一种带涡轮增压液气冷热一体的动力电池包温控系统的制作方法

1.本发明属于电动汽车热管理技术领域，具体涉及一种带涡轮增压液气冷热一体的动力电池包温控系统。


背景技术：

2.目前，新能源动力锂电池由于放电容量大、能量密度高、工作电压高、高循环寿命、工作无噪音及绿色无污染等一系列特点，被认为是很有发展前景的绿色储能技术。然而，动力锂电池正常工作对温度环境有着严苛的要求，其工作的适宜温度范围为20-45℃，过高或过低的温度都会使其放电容量下降、循环寿命降低、工作效率下降及相关的一些安全性问题。现有的热管理技术主要是通过液冷或空冷单纯的散热，模组加热通过加热垫来完成，但加热垫工作要不断地消耗动力电池组的电量，产生了不必要的电力损耗，影响新能源汽车的续航里程。此外，冷却设置及加热设置分开独立设置，结构复杂，占空间大。这种单一的冷却或加热方式很难使得模组整体保持较为均匀的温度。
3.有鉴于此，特此提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种带涡轮增压液气冷热一体的动力电池包温控系统，将乙醇水液与空气双工质同时很好地结合起来，对动力电池组进行高效热管控，动力电池组加热或冷却的结构较为简单且节省空间。
5.为了实现上述目的采取以下技术方案：
6.一种带涡轮增压液气冷热一体的动力电池包温控系统，包括动力电池组、一体化冷热板、气流冲击板以及吸气机，气流冲击板包括稳流腔，稳流腔的底部包括冲击孔，动力电池组置于一体化冷热板上，气流冲击板固定在电池箱内侧上盖板上，电池箱置于动力电池组上，稳流腔的冲击孔对着动力电池组的顶部，一体化冷热板包括液流通道和铝合金导气管，铝合金导气管贯穿于液流通道，液流通道包括进液口和出液口，出液口通过水路与第一抽水泵相连，第一抽水泵通过水路连接电磁三通阀，电磁三通阀的两支水路分别流经第一热交换器和第二热交换器，流经第一热交换器、第二热交换器的水路的另一端分别与一体化冷热板的进液口相连接；第一热交换器位于冷却支路上，第二热交换器位于加热支路上，铝合金导气管的进气口连接吸气机的出气口，铝合金导气管的出气口与气流冲击板的稳流腔相连通。
7.进一步的，所述冷却支路由压缩机、冷凝器、第一热交换器顺序连接组成。
8.进一步的，所述加热支路由储水箱、第二抽水泵、散热管、第二热交换器依次连接而成，散热管缠绕在驱动电机上。
9.进一步的，液流通道为两个，两个液流通道呈现双进双出的多个u形结构，铝合金导气管贯穿于液流通道的内侧。
10.进一步的，还包括隔离板，隔离板将液流通道的内侧分为铝合金导气管所通过的
液流区域和外侧液体流通的区域。
11.进一步的，所述吸气机内部设置有动叶和静叶，吸气机利用动叶与静叶快速获得的高压气流。
12.进一步的，所述第二热交换器还设有加热器。
13.进一步的，还包括注水机，注水机连接第一抽水泵，第一抽水泵与电磁三通阀相接，电磁三通阀控制切换到冷却支路或加热支路，冷却支路或加热支路通过主水管连接动力电池组。
14.进一步的，所述第二热交换器上设置有第二温度传感器，动力电池组上设置有第一温度传感器。
15.进一步的，还包括控制器，控制器分别与第二温度传感器、加热器、电磁三通阀、注水机、流量阀、第一温度传感器相连接。
16.本发明加热的热源主要来自于驱动电机高速运转产生的热量，避免了不必要的能量损耗，提升了新能源汽车的续航里程。另外，将动力电池包底部的液冷热和动力电池包顶部的气流冷热相结合，动力电池包顶部采用强气流冲击冷却或加热，强冲击冷却技术是提高局部换热系数最有效的冷却方式，本系统的吸气结构能够快速吸入大量较高压强的气流，为冲击冷却或加热提供充足的气源，这极大的提升系统温控的效率，使得动力模组能够得到全方位、有效的冷却或加热。
