[發(fā)明專利]一種基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111061372.1
• 申請(qǐng)日: 2021-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN113771699B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軒羽;李羽白;李洋;高林松;呂學(xué)成;李玉龍;彭春陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L58/27
• 分類號(hào): 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(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)。利用電磁感應(yīng)原理，使金屬多孔介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生渦流，利用渦流的熱效應(yīng)使金屬多孔介質(zhì)均勻升溫，低溫氟化液通過泵流經(jīng)具有均勻溫度場(chǎng)的多孔介質(zhì)，保證出口處的氟化液溫度均勻，被加熱過后的氟化液導(dǎo)入方形電池組箱體中，實(shí)現(xiàn)方形電池組均勻升溫。相比于傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn)：利用具有高比熱容的氟化液加熱電池組，電池組升溫均勻，避免電池組局部溫差過大。避免過高的加熱溫度導(dǎo)致氟化液蒸發(fā)，加重冷凝系統(tǒng)的負(fù)荷。渦流加熱有著較高的加熱速度和效率。通過具有均勻溫度場(chǎng)的金屬多孔介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氟化液的均勻加熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，目前電動(dòng)汽車應(yīng)用于各種氣候條件下，由于電動(dòng)汽車內(nèi)部的電池為鋰電池，因此當(dāng)電池組溫度過低時(shí)，鋰電池的放電深度會(huì)大大降低，同時(shí)還會(huì)影響電池的壽命。因此當(dāng)電池組處于低溫時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)電池組進(jìn)行升溫，待電池組升至適宜的溫度時(shí)，在對(duì)車輛進(jìn)行啟動(dòng)，因此設(shè)計(jì)一種高效、體積小的電池組冷啟動(dòng)系統(tǒng)是保證電動(dòng)汽車在極端天氣條件下保持高效工作的必要條件。

目前電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)所采用的預(yù)熱方式主要為：熱泵加熱、交流充放電預(yù)熱、電加熱等方式。例如馮國(guó)超等人在“電動(dòng)汽車電池?zé)峁芾砼c空調(diào)熱泵聯(lián)合系統(tǒng)及控制方法”專利中(專利號(hào)：202020407954.5)通過利用熱泵實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛乘客艙供暖與制冷，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電池包的熱管理，低溫條件下利用熱泵產(chǎn)生的熱風(fēng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池包的預(yù)熱。極大的簡(jiǎn)化了電動(dòng)汽車熱管理裝置，并且節(jié)能高效。

例如魏學(xué)哲等人在“一種利用交流充放電快速預(yù)加熱的動(dòng)力電池充電機(jī)”專利中(專利號(hào)：201410010053.1)通過利用電控系統(tǒng)將電池組直流轉(zhuǎn)化為高頻交變電流，利用交變電流對(duì)電池進(jìn)行充放電，進(jìn)而從電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量，提升了電池組溫度的均勻性，并且極大的簡(jiǎn)化了冷啟動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提升了電池組的效率。

例如梁存在“電池包裝置及電池包裝置預(yù)熱方法”專利中(專利號(hào)：201911235228.8)提出通過在電池電芯中布置有電加熱片，通過溫度傳感器來監(jiān)測(cè)電池的溫度，從而控制加熱開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電芯的預(yù)熱。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可以快速的預(yù)熱電池包。

目前浸沒式液冷系統(tǒng)被應(yīng)用于電動(dòng)汽車電池組的冷卻中，并且具有良好的效果，但是當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時(shí)，電池和氟化液溫度一致，目前已有的冷啟動(dòng)方式是通過增加電加熱片，給電池的一端加熱，通過熱傳導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的加熱，氟化液通過對(duì)流的方式實(shí)現(xiàn)升溫。

對(duì)于傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)而言存在一些不足，熱泵加熱不足在于，由于空氣的比熱容較低，因此無法快速的對(duì)電池組進(jìn)行升溫，并且還需要對(duì)空氣進(jìn)行凈化，防止灰塵進(jìn)入電池組。交流充放電預(yù)熱需要復(fù)雜的電控設(shè)備，并且電池之間存在單體差異，因此控制較難。電加熱不足在于，通過導(dǎo)熱的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組進(jìn)行升溫，容易導(dǎo)致溫度場(chǎng)不均，從而造成溫差熱應(yīng)力過大，導(dǎo)致電池組使用壽命縮短。

對(duì)于傳統(tǒng)的浸沒式液冷冷啟動(dòng)系統(tǒng)，通過電加熱片的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組以及氟化液的升溫，這種方式存在著一些限制例如：由于氟化液沸點(diǎn)較低，因此電加熱片加熱溫度應(yīng)低于氟化液沸點(diǎn)，否則會(huì)加重冷凝設(shè)備的負(fù)擔(dān)。利用電加熱片加熱電池的一端，通過導(dǎo)熱將熱量傳遞至整個(gè)電池組，因此電池組具有較大的溫差，有較高的溫差熱應(yīng)力。

鑒于上述幾種電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提出了一種基于渦流加熱的兩相浸沒式液冷電動(dòng)汽車?yán)鋯?dòng)系統(tǒng)，通過利用渦流在金屬多孔介質(zhì)中的熱效應(yīng)，在金屬多孔介質(zhì)上產(chǎn)生均勻的溫度場(chǎng)，使氟化液通過孔隙率不同的多級(jí)金屬多孔介質(zhì)加熱極，使氟化液逐級(jí)均勻升溫，使出口處的氟化液具有均勻的溫度場(chǎng)，流入箱體內(nèi)部加熱低溫電池組，使電池組均勻升溫，待電池組升至合適的工作溫度時(shí)，單片機(jī)控制逆變器停止加熱，冷啟動(dòng)過程結(jié)束。

發(fā)明內(nèi)容