本發(fā)明涉及電池散熱，具體涉及動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)、裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、為了減少對(duì)化石能源的依賴，同時(shí)減少汽車污染物的排放，汽車行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)向新能源汽車轉(zhuǎn)變。新能源汽車?yán)秒姵貫檎囂峁┠芰?，通常情況下為了提高新能源汽車的續(xù)航里程，采用較大功率的動(dòng)力電池，由于電池的工作溫度會(huì)對(duì)商用車?yán)m(xù)航產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，對(duì)電池的熱管理性能要求也變高，因此需要對(duì)電池的散熱性能進(jìn)行測(cè)試。

2、目前動(dòng)力電池的散熱性能測(cè)試時(shí)，需要將電池包整體放置在臺(tái)架上進(jìn)行測(cè)試，這種方法存在一定弊端：1、由于電池包體積較大，當(dāng)電池包數(shù)量較多時(shí)，不方便移動(dòng)和固定。2、電池包工作需要搭配電池充放電系統(tǒng)，該設(shè)備價(jià)格較高。3、電池包工作電壓較大，臺(tái)架測(cè)試時(shí)存在一定的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)、裝置及方法。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)，包括以下模塊：

4、溫濕度控制模塊：包括恒溫恒濕箱；

5、監(jiān)控模塊：包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第一流量計(jì)、第二流量計(jì)和風(fēng)速計(jì)；

6、制冷劑循環(huán)模塊：包括壓縮機(jī)、冷凝機(jī)構(gòu)、電子膨脹閥和氣液分離器；

7、電池冷卻液循環(huán)模塊：包括制冷裝置、水泵、膨脹水箱和測(cè)試裝置。

8、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述監(jiān)控模塊和散熱模塊放置在恒溫恒濕箱內(nèi)部；所述氣液分離器吸收制冷劑中的液體，防止液體進(jìn)入壓縮機(jī)，所述氣液分離器的輸出端與壓縮機(jī)的輸入端連接，所述壓縮機(jī)將低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，所述壓縮機(jī)的輸出端設(shè)有第一溫度傳感器和第一壓力傳感器，所述壓縮機(jī)的輸出端與冷凝機(jī)構(gòu)的輸入端連接，所述冷凝機(jī)構(gòu)包括冷凝器和風(fēng)扇，所述冷凝器將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑冷凝成中溫高壓的液體制冷劑，所述風(fēng)扇固定在冷凝器外側(cè)，所述冷凝機(jī)構(gòu)上設(shè)有第五溫度傳感器和風(fēng)速計(jì)，所述冷凝機(jī)構(gòu)的輸出端設(shè)有第二溫度傳感器、第二壓力傳感器和第一流量計(jì)，所述冷凝機(jī)構(gòu)的輸出端和電子膨脹閥的輸入端連接，所述電子膨脹閥改變制冷劑的壓力，確保進(jìn)入chiller制冷裝置中液態(tài)制冷劑的純凈度，所述電子膨脹閥的輸出端與制冷裝置的輸入端連接，所述制冷裝置使制冷劑與測(cè)試裝置冷卻液熱交換，所述制冷裝置的輸出端與水泵連接，所述水泵的輸出端上設(shè)有第二流量計(jì)，所述水泵的輸出端與膨脹水箱連接，所述膨脹水箱補(bǔ)充測(cè)試裝置冷卻回路中的冷卻液，所述膨脹水箱的輸出端上設(shè)有第四溫度傳感器和第四壓力傳感器，所述膨脹水箱的輸出端與測(cè)試裝置連接，所述測(cè)試裝置包括加熱模擬器、阻力模擬器和直流電源，所述阻力模擬器包括流量調(diào)節(jié)閥和壓力表，所述測(cè)試裝置的輸出端上設(shè)有第三溫度傳感器和第三壓力傳感器，所述測(cè)試裝置的輸出端與制冷裝置連接。

9、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器測(cè)量制冷劑溫度，用于計(jì)算制冷劑的過熱度，所述第三溫度傳感器和第四溫度傳感器測(cè)量冷卻液溫度，用于計(jì)算電池制冷量，所述第五溫度傳感器測(cè)量冷凝器空氣側(cè)溫度。

10、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器測(cè)量制冷劑壓力，用于計(jì)算制冷劑的過熱度，所述第三壓力傳感器和第四壓力傳感器測(cè)量冷卻液壓力，用于計(jì)算阻力模擬器壓降。

11、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述第一流量計(jì)測(cè)量制冷劑回路的流量，所述第二流量計(jì)測(cè)量冷卻液回路的流量。

12、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述風(fēng)速計(jì)測(cè)量冷凝器空氣側(cè)流速，與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速匹配。

