一种电池箱换热器的换热量测试装置和方法与流程

1.本技术涉及一种电池箱换热器的换热量测试装置和方法，适用于电池测试的技术领域。


背景技术：

2.电池箱广泛应用于计算机设备、电气设备、新能源汽车等不同的工业领域中。电池箱在工作时会产生大量的热量，如果热量不能及时散发出去，可能会引起电池箱的爆炸，因此电池箱的换热器会经过严格精确的设计以保证电池箱的工作温度。
3.例如，在新能源汽车的应用中，汽车的续航里程以及在极低温、极高温环境下电池使用寿命等都还是存在问题。新能源汽车电池在充电或者车辆行驶电池放电过程中，都存在放热或者吸热过程。为了维持电池电化学反应的正常进行，需要维持电池在一定范围的温度环境中，因此新能源汽车电池的一部分电能是用来换热以通过例如维持电池箱温度来维持电池所处的环境温度。这部分电能使用过多势必会影响车辆的续航里程，因此有效提高制冷换热的换热器效率，从而减少电池箱温度维持所需的电量，是目前提高新能源汽车续航里程的有效手段之一。
4.在换热器设计完成后，需要对换热器的换热量进行测试以验证设计方案的可靠性，如何设计一种换热量的测试方案，使其测试结果具有高效性和可靠性，成为本行业亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术提出一种电池箱换热器的换热量测试装置和方法，在换热器的设计、制造及应用中提供换热器的技术性能参数，其具有测试结果高效且可靠的技术优势。
6.根据本技术的一种电池箱换热器的换热量测试装置，包括电池模拟箱、换热器、循环机组、分析控制系统和风道系统，所述换热器放置在所述电池模拟箱的外面并与所述电池模拟箱的外露面直接接触或者所述换热器放置在所述电池模拟箱的内部，所述循环机组与所述换热器连接形成有换热介质的循环管路，所述分析控制系统分别连接所述电池模拟箱、所述换热器和所述循环机组，所述风道系统包括风道壁，所述电池模拟箱和所述换热器设置在所述风道壁内。
7.其中，所述电池模拟箱可以包括箱壳、加热丝和风机，所述加热丝和所述风机设置在所述箱壳内；所述加热丝可以通过调压器外接电源形成加热回路，所述加热回路上设有电能表，所述电能表与所述分析控制系统连接；所述循环机组可以包括连接在换热介质循环管路上的泵、第二换热器和流量控制阀；所述循环机组内还可以设有风机，以与所述循环机组的第二换热器进行换热；所述风道系统可以包括风机、能源补给系统和风道壁。
8.本技术还涉及一种电池箱换热器的换热量测试方法，利用如上所述的换热量测试装置进行测试，包括以下步骤：
9.(1)安装好换热器，并将换热器的接口与循环机组的接口密封连接；
10.(2)将电池模拟箱与换热器安装固定好；
11.(3)开启风道系统，调整风机和能源补给系统运行参数，将风道内所需的空气流动参数调整至测试所需值；
12.(4)开启电池模拟箱内的电加热丝，通过调整外接调压器，逐渐将电池模拟箱内的温度及能源负荷升到测试所需值；
13.(5)开启循环机组，对换热器提供循环换热介质；
14.(6)整个测试装置持续一段时间运行后，当分析控制系统所获得各项性能参数在规定时间内的波动值符合要求时，停止装置运行，结束测试；
15.(7)对分析控制系统所获得数据进行分析与计算，得到换热器的性能参数。
16.通过本技术的换热量测试装置和方法，能够真实模拟换热器与电池箱的热交换关系，以为换热器的设计方案提供精确且可靠的数据支持。
附图说明
17.图1是本技术电池箱换热器的换热量测试装置的示意图。
具体实施方式
18.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本技术的具体实施方式以新能源汽车用电池箱换热器为例进行说明，本领域技术人员理解其仅为示例性的说明使用，并不构成对保护范围的任何限制。
19.本技术的电池箱换热器的换热量测试装置，如图1所示，包括电池模拟箱1、换热器2、循环机组3、分析控制系统4和风道系统5。换热器2可以放置在电池模拟箱1的外面并与电池模拟箱1的外露面直接接触或者换热器2放置在电池模拟箱1的内部。循环机组3与换热器2连接形成有换热介质的循环管路。分析控制系统4分别连接电池模拟箱1、换热器2和循环机组3。风道系统5包括风道壁53，电池模拟箱1和换热器2设置在风道壁53内。
20.电池模拟箱1用来模拟电池箱内电池发热，使电池箱出现温升，然后再通过换热器2提供能量转换以在电池模拟箱1和换热器2之间形成传热，使电池箱内温度处于所需范围。循环机组3提供循环换热介质给换热器2，分析控制系统4搜集电池模拟箱1、换热器2及循环机组3等测试装置上的相关参数。风道系统5可以形成流经电池模拟箱1和换热器2的空气气流，以便模拟汽车在行驶过程中状态。
