本申请涉及电池测试技术领域，特别是涉及电池包性能测试系统、及车载电池冷热动态特性模拟系统。
背景技术：
随着电池包能量密度的提升以及成本的压力，电池包的发热量越来越高，很多汽车用的电池包采用液冷方式进行冷却，伴随而来是采用液体进行加热。因此，需要冷热一体机用于电池包冷却和加热测试。目前市场上针对电池包热性能特征测试专门设计的冷热一体机较少，用于模拟车载状态下电池冷却-加热系统的动态特性的冷热一体机更是没有。
申请内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供电池包性能测试系统、及车载电池冷热动态特性模拟系统，用于解决现有技术中的上述问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种电池包性能测试系统，包括：水箱；所述水箱内设置有防冻冷却液，以及沉浸于所述防冻冷却液内的蒸发器和第一加热器；所述水箱的进水口通过第一管道与所述电池包的出水口相连，所述水箱的出水口通过第二管道与所述电池包的进水口相连；第一压缩机；所述第一压缩机的低压进口端连接所述蒸发器的出口端；第一冷凝器；所述第一冷凝器的入口端连接所述第一压缩机的高压出口端；第一膨胀阀；所述第一膨胀阀分别连接所述第一冷凝器的出口端及所述蒸发器的入口端；依次设置于所述第二管道的第一水泵、流量阀、流量计、及第一压力表；所述第一水泵设置在近所述水箱的出水口的一端，所述第一压力表设置在近所述电池包的进水口的一端；第二压力表，设置于所述第一管道且位于近所述电池包的出水口的一端。
于本申请一实施例中，所述流量计采用容积式容量计。
于本申请一实施例中，所述测试系统还包括：第一过滤器、和/或第二过滤器；所述第一过滤器设置于所述第一压缩机的低压进口端及所述蒸发器的出口端之间；所述第二过滤器设置于所述第二管道且位于所述水箱的出水口与所述第一水泵之间。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种基于如上任一所述的电池包性能测试系统的车载电池冷热动态特性模拟系统，包括：车载电池冷却动态特性模拟支路、及车载电池加热动态特性模拟支路；其中，所述车载电池冷却动态特性模拟支路的输入端及所述车载电池加热动态特性模拟支路的输入端接入所述第一管道，以与所述电池包的出水口相连，并与所述电池包性能测试系统共用所述第二压力表；所述车载电池冷却动态特性模拟支路的输出端及所述车载电池加热动态特性模拟支路的输出端接入所述第二管道，以与所述电池包的进水口相连，并与所述电池包性能测试系统共用所述流量计及所述第一压力表。
于本申请一实施例中，所述车载电池冷却动态特性模拟支路，包括：调节阀、用于模拟车载电池冷却用板式换热器的板式换热器、第二膨胀阀、第二冷凝器、用于模拟车载电池冷却用压缩机的第二压缩机、膨胀水壶、及用于连接第二水泵的接口；其中，所述调节阀分别连接所述第二压力表及所述板式换热器的第一换热侧的输入端；所述板式换热器的第一换热侧的输出端连接所述膨胀水壶的输入端；所述膨胀水壶与所述流量计之间连接所述接口；所述接口使得连接于所述接口的第二水泵的低压输入端连接所述膨胀水壶的输出端，而高压输出端连接所述流量计；所述板式换热器的第二换热侧的输出端连接所述第二压缩机的低压进口端；所述第二压缩机的高压出口端连接所述第二冷凝器的输入端；所述第二冷凝器的输出端通过所述第二膨胀阀连接所述板式换热器的第二换热侧的输入端。
于本申请一实施例中，所述第二水泵包括：车载水泵、或串联的多个水泵组。
于本申请一实施例中，所述模拟系统还包括：第三过滤器，连接于所述板式加热器的第二换热侧的输出端与所述第二压缩机的低压进口端之间。
于本申请一实施例中，所述车载电池加热动态特性模拟支路，包括依次连接的：调节阀、用于模拟车载电池加热用加热器的第二加热器、膨胀水壶、用于连接第二水泵的接口；所述调节阀分别连接所述第二压力表及所述第二加热器的一端；所述第二加热器的另一端连接所述膨胀水壶的输入端；所述膨胀水壶与所述流量计之间连接所述接口；所述接口使得连接于所述接口的第二水泵的低压输入端连接所述膨胀水壶的输出端，而高压输出端连接所述流量计。
