一種電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)和電動汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)和電動汽車。電動汽車動力系統(tǒng)包括變頻器和與變頻器連接的動力電機(jī)，測試系統(tǒng)包括：車載動力電池，所述車載動力電池的輸出端連接變頻器的輸入端；熱管理管路，用于對車載動力電池執(zhí)行熱管理；與車載動力電池連接的快速充電機(jī)；與動力電機(jī)連接的負(fù)載電機(jī)；功率分析儀，與車載動力電池的輸出端、變頻器的輸出端和動力電機(jī)的輸出端分別連接。本發(fā)明采用車載動力電池代替專用直流電源，可以降低成本，并且減少安裝工作量。
【專利說明】
一種電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)和電動汽車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及動力測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)和電動汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]能源短缺、石油危機(jī)和環(huán)境污染愈演愈烈，給人們的生活帶來巨大影響，直接關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。世界各國都在積極開發(fā)新能源技術(shù)。電動汽車作為一種降低石油消耗、低污染、低噪聲的新能源汽車，被認(rèn)為是解決能源危機(jī)和環(huán)境惡化的重要途徑。混合動力汽車同時兼顧純電動汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的優(yōu)勢，在滿足汽車動力性要求和續(xù)駛里程要求的前提下，有效地提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，降低了排放，被認(rèn)為是當(dāng)前節(jié)能和減排的有效路徑之一。
[0003]電動汽車運(yùn)輸效率的高低很大程度上取決于汽車的動力性。動力性是電動汽車各項(xiàng)性能中最基本和最重要的性能。電動汽車的動力系統(tǒng)一般是變頻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，由變頻器和動力電機(jī)組成。對此動力系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試，需要額外用負(fù)載(電力測功機(jī))給動力電機(jī)加載，用程序控制的外接直流電源給動力電機(jī)供電，并對動力系統(tǒng)的電力情況進(jìn)行測量分析，對電源輸出、變頻器輸出和動力電機(jī)輸出進(jìn)行同步測量，了解汽車動力部分在實(shí)際運(yùn)行時動力設(shè)備的運(yùn)行情況和工作效率。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，在對電動汽車的動力系統(tǒng)進(jìn)行測試時，需要為被測動力電機(jī)提供由程序控制的專用直流電源。然而，這種方式具有如下缺陷:
[0005](1)、專用直流電源的性能指標(biāo)必須滿足電機(jī)測試的所有工況，尤其是一些需要瞬間大功率輸出的極端工況，因此成本很高。而且，專用直流電源安裝運(yùn)行需要的動力配電(需大于200KW)，進(jìn)一步大幅增加了安裝運(yùn)行成本。
[0006](2)、專用直流電源的控制軟件需要與車輛控制器進(jìn)行通訊，協(xié)調(diào)運(yùn)行。因此，二者之間的軟件接口，進(jìn)一步增加了軟件開發(fā)的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)和電動汽車，從而降低成本及工作量。
[0008]—種用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，所述電動汽車動力系統(tǒng)包括變頻器和與所述變頻器連接的動力電機(jī)，所述測試系統(tǒng)包括:
[0009 ]車載動力電池，所述車載動力電池的輸出端連接所述變頻器的輸入端；
[0010]熱管理管路，用于對所述車載動力電池執(zhí)行熱管理；
[0011]與所述車載動力電池連接的快速充電機(jī)；
[0012]與所述動力電機(jī)連接的負(fù)載電機(jī)；
[0013]功率分析儀，與所述車載動力電池的輸出端、所述變頻器的輸出端和所述動力電機(jī)的輸出端分別連接。
[0014]在一個實(shí)施方式中，所述車載動力電池包括多個電池模組;所述車載動力電池的熱管理管路包括:制冷回路；
[0015]熱處理回路；
[0016]熱交換器，所述熱交換器布置在所述制冷回路和所述熱處理回路之間；所述熱處理回路包括:冷卻液主回路及分別并聯(lián)到所述冷卻液主回路的多個分支管路;每個分支管路包括相對應(yīng)的電池模組的水室。
