一种锂电池浸没式液冷系统及控制方法与流程

本公开涉及电池，特别涉及一种锂电池浸没式液冷系统及控制方法。

背景技术：

1、锂电池目前主流的冷却方式，包括风冷、间接液冷、浸没式液冷（直接液冷），其中浸没式液冷是将电池完全浸入冷却液进行冷却，冷却效果更好、均温能力更强、冷却能耗更低。

2、浸没式液冷，又可以分为单相浸没式液冷和两相浸没式液冷。两相浸没式液冷存在气液两相，可以利用相变带走大量热量，效果在主要冷却方式中最佳。现有技术方案中，两相浸没式液冷大多采用单一的制冷剂，因此沸点固定。而电芯温度随充放电状态，在一定范围内变化，而且存在电芯顶部温度高于底部温度的特点，因此固定沸点的单一制冷剂并不完全匹配，造成换热效果受限和波动。

3、现有浸没式液冷方案中，没有关注和设计冷却介质的流动方向，出口入口设置随意，没有适应电芯顶部温度高于底部温度的特点。现有浸没式液冷方案中，一个箱体中包含多个电芯，但不同电芯的工作状态、衰减老化存在不同，但冷却介质的出口、入口各只有1个，缺乏对箱体中整体温度场分布的调节。

4、综上所述，如何克服现有单一制冷剂沸点固定与电芯温度分布不匹配导致的换热受限、流体流向设计不合理以及缺乏对箱体整体温度场调节的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本公开提供一种锂电池浸没式液冷系统及控制方法。

2、第一方面，一种锂电池浸没式液冷系统，包括：

3、密封箱体，用于容纳至少一个锂电池电芯；

4、制冷循环回路，包括通过管路依次连接的压缩机、冷凝器、节流阀及密封箱体；

5、流体分配组件，连接于制冷循环回路与密封箱体之间，用于控制制冷剂流入和流出密封箱体；

6、其中，所述系统内填充有非共沸混合工质，流体分配组件用于引导非共沸混合工质在密封箱体内沿电芯的底部向顶部的方向流动，利用非共沸混合工质在相变过程中的温度滑移特性，使非共沸混合工质的相变温度变化趋势与电芯沿底部至顶部的温度分布趋势相匹配。

7、进一步的，流体分配组件包括设置于密封箱体底部的多个入口支路和设置于顶部的多个出口支路。

8、进一步的，入口支路和出口支路上设有流量调节阀。

9、进一步的，所述系统还包括控制器，与流量调节阀连接，控制器用于根据电芯的实时温度数据，控制流量调节阀的开度，以调节进入不同电芯区域的非共沸混合工质流量，实现密封箱体内温度场的动态稳定。

10、进一步的，非共沸混合工质包括r141b制冷剂和r123制冷剂。

11、进一步的，r141b制冷剂与r123制冷剂的质量分数比为1:1。

12、进一步的，非共沸混合工质在密封箱体内呈气液两相混合状态；

13、在非共沸混合工质从电芯底部流向顶部的过程中，非共沸混合工质中的低沸点组分优先气化，剩余液相组分的沸点随气化过程逐渐升高，形成沿流动方向逐渐升高的相变温度分布，沸腾温度升高方向与电芯温度增加方向一致。

14、进一步的，冷凝器用于利用非共沸混合工质的变温冷凝特性，在冷凝过程中，非共沸混合工质的温度随冷凝放热逐渐降低，以减小与冷却介质之间的换热温差。

15、第二方面，一种锂电池浸没式液冷控制方法，基于上述的一种锂电池浸没式液冷系统，包括：

16、获取密封箱体内各电芯的实时温度分布数据；

17、根据实时温度分布数据，确定各电芯的冷却需求；

18、控制流体分配组件，调节流向各电芯的非共沸混合工质流量，使非共沸混合工质从电芯底部流向顶部，且非共沸混合工质的相变温度沿流动方向逐渐升高，以跟随电芯的温度梯度。

19、第三方面，一种非共沸混合工质在锂电池浸没式液冷中的应用，

20、非共沸混合工质包括r141b制冷剂和r123制冷剂；

21、将非共沸混合工质填充至如上述的锂电池浸没式液冷系统中，非共沸混合工质在从电芯底部流向顶部的流动过程中发生相变，且相变温度范围覆盖电芯的工作温度范围，利用非共沸混合工质的温度滑移特性匹配所述电芯的温度梯度。

22、本公开至少包括以下有益效果：

23、本公开选择r141b制冷剂与r123制冷剂（各50%质量分数）的非共沸制冷剂，沸腾温度范围与锂电池温度范围高度匹配，冷却效果和能量效率显著高于现有方案的单一制冷剂、共沸制冷剂；

24、针对性设计非共沸制冷剂的流动方向，从电芯底部流经到电芯顶部并逐步沸腾，更好匹配电芯顶部温度高于底部温度的特点，实现了稳定的换热温差和更好的冷却效果；

25、针对箱体中，各个电芯的温度差异，设计了多个制冷剂入口、出口，根据各个电芯的实时温度和冷却需求，动态调节分配阀，实现箱体中温度场的动态稳定。

26、本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

1.一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，

3.如权利要求2所述的一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，

4.如权利要求3所述的一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，

5.如权利要求1所述的一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，

6.如权利要求5所述的一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，

7.如权利要求1所述的一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，

8.如权利要求1所述的一种锂电池浸没式液冷系统，其特征在于，

9.一种锂电池浸没式液冷控制方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的一种锂电池浸没式液冷系统，包括：

10.一种非共沸混合工质在锂电池浸没式液冷中的应用，其特征在于，