动力电池快充时急速降温及温度维持系统的制作方法

1.本发明涉及动力电池冷却技术领域，具体涉及一种动力电池快充时急速降温及温度维持系统。


背景技术：

2.目前新能源车型单车电量普遍在100kwh内，可满足市内正常通勤或相邻城市间出行。对于家庭用车，充电频率需求不高，但是营运车辆则需要频繁进出充电站进行充电，对于营运效率影响较大。另外现有快速充电桩标注充电功率也普遍低于200kw，可实际使用时最高充电功率均低于100kw，且大倍率电流充电持续时间较短，导致实际充电时间远大于理论充电时间。其中主要原因在于电池在大倍率电流充电时，电池自身发热量大，电池自身冷却系统带走热量有限，充电时只得限制功率，防止电池温度过高损伤电池。
3.但随着用户需求的提升及电池技术发展，动力电池发展趋势始终向着大容量前进，在电池容量增加的同时为满足电池充电时间需求，大倍率电流充电势在必行。
4.因此，有必要开发一种动力电池快充时急速降温及温度维持系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种动力电池快充时急速降温及温度维持系统，在动力电池大倍率电流充电时，能实现快速冷却电池包，以使电池处在最佳工作温度区间，保证充电效率，缩短充电时间，提升用户充电体验。
6.本发明所述的一种动力电池快充时急速降温及温度维持系统，包括液氮储液罐、液氮汽化器、第一液氮管、第二液氮管、第三液氮管、集成在充电枪枪头上的第一液氮管道连接口，以及集成在车辆充电口上的第二液氮管道连接口；所述液氮储液罐储存有液氮，且液氮储液罐与所述液氮汽化器通过第一液氮管连接，在液氮储液罐与所述第一液氮管连接处设有阀门；所述液氮汽化器通过第二液氮管与第一液氮管道连接口连接；所述电池包通过第三液氮管与第二液氮管道连接口连接；在所述充电枪枪头与车辆充电口相连接充电时，所述第一液氮管道连接口和第二液氮管道连接口相连通；所述液氮汽化器用于将流入的液氮转换为氮气，当车辆在充电桩开启大倍率电流充电时，打开所述阀门，通过液氮转换成氮气的过程中吸收热量以降低电池包的温度。
7.可选地，所述阀门为电子阀。
8.可选地，还包括第一控制单元，所述第一控制单元分别与充电桩、液氮汽化器和电子阀连接，所述第一控制单元根据充电桩的充电模式控制所述电子阀和液氮汽化器的开启或关闭。
9.可选地，所述电池包上设有蒸发口。
10.可选地，所述电池包上设有防爆阀；
还包括压力传感器和第二控制单元，第二控制单元分别与防爆阀和压力传感器连接；所述压力传感器用于检测电池包内的压力；所述第二控制单元用于接收压力传感器所检测的压力值，并在判断出所述压力值大于所述压力预设阈值时，控制所述防爆阀开启，排除电池包内氮气。
11.本发明具有以下优点：在动力电池大倍率电流充电时，能够实现快速冷却电池包，使电池处在最佳工作温度区间，从而保证了充电效率，缩短了充电时间，提升了用户充电体验。
附图说明
12.图1是本实施例的结构示意图；图2是本实施例的原理框图之一；图3是本实施例的原理框图之二；图中：1、液氮储液罐，2、第一液氮管，3、电子阀，4、液氮汽化器，5、变电箱，6、充电桩，7、第二液氮管，8、第一液氮管道连接口，9、电线，10、第一电接头，11、第二液氮管道连接口，12、第二电接头，13、电池包，14、第三液氮管，15、第一控制单元，16、压力传感器，17、第二控制单元，18、防爆阀。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明作进一步说明。
14.如图1所示，本实施例中，一种动力电池快充时急速降温及温度维持系统，包括液氮储液罐1、液氮汽化器4、第一液氮管2、第二液氮管7、第三液氮管14、集成在充电枪枪头上的第一液氮管道连接口8，以及集成在车辆充电口上的第二液氮管道连接口11。所述液氮储液罐1储存有液氮，且液氮储液罐1与所述液氮汽化器4通过第一液氮管2连接，在液氮储液罐1与所述第一液氮管2连接处设有阀门。所述液氮汽化器4通过第二液氮管7与第一液氮管道连接口8连接。所述电池包13通过第三液氮管14与第二液氮管道连接口11连接。在所述充电枪枪头通过第一电接头10与车辆充电口的第二电接头12相连接进行充电时，所述第一液氮管道连接口8和第二液氮管道连接口11相连通。所述液氮汽化器4用于将流入的液氮转换为氮气，充电桩6与变电箱5通过电线9连接，当车辆在充电桩6开启大倍率电流充电时，打开所述阀门，通过液氮转换成氮气的过程中吸收热量以降低电池包13的温度。
15.如图2所示，本实施例中，为了实现自动化，所述阀门采用电子阀3。在充电桩6端还设有第一控制单元15，所述第一控制单元15分别与充电桩6、液氮汽化器4和电子阀3连接，所述第一控制单元15根据充电桩6的充电模式控制所述电子阀3和液氮汽化器4的开启或关闭。
16.本实施例中，新增了超级快充模式液氮降温，整车仍保留普通快充模式/家充模式，且超级快充模式需由用户选择是否开启，若选择开启，则第一控制单元15控制电子阀3开启，同时控制液氮汽化器4将流入的液氮转换为氮气。
17.本实施例中，当车辆在充电桩6开启大倍率电流充电时，电池包13会急剧发出大量热量，此时本系统工作，利用液氮汽化时短时间吸收大量热量的特性，快速带走电池包13充
电产生的热量。
18.如图3所示，本实施例中，电池包13一般配有防爆阀18，当电池包13内的压力大于所述压力预设阈值时，开启防爆阀18，将电池包13内的氮气排出。为了实现自动排出，车辆端还需配置压力传感器16和第二控制单元17，第二控制单元17分别与防爆阀18和压力传感器16连接。所述压力传感器16用于检测电池包13内的压力；所述第二控制单元17用于接收压力传感器16所检测的压力值，并在判断出所述压力值大于所述压力预设阈值时，控制所述防爆阀18开启。
19.充电结束后，留在电池包13内主要气体成分为氮气，氮气属于惰性气体之一，还可有效降低电池包13的内部湿度、防止零件氧化等不良反应，延长电池包13内部零件的使用寿命。
20.本实施例中，所述电池包13上设有蒸发口，蒸发口不得正对电池模组。
21.本实施例中，在大倍率电流充电（即超级快充模式）时，因冷却方式由动力电池快充时急速降温及温度维持系统提供，充电桩6无需分流给整车冷却系统，另电池包13的温度处于最佳工作温度区间，理论上充电电流可以达到电芯材料允许的极限电流，可实现充电几分钟，续航里程增加几百km甚至上千km。
22.本动力电池快充时急速降温及温度维持系统主要应用于电池大倍率电流快速充电场景，该动力电池快充时急速降温及温度维持系统不代表可以替代现有整车及电池热管理系统，电池在普通快充、家充及正常放电过程中温度控制仍由整车热管理/电池热管理系统实现。
23.本动力电池快充时急速降温及温度维持系统主要利用液氮汽化吸热原理，纯物理变化，无化学物质产生，不会对电池芯体产生不良影响。动力电池在大倍率电流充电过程中，电池发热功率根据q=i2*r计算，电流越大，电池发热量呈几何级增加。当电流达到一定数值后，整车自带冷却系统无法满足电池散热需求，此时可开启动力电池快充时急速降温及温度维持系统，实现电池快速降温，同时通过调节液氮流量，使电池温度维持在最佳工作温度范围内。

