RU215059U1 - Термостатированная батарея - Google Patents
Термостатированная батарея Download PDFInfo
- Publication number
- RU215059U1 RU215059U1 RU2022126217U RU2022126217U RU215059U1 RU 215059 U1 RU215059 U1 RU 215059U1 RU 2022126217 U RU2022126217 U RU 2022126217U RU 2022126217 U RU2022126217 U RU 2022126217U RU 215059 U1 RU215059 U1 RU 215059U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- battery
- ion
- cross
- sectional area
- Prior art date
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium Ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к конструкции литий-ионной аккумуляторной батареи с термостатированием и может быть использована в электромобилях, электробусах, а также в других областях энергетики. Внутри теплоизолированного корпуса батареи размещены литий-ионные блоки с пластинами теплосъема, примыкающими к каждой литий-ионной ячейке, а также плиты термостатирования, выполненные с каналами для соединения с трубопроводами циркуляции жидкого теплоносителя. Причем плиты термостатирования каждого литий-ионного блока выполнены с переменным сечением каналов и с увеличением площади сечения от периферии к внутренней части блока, трубопроводы внутренней части блока батареи выполнены по двухтрубной схеме и имеют подпорную магистраль. Площадь поперечного сечения подпорной магистрали равна 0,45 от площади поперечного сечения основной магистрали подачи теплоносителя. Техническим результатом является поддержание оптимального температурного режима литий-ионной аккумуляторной батареи в широком температурном диапазоне окружающей среды. 2 ил.
Description
Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции систем для охлаждения и подогрева литий-ионных аккумуляторных батарей, которые могут быть использованы в электромобилях, электробусах, а также в других областях энергетики.
Уровень техники
Из уровня техники известен ряд устройств для термостатирования аккумуляторных батарей.
Известно изобретение (патент RU 2722217 В60Н 1/00 «Система термостатирования батарейного модуля и инвертора гибридного автомобиля»), в котором раскрыта система термостатирования батарейного модуля.
В известном решении контур охлаждения построен на принципе циркуляции охлаждающей жидкости и охлаждения в радиаторе с обдувом вентилятором, подогрев обеспечивается от ДВС или предпускового подогревателя.
К недостаткам известного решения можно отнести то, что в нем не предусмотрен контур охлаждения, использующий фреон, что делает его менее эффективным. Также использование подогрева от ДВС делает менее эффективным процесс подогрева и не позволяет применять данную систему для электромобилей и электробусов.
Известно изобретение (патент 2700158 B60K 11/02; F01P 3/20 «Устройство термостатирования агрегатов электромобиля»), касающееся системы термостатирования агрегатов электромобиля, включая аккумуляторную батарею.
Описываемое решение имеет в составе механические краны, что исключает возможность полностью автоматизированного процесса управления данной системой.
Известное изобретение (патент 2558657 H01M 10/00 «Теплозащищенная литий-ионная аккумуляторная батарея»), которое не содержит решений по охлаждению батареи при высоких температурах и высоком тепловыделении при работе батареи, что не позволяет использовать его в широком диапазоне температур.
Известно решение (патент на полезную модель 202152 B60L 58/26 B60L 58/27 «Устройство термостатирования тяговых батарей»), отличительной особенностью является отсутствие модульности данного решения и эффективных решений по выравниванию градиента температур в структуре батареи, что в целом снижает надежность эксплуатации батарей.
Известно решение (патент RU 2713618 Н01М 2/10 «Автомобильная аккумуляторная батарея»), в котором на противоположных боковых стенках модуля аккумуляторной батареи, между теплоотводом и нижней стороной модуля аккумуляторной батареи расположена теплопроводящая прокладка, которая термически соединяет модуль аккумуляторной батареи с теплоотводом.
Однако данное решение имеет низкую эффективность по управлению охлаждением и не способно обеспечить равномерность градиента температуры в объеме батарейного модуля.
