[發明專利]一種基于變徑噴射器的動力電池應急熱管理系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011586551.2
• 申請日: 2020-12-19
• 公開（公告）號: CN112582724A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 高青;王浩東;劉玉彬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M50/204
• 分類號: H01M50/204;H01M50/244;H01M50/249;H01M50/258;H01M50/383;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/63;H01M10/635;H01M10/6554;H01M10/6567;H01M10/6569
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1.一種基于變徑噴射器的動力電池應急熱管理系統，其特征在于，制冷系統和制冷劑噴射系統相互集成，配置控制器(9)、過熱探測傳感器(11)、電磁控制組閥(4)等構成動力電池應急熱管理系統。

所述制冷系統包括壓縮機(1)、冷凝器(2)、儲液罐(3)、電磁閥(4-1)、膨脹閥(5)、直冷板(6)；

所述制冷劑噴射系統包括變徑噴射器(7)、電磁閥(4-2)，(4-3)、排氣門組(8)、控制器(9)、電池單體(10)、過熱探測傳感器(11)、電池包外殼(12)；

所述電池單體(10)呈順排放置直冷板(6)上，電池單體(10)間留有等間距縫隙，以保證從變徑噴射器(7)噴出的高壓液態制冷劑能直接噴射到電池表面；

所述變徑噴射器(7)布置在直冷板(6)正上方、兩側布有電磁閥(4-2)、(4-3)，利用控制器(9)控制電磁控制組閥(4)將源于儲液罐(3)的高壓液態制冷劑噴出；

所述電池包外殼(12)外側底部布有排氣門組(8)，用以引導制冷劑噴射過程中制冷劑的流動，提升應急熱管理系統的冷卻能力；

所述電池包外殼(12)布置在電池單體(10)外側，防止電池碰撞受損的同時形成密封。

2.根據權利要求1所述的變徑噴射器(7)，其特征在于，變徑噴射器(7)采用兩端入口，變徑方式為向中縮徑結構，實現脈寬調制噴射廣域空間均勻化，達到迅速氣化低溫冷卻的目的；變徑噴射器(7)表面布有大小不一的多排噴孔、噴孔之間存在基于輻射面的夾角；噴射器邊緣的噴孔直徑最大、中心的噴孔直徑最小，優化了制冷劑噴射過程中各個噴孔的流量分配，使得各個噴孔的制冷劑流量接近從而提升快速冷卻過程中電池的溫度均勻性。

3.根據權利要求1所述的儲液罐(3)，其特征在于，儲液罐(3)倒置放置，以確定噴出的制冷劑為高壓液態制冷劑；儲液罐(3)罐體頂部設有1進口，底部設有2出口，分別用于制冷系統和制冷劑噴射系統。

4.根據權利要求1所述的排氣門組(8)，其特征在于，排氣門組(8)包含排氣門(8-1)和(8-2)布置在電池模組外殼(12)外部下側，增加制冷劑在電池包內的流程，進而增加制冷劑的利用效率；排氣門(8-1)和(8-2)為單向排氣門，防止電池包外部空氣混入，影響熱燃阻斷效果。

5.根據權利要求1所述的電磁控制組閥(4)，其特征在于，電磁控制組閥(4)包含電磁閥(4-1)、(4-2)和(4-3)，在過熱急冷噴射聯動控制過程中，利用脈寬調制電磁控制組閥(4)間的同步和異步聯動，具體在于電磁閥(4-1)先行關閉，短時延遲后電磁閥(4-2)和(4-3)同步、異步開啟，實現短時蓄壓后的制冷劑在電池包內部的均勻高壓噴射、偏端側高壓噴射，實現制冷劑噴射的區域可調。

6.根據權利要求1所述的排氣門組(8)，其特征在于，排氣門組(8)和電磁控制組閥(4)的聯動控制，引導制冷劑氣流，實現空間氣流偏流，在過熱急冷噴射聯動控制過程中，排氣門(8-1)與電磁閥(4-1)同步聯動，即電磁閥(4-1)關閉時排氣門(8-1)開啟，短時延遲后電磁閥(4-2)、(4-3)同步或異步開啟，防止噴出的制冷劑在電池包外殼(12)內積聚，造成高壓環境產生危險。

7.根據權利要求1所述的排氣門組(8)，其特征在于，在過熱急冷噴射過程中，利用脈寬調制排氣門組(8)之間的錯序開閉，具體在于排氣門(8-1)先行開啟，短時延遲后排氣門(8-1)關閉排氣門(8-2)開啟，如此循環往復直至噴射過程結束，引導氣態制冷劑在電池包內的流動，提高制冷劑的利用效率。