本發(fā)明屬于新能源汽車動(dòng)力電池檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

新型新能源汽車用動(dòng)力電池包，由于其防塵防水等級(jí)的提高，大多使用水冷式的降溫系統(tǒng)，即在電池內(nèi)部有一套密閉的冷卻液循環(huán)管道，通過冷卻液的循環(huán)抑制電池的升溫。管道與汽車內(nèi)的水泵或空調(diào)循環(huán)管路相連接，通過散熱器與外界進(jìn)行熱交換，冷卻液一般使用防凍液。

現(xiàn)有車載液冷循環(huán)系統(tǒng)由循環(huán)管路、水箱、水泵、溫度傳感器和水暖ptc構(gòu)成。

車載冷卻加熱系統(tǒng)的方案為：水泵提供動(dòng)力源，板式換熱器進(jìn)行冷卻，熱量傳遞到空調(diào)系統(tǒng)，最終由空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝器散發(fā)到周邊環(huán)境中去。

加熱能力：使用高壓水暖ptc加熱，最大加熱功率5.5kw。從-10℃加熱至20℃需要40分鐘。

冷卻能力：使用板式換熱器冷卻，最大制冷能力3.5kw。

在傳統(tǒng)的動(dòng)力電池試驗(yàn)室中，沒有相應(yīng)的外部冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，故無法對(duì)電池包進(jìn)行防凍液的循環(huán)降溫。傳統(tǒng)的做法只能依靠電池包與外界環(huán)境(空氣)的熱交換，在電池包保溫隔熱越來越成熟的現(xiàn)在，這種做法的效率是很低的。且不能真實(shí)的模擬實(shí)際的車輛使用條件。

而且電池臺(tái)架試驗(yàn)有很多不同溫度下的試驗(yàn)條件，僅僅依靠空氣熱交換，會(huì)大大延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間，而這些時(shí)間對(duì)于新產(chǎn)品研發(fā)是非常寶貴的。

目前沒有專門針對(duì)于實(shí)驗(yàn)室中上述問題的解決方案，現(xiàn)在需要一種在實(shí)驗(yàn)室中，可以提供不同溫度循環(huán)升降溫的設(shè)備，即可以模擬動(dòng)力電池包在車輛使用過程中的降溫狀態(tài)，又可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)電池包內(nèi)部溫度，使之可以快速達(dá)到試驗(yàn)要求的設(shè)備系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)，既可以通過冷卻液循環(huán)實(shí)現(xiàn)模擬動(dòng)力電池包在車輛使用過程中的降溫狀態(tài)，又可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)電池包內(nèi)部溫度，使之可以快速達(dá)到不同溫度試驗(yàn)要求的設(shè)備。同時(shí)該設(shè)備體積小，控制精準(zhǔn)，噪音低，控溫范圍大。系統(tǒng)冷卻功率6kw，加熱功率8kw，可以在3分鐘內(nèi)將冷卻液溫度下降或提升。外接管路進(jìn)入試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)，保證試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)整潔。冷卻液輸送管路全部用保溫材料包裹，避免輸送過程中溫度流失。管路與電池端連接處，使用彈簧式快捷水管頭，保證連接時(shí)不會(huì)噴濺冷卻液。儲(chǔ)液罐在系統(tǒng)上方4米處放置，通過水泵將冷卻液抽至儲(chǔ)液罐中，由于重力作用，冷卻液先充滿冷水罐和熱水罐，最后達(dá)到儲(chǔ)液罐的目標(biāo)液位。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)，包括熱水罐1、冷水罐2、循環(huán)水泵4、進(jìn)水比例三通電磁閥5、回水比例三通電磁閥6、儲(chǔ)液罐7、冷卻液進(jìn)口8、冷卻液出口9、控制系統(tǒng)配電柜10及設(shè)備底座12；其中，熱水罐1內(nèi)設(shè)置有電加熱系統(tǒng)；

所述儲(chǔ)液罐7與熱水罐1和冷水罐2的進(jìn)水口連接，熱水罐1和冷水罐2的出水口與進(jìn)水比例三通電磁閥5連接，進(jìn)水比例三通電磁閥5通過水管與循環(huán)水泵4相連接，循環(huán)水泵4的出水端有兩條管路，一條連接至回水比例三通電磁閥6的進(jìn)水端，回水比例三通電磁閥6的出水端分別連接熱水罐1和冷水罐2的進(jìn)水口；另一條與第一球閥相連接，球閥與系統(tǒng)的冷卻液出口9相連接，系統(tǒng)的冷卻液進(jìn)口8通過第二球閥、y型過濾器與回水比例三通電磁閥6相連接。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)液罐7的放置高度高于該系統(tǒng)的高度。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)液罐7通過不銹鋼管和軟膠管與熱水罐1和冷水罐2的進(jìn)水口連接。