17.有益技术效果：
18.本发明所述温控系统其核心由加热支路和冷却支路组成，当控制器判断动力电池包的温度低于额定值，启动加热模块，一体化冷热板从动力电池包底部加热，空气从动力电池包顶部冲击加热；当控制器判断到动力电池包温度高于额定值时，启动冷却支路，一体化冷热板及空气分别从底部及上部对动力电池包进行全方位冷却，从而使动力电池包温度维持在合理的区间内，提高整体电池组的续航能力。
附图说明
19.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
20.图1为本发明带涡轮增压液气冷热一体的动力电池包温控系统结构框图。
21.图2为本发明一体化冷热板结构示意图。
22.图3为本发明电池箱两侧出风口的结构示意图。
23.图中：1、动叶；2、静叶；3、动力电池组；4、一体化冷热板；5、注水机；6、流量阀；7、第一抽水泵；8、三通阀；9、压缩机；10、冷凝器；11、第一热交换器；12、加热器；13、第二温度传感器；14、储水箱；15、第二抽水泵；16、驱动电机；17、电机散热管；18、第二热交换器；19、气流冲击板；20、冲击孔；21、第一气流导管；22、导气管；23、第二气流导管；24、第一温度传感器；25、控制器；26、液体隔离板；27、进液口；28、出液口；29、两侧出风口。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
25.参照图1-3，一种带涡轮增压液气冷热一体的动力电池包温控系统，包括动力电池组3、一体化冷热板4、气流冲击板19以及吸气机，气流冲击板19包括稳流腔，稳流腔的底部包括冲击孔，动力电池组3置于一体化冷热板4上，气流冲击板19固定在电池箱内侧上盖板上，电池箱置于动力电池组3上，稳流腔的冲击孔对着动力电池组3的顶部，一体化冷热板4包括液流通道和铝合金导气管22，铝合金导气管22贯穿于液流通道，液流通道包括进液口27和出液口28，出液口28通过水路与第一抽水泵7相连，第一抽水泵7通过水路连接电磁三通阀8，电磁三通阀8的两支水路分别流经第一热交换器11和第二热交换器18，流经第一热交换器11、第二热交换器18的水路的另一端分别与一体化冷热板4的进液口27相连接；第一热交换器11位于冷却支路上，第二热交换器18位于加热支路上，铝合金导气管22的进气口连接吸气机的出气口，铝合金导气管22的出气口与气流冲击板19的稳流腔相连通。吸气机吸入的气流进入一体化冷热板4的铝合金导气管22后，通过液流通道冷却或加热后，流入稳流腔获得稳定均匀的压力，然后从稳流腔的冲击孔喷射而出，对动力电池组3顶端进行冲刷冷却或加热。稳流腔的设置确保压力稳定，保证了冲击气流量的均匀性。
26.使用时，稳流腔内部的气流以较高的能量从冲击孔20喷射而出，对动力电池组3从顶部进行强冲击对流换热，冲刷后的气流从电池箱的左右两侧出风口29流出，两侧出风口29能够尽可能避免两股气流互相碰撞干扰，可对动力电池组3进行充分冲刷换热。
27.冷却支路由压缩机9、冷凝器10、第一热交换器11顺序连接组成，用于对支路中的液体进行有效冷却，其中，第一热交换器11通过制冷循环回路的冷却液体对主水管道内的液体进行冷却。
28.加热支路由储水箱14、第二抽水泵15、散热管17、第二热交换器18依次连接而成，散热管17缠绕在驱动电机16上，驱动电机16产生的热量由盘绕在其上的散热管17吸收，散热管17内的受热液体流入第二热交换器18，第二热交换器18利用散热管17流出高温液体的热量对主水管道内的液体进行加热。