于本申请一实施例中，所述第二水泵包括：车载水泵、或串联的多个水泵组。
于本申请一实施例中，所述模拟系统还包括：第四过滤器，连接于所述第二加热器及所述膨胀水壶的输入端之间。
于本申请一实施例中，所述车载电池冷却动态特性模拟支路包括：用于模拟车载电池冷却用板式换热器的板式换热器、第二膨胀阀、第二冷凝器、及用于模拟车载电池冷却用压缩机的第二压缩机，所述模拟系统还包括：第一三通阀、及第二三通阀；其中，所述第一三通阀串联于所述调节阀及所述第二加热器之间，且其输出端连接所述板式换热器的第一换热侧的输入端；所述第二三通阀串联于所述第一三通阀的输出端与所述板式换热器的第一换热侧的输入端之间，且其输出端连接所述板式换热器的第一换热侧的输出端；所述板式换热器的第一换热侧的输出端连接所述膨胀水壶的输入端；所述板式换热器的第二换热侧的输出端连接所述第二压缩机的低压进口端；所述第二压缩机的高压出口端连接所述第二冷凝器的输入端；所述第二冷凝器的输出端通过所述第二膨胀阀连接所述板式换热器的第二换热侧的输入端。
于本申请一实施例中，所述模拟系统还包括：第四过滤器，连接于所述板式换热器的第一换热侧的输出端与所述膨胀水壶的输入端之间。
于本申请一实施例中，所述板式换热器、所述第二加热器、所述第一管道、及所述第二管道中的一种或多种组合的外部通过保温棉包裹。
于本申请一实施例中，所述车载电池冷却动态特性模拟支路及所述车载电池加热动态特性模拟支路的管道总长度、所述电池包的进水口到所述模拟系统的管道长度、及所述电池包的出水口到所述模拟系统的管道长度分别对应车载管道长度；所述车载电池冷却动态特性模拟支路及所述车载电池加热动态特性模拟支路的管道阻力系数、所述电池包的进水口到所述模拟系统的管道的阻力系数、及所述电池包的出水口到所述模拟系统的管道的阻力系数分别对应车载管道阻力系数。
于本申请一实施例中，所述车载电池冷却动态特性模拟支路及所述车载电池加热动态特性模拟支路的水平高度与测试用电池包的高度一致。
于本申请一实施例中，所述模拟系统还包括：与所述模拟系统通信连接的人机接口，以对所述模拟系统进行远程控制。
于本申请一实施例中，所述模拟系统还包括：与所述模拟系统通信连接的辅助装置，以对所述模拟系统的运行情况进行监测，并在发现异常情况时予以报警和记录。
如上所述，本申请的电池包性能测试系统、及车载电池冷热动态特性模拟系统，将电池包性能测试系统与车载电池冷热动态特性模拟系统集成于一体化设备，不仅能够作为冷热一体机用于对电池包的冷却和加热测试，还能够作为冷热一体机用于模拟车载状态下电池冷却-加热系统的动态特性，具有结构紧凑、流阻较低、传热性能优异、成本低廉等有益技术效果。
附图说明
图1显示为本申请一实施例中的基于电池性能测试系统的车载电池冷热动态特性模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本申请提出电池包测试系统，以及基于该测试系统的车载电池冷热动态性能模拟系统，既能用于电池包冷热性能特征测试，同时又能用于模拟车载状态下电池冷却-加热系统的动态特性。
第一实施例
本实施例提供一种电池包性能测试系统，该系统包括的部件有：水箱、第一膨胀阀、第一冷凝器、第一压缩机、第一过滤器、第二过滤器、第一水泵、流量阀、第二管道、流量计、第一压力表、第二压力表、及第一管道。请参阅图1，在图1中这些部件分别对应于图中的：101带加热器和蒸发器的水箱、102膨胀阀、103冷凝器和风扇、104压缩机、105过滤器、106水泵过滤器、107水泵、108流量阀、109水管、140流量计、141压力表、142压力表、及122水管。需要说明的是，本实施例的测试系统同时包括了第一过滤器和第二过滤器是为了达到更优的过滤效果，在实际应用中，本领域技术人员完全可以省略这两个部件的设置，或者在这两个部件中选择其一进行设置。
