一种新能源汽车电池冷却系统及方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，更具体地，涉及一种新能源汽车电池冷却系统及方法。


背景技术：

2.冷却系统是整车的重要组成部分，冷却系统可以保障动力装置及相关组件在理想的条件下能够稳定的运行，在所有运行状态下均不会过热或过冷，且维持恒定温度。当电池在持续充电和放电时，会导致电池温度急剧上升，进而引发电池热失控现象。
3.然而，现有的冷却方式中，风冷的散热效果不强，适用于小容量电池且环境温度不高的工况；水冷的散热效果虽强于风冷，但也易受到环境温度的影响，不适用于高温环境；液冷的散热方式强，适用于高温的使用环境，但因冷却介质的交换导致能耗较大，且结构较为复杂，零部件较多，增加的故障概率，且针对热失控情况散热效果不理想。
4.因此，如何提供一种解决电池热失控问题的新能源汽车电池冷却系统及方法成为本领域亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是提供一种新能源汽车电池冷却系统及方法的新技术方案。
6.根据本发明的第一方面，提供了一种新能源汽车电池冷却系统，包括：电池电芯；
7.冷却装置，所述电池电芯设置在所述冷却装置内，所述冷却装置用于降低电池电芯的温度；
8.换热通道，所述换热通道内设置有冷凝器；
9.第一输送通道，所述第一输送通道内设置有压缩机，所述第一输送通道分别与所述冷却装置和所述换热通道连通；
10.第二输送通道，所述第二输送通道内设置有干燥器和蒸发器，所述第二输送通道分别与所述冷却装置和所述换热通道连通，所述蒸发器具有膨胀阀，所述膨胀阀用于将冷媒导入所述冷却装置内；
11.所述冷却装置、所述换热通道、所述第一输送通道和所述第二输送通道形成电池电芯冷却回路。
12.可选地，所述新能源汽车电池冷却系统还包括温度传感器，所述温度传感器与所述电池电芯电连接，用于检测所述电池电芯的实时温度。
13.可选地，所述新能源汽车电池冷却系统还包括控制器，所述控制器分别与所述压缩机、所述冷凝器、所述温度传感器和所述蒸发器电连接。
14.可选地，所述新能源汽车电池冷却系统还包括风扇，所述风扇设置在所述换热通道内，且朝向所述冷凝器设置。
15.可选地，所述冷却装置包括壳体、冷媒输入口和冷媒输出口，所述冷媒输入口和所述冷媒输出口分别设置在所述壳体相背的侧壁上，所述冷媒输入口与所述第二输送通道连
通，所述冷媒输出口与所述第一输送通道连通。
16.可选地，所述壳体上设有多个安装件，多个所述安装件分别均匀间隔设置，所述安装件的直径与所述电池电芯的直径相对应，所述安装件用于放置所述电池电芯。
17.可选地，所述安装件的内壁与所述电池电芯外壁抵接，壳体内部为导通状态。
18.可选地，水平方向和竖直方向上的相邻两个所述安装件之间的距离为1.0mm-3.0mm。
19.本发明还提供一种新能源汽车电池冷却方法，所述新能源汽车电池冷却方法包括：
20.获取电池电芯的实时温度；
21.根据获取的电池电芯的温度，判断获取的电池电芯的温度是否大于或等于预设温度和/或电池电芯温度急剧上升；
22.若获取的电池电芯的温度大于或等于预设温度和/或电池电芯温度急剧上升，则控制上述的新能源汽车电池冷却系统运行。
23.本发明的有益效果在于：
24.本发明通过将第一输送通道分别与冷却装置和换热通道连通，第二输送通道分别与冷却装置和换热通道连通，使冷却装置、换热通道、第一输送通道和第二输送通道形成电池电芯冷却回路，当电池电芯的温度升高时，通过压缩机、冷凝器、干燥器和蒸发器工作，将冷媒通入冷却装置中，进而对设置在冷却装置内电池电芯进行冷却处理，从而能够快速带走电池电芯产生的热量，迅速的降低了电池电芯的温度，有效增加电池的使用寿命和续航里程。
25.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
26.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
27.图1为本发明的新能源汽车电池冷却系统的结构图；
28.图2为本发明的冷却装置的结构图；