[0017]在一個實(shí)施方式中，所述制冷回路包括:蒸發(fā)器組件;第一電磁閥;壓縮機(jī);冷凝器組件;第二電磁閥;所述第二水閥與所述熱交換器連接，所述第二水閥還連接所述冷凝器組件和所述第一電磁閥，所述第一電磁閥連接所述蒸發(fā)器組件;所述蒸發(fā)器組件與所述熱交換器連接。
[0018]在一個實(shí)施方式中，所述冷卻液主回路包括:第三電磁閥；第四電磁閥；第五電磁閥；栗;正溫度系數(shù)加熱器;加熱器組件;散熱器組件;膨脹罐;所述第三電磁閥與所述熱交換器和各個水室的入口連接;所述第四電磁閥與各個水室的出口和所述加熱器組件連接；所述正溫度系數(shù)加熱器與所述栗和所述熱交換器連接;所述加熱器組件與所述熱交換器連接;所述散熱器組件與所述熱交換器和所述第五電磁閥連接;所述膨脹罐與所述散熱器組件和所述熱交換器連接。
[0019]在一個實(shí)施方式中，所述電池模組，包括:
[0020]單體電池，所述單體電池包括電池框以及固定在所述電池框中的電芯單元；以及
[0021]散熱裝置，所述散熱裝置包括:所述水室，所述水室固定在所述電池框的一端；導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板具有與所述電芯單元貼合的平板部，和貼合所述水室的翻邊部，所述翻邊部自所述平板部的一端彎折至所述電池框的所述一端與所述水室之間；泡棉，所述泡棉填充至所述翻邊部與所述電池框的所述一端之間的空隙中。
[0022]在一個實(shí)施方式中，所述水室的延伸方向與所述電芯單元的延伸方向垂直；
[0023]所述翻邊部與所述平板部之間的夾角大于90°;
[0024]所述水室固定在所述電池框的所述一端時將所述翻邊部朝向所述電池框的所述一端擠壓，以使所述泡棉發(fā)生彈性形變、并產(chǎn)生將所述翻邊部朝向所述水室擠壓的彈力。
[0025]在一個實(shí)施方式中，所述電池框的所述一端進(jìn)一步包括緊固件，所述緊固件將所述水室固定在所述電池框的所述一端；
[0026]所述緊固件包括:
[0027]卡槽，所述卡槽位于所述電池框的所述一端的一側(cè)，以卡持所述水室的一側(cè);和
[0028]彈性卡鉤，所述彈性卡鉤位于所述電池框的所述一端的另一側(cè)，以卡持所述水室的另一側(cè)。
[0029]在一個實(shí)施方式中，所述快速充電機(jī)包括正極、負(fù)極和電池管理系統(tǒng)信號輸出線，所述快速充電機(jī)的正極與所述車載動力電池的正極連接;所述快速充電機(jī)的負(fù)極與所述車載動力電池的負(fù)極連接，所述電池管理系統(tǒng)信號輸出線與各個電池模組的電池管理系統(tǒng)從控制器輸入線連接。
[0030]在一個實(shí)施方式中，在所述動力電機(jī)的輸出端與所述負(fù)載電機(jī)的輸入端之間連接有扭矩傳感器；
[0031]所述扭矩傳感器，用于向功率分析儀提供動力電機(jī)轉(zhuǎn)速信號和動力電機(jī)扭矩信號。
[0032]—種電動汽車，該電動汽車包括如上所述的測試系統(tǒng)。
[0033]從上述技術(shù)方案可以看出，本申請的電動汽車動力系統(tǒng)包括變頻器和與變頻器連接的動力電機(jī)，測試系統(tǒng)包括:車載動力電池，其中車載動力電池的輸出端連接變頻器的輸入端;熱管理管路，用于對車載動力電池執(zhí)行熱管理;與車載動力電池連接的快速充電機(jī)；與動力電機(jī)連接的負(fù)載電機(jī);功率分析儀，與車載動力電池的輸出端、變頻器的輸出端和動力電機(jī)的輸出端分別連接。可見，本發(fā)明采用車載動力電池代替專用直流電源，可以降低成本，并且減少安裝工作量。而且，通過為車載動力電池配置電池管理系統(tǒng)和快速充電機(jī)，本發(fā)明可以保證動力電池系統(tǒng)大功率持續(xù)放電的工況測試，尤其適用于電動汽車動力系統(tǒng)測試。
[0034]還有，本申請通過將電池模組的熱處理回路與汽車本身的制冷回路通過熱交換器相整合，實(shí)現(xiàn)了高效優(yōu)化的熱量傳遞方法，實(shí)現(xiàn)了對于用于電動汽車動力系統(tǒng)測試的車載動力電池中各個電池模組內(nèi)部溫度的高效控制，減少了系統(tǒng)的熱損失，顯著提高了電池模組的性能和壽命，加快了整車開發(fā)進(jìn)度。
[0035]另外，本發(fā)明通過合理設(shè)計(jì)車載動力電池中電池模組內(nèi)的電池單體框架、散熱翅片和水室的結(jié)構(gòu)以及相對位置關(guān)系，可以準(zhǔn)確獲得電動車輛研發(fā)所需要的各種數(shù)據(jù)。還有，本發(fā)明以較少的系統(tǒng)元件實(shí)現(xiàn)了高效的系統(tǒng)熱量傳遞，不僅可以減少系統(tǒng)復(fù)雜程度，還可以實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整，同時大量節(jié)省成本。
【附圖說明】
[0036]以下附圖僅對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0037]圖1為本發(fā)明中電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖2為本發(fā)明中電池模組的熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖3為本發(fā)明中電池模組的示意圖。
[0040]圖4為本發(fā)明中電池模組的熱管理系統(tǒng)的示意圖。