13、本發(fā)明還提供了動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試裝置：所述直流電源與加熱模擬器相連接，所述加熱模擬器主體為鋁合金圓柱狀容器，包括頂板、底板和薄壁筒，所述頂板、底板和薄壁筒焊接在一起，所述頂板上有四個(gè)開口，其中三個(gè)所述開口中插入加熱管，所述加熱管帶有dn40的外螺紋，通過配套絲座固定安裝，所述配套絲座焊接在頂板上，另一個(gè)所述開口為注水口，所述薄壁筒外壁焊接纏繞有鋁合金盤管；所述阻力模擬器包括流量調(diào)節(jié)閥和壓力表，所述流量調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)，所述阻力模擬器壓力調(diào)節(jié)范圍為0～0.25mpa，所述阻力模擬器左右兩側(cè)為dn20的內(nèi)螺紋，所述阻力模擬器通過轉(zhuǎn)接頭與尼龍波紋管接頭的外螺紋連接。

14、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：根據(jù)加熱功率需求確定所述加熱管的型號(hào)，單根所述加熱管的功率選擇為9kw，直徑為47mm，長(zhǎng)度為450mm，單根所述加熱管由三根加熱絲并聯(lián)組成，加熱管總熱阻為5.3ω，當(dāng)電壓為220v時(shí)，單根所述加熱管總電流為42a；為了實(shí)現(xiàn)更大的加熱功率，選擇3根9kw功率的加熱管串聯(lián)，當(dāng)單根加熱管電流達(dá)到最大42a時(shí)，總功率為28kw，總電壓為667v；實(shí)際使用時(shí)，將加熱管與直流電源連接，可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)加熱管的電壓實(shí)現(xiàn)加熱功率的調(diào)節(jié)，根據(jù)測(cè)試裝置的工作狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的加熱功率。

15、本發(fā)明還提供了動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試方法，包括以下步驟：

16、步驟s1：通過恒溫恒濕箱調(diào)節(jié)測(cè)試系統(tǒng)所處的環(huán)境溫度；

17、步驟s2：根據(jù)不同工況下電池的產(chǎn)熱量設(shè)置加熱模擬器的功率；

18、步驟s3：根據(jù)需要測(cè)試的情形，選擇維持冷卻液回路流速最大或維持制冷量最大的測(cè)試方法；

19、步驟s4：測(cè)量測(cè)試裝置前后冷卻液的溫度，以及測(cè)試裝置冷卻液回路的流量；

20、步驟s5：分析電池的散熱性能，得出電池溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，以及不同工況下所需的最優(yōu)制冷量。

21、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述步驟s3中在需要測(cè)試不同制冷量情況下對(duì)電池散熱性能的影響時(shí)，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速最大，通過流量調(diào)節(jié)閥控制流過測(cè)試裝置前后的冷卻液壓降，調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制流過冷凝器表面的空氣流速，并且風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速成正比；在需要測(cè)試?yán)鋮s液流速對(duì)電池散熱性能的影響時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)扇最大轉(zhuǎn)速，壓縮機(jī)最大轉(zhuǎn)速，維持最大制冷量，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速?gòu)男〉酱?，通過流量調(diào)節(jié)閥控制流過測(cè)試裝置前后的冷卻液壓降。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案的有益效果：

23、本發(fā)明開發(fā)以空調(diào)回路集成電池冷卻回路的測(cè)試系統(tǒng)，利用加熱模擬器和阻力模擬器替代電池包，改變加熱模擬器的功率模擬不同工況下的電池包發(fā)熱量(充電、放電、行車等)，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵轉(zhuǎn)速、風(fēng)速轉(zhuǎn)速對(duì)不同環(huán)境溫度下電池散熱性能進(jìn)行測(cè)試，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)試效率高、可替代性強(qiáng)的特點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，包括以下模塊：

2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是：所述監(jiān)控模塊和散熱模塊放置在恒溫恒濕箱內(nèi)部；所述氣液分離器吸收制冷劑中的液體，防止液體進(jìn)入壓縮機(jī)，所述氣液分離器的輸出端與壓縮機(jī)的輸入端連接，所述壓縮機(jī)將低溫低壓的氣態(tài)冷媒壓縮成高溫高壓的氣態(tài)冷媒，所述壓縮機(jī)的輸出端設(shè)有第一溫度傳感器和第一壓力傳感器，所述壓縮機(jī)的輸出端與冷凝機(jī)構(gòu)的輸入端連接，所述冷凝機(jī)構(gòu)包括冷凝器和風(fēng)扇，所述冷凝器將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑冷凝成中溫高壓的液體制冷劑，所述風(fēng)扇固定在冷凝器外側(cè)，所述冷凝機(jī)構(gòu)上設(shè)有第五溫度傳感器和風(fēng)速計(jì)，所述冷凝機(jī)構(gòu)的輸出端設(shè)有第二溫度傳感器、第二壓力傳感器和第一流量計(jì)，所述冷凝機(jī)構(gòu)的輸出端和電子膨脹閥的輸入端連接，所述電子膨脹閥改變制冷劑的壓力，確保進(jìn)入chiller制冷裝置中液態(tài)制冷劑的純凈度，所述電子膨脹閥的輸出端與制冷裝置的輸入端連接，所述制冷裝置使制冷劑與測(cè)試裝置冷卻液熱交換，所述制冷裝置的輸出端與水泵連接，所述水泵的輸出端上設(shè)有第二流量計(jì)，所述水泵的輸出端與膨脹水箱連接，所述膨脹水箱補(bǔ)充測(cè)試裝置冷卻回路中的冷卻液，所述膨脹水箱的輸出端上設(shè)有第四溫度傳感器和第四壓力傳感器，所述膨脹水箱的輸出端與測(cè)試裝置連接，所述測(cè)試裝置包括加熱模擬器、阻力模擬器和直流電源，所述阻力模擬器包括流量調(diào)節(jié)閥和壓力表，所述測(cè)試裝置的輸出端上設(shè)有第三溫度傳感器和第三壓力傳感器，所述測(cè)試裝置的輸出端與制冷裝置連接。