29.图3为本发明的冷却装置与电池电芯的装配图；
30.图4为本发明的新能源汽车电池冷却方法的流程图；
31.图5为本发明的新能源汽车电池冷却方法另一方式的流程图。
32.图中标示如下：1、电池电芯；2、冷却装置；21、壳体；22、冷媒输入口；23、冷媒输出口；24、安装件；3、换热通道；31、冷凝器；32、风扇；4、第一输送通道；41、压缩机；5、第二输送通道；51、干燥器；52、膨胀阀；6、温度传感器；7、控制器。
具体实施方式
33.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
34.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
35.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
36.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
37.随着新能源汽车产业的快速发展，新能源汽车电池因其自身特性及使用环境而极易发生热失控。热失控会引起动力电池热损坏，导致汽车自燃甚至爆炸。现有的新能源汽车的电池在热失控期间能达到400摄氏度至850摄氏度之间，并且在热失控过程中还会产生大量的有毒气体，严重危害用户的生命安全以及环境安全。
38.新能源汽车的电池发生热失控现象通常是由于电池在长时间充电电流过大或者电压过高会导致电池内部的压力过大，当压力达到一定程度时就会造成电池内部温度升高，最终引发热失控。而现有技术中对电池冷却方式通常为风冷、水冷和液冷，风冷的散热效果不强，适用于小容量电池且环境温度不高的工况；水冷的散热效果虽强于风冷，但也易受到环境温度的影响，不适用于高温环境；液冷的散热方式强，适用于高温的使用环境，但因冷却介质的交换导致能耗较大，且结构较为复杂，零部件较多，增加的故障概率，且针对热失控情况散热效果不理想。
39.因此，本发明实施例提供了一种新能源汽车电池冷却系统，如图1至图3所示，本发明的新能源汽车电池冷却系统包括：电池电芯1、冷却装置2、换热通道3、第一输送通道4和第二输送通道5。
40.电池电芯1设置在冷却装置2内，冷却装置2用于降低电池电芯1的温度。
41.冷却装置2、换热通道3、第一输送通道4和第二输送通道5形成电池电芯1冷却回路。本发明在冷却装置2、换热通道3、第一输送通道4和第二输送通道5通入冷媒，通过冷媒的蒸发潜热大，且冷却能力强的特性，能够快速对电池电芯1冷却处理，从而能够快速带走电池电芯1产生的热量，迅速的降低了电池电芯1的温度。
42.需要说明的是，冷媒为容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质，即冷媒在经过换热通道3时，会在换热通道3内转化为液态，而在经过冷却装置2后转化为气态。
43.第二输送通道5内设置有干燥器51和蒸发器(图中未示出)，第二输送通道5分别与冷却装置2和换热通道3连通，蒸发器具有膨胀阀52，膨胀阀52用于将冷媒导入冷却装置2内。干燥器51用于去除冷媒中携带的水分，进而保证冷媒在对电池电芯1进行冷却处理时，必须为干燥状态，避免了冷媒为潮湿状态而导致电池电芯1受潮，造成电池性能降低使电池短路损坏的问题，严重时还会造成爆炸。
44.蒸发器用于将液态冷媒转化为气态，具体地，液态冷媒通过膨胀阀52进入蒸发器内，由于膨胀阀52的雾化作用，进而将液态的冷媒转化为雾状，雾状的冷媒在低压条件下转变为气态，保证了冷媒在进入冷却装置2后，能够对冷却装置2内的电池电芯1进行全方面的冷却作用，提升了冷却效果。
45.蒸发器用于将液态冷媒转化为气态，具体地，液态冷媒通过膨胀阀52进入蒸发器内，由于膨胀阀52的雾化作用，进而将液态的冷媒转化为雾状，雾状的冷媒在低压条件下转变为气态，保证了冷媒在进入冷却装置2后，能够对冷却装置2内的电池电芯1进行全方面的
冷却作用，提升了冷却效果。
46.换热通道3内设置有冷凝器31，冷凝器31用于将换热通道3内的高温高压的冷媒冷凝为低温高压的状态，此时冷媒为液体状态。