所述水箱内设置有防冻冷却液，以及沉浸于所述防冻冷却液内的蒸发器和第一加热器。所述水箱的进水口通过第一管道与所述电池包的出水口相连，所述水箱的出水口通过第二管道与所述电池包的进水口相连。所述第一压缩机的低压进口端连接所述蒸发器的出口端。所述第一冷凝器的入口端连接所述第一压缩机的高压出口端。所述第一膨胀阀分别连接所述第一冷凝器的出口端及所述蒸发器的入口端。第一水泵、流量阀、流量计、及第一压力表依次设置于所述第二管道，其中，所述第一水泵设置在近所述水箱的出水口的一端，所述第一压力表设置在近所述电池包的进水口的一端。第二压力表设置于所述第一管道且位于近所述电池包的出水口的一端。所述第一过滤器设置于所述第一压缩机的低压进口端及所述蒸发器的出口端之间。所述第二过滤器设置于所述第二管道且位于所述水箱的出水口与所述第一水泵之间。
本实施例提供的电池包性能测试系统具有以下特征：
特征一：蒸发器和加热器浸没在防冻冷却液中，防冻冷却液一般为乙二醇水溶液，冷却液的温度波动一般≤±1℃。第一压缩机制冷功率较大，加热器的加热功率较大，水箱较大，第一水泵的功率较大，流量阀用于设置流量，从而能在温度范围-30℃～60℃和流量范围为2l/min～25l/min内按照指定的温度要求和流量要求输出流量。
特征二：流量计选用容积式流量计，比如齿轮流量计，使在低温下乙二醇水溶液的流量保持较好的测量精度，精度实现≤0.5l/min。目前电池测试领域最广泛的流量计为速度式流量计，采用齿轮流量计的液冷液热测试设备几乎没有。
特征三：第一压力表和第二压力表采用高精度压力表，精度实现≤50pa。
特征四：第一压缩机具有过热保护、过流保护、高低压力保护、超温保护、流量保护、相序/缺相保护，排气过热保护等安全功能。
第二实施例
在前述电池包性能测试系统的基础上，本申请还提供车载电池冷热动态特性模拟系统，该模拟系统包括两大支路：车载电池冷却动态特性模拟支路、车载电池加热动态特性模拟支路。
所述车载电池冷却动态特性模拟支路的输入端接入所述第一管道，以与所述电池包的出水口相连，与所述电池包性能测试系统共用所述第二压力表。所述车载电池冷却动态特性模拟支路的输出端接入所述第二管道，以与所述电池包的进水口相连，与所述电池包性能测试系统共用所述流量计及所述第一压力表。
所述车载电池冷却动态特性模拟支路包括：调节阀、用于模拟车载电池冷却用板式换热器的板式换热器、第二膨胀阀、第二冷凝器、用于模拟车载电池冷却用压缩机的第二压缩机、膨胀水壶、及用于连接第二水泵(如车载水泵、或串联的多个水泵组)的接口。详细的：所述调节阀分别连接所述第二压力表及所述板式换热器的第一换热侧的输入端；所述板式换热器的第一换热侧的输出端连接所述膨胀水壶的输入端；所述膨胀水壶与所述流量计之间连接所述接口；所述接口使得连接于所述接口的第二水泵的低压输入端连接所述膨胀水壶的输出端，而高压输出端连接所述流量计；所述板式换热器的第二换热侧的输出端连接所述第二压缩机的低压进口端；所述第二压缩机的高压出口端连接所述第二冷凝器的输入端；所述第二冷凝器的输出端通过所述第二膨胀阀连接所述板式换热器的第二换热侧的输入端。
可选的，所述车载电池冷却动态特性模拟支路还包括：第三过滤器，其连接于所述板式加热器的第二换热侧的输出端与所述第二压缩机的低压进口端之间。
较佳的，所述第二压缩机具有过热保护、过流保护、高低压力保护、超温保护、流量保护、相序/缺相保护，排气过热保护等安全功能。
所述车载电池加热动态特性模拟支路的输入端接入所述第一管道，以与所述电池包的出水口相连，与所述电池包性能测试系统共用所述第二压力表；所述车载电池加热动态特性模拟支路的输出端接入所述第二管道，以与所述电池包的进水口相连，与所述电池包性能测试系统共用所述流量计及所述第一压力表。
所述车载电池加热动态特性模拟支路包括依次连接的：调节阀、用于模拟车载电池加热用加热器的第二加热器、膨胀水壶、用于连接第二水泵(如车载水泵、或串联的多个水泵组)的接口。详细的：所述调节阀分别连接所述第二压力表及所述第二加热器的一端；所述第二加热器的另一端连接所述膨胀水壶的输入端；所述膨胀水壶与所述流量计之间连接所述接口；所述接口使得连接于所述接口的第二水泵的低压输入端连接所述膨胀水壶的输出端，而高压输出端连接所述流量计。
可选的，所述车载电池加热动态特性模拟支路还包括：第四过滤器，连接于所述第二加热器及所述膨胀水壶的输入端之间。