3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是：所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器測(cè)量制冷劑溫度，用于計(jì)算制冷劑的過熱度，所述第三溫度傳感器和第四溫度傳感器測(cè)量冷卻液溫度，用于計(jì)算電池制冷量，所述第五溫度傳感器測(cè)量冷凝器空氣側(cè)溫度。

4.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是：所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器測(cè)量制冷劑壓力，用于計(jì)算制冷劑的過熱度，所述第三壓力傳感器和第四壓力傳感器測(cè)量冷卻液壓力，用于計(jì)算阻力模擬器壓降。

5.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是：所述第一流量計(jì)測(cè)量制冷劑回路的流量，所述第二流量計(jì)測(cè)量冷卻液回路的流量。

6.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)，其特征是：所述風(fēng)速計(jì)測(cè)量冷凝器空氣側(cè)流速，與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速匹配。

7.動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試裝置，其特征是：所述直流電源與加熱模擬器相連接，所述加熱模擬器主體為鋁合金圓柱狀容器，包括頂板、底板和薄壁筒，所述頂板、底板和薄壁筒焊接在一起，所述頂板上有四個(gè)開口，其中三個(gè)所述開口中插入加熱管，所述加熱管帶有dn40的外螺紋，通過配套絲座固定安裝，所述配套絲座焊接在頂板上，另一個(gè)所述開口為注水口，所述薄壁筒外壁焊接纏繞有鋁合金盤管；所述阻力模擬器包括流量調(diào)節(jié)閥和壓力表，所述流量調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)，所述阻力模擬器壓力調(diào)節(jié)范圍為0～0.25mpa，所述阻力模擬器左右兩側(cè)為dn20的內(nèi)螺紋，所述阻力模擬器通過轉(zhuǎn)接頭與尼龍波紋管接頭的外螺紋連接。

8.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試裝置，其特征是：根據(jù)加熱功率需求確定所述加熱管的型號(hào)，單根所述加熱管的功率選擇為9kw，直徑為47mm，長(zhǎng)度為450mm，單根所述加熱管由三根加熱絲并聯(lián)組成，加熱管總熱阻為5.3ω，當(dāng)電壓為220v時(shí)，單根所述加熱管總電流為42a；為了實(shí)現(xiàn)更大的加熱功率，選擇3根9kw功率的加熱管串聯(lián)，當(dāng)單根加熱管電流達(dá)到最大42a時(shí)，總功率為28kw，總電壓為667v；實(shí)際使用時(shí)，將加熱管與直流電源連接，可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)加熱管的電壓實(shí)現(xiàn)加熱功率的調(diào)節(jié)，根據(jù)測(cè)試裝置的工作狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的加熱功率。

9.動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試方法，其特征是，包括以下步驟：

10.如權(quán)利要求9所述的動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試方法，其特征是：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了動(dòng)力電池散熱性能的測(cè)試系統(tǒng)、裝置及方法，涉及電池散熱技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)要點(diǎn)為：包括溫濕度控制模塊、監(jiān)控模塊、制冷劑循環(huán)模塊和電池冷卻液循環(huán)模塊。本發(fā)明開發(fā)以空調(diào)回路集成電池冷卻回路的測(cè)試系統(tǒng)，利用加熱模擬器和阻力模擬器替代電池包，改變加熱模擬器的功率模擬不同工況下的電池包發(fā)熱量，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵轉(zhuǎn)速、風(fēng)速轉(zhuǎn)速對(duì)不同環(huán)境溫度下電池散熱性能進(jìn)行測(cè)試，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)試效率高、可替代性強(qiáng)的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：展新,陳孟君,林長(zhǎng)波,許恩永,李駿,王善超,張瑞俊,王文勇,張平,唐榮江,馮哲,栗廣生,王方圓,陳鈺燁,趙德平,張釋天,吳佳英,梁明運(yùn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東風(fēng)柳州汽車有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6