47.第一输送通道4内设置有压缩机41，第一输送通道4分别与冷却装置2和换热通道3连通，压缩机41为本发明的新能源汽车电池冷却系统提供动力。
48.在需要对电池电芯1进行冷却处理时，此时，压缩机41接收到启动信号，压缩机41启动将常温低压的冷媒压缩为高温高压的状态，此时冷媒为气体状态，并将高温高压的冷媒导入换热通道3内。
49.当本发明新能源汽车电池冷却系统已工作一段时间时，压缩机41将冷却装置2导出的高温低压的冷媒压缩为高温高压的状态，此时冷媒为气体状态，并将高温高压的冷媒导入换热通道3内。
50.本发明新能源汽车电池冷却系统具体流程如下：在需要对电池电芯1进行冷却处理时，压缩机41接收到启动信号，压缩机41启动将常温低压的冷媒压缩为高温高压的状态，此时冷媒为气体状态，并将高温高压的冷媒导入换热通道3内。冷凝器31将导入换热通道3内的高温高压的冷媒冷凝为低温高压的状态，此时冷媒为液体状态，然后导入第二输送通道5内。第二输送通道5内的干燥器51除去冷媒中携带的水分，蒸发器将液态冷媒转化为气态，并导入冷却装置2中，进而对冷却装置2中的电池电芯1进行冷却处理。
51.本发明通过将第一输送通道4分别与冷却装置2和换热通道3连通，第二输送通道5分别与冷却装置2和换热通道3连通，使冷却装置2、换热通道3、第一输送通道4和第二输送通道5形成电池电芯1冷却回路，当电池电芯1的温度升高时，通过压缩机41、冷凝器31、干燥器51和蒸发器工作，将冷媒通入冷却装置2中，进而对设置在冷却装置2内电池电芯1进行冷却处理，从而能够快速带走电池电芯1产生的热量，迅速的降低了电池电芯1的温度，有效增加电池的使用寿命和续航里程。
52.在本发明的新能源汽车电池冷却系统的一种实施方式中，如图1所示，本发明的新能源汽车电池冷却系统还包括温度传感器6，温度传感器6与电池电芯1电连接，温度传感器6用于检测电池电芯1的实时温度。
53.本发明将温度传感器6与电池电芯1连接，通过温度传感器6实时检查电池电芯1的温度，能够根据电池电芯1的实时温度控制本发明的新能源汽车电池冷却系统工作，以达到迅速的降低了电池电芯1的温度，进而解决电池电芯1热失控的问题。
54.需要说明的是，本发明的温度传感器6还可以与冷却装置2连接，此时，温度传感器6用于检测冷却装置2的实时温度，在此不进行限制。
55.在本发明的新能源汽车电池冷却系统的一种实施方式中，如图1所示，本发明的新能源汽车电池冷却系统还包括控制器7，控制器7分别与压缩机41、冷凝器31、温度传感器6和蒸发器电连接。控制器7用于根据温度传感器6检查电池电芯1的实时温度，并根据检测的实时温度控制压缩机41、冷凝器31和蒸发器工作。
56.具体地，当温度传感器6检测到电池电芯1的实时温度大于预设温度时，则将控制压缩机41启动将第一输送通道4内常温低压的冷媒压缩为高温高压的状态，并导入换热通道3中；此时控制冷凝器31启动，将导入换热通道3内的高温高压的冷媒冷凝为低温高压的状态后导致第二输出通道；接着控制干燥器51和蒸发器启动，将液态冷媒转化为气态和对
冷媒进行干燥处理，然后导入冷却装置2中，进而对冷却装置2中的电池电芯1进行冷却处理。
57.本发明通过根据温度传感器6测量电池电芯1的实时温度，当温度传感器6检测到电池电芯1的实时温度大于预设温度时，通过控制器7控制压缩机41、冷凝器31和蒸发器工作，进而使电池电芯1在发热时，对电池电芯1进行冷却处理，避免了电池电芯1的温度上升过高情况下才对电池电芯1进行冷却处理，而使温度降低速度慢，导致电池电芯1寿命降低的问题。
58.在本发明的新能源汽车电池冷却系统的一种实施方式中，如图1所示，本发明的新能源汽车电池冷却系统还包括风扇32，风扇32设置在换热通道3内，且朝向冷凝器31设置。风扇32用于将换热通道3内的冷媒吹向冷凝器31，并使换热通道3内的冷媒流通，导向第二输出通道内。
59.具体地，控制器7还与风扇32电连接，当温度传感器6检测到电池电芯1的实时温度大于预设温度时，在启动压缩机41的同时，控制风扇32启动。
60.本发明通过在换热通道3内设置风扇32，风扇32朝向冷凝器31设置，使换热通道3内的冷媒被风扇32吹向冷凝器31，加速了冷凝器31对冷媒的处理，提高了冷凝器31的工作效率，进一步加快了本发明新能源汽车电池冷却系统对电池电芯1的冷却速率。