Предложенная полезная модель направлена на преодоление отмеченных недостатков уровня техники и при своем осуществлении позволяет обеспечить решение технической задачи по обеспечению возможности поддержания оптимального температурного режима литий-ионной аккумуляторной батареи в широком температурном диапазоне окружающей среды.
Технический результат полезной модели достигается за счет применения решений, способствующих эффективному выравниванию градиента температур аккумуляторных ячеек.
Раскрытие полезной модели
Для достижения указанного выше, а также иных технических результатов, следующих из описания, предлагается термостатированная батарея, содержащая теплоизолированный корпус, внутренняя часть которого содержит литий-ионные блоки, включающие пластины теплосъема, примыкающие к каждой литий-ионной ячейке, плиты термостатирования с каналами для соединения с трубопроводами циркуляции жидкого теплоносителя, причем плиты термостатирования каждого литий-ионного блока выполнены с переменным сечением каналов с увеличением площади сечения от периферии к внутренней части блока.
Осуществление полезной модели
Для более полного понимания сущности полезной модели в описании даны отсылки на позиции поясняющих чертежей, согласно которым представлены
фиг. 1 - система термостатирования батареи;
фиг. 2 - литий-ионный блок с плитами термостатирования.
Характеристики и работоспособность литий-ионных аккумуляторных батареи напрямую зависят от температуры их эксплуатации. Эксплуатация и хранение литий-ионных аккумуляторных батарей при повышенных и особенно пониженных температурах, даже в границах рабочего диапазона, резко негативно сказывается на их основных характеристиках, таких как емкость, рабочие токи заряда и разряда, и прочих характеристиках, включая ресурс. А при пониженных температурах (до -40°С), как правило, невозможно использовать литий-ионные аккумуляторные батареи, и как следствие эксплуатировать электромобили, электробусы и другие решения, в которых данные батареи используются как основной источник электрического питания.
Согласно фиг. 1 предложенная полезная модель предназначена для функционирования в составе системы термостатирования, которая состоит из внутренней и внешней части, а также модуля управления с микропроцессорным управлением (не показан). Внутренняя часть (часть литий-ионной батареи 1) содержит литий-ионные блоки 2, включающие пластины теплосъема, примыкающие к каждой литий-ионной ячейке, плиты термостатирования с каналами и систему трубопроводов 3 и 4 для циркуляции жидкого теплоносителя, теплоизоляцию корпуса батареи (не показана), а также датчики температуры 5 и электрически управляемые краны 6.
Внешняя часть содержит два контура: контур, включающий расширительный бачок 7, электрический проточный нагреватель 8, помпу 9, трехходовой электрически управляемый кран 10, теплообменник жидкость-газ 11, систему трубопроводов и жидкий теплоноситель; а также контур, включающий электрический компрессор 12, осушитель 15, расширительный клапан 17, датчик давления газа 16, радиатор 13 с вентилятором 14, а также систему трубопроводов с газообразным теплоносителем, например, фреоном.
Отличительными особенностями полезной модели является наличие в объеме батареи плит термостатирования каждого литий-ионного блока с переменным сечением (S) каналов в пределах 20% (фиг. 2). Причем площадь сечения увеличивается от периферии к внутренней части блока.
Технический результат полезной модели достигается за счет применения решений, способствующих эффективному выравниванию градиента температур аккумуляторных ячеек.
В дополнительном варианте осуществления система трубопроводов внутренней части блока батареи выполнена по двухтрубной схеме и имеет подпорную магистраль 4, при этом площадь поперечного сечения равна 0,45 от площади поперечного сечения основной магистрали подачи 3. Данное значение является оптимальным и определено экспериментально, при этом при меньших значениях выравнивание градиента температур будет незначительно, а при больших значениях будет происходить эффект обратного течения жидкости в основной магистрали, что не является допустимым.
Площадь сечения каналов плит термостатирования может различаться в пределах 20% в зависимости от компоновки батареи, при этом центральные плиты термостатирования имеют большую площадь сечения по сравнению с периферийными, что в совокупности обеспечивает выравнивание градиента температур между отдельными литий-ионными ячейками в объеме батареи.