[0041]圖5為現(xiàn)有的單體電池的散熱裝置的局部側(cè)視圖。
[0042]圖6為本發(fā)明的電池模組在一個方向上的局部側(cè)視圖。
[0043]圖7為本發(fā)明的單體電池的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖8為本發(fā)明中的導(dǎo)熱板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖9為本發(fā)明中的導(dǎo)熱板的側(cè)視圖。
[0046]圖10為本發(fā)明的單體電池的散熱裝置在另一個方向上的局部側(cè)視圖。
[0047]圖11為本發(fā)明中電池模組的快充示意圖。
[0048]標(biāo)號說明:
[0049]在圖1中:車載動力電池101;變頻器102;熱管理管路103;快速充電機(jī)104;動力電機(jī)105;負(fù)載電機(jī)106;扭矩傳感器107;功率分析儀108;電動汽車動力系統(tǒng)201。
[0050]在圖2中:制冷回路51;熱處理回路52;熱交換器53;冷卻液主回路54;分支管路55;水室21;蒸發(fā)器組件56;第一電磁閥VI;冷凝器組件57;第二電磁閥V2;第三電磁閥V3;第四電磁閥V4;第五電磁閥V5;栗58;正溫度系數(shù)加熱器59;加熱器組件60;散熱器組件61，膨脹罐62 ；水室入口 63 ；水室出口 64;壓縮機(jī)65。[0051 ] 在圖3中:水室入口 63 ；水室出口 64;水室21。
[0052]在圖4中，電池模組30;栗58;正溫度系數(shù)加熱器59;散熱器組件61，膨脹罐62。
[0053]在圖5中，單體電池I;電池框Ia ；電芯單元Ib ；水室2 ;導(dǎo)熱板3 ;平板部3a;翻邊部3b;導(dǎo)熱娃膠墊4;
[0054]在圖6?圖10中，單體電池10;電池框11;電芯單元12;緊固件13;卡槽13a;彈性卡鉤13b;散熱裝置20;水室21;導(dǎo)熱板22;平板部22a;翻邊部22b;平板部與翻邊部之間的夾角α;泡棉23;電池模組30。
【具體實(shí)施方式】
[0055]為了對發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在各圖中相同的標(biāo)號表不相同的部分。
[0056]在本文中，“示意性”表示“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，不應(yīng)將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實(shí)施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)方案。
[0057]為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)部分，而并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標(biāo)出了其中的一個。
[0058]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中為被測動力電機(jī)提供專用直流電源導(dǎo)致的各種缺陷，本申請?zhí)峁┮环N適合電動汽車電機(jī)測試用電源的低成本替代方案，能夠利用一套較簡單、易行、低成本、高效率的方法，保證被測電機(jī)在脫離固定式直流電源的情況下，利用車載的動力電池系統(tǒng)，完成各個工況的測試任務(wù)，滿足整車性能的需求，為電動汽車的研發(fā)提供及時客觀的依據(jù)。
[0059]圖1為本發(fā)明中電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0060]如圖1所示，電動汽車動力系統(tǒng)201包括變頻器102以及與變頻器102的輸出端連接的動力電機(jī)105。測試系統(tǒng)包括:
[0061 ]車載動力電池1I，其中車載動力電池1I的輸出端連接變頻器12的輸入端；
[0062 ]熱管理管路103，用于對車載動力電池1I執(zhí)行熱管理；
[0063]與車載動力電池101連接的快速充電機(jī)104;
[0064]與動力電機(jī)105連接的負(fù)載電機(jī)106;
[0065]功率分析儀108，與車載動力電池1I的輸出端、變頻器102的輸出端和動力電機(jī)105的輸出端分別連接。
[0066]車載動力電池101用于為動力電機(jī)105提供測試電功率。變頻器102是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對動力電機(jī)105的軟起動、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。負(fù)載電機(jī)106(電力測功機(jī))用于給動力電機(jī)105加載，模擬汽車實(shí)際運(yùn)行中的狀態(tài)。整個動力系統(tǒng)的傳動部分需要對其的電力情況進(jìn)行測量分析，功率分析儀108對車載動力電池101的輸出量、變頻器102的輸出量和動力電機(jī)105的輸出量進(jìn)行同步測量，從而了解汽車動力部分在實(shí)際運(yùn)行時動力設(shè)備的運(yùn)行情況和工作效率。在一個實(shí)施方式中，在動力電機(jī)105和負(fù)載電機(jī)106之間布置扭矩傳感器107。扭矩傳感器107，用于向功率分析儀108提供作為動力電機(jī)105輸出量的動力電機(jī)轉(zhuǎn)速信號和動力電機(jī)扭矩信號。電動汽車動力系統(tǒng)的具體測試過程本發(fā)明不再贅述。