進(jìn)一步地，所述冷卻液出口設(shè)置有流量傳感器和溫度傳感器。

進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還包括水冷式制冷機(jī)3，與冷水罐2相連，水冷式制冷機(jī)的進(jìn)出冷卻水管與工廠冷卻水相連，電源線連接至控制系統(tǒng)配電柜10。

本系統(tǒng)有兩套管路組成，其中一套是流經(jīng)被測(cè)電池的冷卻液管路，運(yùn)行方式是：冷水罐和熱水罐中的冷卻液經(jīng)過進(jìn)水比例三通電磁閥混合后，通過循環(huán)水泵途經(jīng)流量傳感器、球閥輸送到冷卻液出口(電池進(jìn)水口)，在電池內(nèi)部循環(huán)以后的冷卻液通過冷卻液進(jìn)口(電池出水口)后經(jīng)過球閥和y型過濾器后通過回水比例三通電磁閥返回冷水罐和熱水罐；另一套為制冷壓縮機(jī)提供冷卻水的冷卻水管路，運(yùn)行方式是：低溫的工廠冷卻水(例如溫度為32℃)經(jīng)水管進(jìn)入水冷式制冷機(jī)的冷凝器中，對(duì)壓縮氣體進(jìn)行降溫后，溫度升高的冷卻水(例如溫度為37℃)從另一條水管返回工廠冷卻水管路。

本發(fā)明的一種用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行原理如下：

如圖5及圖7所示，本系統(tǒng)的電氣控制部分由西門子s7-200型plc控制器完成，在對(duì)被測(cè)電池試驗(yàn)開始前，冷水罐、熱水罐及儲(chǔ)液罐中均充滿冷卻液。冷水罐由水冷式制冷機(jī)制備一罐低溫冷卻液，熱水罐由電加熱系統(tǒng)制備一罐高溫冷卻液。低溫冷卻液和高溫冷卻液通過進(jìn)水比例三通電磁閥按照目標(biāo)冷卻液溫度需求進(jìn)行混合后輸出，流量和溫度傳感器反饋數(shù)據(jù)plc控制器，控制器控制水泵和進(jìn)水及回水比例三通電磁閥調(diào)整最終冷卻液的溫度及流量，進(jìn)入電池進(jìn)水口。從電池循環(huán)以后的冷卻液，在冷卻液進(jìn)口(電池出水口)通過y型過濾器經(jīng)比例三通電磁閥返回到冷水罐和熱水罐。從而形成冷卻液的閉環(huán)流動(dòng)。

預(yù)制低溫冷卻液和高溫冷卻液需提前設(shè)定溫度范圍，應(yīng)比目標(biāo)溫度差距大于等于5℃，一旦差距小于5℃則相應(yīng)的水冷式制冷機(jī)和電加熱系統(tǒng)開始工作，以保證溫差大于等于5℃。

當(dāng)需要調(diào)整目標(biāo)溫度時(shí)，如冷卻液需加熱，則進(jìn)水比例三通電磁閥調(diào)整，增加高溫冷卻液比例，通過溫度傳感器反饋達(dá)到目標(biāo)溫度；電加熱系統(tǒng)將比例三角閥返回的冷卻液加熱到比目標(biāo)溫度高的指定溫度。如冷卻液需制冷，則進(jìn)水比例三通電磁閥調(diào)整，增加低溫冷卻液比例，通過溫度傳感器反饋達(dá)到目標(biāo)溫度；水冷式制冷機(jī)將比例三角閥返回的冷卻液加熱到比目標(biāo)溫度低的指定溫度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的系統(tǒng)，即可以模擬車輛上的冷卻液循環(huán)，也可以按照試驗(yàn)需求，從電池內(nèi)部升高或降低電池溫度，使其快速達(dá)到試驗(yàn)條件。如在沒有本系統(tǒng)的情況下，依靠環(huán)境箱給電池外部施加-20℃的降溫需要很長(zhǎng)。配合本系統(tǒng)，可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到電池溫度的內(nèi)外平衡。

2、水冷式制冷機(jī)可以從工廠的冷卻水系統(tǒng)取水降溫，效率高，體積小，噪音低。

3、通過預(yù)制好的低溫和高溫冷卻液通過比例三通電磁閥混合輸出的方式，控制精度高，溫控范圍大，需要改變目標(biāo)溫度時(shí)反應(yīng)速度快。

4、冷卻液輸送管路全部用保溫材料包裹，避免輸送過程中溫度流失。

5、管路與電池端連接處，使用彈簧式快捷水管頭，保證連接時(shí)不會(huì)噴濺冷卻液。

6、通過流量傳感器判定流量是否達(dá)到要求，并反饋控制量。

7、通過溫度傳感器判定是否達(dá)到目標(biāo)溫度，并反饋控制量。

8、使儲(chǔ)液罐高于系統(tǒng)高度，可以通過重力作用充滿冷水罐和熱水罐，同時(shí)可以有效觀察液位狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的電氣原理圖；