Внешняя часть системы термостатирования может быть выполнена как в модульном исполнении в едином корпусе на единой рамной конструкции, так и в декомпонизированном, что обеспечивает широкие возможности по конструированию и компоновке отсеков электромобилей, электробусов и прочих применений.
При этом возможно решение по компоновке нескольких аккумуляторных батарей с параллельным гидравлическим подключением и внешней системы термостатирования.
Полезная модель функционирует следующим образом.
Микропроцессорный модуль управления на основе данных от датчиков температуры и давления обеспечивает автоматическое управление помпой, электрическим проточным нагревателем, трехходовым электрически управляемым клапаном и электрическим компрессором. При этом при низких температурах окружающей среды трехходовой клапан оказывается закрытым относительно контура системы термостатирования, обеспечивающего охлаждение - контура с фреоном, электрический нагреватель обеспечивает нагрев и поддержание температуры жидкого теплоносителя в оптимальном диапазоне. При высоких температурах окружающей среды, а также при избыточном тепловыделении литий-ионных ячеек трехходовой клапан оказывается открытым относительно контура системы, обеспечивающего охлаждение, и посредством работы электрического компрессора, вентилятора и прочих компонентов происходит охлаждение жидкого теплоносителя в теплообменнике в оптимальном температурном диапазоне.
Таким образом, благодаря применению решений, способствующих эффективному выравниванию градиента температур аккумуляторных ячеек, обеспечивается поддержание оптимального температурного режима литий-ионной аккумуляторной батареи в широком температурном диапазоне окружающей среды, и, следовательно, надежности эксплуатации батарей.
Claims (2)
1. Термостатированная батарея, содержащая теплоизолированный корпус, внутренняя часть которого содержит литий-ионные блоки, включающие пластины теплосъема, примыкающие к каждой литий-ионной ячейке, плиты термостатирования с каналами для соединения с трубопроводами циркуляции жидкого теплоносителя, причем плиты термостатирования каждого литий-ионного блока выполнены с переменным сечением каналов с увеличением площади сечения от периферии к внутренней части блока.
2. Термостатированная батарея по п. 1, отличающаяся тем, что трубопроводы внутренней части блока батареи выполнены по двухтрубной схеме и имеют подпорную магистраль, при этом площадь поперечного сечения подпорной магистрали равна 0,45 от площади поперечного сечения основной магистрали подачи.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU215059U1 true RU215059U1 (ru) | 2022-11-28 |
Family
ID=
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012055044A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Dana Canada Corporation | Heat exchanger and battery unit structure for cooling thermally conductive batteries |
DE102012218764A1 (de) * | 2012-10-15 | 2013-07-04 | Continental Automotive Gmbh | Kühlfinne zum Kühlen einer elektrochemischen Zelle sowie Energiespeicher und Batteriemodul mit Kühlfinne und Zelle |
EP2695232A2 (de) * | 2011-04-04 | 2014-02-12 | Li-Tec Battery GmbH | Energiespeichervorrichtung mit einer temperiereinrichtung |
US20140103128A1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-17 | Ford Global Technologies, Llc | Thermostatically-Controlled Multi-Mode Coolant Loops |
DE102013224915A1 (de) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Audi Ag | Modul mit mindestens zwei Zellen zum Ausgeben elektrischer Energie und ein zwischen den Zellen angeordnetes Trennelement |
RU2558657C2 (ru) * | 2013-10-31 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Теплозащищенная литий-ионная аккумуляторная батарея |