21.本技术的电池模拟箱1包括箱壳11、加热丝12和风机13，加热丝12和风机13设置在箱壳11内。箱壳11的材料与外形大小尺寸与新能源汽车上用的电池箱大体一致，加热丝12通过调压器44外接电源形成加热回路，将电池模拟箱11内进行加热升温，模拟电池化学反应生产的温升现象。加热回路上还设有电能表43，电能表43与分析控制系统4连接。风机13对电池模拟箱11的气流进行轻微的扰动，以使电池模拟箱11内的温度均匀。
22.本技术的换热器2可以通过与电池模拟箱11进行面对面接触的固体传导换热方式传递能源，也可以将换热器2放置在电池模拟箱11内，通过自然对流或者强制对流方式与电池模拟箱11进行能量交换。换热器2提供给电池模拟箱11的能源可以是热能或冷能，前者对电池模拟箱11进行升温，后者对电池模拟箱11进行降温。
23.当换热器2放置在电池模拟箱1外面，电池模拟箱1的其中一个外露面与换热器2直接接触通过传导换热时，可以将箱壳11其他几个面做成绝热状态。当电池模拟箱1内的温度处于稳定状态时，此时电池模拟箱1通过换热器2获得的能量等于电池模拟箱1通过电加热丝12获得的能量。如果换热器2放置在电池模拟箱1里面，通过自然对流或者强制对流与电池模拟箱1内环境进行热交换时，可以将箱壳11所有的面做成绝热状态。当电池模拟箱1内的温度处于稳定状态时，此时电池模拟箱1通过换热器2获得的能量等于电池模拟箱1通过电加热丝12器获得的能量。
24.本技术的循环机组3用于给换热器2提供循环用的换热介质，以便换热器2获得换热介质的能量补给电池模拟箱1。循环机组3包括连接在换热介质循环管路上的泵31、第二换热器32和流量控制阀33。循环机组3提供给换热器2的换热介质可以是水也可以是制冷剂。循环机组3内还可以设置风机34，以便与第二换热器32进行换热。
25.本技术的分析控制系统4收集电池模拟箱1、换热器2、循环机组3及风道系统5在测试运行过程中的各种参数。如通过传感器探头41可以获得电池模拟箱1内的温度，通过传感器42可以获得换热器2的温度分布情况，通过电能表43可以获得加热丝12在电池箱内的加热功耗等。
26.本技术的风道系统5用于模拟新能源汽车在行驶过程中产生的气流，以便测试装置获得该气流掠过电池模拟箱1及换热器2时的测试参数。风道系统包括风机51、能源补给系统52及风道壁53。风机51提供测试所需流量及流速的空气气流，能源补给系统52提供能量使电池模拟箱1和换热器2处于高温或低温环境中，风道壁53形成空气气流流经电池模拟箱1和换热器2表面的通道。
27.利用本技术的电池箱换热器的换热量测试装置进行测试的方法，包括以下步骤：
28.(1)安装好换热器2，并将换热器2的接口与循环机组3的接口密封连接；
29.(2)将电池模拟箱与换热器2安装固定好；
30.(3)开启风道系统5，调整风机51和能源补给系统52运行参数，将风道内所需的空气流动参数如温度、风速、流量等，调整至测试所需值。
31.(4)开启电池模拟箱1内的电加热丝12，根据电能表43获得数值及电池箱产生的能源负荷，通过调整外接调压器44，逐渐将电池模拟箱1内的温度及能源负荷升到测试所需值。
32.(5)开启循环机组3，对换热器2提供循环换热介质。
33.(6)整个测试装置持续一段时间运行后，当分析控制系统4所获得各项性能参数在规定时间内的波动值符合要求时，停止装置运行，结束测试。
34.(7)对分析控制系统4所获得数据进行分析与计算，得到换热器的性能参数。
35.通过本技术的换热量测试装置和方法，能够真实模拟换热器与电池箱的热交换匹配关系，以为新能源汽车在各种环境场景中充电或者行驶时的热交换提供数据支持；通过对循环机组耗能情况的模拟，得出为维持电池箱内恒定所需温度值而消耗的电耗能；通过电池模拟箱隔热状态测取的电加热丝电功耗除以循环机组耗能，可以得出换热器及循环机组所构成系统的能效比。
36.虽然本技术所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本技术而采用的实施方式，并非用以限定本技术。任何本技术所属技术领域内的技术人员，在不脱离本
申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本技术的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。