29.液流通道为两个，两个液流通道呈现双进双出的多个u形结构，铝合金导气管22贯穿于液流通道的内侧。
30.还包括隔离板26，隔离板26将液流通道的内侧分为铝合金导气管22所通过的液流区域和外侧液体流通的区域。
31.吸气机内部设置有动叶1和静叶2，吸气机利用动叶1与静叶2快速获得的高压气流。
32.所述的吸气机结构，利用了航空发动机涡轮增压的原理，两级叶片结构能够快速吸入大量外界空气并进行增压，从而为冲击气流板提供充足的气流来源。
33.隔离板26的内外侧液流在右侧汇合呈弯转型继续流动，其中，两个铝合金导气管22左端延伸与抽气机的两个气流出口端通过第一气流导管连接，两个铝合金导气管22右端延伸与冲击气流板的两个入口端通过第二气流导管相连接，铝合金导气管22与一体化冷热板4左右两侧的4个交界截面通过密封圈强化封闭，防止液流渗出。
34.电池箱的两侧各有三对长方形气流出风口，这三对气流出风口有利于冲击气流和电池模组充分冲刷进行热交换后，有序从左右侧出风口流出，尽可能避免冲击气流之间产生碰撞干扰，提升换热效率。
35.冷热一体板的两个气流入口端与吸气机两个气流出口端通过两个第一级气流管连接，冷热一体板的两个气流出口端与冲击气流板的两个气流入口端通过两个第二气流导管连接。
36.液流通道为蛇形弯转通道，铝合金导气管22贯穿液流通道，铝合金导气管22中的气流受到冷或热液流的冷却或加热作用。
37.还包括注水机5，注水机5连接第一抽水泵7，第一抽水泵7与电磁三通阀8相接，电磁三通阀8控制切换到冷却支路或加热支路，冷却支路或加热支路通过主水管连接动力电池组3。
38.第二热交换器18还设有加热器12，作为辅助热源，第二热交换器18上设置有第二温度传感器13，用于获知第二热交换器18的主水管液流出口处温度，当控制器25通过第二温度传感器13获知第二热交换器18的主水管液流出口处温度，主水管液流经驱动电机16热源加热后，第二热交换器18的主水管液流出口处温度仍不满足要求时，启动加热器12，这种情况一般发生在电机驱动的初始阶段，当温度达标，加热器12关闭，驱动电机16产生的热量可维持加热系统的正常运行。
39.动力电池组3上设置有第一温度传感器24。
40.还包括控制器25，控制器25分别与第二温度传感器13、加热器12、电磁三通阀8、注水机5、流量阀6、第一温度传感器24通过信号线相连接。
41.控制器25通过第一温度传感器24实时数据控制三通阀8切换到冷却支路或加热支路；控制器25与注水机5及流量阀6相连接，当流量阀6显示主水管道液量不足时，控制器25命令注水机5给主水管注入百分50％乙醇水溶液。控制器25通过信号线与第二温度传感器13和加热器12相接，当控制器25获知主水管液流经驱动电机16热源加热，仍不满足温度要求时，启动加热器12，对第二热交换器18中的主水管液流从底部加热，这种情况一般发生在驱动电机16驱动的初始阶段，当温度达标，加热器12关闭，驱动电机16产生的热量可维持加热系统的正常运行。
42.本发明所述温控系统其核心由加热支路和冷却支路组成，当控制器判断动力电池包的温度低于额定值，启动加热模块，一体化冷热板从动力电池包底部加热，空气从动力电池包顶部冲击加热；当控制器判断到动力电池包温度高于额定值时，启动冷却支路，一体化冷热板及空气分别从底部及上部对动力电池包进行全方位冷却，从而使动力电池包温度维持在合理的区间内，提高整体电池组的续航能力。
43.以上所述仅是本发明专利的较佳实施例之一，不能据此来限制本发明的保护，凡在本发明专利原则和精神内所做的任何修改、同等替换、改进等，均在本发明专利的保护范围之内。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。