[0067]比如，車載動力電池101可以包括:8個串聯(lián)的鋰離子電池模組。熱管理管路103可以包括:電池模組冷卻液管路、冷卻液栗、冷卻液散熱器(帶風(fēng)扇)、冷卻液制冷器、冷卻液加熱器，膨脹罐以及熱管理控制軟件等。
[0068]基于電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)103，車載動力電池1I可以適應(yīng)電機(jī)測試過程中的各個主要工況。假定:閾值I為電池模組舒適工作的溫度中間值;閾值2為電池模組舒適工作的溫度上限；閾值3為電池模組正常工作的極限溫度上限；閾值4為電池模組舒適工作的溫度下限；閾值5為電池模組正常工作的極限溫度下限。
[0069](I)對于室溫條件下低功率放電工況
[0070]車載動力電池101在低功率放電時，產(chǎn)生熱量較少，溫度未達(dá)到閾值I。此時，由冷卻液栗帶動冷卻液循環(huán)，將熱量自電池模組經(jīng)冷卻液管路帶至散熱器，此時散熱器風(fēng)扇不工作。
[0071](2)對于室溫條件下中功率放電工況
[0072]車載動力電池101中功率放電時，產(chǎn)生熱量增加，溫度達(dá)到閾值I。此時，由冷卻液栗帶動冷卻液循環(huán)，將熱量自電池模組經(jīng)冷卻液管路帶至散熱器，此時散熱器風(fēng)扇開始工作。
[0073](3)對于室溫條件下高功率放電工況
[0074]車載動力電池101高功率放電時，產(chǎn)生熱量大量增加，溫度達(dá)到閾值2。此時，由冷卻液栗帶動冷卻液循環(huán)，將熱量自電池模組經(jīng)冷卻液管路帶至制冷器，此時制冷器由空調(diào)系統(tǒng)的冷媒進(jìn)行熱量交換。
[0075](4)對于低溫條件下放電、充電工況
[0076]車載動力電池101處于低溫環(huán)境時，內(nèi)阻增加，效率降低。當(dāng)電池溫度低于閾值4時，由冷卻液栗帶動冷卻液循環(huán)，將熱量自冷卻液加熱器經(jīng)冷卻液管路帶至電池模組，以提高電池溫度。當(dāng)電池溫度高于閾值4時，加熱器停止工作，此時電池溫度由電池放電、充電產(chǎn)生的熱量來維持。若熱量不足以維持，電池溫度再次低于閾值4，加熱器將重新啟動。
[0077](5)對于極端條件下放電、充電工況
[0078]當(dāng)車載動力電池101溫度低于閾值5或高于閾值3時，系統(tǒng)會通知BMS切斷動力電池輸出。同時開啟加熱器(低于閾值5)或制冷器(高于閾值3)，及冷卻液栗進(jìn)行熱量交換，直至電池溫度高于閾值4或低于閾值2時，通知電池管理系統(tǒng)恢復(fù)動力電池輸出。
[0079 ]可見，通過熱管理103，本發(fā)明可以保證車載動力電池1I使用各種負(fù)載環(huán)境的測試工況。
[0080]由于動力電機(jī)測試工況復(fù)雜，難免會出現(xiàn)對動力電池系統(tǒng)大功率持續(xù)放電的工況測試，大功率快速充電是該電池系統(tǒng)必備的功能，因此本發(fā)明實(shí)施方式還進(jìn)一步為車載動力電池101布置快速充電機(jī)104。
[0081 ]在一個實(shí)施方式中，快速充電機(jī)104包括正極、負(fù)極和電池管理系統(tǒng)信號輸出線，快速充電機(jī)104的正極與車載動力電池1I的正極連接;快速充電機(jī)104的負(fù)極與車載動力電池101的負(fù)極連接，快速充電機(jī)104的電池管理系統(tǒng)信號輸出線與車載動力電池101中的各個電池模組的電池管理系統(tǒng)從控制器輸入線連接。
[0082]而且，本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種適合電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)中的車載動力電池的熱管理系統(tǒng)。在本發(fā)明實(shí)施方式中，將車載動力電池中各個電池模組的熱處理回路與汽車本身的制冷回路通過熱交換器相整合，實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化的熱量傳遞方法。保證電池模組能夠在復(fù)雜工況(大倍率，持續(xù)充/放電)下，內(nèi)部所有電芯工作在合理的溫度范圍內(nèi)，同時維持各個電芯的溫度均勻性，充分發(fā)揮鋰離子電池比能大、循環(huán)壽命長和自放電率低的優(yōu)勢，滿足整車性能的需求。
[0083]圖2為本發(fā)明中車載動力電池的電池模組的熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0084]由圖2可見，該系統(tǒng)包括:
[0085]制冷回路51;
[0086]熱處理回路52;
[0087]熱交換器53，其中熱交換器53布置在制冷回路51和熱處理回路52之間；其中熱處理回路52包括:冷卻液主回路54及分別連接到所述冷卻液主回路54的多個分支管路55;每個分支管路55包括各自電池模組的水室21。
