一种基于浸没式冷却锂离子电池的实验装置

1.本发明属于电动汽车锂离子电池散热技术领域，具体涉及一种基于浸没式冷却锂离子电池的实验装置。


背景技术：

2.锂离子电池因其高比能量、高效率、寿命长和低自放电率等优点而被广泛应用于电动汽车。锂离子电池的循环寿命、降解率、安全性和可靠性受到工作温度的强烈影响。基于锂离子动力电池自身的特点，适宜的工作温度范围一般比较狭窄，最佳工作温度在20～40℃左右。对于电池组来说，电池之间的最大温差应限制在5℃以下，以防止单个电池性能迅速衰减，这将缩短电池组的寿命。同时，过高或过低的工作温度和过大的温差会直接影响锂离子电池的性能和安全性。充电和放电过程中产生的热量会显著提高电池的温度，尤其是在持续充放电或大功率放电时。因此，一个有效的电池热管理系统在调节电池温升和温差中是必不可少的。
3.根据冷却介质的不同，电池热管理系统可分为液体冷却、空气冷却、相变材料冷却。空冷系统具有重量轻、构造简单、成本低等优点。但由于空气比液体的导热系数低、散热慢，对空气冷却有较大的限制，冷却性能也不如液体冷却，降低电池组最高温度和保持温度均匀性的能力较差。相变材料本质上是一种能量存储介质，如果动力系统的控制模块不能及时地吸收热量并将其扩散到环境中，那么基于相变材料的btms将失效，特别是在长期连续充放电期间。因此，动力系统控制模块冷却通常与其他冷却策略相结合，如空气冷却和液体冷却，以增加组合系统的复杂性和重量为代价来解决这个问题。
4.直接液体冷却，也称为浸没式冷却，使用具有介电和不可燃特性的冷却剂，如矿物油和硅油以及一些氟化液。电池浸没在冷却剂中或部分与冷却剂直接接触，以最小化电池和冷却剂之间的热阻，让热量可以直接有效地传递到冷却剂中，使得电池表面温度控制在适宜的范围内以及减小电池的温差，从而对电池的循环寿命起到保护作用，是一种高效的冷却方式。与间接冷却相比，直接冷却电池组具有较少的结构复杂性和较少的辅助设备。
5.专利申请cn114361650a公开了一种浸没式冷却电池热管理性能的实验研究系统及方法。该系统包括：总控制端、可视化流道、油泵模块、膨胀壶转置、注液装置、排液装置、电池充放电控制测试模块、温度采集模块、散热模块和电池包，所述总控制端分别与油泵模块、电池充放电控制测试模块、温度采集模块和散热模块连接；所述可视化流道分别与油泵模块、散热模块、注液装置、排液装置和电池包连接；所述油泵模块与膨胀壶装置连接。该方法为应用该系统的研究方。类似的现有技术，结构设置较为复杂。


