本发明的有益效果是：
1、动力电池液冷***有外循环和内循环控制，内循环控制的小水泵功率很小，可以节能。
2、电池芯8温度均匀性好，在电池箱7不需要降温时，外循环不开启，但内循环可在各电池芯8温差大时起到均衡电池箱7内温度场，这样电池温度的一致性大大提高。
3、电池性能更好，在内外循环都开启的时候，电池***的温度一致性好，可以适用更广泛的气候地理环境，汽车安全可靠性更高。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池的液冷***，所述的动力电池包括设置在电池箱(7)中的电池芯(8)，所述的液冷***包括膨胀水箱(1)、散热器(2)和外循环水泵(4)，所述的散热器(2)通过两条管道(3)分别与电池箱(7)的进液口(5)和出液口(6)连接；其特征在于：所述的电池箱(7)内部设有内循环水路，并与连接散热器(2)的两条管道(3)连通。
2.按照权利要求1所述的动力电池的液冷***，其特征在于：在所述的内循环水路上设置小水泵(9)。
3.按照权利要求2所述的动力电池的液冷***，其特征在于：所述的小水泵(9)的功率为1～2W。
4.按照权利要求1至4中任一项所述的动力电池的液冷***的控制方法，其特征在于：当电池箱(7)温度不大于预设温度时，不启动外循环水泵(4)；当电池箱(7)温度大于该预设温度时，启动外循环水泵(4)工作，直到电池箱(7)温度降至低于该预设温度时才停止运行。
5.按照权利要求4所述的动力电池的液冷***的控制方法，其特征在于：所述的预设温度为35℃。
6.按照权利要求4所述的动力电池的液冷***的控制方法，其特征在于：当电池芯(8)内部温差不大于预设温差时，不启动小水泵(9)；当电芯温差大于预设温差时，启动小水泵(9)。
7.按照权利要求6所述的动力电池的液冷***的控制方法，其特征在于：所述的预设温差为5℃。
8.一种动力电池的液冷***，所述的动力电池包括设置在电池箱(7)中的电池芯(8)，所述的液冷***包括膨胀水箱(1)、散热器(2)和外循环水泵(4)，所述的散热器(2)通过两条管道(3)分别与电池箱(7)的进液口(5)和出液口(6)连接；其特征在于：两条所述的管道(3)通过中间管路(11)连接；在该中间管路(11)设有温控开关(10)。
9.按照权利要求8所述的动力电池的液冷***，其特征在于：所述的中间管路(11)的一端，连接在外循环水泵(4)与散热器(2)之间的管道(3)上。
10.按照权利要求8或9所述的动力电池的液冷***的控制方法，其特征在于：当电池箱(7)温度大于预设温度时，外循环水泵(4)运行，温控开关(10)使中间管路(11)处于断开状态；当电池箱(7)温度不大于预设温度、电池芯(8)内部温差大于预设温差时，外循环水泵(4)运行，温控开关(10)接通中间管路(11)，形成电池箱(7)的冷却液内循环控制；当电池箱(7)温度不大于预设温度、电池芯(8)内部温差不大于预设温差时，外循环水泵(4)停止运行。
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