[0088]其中，制冷回路51為汽車本身所具有的乘員空調(diào)致冷回路。通過熱交換器53將電池模組的熱處理回路52與汽車本身的制冷回路51相整合。熱交換器53用來使熱量從熱流體傳遞到冷流體，以滿足規(guī)定的工藝要求的裝置。換熱器53可以按不同的方式分類，按其操作過程可分為間壁式、混合式、蓄熱式(或稱回?zé)崾?三大類;按其表面的緊湊程度可分為緊湊式和非緊湊式兩類。
[0089]具體地，制冷回路51包括:與熱交換器53連接的蒸發(fā)器組件56;與蒸發(fā)器組件56連接的第一電磁閥VI;與熱交換器53連接的冷凝器組件57;與熱交換器53連接的第二電磁閥V2，第二水閥V2還連接冷凝器組件57和第一電磁閥VI。蒸發(fā)器組件56包括蒸發(fā)器及其風(fēng)扇；冷凝器組件57包括冷凝器及其風(fēng)扇。
[0090]熱處理回路52包括:與各個水室21的入口 63相連接的第三電磁閥V3和第五電磁閥V5 ；與各個水室21的出口64相連接的栗58和第四電磁閥V4 ；與栗58連接的正溫度系數(shù)(PTC)加熱器59，該正溫度系數(shù)加熱器59連接熱交換器53;與第四電磁閥V4連接的加熱器組件60，該加熱器組件60連接熱交換器53;與熱交換器53連接的散熱器組件61，該散熱器組件61連接第五電磁閥V5;與散熱器組件61連接的膨脹罐62，該膨脹罐62連接熱交換器53，其中加熱器組件60包括加熱器及其風(fēng)扇;散熱器組件61包括散熱器及其風(fēng)扇。
[0091]在第一工況中，PTC加熱器59不加熱，而且熱交換器3在制冷回路51和熱處理回路52之中不起熱交換作用，此時第三電磁閥V3斷開，第三電磁閥V4斷開，第五電磁閥V5接通。此時，冷卻液從水室21的出口(64)流出，分別經(jīng)由栗58、PTC加熱器59、熱交換器53和散熱器組件61返回水室21的入口63。在第一工況中，散熱器組件61基于室溫空氣冷卻，執(zhí)行電池模組的散熱功能。
[0092]在第二工況中，PTC加熱器59不加熱，熱交換器3在制冷回路51和熱處理回路52之中起熱交換作用，而且第一電磁閥Vl斷開，第二電磁閥V2接通、第三電磁閥V3接通，第三電磁閥V4斷開，第五電磁閥V5斷開。此時，壓縮機(jī)65產(chǎn)生的冷空氣經(jīng)過第二電磁閥V2流經(jīng)熱交換器53。冷卻液從水室21的出口64流出，經(jīng)由PTC加熱器59、熱交換器53和第三電磁閥V3返回水室21的入口 63。在第二工況中，由制冷回路51執(zhí)行電池模組的散熱功能。
[0093]在第三工況中，PTC加熱器59加熱，而且熱交換器3在制冷回路51和熱處理回路52之中不起熱交換作用，此時第三電磁閥V3接通，第四電磁閥V4斷開，第五電磁閥V5斷開。此時，冷卻液從水室21的出口 64流出，經(jīng)由栗58、PTC加熱器59、熱交換器53和第三電磁閥V3返回水室21的入口 63。在第三工況中，PTC加熱器59執(zhí)行電池模組的加熱功能。
[0094]圖3為本發(fā)明中電池模組的示意圖。圖4為本發(fā)明中電池模組的熱量傳遞系統(tǒng)的示意圖。在圖3和圖4中，動力電池共有8個電池模組，每個電池模組內(nèi)部有一個水室。水室冷卻液的進(jìn)口、出口配有快速接頭，通過快速接頭、軟管，每個水室并聯(lián)接入冷卻液總管路。冷卻液總管路上配置有循環(huán)栗，溫度、流量傳感器，電控水閥，散熱器，制冷器，加熱器、膨脹箱等器件。
[0095]以上詳細(xì)描述了電池模組的熱管理系統(tǒng)。可見，在本發(fā)明實(shí)施方式中，將電池模組的熱處理回路與汽車本身的制冷回路通過熱交換器相整合，實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化的熱量傳遞方法。
[0096]實(shí)際上，熱管理零件水室與電池模組導(dǎo)熱板的接觸也是影響熱管理效率及好壞的關(guān)鍵。
[0097]圖5示出了現(xiàn)有的單體電池的散熱裝置的局部側(cè)視圖。如圖5所示，該單體電池I的散熱裝置包括水室2、導(dǎo)熱板3、和導(dǎo)熱硅膠墊4。其中，單體電池I包括電池框Ia和設(shè)置在電池框I a中的電芯單元I b，水室2固定在電池框I a的一端，硅膠墊4設(shè)置在水室2與電池框I a之間，導(dǎo)熱硅膠墊4貼合水室2。導(dǎo)熱板3包括與電芯單元Ib貼合的平板部3a、以及與導(dǎo)熱硅膠墊4貼合的翻邊部3b，翻邊部3b自平板部3a的一端彎折至電池框Ia的一端與導(dǎo)熱硅膠墊4之間，翻邊部3b的一個側(cè)面設(shè)置在電池框Ia的一端并由其提供支撐，另一個側(cè)面貼合導(dǎo)熱硅膠墊4。
[0098]由于導(dǎo)熱板3與水室2均為剛性結(jié)構(gòu)，兩者之間的接觸多為線接觸，因此設(shè)置在導(dǎo)熱板3與水室2之間的導(dǎo)熱硅膠墊4能夠填充水室2與導(dǎo)熱板3之間的間隙，增加導(dǎo)熱接觸面積。但是由于導(dǎo)熱硅膠墊4的導(dǎo)熱效率有限，沒有水室2與導(dǎo)熱板3直接接觸的熱管理效率高，因此這種結(jié)構(gòu)的熱管理效率有限。
[0099]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)熱板與單體電池不能良好接觸的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種單體電池的散熱裝置，其能夠確保導(dǎo)熱板與單體電池的良好接觸。