61.在本发明的新能源汽车电池冷却系统的一种实施方式中，如图1至图3所示，冷却装置2包括壳体21、冷媒输入口22和冷媒输出口23，冷媒输入口22和冷媒输出口23分别设置在壳体21相背的侧壁上，冷媒输入口22与第二输送通道5连通，冷媒输出口23与第一输送通道4连通。具体地，电池电芯1设置在壳体21内，冷媒输入口22与蒸发器的膨胀阀52的出口端连通。
62.本发明通过冷媒输入口22与第二输送通道5连通，冷媒输出口23与第一输送通道4连通，并通过冷媒输入口22将膨胀阀52喷出的气体冷媒导入壳体21内部，进而对设置在壳体21内部的电池电芯1进行冷却处理，从而能够快速带走电池电芯1产生的热量，迅速的降低了电池电芯1的温度，有效增加电池的使用寿命和续航里程。
63.在本发明的新能源汽车电池冷却系统的一种实施方式中，壳体21上设有多个安装件24，多个安装件24分别均匀间隔设置，安装件24的直径与电池电芯1的直径相对应，安装件24用于放置电池电芯1。
64.本实施方式中，安装件24的两端分别固定在壳体21上，安装件24具有开口端和密封端，密封端固定在壳体21内部的端面上，开口端贯穿壳体21的另一端面，且固定在壳体21的另一端面上。电池电芯1从开口端安装至安装件24内，进而保证了电池电芯1安装在安装件24内部的稳定性。
65.需要说明的是，安装件24还可以是在壳体21上设置的安装孔，安装孔的长度与电池电芯1的长度相对应。
66.在本发明的新能源汽车电池冷却系统的一种实施方式中，如图1至图3所示，安装件24的内壁与电池电芯1外壁抵接，壳体21内部为导通状态。这样设置，使导入壳体21内的气态冷媒能够在各个安装件24的外周壁上流动，进而使电池电芯1的热量与冷媒形成热交换，保证了冷媒能够与每一块电池电芯1发生热交换，能够迅速的降低电池电芯1的温度，从而解决电池电芯1热失控的问题，有效的增加电池电芯1的使用寿命和续航里程。
67.在本发明的新能源汽车电池冷却系统的一种实施方式中，水平方向和竖直方向上的相邻两个安装件24之间的距离为1.0mm-3.0mm。
68.具体地，水平方向和竖直方向上的相邻两个安装件24之间的距离为2.0mm。
69.本发明通过将水平方向和竖直方向上的相邻两个安装件24之间的距离设置为2.0mm，使冷媒能够作用在每一个安装件24的每一处，保证了冷媒与电池电芯1外部的安装件24充分接触，能够最大限度的带走电池电芯1的热量，进而能够达到对电池电芯1快速降温的效果，最大限度利用壳体21的内部空间，提高空间利用率。
70.本发明还提供一种新能源汽车电池冷却方法，如图4至图5所示，新能源汽车电池冷却方法包括：
71.获取电池电芯的实时温度。
72.根据获取的电池电芯的温度，判断获取的电池电芯的温度是否大于或等于预设温度和/或电池电芯温度急剧上升。
73.若获取的电池电芯的温度大于或等于预设温度和/或电池电芯温度急剧上升，则控制上述的新能源汽车电池冷却系统运行。
74.上述电池电芯温度急剧上升是指电池电芯发生热失控现象，而导致温度急剧上升。
75.需要说明的是，热失控分为三个阶段，以下由锂电池进行详细说明。
76.第一阶段，锂电池的温度达到125℃，热失控开始阶段。锂电池中的sei膜反应分解，sei的分解使负极暴露在电解液中，促使电解液与负极中的锂反应并生成气体。
77.第二阶段，锂电池的温度达到125～180℃，电池内部气体释放和升温加速。该阶段产气速率加快，正极材料分解。
78.第三阶段，锂电池的温度达到180℃以上，热失控发生。该阶段正/负电极材料与电解液之间的放热反应和电解液分解反应速率急剧增大，电池内部温度也相应的急剧升高，泄压阀打开或引发自燃。
79.本发明通过实时检测电池电芯的温度，当获取的电池电芯的温度大于或等于预设温度和/或电池电芯温度急剧上升，则控制本发明的新能源汽车电池冷却系统运行，进而对电池电芯进行冷却处理，从而能够快速带走电池电芯产生的热量，迅速的降低了电池电芯的温度，有效增加电池的使用寿命和续航里程。
