[發(fā)明專利]一種基于變徑噴射器的動(dòng)力電池應(yīng)急熱管理系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011586551.2
• 申請日: 2020-12-19
• 公開（公告）號: CN112582724A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高青;王浩東;劉玉彬
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 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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本發(fā)明提供了一種基于變徑噴射器的動(dòng)力電池應(yīng)急熱管理系統(tǒng)及其控制方法，涉及電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全熱管理領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括制冷系統(tǒng)及其制冷劑噴射系統(tǒng)。前者包括壓縮機(jī)、冷凝器、儲液罐、電磁閥、膨脹閥、直冷板；后者包括變徑噴射器、電磁閥、排氣門組、控制器、電池單體、過熱探測傳感器、電池包外殼等。控制器接收源自過熱探測傳感器的信號，通過對電磁控制組閥之間的聯(lián)動(dòng)控制以及電磁閥和排氣門之間的聯(lián)動(dòng)控制，對過熱電池進(jìn)行應(yīng)急冷卻。本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車熱安全領(lǐng)域，不僅可以滿足電池的常規(guī)熱管理需求，還可以在極短的時(shí)間內(nèi)快速冷卻電池，降低電池包內(nèi)部的氧氣濃度，進(jìn)一步防止熱失控現(xiàn)象的發(fā)生，極大的提升電動(dòng)汽車使用過程的安全性和可靠性，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車電池應(yīng)急熱管理領(lǐng)域，特別涉及制冷劑噴射、快速冷卻、熱燃阻斷。

背景技術(shù)

在新能源汽車的日常使用過程中，隨著電池的不斷放電、電池內(nèi)部可能存在熱量的累積導(dǎo)致電池的溫度不斷升高，最終可能發(fā)生熱安全問題。為了解決電池過熱問題，研究人員提出了風(fēng)冷、液冷等多種電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，但是隨著電池不斷的更新?lián)Q代電池的產(chǎn)熱量也隨之增加，新能源汽車使用過程中仍時(shí)有熱失控現(xiàn)象發(fā)生。

因此，迫切的需求一種新型高效的應(yīng)急熱管理系統(tǒng)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)快速冷卻電池、降低電池溫度的同時(shí)降低電池包內(nèi)部的氧氣含量，進(jìn)行熱燃阻斷從而提升電池使用過程的安全性，進(jìn)一步減少新能源汽車熱失控現(xiàn)象的發(fā)生，對提升新能源汽車的熱安全性具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于變徑噴射器的動(dòng)力電池應(yīng)急熱管理系統(tǒng)及其控制方法，控制器接收源自過熱探測傳感器的信號，通過對電磁控制組閥之間的聯(lián)動(dòng)控制以及電磁閥和排氣門之間的聯(lián)動(dòng)控制，對過熱電池進(jìn)行應(yīng)急冷卻，可以在短時(shí)間內(nèi)快速降低電池溫度、降低電池包內(nèi)部氧氣含量起到熱燃阻斷的作用，極大的提升新能源汽車使用過程的熱安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：第一方面，本發(fā)明實(shí)施例一種基于變徑噴射器的動(dòng)力電池應(yīng)急熱管理系統(tǒng)，其特征在于，制冷系統(tǒng)和制冷劑噴射系統(tǒng)的相互集成，配置控制器(9)、過熱探測傳感器(11)、電磁控制組閥(4) 等構(gòu)成動(dòng)力電池應(yīng)急熱管理系統(tǒng)。所述制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)(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(tǒng)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(tài)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(cè)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(tài)制冷劑噴出；所述電池包外殼(12)外側(cè)底部布有排氣門組(8)，用以引導(dǎo)制冷劑噴射過程中制冷劑的流動(dòng)，提升應(yīng)急熱管理系統(tǒng)的冷卻能力；所述電池包外殼(12)布置在電池單體(10) 外側(cè)，防止電池碰撞受損的同時(shí)形成密封。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，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(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制噴射廣域空間均勻化，達(dá)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(yōu)化了制冷劑噴射過程中各個(gè)噴孔的流量分配，使得各個(gè)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。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于變徑噴射器的動(dòng)力電池應(yīng)急熱管理系統(tǒng)的控制方法，包括：

當(dāng)所述電池整體過熱時(shí)，聯(lián)動(dòng)同步控制電磁控制組閥(4)，其特征在于，過熱急冷噴射聯(lián)動(dòng)控制過程中，電磁閥(4-1)先行關(guān)閉，短時(shí)延遲后電磁閥(4-2) 和(4-3)同步開啟，實(shí)現(xiàn)短時(shí)蓄壓后的制冷劑在電池包內(nèi)部的均勻高壓噴射。