[0100]圖6為本發(fā)明的電池模組在一個方向上的局部側(cè)視圖。圖7為本發(fā)明的單體電池的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖6和圖7所示，本實(shí)施例提供了一種電池模組30，其包括一個或多個單體電池10，以及用于單體電池10的散熱裝置20。其中，單體電池1包括電池框11以及在電池框11中的電芯單元12。
[0101]散熱裝置20包括:
[0102]水室21，水室21固定在電池框11的一端；
[0103]導(dǎo)熱板22，導(dǎo)熱板22用于電芯單元12與水室21之間的熱傳導(dǎo)，因此結(jié)合圖7所示，導(dǎo)熱板22具有與電芯單元12貼合的平板部22a，和貼合水室21的翻邊部22b。其中，翻邊部22b自平板部22a的一端彎折至電池框11的一端與水室21之間；和
[0104]泡棉23，泡棉23填充至翻邊部22b與電池框11的一端之間的空隙中。
[0105]其中，水室21可以布置到圖1所示的電池模組的熱量傳遞系統(tǒng)中。
[0106]如圖6所示，在本實(shí)施例中，導(dǎo)熱板22通過翻邊部22b與水室21直接接觸，以確保能夠最大限度地保證電芯單元12與水室21之間的熱傳導(dǎo)。具有彈性的泡棉23填充了翻邊部22b與電池框11的一端之間的空隙，從而為導(dǎo)熱板22提供朝向水室21方向的支撐力，以保證導(dǎo)熱板22與水室21之間良好的接觸。
[0107]進(jìn)一步地，結(jié)合圖6和圖9所示，水室21的延伸方向與電芯單元12的延伸方向垂直，翻邊部22b與平板部22a之間的夾角α大于90°，在水室21固定在電池框11的一端時，由于水室21與翻邊部22b的貼合，水室21將翻邊部22b朝向電池框11的一端擠壓，以使泡棉23發(fā)生彈性形變，由于泡棉23填充在翻邊部22b與電池框11的一端之間的空隙中，因此泡棉23能夠產(chǎn)生將翻邊部22b朝向水室21擠壓的彈力。
[0108]如果翻邊部22b與平板部22a之間的夾角α等于90°的話，即翻邊部22b與水室21平行，則為了實(shí)現(xiàn)翻邊部22b與水室21之間的貼合接觸，導(dǎo)熱板22與水室21之間需要非常高的安裝精度才能保證翻邊部22b與水室21之間沒有間隙且良好接觸。而在本實(shí)施例中，翻邊部22b與平板部22a之間的夾角α大于90°，即翻邊部22b朝向水室21傾斜。則在水室21固定至電池框11的一端時，由于翻邊部22b朝向水室21傾斜，水室21必然朝向電池框11的一端擠壓翻邊部22b，使其朝向電池框11的一端移動至與水室21平行的位置，導(dǎo)熱板22—般為具有一定彈性的金屬材料制成，因此翻邊部22b在彈性形變的作用下具有朝向水室21移動的趨勢，從而保證翻邊部22b與水室21的良好接觸。
[0109]進(jìn)一步地，由于翻邊部22b與電池框11的一端之間填充具有彈性的泡棉23，其為翻邊部22b提供支撐，則在翻邊部22b朝向電池框11的移動擠壓泡棉23并使其產(chǎn)生彈性形變，因此泡棉23對翻邊部22b產(chǎn)生朝向水室21的彈力，以進(jìn)一步保證翻邊部22b與水室21的良好接觸。這樣，由于翻邊部22b與平板部22a之間的夾角α大于90°而導(dǎo)致導(dǎo)熱板22自身的彈性形變以及泡棉23的彈性形變，這些彈性形變所提供的彈力能夠保證翻邊部22b與水室21實(shí)現(xiàn)良好的面面接觸，以保證最大程度的熱管理效率。
[0110]經(jīng)試驗(yàn)，翻邊部22b與平板部22a之間的夾角α為91°。
[0111]如圖7和圖10所示，電池框11的一端進(jìn)一步包括緊固件13，由于將水室21固定在電池框11的一端上。其中，緊固件13包括:
[0112]卡槽13a，卡槽13a位于電池框11該端面的一側(cè)，以卡持水室21的一側(cè);和
[0113]彈性卡鉤13b，彈性卡鉤13b位于電池框11該端面的另一側(cè)，以卡持水室21的另一側(cè)。
[0114]在將水室21固定至電池框11的一端時，首先將水室21的一側(cè)卡持在卡槽13a中，SP卡槽13a環(huán)繞水室21的一側(cè)，然后朝向電池框11移動水室21，使水室21的另一側(cè)接觸彈性卡鉤13b、并使其發(fā)生彈性形變，彈性卡鉤13b產(chǎn)生沿背離卡槽13a的方向上的彈性形變，使得水室21的另一側(cè)卡持在彈性卡鉤13b中，即彈性卡鉤13b環(huán)繞水室21的另一側(cè)，卡槽13a與彈性卡鉤13b之間的距離與水室21的寬度一致。這樣，通過將水室21限定在卡槽13a與彈性卡鉤13b，并且通過卡槽13a以及彈性卡鉤13b對水室21的環(huán)繞限定水室21沿背離電池框11的方向上的移動，緊固件13將水室21固定在電池框11的一端。
[0115]優(yōu)選地，泡棉23通過背膠貼附在電池框11該端面上，且位于卡槽13a和彈性卡鉤13b之間。
[0116]電動汽車通常都具有電池管理系統(tǒng)(BMS)JMS是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，其主要功能包括:電池物理參數(shù)實(shí)時監(jiān)測；電池狀態(tài)估計(jì);在線診斷與預(yù)警;充、放電與預(yù)充控制；均衡管理和熱管理等?？梢詫⒈景l(fā)明實(shí)施方式提出的電池模組30應(yīng)用到各種類型的BMS中。