技术特征：
1.一种动力电池快充时急速降温及温度维持系统，其特征在于：包括液氮储液罐（1）、液氮汽化器（4）、第一液氮管（2）、第二液氮管（7）、第三液氮管（14）、集成在充电枪枪头上的第一液氮管道连接口（8），以及集成在车辆充电口上的第二液氮管道连接口（11）；所述液氮储液罐（1）储存有液氮，且液氮储液罐（1）与所述液氮汽化器（4）通过第一液氮管（2）连接，在液氮储液罐（1）与所述第一液氮管（2）连接处设有阀门；所述液氮汽化器（4）通过第二液氮管（7）与第一液氮管道连接口（8）连接；所述电池包（13）通过第三液氮管（14）与第二液氮管道连接口（11）连接；在所述充电枪枪头与车辆充电口相连接充电时，所述第一液氮管道连接口（8）和第二液氮管道连接口（11）相连通；所述液氮汽化器（4）用于将流入的液氮转换为氮气，当车辆在充电桩（6）开启大倍率电流充电时，打开所述阀门，通过液氮转换成氮气的过程中吸收热量以降低电池包（13）的温度。2.根据权利要求1所述的动力电池快充时急速降温及温度维持系统，其特征在于：所述阀门为电子阀（3）。3.根据权利要求2所述的动力电池快充时急速降温及温度维持系统，其特征在于：还包括第一控制单元（15），所述第一控制单元（15）分别与充电桩（6）、液氮汽化器（4）和电子阀（3）连接，所述第一控制单元（15）根据充电桩（6）的充电模式控制所述电子阀（3）和液氮汽化器（4）的开启或关闭。4.根据权利要求1至3任一所述的动力电池快充时急速降温及温度维持系统，其特征在于：所述电池包（13）上设有蒸发口。5.根据权利要求3所述的动力电池快充时急速降温及温度维持系统，其特征在于：所述电池包（13）上设有防爆阀（18）；还包括压力传感器（16）和第二控制单元（17），第二控制单元（17）分别与防爆阀（18）和压力传感器（16）连接；所述压力传感器（16）用于检测电池包（13）内的压力；所述第二控制单元（17）用于接收压力传感器（16）所检测的压力值，并在判断出所述压力值大于所述压力预设阈值时，控制所述防爆阀（18）开启，排除电池包（13）内氮气。

技术总结
本发明公开的一种动力电池快充时急速降温及温度维持系统，包括液氮储液罐、液氮汽化器、第一液氮管、第二液氮管、第三液氮管、集成在充电枪枪头上的第一液氮管道连接口，以及集成在车辆充电口上的第二液氮管道连接口；液氮储液罐储存有液氮，且液氮储液罐与所述液氮汽化器通过第一液氮管连接，在液氮储液罐与所述第一液氮管连接处设有阀门；所述液氮汽化器通过第二液氮管与第一液氮管道连接口连接；所述电池包通过第三液氮管与第二液氮管道连接口连接；在所述充电枪枪头与车辆充电口相连接充电时，所述第一液氮管道连接口和第二液氮管道连接口相连通。在动力电池大倍率电流充电时，本发明能够实现快速冷却电池包，使电池处在最佳工作温度区间。佳工作温度区间。佳工作温度区间。


技术研发人员：姜东山 袁昌荣 牟丽莎 邓承浩 周安健
受保护的技术使用者：重庆长安新能源汽车科技有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8