技术实现要素：

6.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于浸没式冷却锂离子电池的实验装置，可用于研究锂离子电池的浸没式冷却方案的效果
7.本发明所提供的技术方案如下：
8.一种基于浸没式冷却锂离子电池的实验装置，包括：
9.封闭的浸没箱，所述浸没箱内固定设置有电池组，所述浸没箱中填充有液体冷却介质，所述浸没箱的底部通过管道连通有蠕动泵，所述浸没箱设置有出气管；
10.封闭的冷凝储液箱，其底部通过管道连通所述的蠕动泵，其顶部连通所述的出气管，在所述冷凝储液箱内还固定设置有翅片换热器；
11.恒温水箱，其出水口通过管道连通所述翅片换热器的进液口，其进水口通过管道连通所述翅片换热器的出液口；
12.直流电源，其通过线路电连接所述电池组；
13.电池充放电仪器，其通过线路电连接所述电池组；
14.以及数据采集仪，其具有若干热电偶，各所述热电偶贴附在所述电池组上，所述数据采集仪还电连接有电脑。
15.上述技术方案中：
16.蠕动泵是浸没式冷却系统的动力所在，为冷却液在整个系统中正常循环提供动力。冷凝储液箱的作用保证了冷却液在整个循环中得到充足利用。直流电源为电池组进行充放电提供电源支持。数据采集仪(可采用agilent34970a)的作用在于记录电池组当中的温度变化并传输到电脑中。电池充放电仪器对电池进行充放电，可采用艾德克斯所生产的it-m342。在电池表面布置k型热电偶，采集电池表面平均温度并传输到数据采集仪且记录到电脑当中。
17.系统工作时通过蠕动泵的驱动作用将冷凝储液箱的冷却工质运输到电池组所在的密封箱中，在电池组当中冷却工质吸收热量从而汽化，流出的气体在恒温水箱的支持下，通过翅片换热器冷凝液化后回到冷凝储液箱体中进行循环实验，通过恒温水箱以及流量阀来控制冷凝段的冷凝温度和冷凝水的流量。
18.进一步的，在所述恒温水箱的出水口和所述翅片换热器的进液口之间还设置有流量阀。
19.基于上述技术方案，可以来控制冷凝水的流量，以确保翅片换热器的冷凝效果。
20.具体的，所述浸没箱的顶部设置所述的出气管。
21.基于上述技术方案，可确保液体冷却介质加热气化后的气体能够流入到冷凝储液箱中冷凝回收。
22.具体的，所述翅片换热器固定在所述冷凝储液箱内的上部。
23.基于上述技术方案，可确保翅片换热器的冷凝效果。
24.具体的，所述的热电偶为k型热电偶。
附图说明
25.图1是本发明所提供的基于浸没式冷却锂离子电池的实验装置的整体结构示意图。
26.附图1中，各标号所代表的结构列表如下：
27.1、浸没箱，2、电池组，3、蠕动泵，4、出气管，5、冷凝储液箱，6、翅片换热器，7、恒温水箱，8、直流电源，9、电池充放电仪器，10、数据采集仪，11、电脑。
具体实施方式
28.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
29.在一个具体实施方式中，如图1所示，基于浸没式冷却锂离子电池的实验装置包括：封闭的浸没箱1，所述浸没箱1内固定设置有电池组2，所述浸没箱1中填充有液体冷却介质，所述浸没箱1的底部通过管道连通有蠕动泵3，所述浸没箱1设置有出气管4；封闭的冷凝储液箱5，其底部通过管道连通所述的蠕动泵3，其顶部连通所述的出气管4，在所述冷凝储液箱5内还固定设置有翅片换热器6；恒温水箱7，其出水口通过管道连通所述翅片换热器6的进液口，其进水口通过管道连通所述翅片换热器6的出液口；直流电源8，其通过线路电连接所述电池组2；电池充放电仪器9，其通过线路电连接所述电池组2；以及数据采集仪10，其具有若干热电偶，各所述热电偶贴附在所述电池组2上，所述数据采集仪10还电连接有电脑11。基于此技术方案，系统工作时通过蠕动泵的驱动作用将冷凝储液箱的冷却工质运输到电池组所在的密封箱中，在电池组当中冷却工质吸收热量从而汽化，流出的气体在恒温水箱的支持下，通过翅片换热器冷凝液化后回到冷凝储液箱体中进行循环实验，通过恒温水箱以及流量阀来控制冷凝段的冷凝温度和冷凝水的流量。热电偶采集电池表面平均温度并传输到数据采集仪且记录到电脑当中。根据得到的数据，就可以用来分析和确定系统的冷却效果。
30.在一个实施例中，如图1所示，在所述恒温水箱7的出水口和所述翅片换热器6的进液口之间还设置有流量阀。基于此技术方案，可以来控制冷凝水的流量，以确保翅片换热器的冷凝效果。
31.在一个实施例中，如图1所示，所述浸没箱1的顶部设置所述的出气管4。基于此技术方案，可确保液体冷却介质加热气化后的气体能够流入到冷凝储液箱中冷凝回收。
32.在一个实施例中，如图1所示，所述翅片换热器6固定在所述冷凝储液箱5内的上部。基于此技术方案，可确保翅片换热器的冷凝效果。
33.在一个实施例中，所述的热电偶选择为k型热电偶。
34.在一个实施例中，液体冷却介质采用opteon
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(欧特昂
tm
)sf33，恒温水箱的恒温范围为20℃左右，数据采集仪的数据显示，电池组的温度在34～36℃之间。可以看出，该系统具有良好的冷却效果。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。