[0117]而且，還可以將本發(fā)明實(shí)施方式提出的車載動力電池的電池模組30應(yīng)用到各種類型的電動汽車中，包括純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(PHEV)或燃料電池汽車(FCEV)，等等。當(dāng)然，該電池模組30如何實(shí)現(xiàn)在汽車中的安裝不是本發(fā)明的重點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按照任意方式實(shí)施該電池模組30在汽車中的安裝，本文不再贅述。
[0118]圖11為本發(fā)明中電池模組的快充示意圖。
[0119]如圖11所示，電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)中的車載動力電池包括8個電池模組，分別為電池模組1、電池模組2...電池模組8。車載動力電池具有電池管理系統(tǒng)主控制器，而且每個電池模組分別具有自己的電池管理系統(tǒng)從控制器。電池管理系統(tǒng)主控制器包括單體電壓檢測、單體電壓均衡、單體溫度檢測等功能模塊以及通訊模塊、控制模塊和電源模塊。通訊模塊與各個電池模組的電池管理系統(tǒng)從控制器分別連接。
[0120]快速充電機(jī)包括正極、負(fù)極和電池管理系統(tǒng)信號輸出線?？焖俪潆姍C(jī)的正極與車載動力電池的正極連接，快速充電機(jī)的負(fù)極與車載動力電池的負(fù)極連接，快速充電機(jī)與控制計(jì)算機(jī)連接?？焖俪潆姍C(jī)的電池管理系統(tǒng)信號輸出線與各個電池模組的電池管理系統(tǒng)從控制器輸入線連接?？焖俪潆姍C(jī)還與電池管理系統(tǒng)主控制器中的通訊模塊連接。
[0121]基于控制計(jì)算機(jī)的控制信號輸入，快速充電機(jī)通過與通訊模塊的連接可以向選中的一個或多個電池管理系統(tǒng)從控制器發(fā)出指令，以選擇為相應(yīng)地一個或多個電池模組快速充電。比如，當(dāng)期望給電池模組I和電池模組3快速充電時，快速充電機(jī)通過與通訊模塊的連接向電池模組I所對應(yīng)的電池管理系統(tǒng)從控制器I以及電池模組3所對應(yīng)的電池管理系統(tǒng)從控制器3發(fā)出充電指令，并通過正極和負(fù)極的放電為電池模組I和電池模組3快速充電。因此，即使動力電機(jī)測試工況復(fù)雜，本發(fā)明也可以保證動力電池系統(tǒng)大功率持續(xù)放電的工況測試。
[0122]綜上所述，本申請的電動汽車動力系統(tǒng)包括變頻器和與變頻器連接的動力電機(jī)，測試系統(tǒng)包括:車載動力電池，其中車載動力電池的輸出端連接變頻器的輸入端;熱管理管路，用于對車載動力電池執(zhí)行熱管理;與車載動力電池連接的快速充電機(jī);與動力電機(jī)連接的負(fù)載電機(jī);功率分析儀，與車載動力電池的輸出端、變頻器的輸出端和動力電機(jī)的輸出端分別連接。本發(fā)明采用車載動力電池代替專用直流電源，可以降低成本，并且減少安裝工作量。
[0123]而且，通過為車載動力電池配置電池管理系統(tǒng)和專門的快速充電機(jī)，本發(fā)明可以保證動力電池系統(tǒng)大功率持續(xù)放電的工況測試。
[0124]還有，本申請通過將電池模組的熱處理回路與汽車本身的制冷回路通過熱交換器相整合，實(shí)現(xiàn)了高效優(yōu)化的熱量傳遞方法，實(shí)現(xiàn)了對于車載動力電池中各個電池模組內(nèi)部溫度的高效控制，減少了系統(tǒng)的熱損失，顯著提高了電池模組的性能和壽命，加快了整車開發(fā)進(jìn)度。
[0125]另外，本發(fā)明通過合理設(shè)計(jì)電池模組內(nèi)的電池單體框架、散熱翅片和水室的結(jié)構(gòu)以及相對位置關(guān)系，可以準(zhǔn)確獲得電動車輛研發(fā)所需要的各種數(shù)據(jù)。
[0126]還有，本發(fā)明以較少的系統(tǒng)元件實(shí)現(xiàn)了高效的系統(tǒng)熱量傳遞，不僅可以減少系統(tǒng)復(fù)雜程度，還可以實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整，同時大量節(jié)省成本。
[0127]在本文中，“一個”并不表示將本發(fā)明相關(guān)部分的數(shù)量限制為“僅此一個”，并且“一個”不表示排除本發(fā)明相關(guān)部分的數(shù)量“多于一個”的情形。
[0128]在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等僅用于表示相關(guān)部分之間的相對位置關(guān)系，而非限定這些相關(guān)部分的絕對位置。
