[发明专利]一种基于涡流加热的两相浸没式液冷电动汽车冷启动系统

说明书

本发明属于电动汽车应用技术领域，提供了一种基于涡流加热的两相浸没式液冷电动汽车冷启动系统。利用电磁感应原理，使金属多孔介质内部产生涡流，利用涡流的热效应使金属多孔介质均匀升温，低温氟化液通过泵流经具有均匀温度场的多孔介质，保证出口处的氟化液温度均匀，被加热过后的氟化液导入方形电池组箱体中，实现方形电池组均匀升温。相比于传统的电动汽车冷启动系统具有以下的优点：利用具有高比热容的氟化液加热电池组，电池组升温均匀，避免电池组局部温差过大。避免过高的加热温度导致氟化液蒸发，加重冷凝系统的负荷。涡流加热有着较高的加热速度和效率。通过具有均匀温度场的金属多孔介质，实现对氟化液的均匀加热。

技术领域

本发明属于电动汽车应用技术领域，具体涉及一种基于涡流加热的两相浸没式液冷电动汽车冷启动系统。

背景技术

随着电动汽车技术领域的快速发展，目前电动汽车应用于各种气候条件下，由于电动汽车内部的电池为锂电池，因此当电池组温度过低时，锂电池的放电深度会大大降低，同时还会影响电池的寿命。因此当电池组处于低温时，应当对电池组进行升温，待电池组升至适宜的温度时，在对车辆进行启动，因此设计一种高效、体积小的电池组冷启动系统是保证电动汽车在极端天气条件下保持高效工作的必要条件。

目前电动汽车冷启动系统所采用的预热方式主要为：热泵加热、交流充放电预热、电加热等方式。例如冯国超等人在“电动汽车电池热管理与空调热泵联合系统及控制方法”专利中(专利号：202020407954.5)通过利用热泵实现对车辆乘客舱供暖与制冷，并实现对电池包的热管理，低温条件下利用热泵产生的热风实现对电池包的预热。极大的简化了电动汽车热管理装置，并且节能高效。

例如魏学哲等人在“一种利用交流充放电快速预加热的动力电池充电机”专利中(专利号：201410010053.1)通过利用电控系统将电池组直流转化为高频交变电流，利用交变电流对电池进行充放电，进而从电池内部产生热量，提升了电池组温度的均匀性，并且极大的简化了冷启动系统的结构，提升了电池组的效率。

例如梁存在“电池包装置及电池包装置预热方法”专利中(专利号：201911235228.8)提出通过在电池电芯中布置有电加热片，通过温度传感器来监测电池的温度，从而控制加热开关，实现对电芯的预热。该装置结构简单可靠，可以快速的预热电池包。

目前浸没式液冷系统被应用于电动汽车电池组的冷却中，并且具有良好的效果，但是当外界环境温度较低时，电池和氟化液温度一致，目前已有的冷启动方式是通过增加电加热片，给电池的一端加热，通过热传导的方式实现对电池的加热，氟化液通过对流的方式实现升温。

对于传统的电动汽车冷启动系统而言存在一些不足，热泵加热不足在于，由于空气的比热容较低，因此无法快速的对电池组进行升温，并且还需要对空气进行净化，防止灰尘进入电池组。交流充放电预热需要复杂的电控设备，并且电池之间存在单体差异，因此控制较难。电加热不足在于，通过导热的方式实现对电池组进行升温，容易导致温度场不均，从而造成温差热应力过大，导致电池组使用寿命缩短。

对于传统的浸没式液冷冷启动系统，通过电加热片的方式实现对电池组以及氟化液的升温，这种方式存在着一些限制例如：由于氟化液沸点较低，因此电加热片加热温度应低于氟化液沸点，否则会加重冷凝设备的负担。利用电加热片加热电池的一端，通过导热将热量传递至整个电池组，因此电池组具有较大的温差，有较高的温差热应力。

鉴于上述几种电动汽车冷启动系统的不足，本发明提出了一种基于涡流加热的两相浸没式液冷电动汽车冷启动系统，通过利用涡流在金属多孔介质中的热效应，在金属多孔介质上产生均匀的温度场，使氟化液通过孔隙率不同的多级金属多孔介质加热极，使氟化液逐级均匀升温，使出口处的氟化液具有均匀的温度场，流入箱体内部加热低温电池组，使电池组均匀升温，待电池组升至合适的工作温度时，单片机控制逆变器停止加热，冷启动过程结束。

发明内容