US10522845B2 (en) * | 2011-09-28 | 2019-12-31 | Tesla, Inc. | Battery centric thermal management system utilizing a heat exchanger blending valve |
RU2713618C2 (ru) * | 2015-07-03 | 2020-02-05 | Ман Трак Унд Бас Аг | Автомобильная аккумуляторная батарея |
RU2722217C1 (ru) * | 2019-06-26 | 2020-05-28 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Система термостатирования батарейного модуля и инвертора гибридного автомобиля |
RU202152U1 (ru) * | 2020-09-28 | 2021-02-04 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Устройство термостатирования тяговых батарей |
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012055044A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Dana Canada Corporation | Heat exchanger and battery unit structure for cooling thermally conductive batteries |
EP2695232A2 (de) * | 2011-04-04 | 2014-02-12 | Li-Tec Battery GmbH | Energiespeichervorrichtung mit einer temperiereinrichtung |
US10522845B2 (en) * | 2011-09-28 | 2019-12-31 | Tesla, Inc. | Battery centric thermal management system utilizing a heat exchanger blending valve |
DE102012218764A1 (de) * | 2012-10-15 | 2013-07-04 | Continental Automotive Gmbh | Kühlfinne zum Kühlen einer elektrochemischen Zelle sowie Energiespeicher und Batteriemodul mit Kühlfinne und Zelle |
US20140103128A1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-17 | Ford Global Technologies, Llc | Thermostatically-Controlled Multi-Mode Coolant Loops |
RU2558657C2 (ru) * | 2013-10-31 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Теплозащищенная литий-ионная аккумуляторная батарея |
DE102013224915A1 (de) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Audi Ag | Modul mit mindestens zwei Zellen zum Ausgeben elektrischer Energie und ein zwischen den Zellen angeordnetes Trennelement |
RU2713618C2 (ru) * | 2015-07-03 | 2020-02-05 | Ман Трак Унд Бас Аг | Автомобильная аккумуляторная батарея |
RU2722217C1 (ru) * | 2019-06-26 | 2020-05-28 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Система термостатирования батарейного модуля и инвертора гибридного автомобиля |
RU202152U1 (ru) * | 2020-09-28 | 2021-02-04 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Устройство термостатирования тяговых батарей |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103287252B (zh) | 电动车热管理*** | |
Teng et al. | An analysis of a lithium-ion battery system with indirect air cooling and warm-up | |
US11289747B2 (en) | Battery cooling system | |
US20150380783A1 (en) | Method and device providing the temperature regulation of a rechargeable electrical energy storage battery | |
CN109802194B (zh) | 基于珀尔帖效应和热管冷却的电池包及其热管理方法 | |
CN112886093A (zh) | 一种主动控制型全浸没式液冷动力电池热管理*** | |
CN109305060B (zh) | 一种电池包热管理***及其控制方法 | |
CN110581326A (zh) | 用于车辆的电池冷却装置 | |
JP2011255879A (ja) | デュアルモードの冷却材ループを備えた熱管理システム | |
KR101751673B1 (ko) | 예열기능을 구비한 수냉식 배터리팩 냉각시스템 | |
WO2019039188A1 (ja) | 電池温調装置および外部熱源供給装置 | |
CN208515373U (zh) | 一种混合动力汽车热管理*** | |
CN112599888A (zh) | 基于平板式脉动热管和液冷***组合的电池热管理***及温控方法 | |
US9509018B2 (en) | Expanded battery cooling fin | |
CN113659230A (zh) | 电池包热管理***及其控制方法、车辆 | |
CN211530133U (zh) | 浸没式散热*** | |
CN113771699B (zh) | 一种基于涡流加热的两相浸没式液冷电动汽车冷启动*** | |
RU215059U1 (ru) | Термостатированная батарея | |
CN109301386B (zh) | 一种汽车动力电池的加热冷却*** | |
RU2788540C1 (ru) | Система термостатирования литий-ионной батареи | |
Sukkam et al. | Overview of machine learning applications to battery thermal management systems in electric vehicles | |
Rahman et al. | Review on Current Thermal Issue and Cooling Technology Development on Electric Vehicles Battery | |
CN114614148A (zh) | 一种浸没式电池包热管理*** | |
CN210443645U (zh) | 纯电动汽车多***耦合热管理*** | |
CN108808157B (zh) | 电池的冷却***及车辆 |