80.本发明的新能源汽车电池冷却方法即使在电池电芯的温度未达到预设温度时，只要检查到电池电芯的温度在快速上升时，则立即启动新能源汽车电池冷却系统，对电池电芯进行冷却处理。
81.虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，包括：电池电芯；冷却装置，所述电池电芯设置在所述冷却装置内，所述冷却装置用于降低电池电芯的温度；换热通道，所述换热通道内设置有冷凝器；第一输送通道，所述第一输送通道内设置有压缩机，所述第一输送通道分别与所述冷却装置和所述换热通道连通；第二输送通道，所述第二输送通道内设置有干燥器和蒸发器，所述第二输送通道分别与所述冷却装置和所述换热通道连通，所述蒸发器具有膨胀阀，所述膨胀阀用于将冷媒导入所述冷却装置内；所述冷却装置、所述换热通道、所述第一输送通道和所述第二输送通道形成电池电芯冷却回路。2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，所述新能源汽车电池冷却系统还包括温度传感器，所述温度传感器与所述电池电芯电连接，用于检测所述电池电芯的实时温度。3.根据权利要求2所述的新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，所述新能源汽车电池冷却系统还包括控制器，所述控制器分别与所述压缩机、所述冷凝器、所述温度传感器和所述蒸发器电连接。4.根据权利要求1所述的新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，所述新能源汽车电池冷却系统还包括风扇，所述风扇设置在所述换热通道内，且朝向所述冷凝器设置。5.根据权利要求1-4任一所述的新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，所述冷却装置包括壳体、冷媒输入口和冷媒输出口，所述冷媒输入口和所述冷媒输出口分别设置在所述壳体相背的侧壁上，所述冷媒输入口与所述第二输送通道连通，所述冷媒输出口与所述第一输送通道连通。6.根据权利要求5所述的新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，所述壳体上设有多个安装件，多个所述安装件分别均匀间隔设置，所述安装件的直径与所述电池电芯的直径相对应，所述安装件用于放置所述电池电芯。7.根据权利要求6所述的新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，所述安装件的内壁与所述电池电芯外壁抵接，壳体内部为导通状态。8.根据权利要求6所述的新能源汽车电池冷却系统，其特征在于，水平方向和竖直方向上的相邻两个所述安装件之间的距离为1.0mm-3.0mm。9.一种新能源汽车电池冷却方法，其特征在于，所述新能源汽车电池冷却方法包括：获取电池电芯的实时温度；根据获取的电池电芯的温度，判断获取的电池电芯的温度是否大于或等于预设温度和/或电池电芯温度急剧上升；若获取的电池电芯的温度大于或等于预设温度和/或电池电芯温度急剧上升，则控制权利要求1-8任一所述的新能源汽车电池冷却系统运行。

技术总结
本发明公开了一种新能源汽车电池冷却系统及方法，包括：电池电芯；冷却装置，电池电芯设置在冷却装置内，冷却装置用于降低电池电芯的温度；换热通道，换热通道内设置有冷凝器；第一输送通道，第一输送通道内设置有压缩机，第一输送通道分别与冷却装置和换热通道连通；第二输送通道，第二输送通道内设置有干燥器和蒸发器，第二输送通道分别与冷却装置和换热通道连通，蒸发器具有膨胀阀；冷却装置、换热通道、第一输送通道和第二输送通道形成电池电芯冷却回路。本发明通过冷媒对冷却装置内电池电芯进行冷却处理，能够快速带走电池电芯产生的热量，进而达到迅速降低了电池电芯温度的目的，有效的增加了电池的使用寿命和续航里程。有效的增加了电池的使用寿命和续航里程。有效的增加了电池的使用寿命和续航里程。


技术研发人员：陈宝 张爱东 马小超 张汉桥
受保护的技术使用者：安徽江淮汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/10/5