第三实施例
参阅图1，第二实施例的车载电池冷却动态特性模拟支路与车载电池加热动态特性模拟支路还可以通过三通阀集成于一体，从而使得整个模拟系统的结构更加紧凑。详细的，这两条支路中的部件：第二冷凝器、第二压缩机、第三过滤器、板式换热器、第二膨胀阀、第四过滤器、膨胀水壶、第二水泵、第二三通阀、第一三通阀、第二加热器、调节阀，分别对应于图中的：110冷凝器和风扇、111压缩机、112过滤器、113板式换热器、114膨胀阀、115过滤器、116膨胀水壶、117泵、118三通阀、119三通阀、120加热器、121电子调节阀。需要说明的是，本实施例的测试系统同时包括了第三过滤器和第四过滤器是为了达到更优的过滤效果，在实际应用中，本领域技术人员完全可以省略这两个部件的设置，或者在这两个部件中选择其一进行设置。
由于所述车载电池冷却动态特性模拟支路的构成、所述车载电池加热动态特性模拟支路的构成以在第二实施例中做了详细说明，本实施例将主要介绍将这两种支路集成于一体的结构。集成结构主要通过所述第一三通阀和所述第二三通阀来实现，详细的：所述第一三通阀串联于所述调节阀及所述加热器之间，且其输出端连接所述板式换热器的第一换热侧的输入端；所述第二三通阀串联于所述第一三通阀的输出端与所述板式换热器的第一换热侧的输入端之间，且其输出端连接所述板式换热器的第一换热侧的输出端。
较佳的，所述板式换热器、所述第二加热器，以及所述第一管道、所述第二管道的外部通过保温棉包裹。第二膨胀阀采用电子膨胀阀，第二压缩机采用变频压缩机，第二冷凝器的风扇采用pmw控制风扇。第一压力表和第二压力表采用高精度的压力表。
本实施例提供的车载电池冷热动态特性模拟系统，在电池包加热的时候，通过第二三通阀实现冷却液不经过板式换热器；在电池包冷却的时候，通过第一三通阀实现冷却液不经过第二加热器。通过调整第二压缩机和板式换热器的频率，以及调整第二膨胀阀的开度调整制冷功率和过热度，从而来模拟车载环境下的电池包的制冷过程。通过调整第二加热器的功率来调整加热功率，通过调整第二水泵(组)的功率和电子调节阀来调整流速。另外，为了模拟更真实的情况，第三实施例在模拟系统上预留了第二水泵的接口，可用来直接外接某一个车型用的车载水泵以进行加热电池包加热测试。
由于低温下冷却液的粘度很大，所以电池包外部管道的长度和局部阻力对流速的影响较大。鉴于此，本实施例模拟系统内部的管道长度和阻力系数、电池包进水口到模拟系统的管道长度和阻力系数，以及电池包出水口到模拟系统的管道长度和阻力系数要接近车载管道长度和阻力系数。除此之外，本实施例的模拟系统的水平高度和测试用电池包的高度基本一致，管道长度尽可能接近车载管道长度，以更真实模拟车载加热过程。
第四实施例
在前述电池包性能测试系统、车载电池冷热动态特性模拟系统的基础上，本实施例提供用于对其进行远程控制的人机接口、用于对其运行情况进行检测的辅助装置。
所述人机接口通过通信连接电池包性能测试系统、车载电池冷热动态特性模拟系统中的电子部件，并根据用户输入的控制指令来实现对这些电子部件的控制，例如：通过与压力表(按需设置)连接来获取出水和回水压力测量值并显示给用户，通过与流量计(按需设置)连接来实现流量测量并显示给用户，通过与水箱连接来控制冷却液温度等，可选择的，还能够根据用户指令将采集的测量数据保存并输出为excel、csv等格式；又例如，通过与水泵连接来控制水泵的启停操作等；再例如，在制冷功率、过热度、板换出口水温实时显示的同时，可反馈控制第二压缩机、板式换热器和第二膨胀阀。由于篇幅有限，就不一一列举。
所述辅助装置通过通信连接电池包性能测试系统、车载电池冷热动态特性模拟系统中的电子部件，并根据预设的各级保护限值对监测的运行情况进行自动诊断，并在发现异常情况时予以报警(如声光报警、紧急停机)和显示，随后，对故障信息进行存储，例如，自动保存停机前10min的记录信息等。
综上所述，本申请的电池包性能测试系统、及车载电池冷热动态特性模拟系统，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。