圖6是本發(fā)明的用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的電氣布置圖；

圖7是本發(fā)明的用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)的控制邏輯框圖；

圖中：1、熱水罐；2、冷水罐；3、水冷式制冷機(jī)；4、循環(huán)水泵；5、進(jìn)水比例三通電磁閥；6、回水比例三通電磁閥；7、儲(chǔ)液罐；8、冷卻液進(jìn)口；9、冷卻液出口；10、控制系統(tǒng)配電柜；11、控制觸摸屏；12、設(shè)備底座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地說明。

實(shí)施例1

一種用于動(dòng)力電池臺(tái)架試驗(yàn)的冷熱液循環(huán)系統(tǒng)，包括熱水罐1、冷水罐2、循環(huán)水泵4、進(jìn)水比例三通電磁閥5、回水比例三通電磁閥6、儲(chǔ)液罐7、冷卻液進(jìn)口8、冷卻液出口9、控制系統(tǒng)配電柜10及設(shè)備底座12；其中，熱水罐1內(nèi)設(shè)置有電加熱系統(tǒng)；

所述儲(chǔ)液罐7與熱水罐1和冷水罐2的進(jìn)水口連接，熱水罐1和冷水罐2的出水口與進(jìn)水比例三通電磁閥5連接，進(jìn)水比例三通電磁閥5通過水管與循環(huán)水泵4相連接，循環(huán)水泵4的出水端有兩條管路，一條連接至回水比例三通電磁閥6的進(jìn)水端，回水比例三通電磁閥6的出水端分別連接熱水罐1和冷水罐2的進(jìn)水口；另一條與第一球閥相連接，球閥與系統(tǒng)的冷卻液出口9相連接，系統(tǒng)的冷卻液進(jìn)口8通過第二球閥、y型過濾器與回水比例三通電磁閥6相連接。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)液罐7的放置高度高于該系統(tǒng)的高度。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)液罐7通過不銹鋼管和軟膠管與熱水罐1和冷水罐2的進(jìn)水口連接。

進(jìn)一步地，所述冷卻液出口設(shè)置有流量傳感器和溫度傳感器。

進(jìn)一步地，該系統(tǒng)還包括水冷式制冷機(jī)3，與冷水罐2相連，水冷式制冷機(jī)的進(jìn)出冷卻水管與工廠冷卻水相連，電源線連接至控制系統(tǒng)配電柜10。

該系統(tǒng)的工作過程及條件如下：

模擬在實(shí)際車輛使用條件，流量10l/min，溫度25℃。按照如下步驟操作設(shè)備：

1、冷水罐和熱水罐及儲(chǔ)液罐充滿冷卻液，儲(chǔ)液罐的液位符合要求。

2、通過彈簧式快接水管，連接目標(biāo)電池及設(shè)備管路，并在電池內(nèi)充滿冷卻液。

3、接通本系統(tǒng)設(shè)備電源，將熱水罐的溫度范圍設(shè)定在30-40℃，冷水罐溫度設(shè)定在15-20℃。如運(yùn)行時(shí)，熱水罐溫度低于30℃則電加熱系統(tǒng)啟動(dòng)，如冷水罐溫度高于20℃，則制冷機(jī)啟動(dòng)。

4、熱水罐及冷水罐達(dá)到目標(biāo)溫度范圍后，將溫度輸出值設(shè)定為流量10l/min，溫度25℃，并啟動(dòng)設(shè)備。

5、設(shè)備通過流量計(jì)及溫度傳感器判斷及反饋數(shù)據(jù)到plc控制器，plc控制器控制進(jìn)水及回水比例三通電磁閥使冷卻液流量和溫度達(dá)到目標(biāo)要求，通過電池循環(huán)。

實(shí)施例2

模擬在實(shí)際低溫使用條件，流量10l/min，溫度-20℃。按照如下步驟操作設(shè)備：

1、冷水罐和熱水罐及儲(chǔ)液罐充滿冷卻液，儲(chǔ)液罐的液位符合要求。

2、將電池推入環(huán)境倉(cāng)中，并設(shè)置溫度為-20℃。

3、通過彈簧式快接水管，連接目標(biāo)電池及設(shè)備管路，并在電池內(nèi)充滿冷卻液。

4、接通本系統(tǒng)設(shè)備電源，將熱水罐的溫度范圍設(shè)定在-15到-10℃，冷水罐溫度設(shè)定在-30到-25℃。如運(yùn)行時(shí)，熱水罐溫度低于-15℃則電加熱系統(tǒng)啟動(dòng)，如冷水罐溫度高于-25℃，則制冷機(jī)啟動(dòng)。

5、熱水罐及冷水罐達(dá)到目標(biāo)溫度范圍后，將溫度輸出值設(shè)定為流量10l/min，溫度-20℃，并啟動(dòng)設(shè)備。

6、設(shè)備通過流量計(jì)及溫度傳感器判斷及反饋數(shù)據(jù)到plc控制器，plc控制器控制進(jìn)水及回水比例三通電磁閥使冷卻液流量和溫度達(dá)到目標(biāo)要求，通過電池循環(huán)。