[發明專利]一種基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動汽車冷啟動系統

有效

• 申請號: 202111061372.1
• 申請日: 2021-09-10
• 公開（公告）號: CN113771699B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 劉軒羽;李羽白;李洋;高林松;呂學成;李玉龍;彭春陽
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B60L58/27
• 分類號: B60L58/27;B60L58/10;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/633;H01M10/6568;H01M10/6556;H01M10/6563;H01M10/658
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動汽車冷啟動系統，其特征在于，該基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動汽車冷啟動系統包括方形電池組模塊、冷啟動模塊和蒸氣壓縮式制冷模塊；

方形電池組模塊包括方形電池(1)、氟化液(2)、箱體(3)、硅油油膜(4)和溫度傳感器(5)；箱體(3)中裝有氟化液(2)，氟化液(2)表面上覆蓋有一層硅油油膜(4)避免氟化液(2)的蒸發；多個方形電池(1)成間隔固定于箱體(3)底部，并且全部浸沒在氟化液(2)中；方形電池(1)表面與氟化液(2)中布有溫度傳感器(5)，用于實時監控車輛在冷啟動過程中方形電池(1)與氟化液(2)的溫度，反饋給冷啟動模塊用于實時調整加熱過程；

冷啟動模塊包括渦流線圈(6)、金屬多孔介質(7)、隔熱棉(8)、單片機(9)、逆變器(10)、泵(11)、電磁閥Ⅰ(12)、電磁閥Ⅱ(13)、電磁閥Ⅲ(14)、電磁閥Ⅳ(15)和儲液罐(16)；單片機(9)根據溫度傳感器(5)的信息一方面控制逆變器(10)的開啟與關閉，另一方面控制電磁閥的通斷；電磁閥Ⅰ(12)位于儲液罐(16)與蒸氣壓縮式制冷模塊相連的管路上，電磁閥Ⅱ(13)位于箱體(3)與儲液罐(16)相連的一分支管路上，電磁閥Ⅲ(14)位于箱體(3)與儲液罐(16)相連的另一分支管路上，電磁閥Ⅳ(15)位于渦流加熱裝置與儲液罐(16)相連的管路上；電磁閥Ⅲ(14)和電磁閥Ⅳ(15)匯合處的管路上連接有泵(11)；渦流線圈(6)、金屬多孔介質(7)和隔熱棉(8)組成渦流加熱裝置，渦流加熱裝置與箱體(3)相連通；渦流線圈(6)纏繞在金屬多孔介質(7)外端，隔熱棉(8)包裹在渦流線圈(6)外部；金屬多孔介質(7)中含有多個微流道，用于將氟化液(2)分散成小液滴，從而使氟化液(2)被均勻加熱；設置多個孔隙率不同的金屬多孔介質(7)作為加熱極，快速對氟化液(2)進行加熱，避免溫度過高導致氟化液(2)汽化；

方形電池(1)和氟化液(2)溫度低于0℃時，冷啟動模塊開始工作；逆變器(10)將電動汽車的直流電轉化成為高頻交變電流，高頻交變電流通入渦流線圈(6)中，在金屬多孔介質(7)上產生渦流，渦流的熱效應均勻加熱金屬多孔介質(7)；電磁閥Ⅰ(12)、電磁閥Ⅲ(14)關閉，電磁閥Ⅱ(13)、電磁閥Ⅳ(15)打開；泵(11)正常運行，阻斷氟化液(2)流入蒸氣壓縮式制冷模塊；連通箱體(3)與儲液罐(16)中的氟化液(2)，通過保溫管道和泵(11)形成一個循環；泵(11)給氟化液(2)提供動力流過具有均勻溫度場的金屬多孔介質(7)，使氟化液(2)均勻加熱；加熱后的氟化液(2)均勻加熱方形電池組；當氟化液(2)與方形電池(1)的溫度升至20℃時，單片機(9)控制逆變器(10)停止對氟化液(2)的加熱；電磁閥Ⅱ(13)和電磁閥Ⅳ(15)關閉，電磁閥Ⅰ(12)和電磁閥Ⅲ(14)打開，電動汽車正常啟動；

蒸氣壓縮式制冷模塊包括電磁閥Ⅰ(12)、電磁閥Ⅱ(13)、電磁閥Ⅲ(14)、電磁閥Ⅳ(15)、儲液罐(16)、風扇(17)、熱端換熱盤管(18)、冷端換熱盤管(19)、膨脹閥(20)、熱端換熱器(21)和壓縮機(22)；蒸氣壓縮式制冷模塊一端通過管道與箱體(3)相連，相連處位于硅油油膜(4)上方；熱端換熱盤管(18)與冷端換熱盤管(19)上下布置，二者之間布置風扇(17)；冷端換熱盤管(19)、膨脹閥(20)、熱端換熱器(21)和壓縮機(22)閉路相連，形成蒸氣壓縮式制冷循環；電動汽車正常工作時，電磁閥Ⅱ(13)、電磁閥Ⅳ(15)關閉，將電磁閥Ⅰ(12)、電磁閥Ⅲ(14)打開；泵(11)正常運行，阻斷氟化液(2)流入冷啟動模塊；方形電池(1)產生的熱量令氟化液(2)相變，氟化液蒸氣通過管道進入蒸氣壓縮式制冷模塊中的熱端換熱盤管(18)，熱量通過風扇(17)的強迫對流傳遞給冷端換熱盤管(19)中的低溫制冷劑，通過蒸氣壓縮式循環將制冷劑中的熱量傳遞給外界環境；冷凝后的氟化液(2)通過電磁閥Ⅰ(12)流進儲液罐(16)中，儲液罐(16)中的氟化液(2)通過泵(11)，經過電磁閥Ⅲ(14)流入箱體(3)內，對方形電池(1)進行浸沒式液冷形成循環。

2.根據權利要求1所述的一種基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動汽車冷啟動系統，其特征在于，所述金屬多孔介質(7)設有多級，每級金屬多孔介質(7)孔隙率均不相同，沿流向方向孔隙率逐漸減小。