[0129]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，而并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方案或變更，如特征的組合、分割或重復(fù)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電動汽車動力系統(tǒng)包括變頻器和與所述變頻器連接的動力電機(jī)，所述測試系統(tǒng)包括: 車載動力電池，所述車載動力電池的輸出端連接所述變頻器的輸入端； 熱管理管路，用于對所述車載動力電池執(zhí)行熱管理； 與所述車載動力電池連接的快速充電機(jī)； 與所述動力電機(jī)連接的負(fù)載電機(jī)； 功率分析儀，與所述車載動力電池的輸出端、所述變頻器的輸出端和所述動力電機(jī)的輸出端分別連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述車載動力電池包括多個電池模組;所述車載動力電池的熱管理管路包括: 制冷回路； 熱處理回路； 熱交換器，所述熱交換器布置在所述制冷回路和所述熱處理回路之間；所述熱處理回路包括:冷卻液主回路及分別并聯(lián)到所述冷卻液主回路的多個分支管路;每個分支管路包括相對應(yīng)的電池模組的水室。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷回路包括:蒸發(fā)器組件;第一電磁閥；壓縮機(jī);冷凝器組件;第二電磁閥；所述第二水閥與所述熱交換器連接，所述第二水閥還連接所述冷凝器組件和所述第一電磁閥，所述第一電磁閥連接所述蒸發(fā)器組件;所述蒸發(fā)器組件與所述熱交換器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻液主回路包括:第三電磁閥；第四電磁閥；第五電磁閥；栗；正溫度系數(shù)加熱器;加熱器組件;散熱器組件;膨脹罐;所述第三電磁閥與所述熱交換器和各個水室的入口連接;所述第四電磁閥與各個水室的出口和所述加熱器組件連接;所述正溫度系數(shù)加熱器與所述栗和所述熱交換器連接;所述加熱器組件與所述熱交換器連接;所述散熱器組件與所述熱交換器和所述第五電磁閥連接;所述膨脹罐與散熱器組件和所述熱交換器連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模組包括: 單體電池，所述單體電池包括電池框以及固定在所述電池框中的電芯單元；以及 散熱裝置，所述散熱裝置包括:所述水室，所述水室固定在所述電池框的一端;導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板具有與所述電芯單元貼合的平板部，和貼合所述水室的翻邊部，所述翻邊部自所述平板部的一端彎折至所述電池框的所述一端與所述水室之間；泡棉，所述泡棉填充至所述翻邊部與所述電池框的所述一端之間的空隙中。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述水室的延伸方向與所述電芯單元的延伸方向垂直； 所述翻邊部與所述平板部之間的夾角大于90° ; 所述水室固定在所述電池框的所述一端時將所述翻邊部朝向所述電池框的所述一端擠壓，以使所述泡棉發(fā)生彈性形變、并產(chǎn)生將所述翻邊部朝向所述水室擠壓的彈力。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電池框的所述一端進(jìn)一步包括緊固件，所述緊固件將所述水室固定在所述電池框的所述一端； 所述緊固件包括: 卡槽，所述卡槽位于所述電池框的所述一端的一側(cè)，以卡持所述水室的一側(cè);和 彈性卡鉤，所述彈性卡鉤位于所述電池框的所述一端的另一側(cè)，以卡持所述水室的另一側(cè)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述快速充電機(jī)包括正極、負(fù)極和電池管理系統(tǒng)信號輸出線，所述快速充電機(jī)的正極與所述車載動力電池的正極連接;所述快速充電機(jī)的負(fù)極與所述車載動力電池的負(fù)極連接，所述電池管理系統(tǒng)信號輸出線與各個電池模組的電池管理系統(tǒng)從控制器輸入線連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的用于測試電動汽車動力系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，其特征在于，在所述動力電機(jī)的輸出端與所述負(fù)載電機(jī)的輸入端之間連接有扭矩傳感器； 所述扭矩傳感器，用于向所述功率分析儀提供動力電機(jī)轉(zhuǎn)速信號和動力電機(jī)扭矩信號。10.一種電動汽車，其特征在于，該電動汽車包括如權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)。
【文檔編號】H01M10/63GK106092603SQ201610423414
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201610423414.4, CN 106092603 A, CN 106092603A, CN 201610423414, CN-A-106092603, CN106092603 A, CN106092603A, CN201610423414, CN201610423414.4
【發(fā)明人】陸群, 鐘明
【申請人】北京長城華冠汽車科技股份有限公司