本申请涉及到一种电池箱温度控制技术领域，特别是涉及一种可通用于多种电动汽车的具有控温防热失控的浸液式电池箱温度控制系统。
背景技术：
现有的电动汽车所用到的电池箱，在温度控制方面大多是采用风控或是水控。图1是现有的风控的电池箱的示意图。这种风控的电池箱具有控制温度的风的进口204和出口206。风控的电池箱，需要敞开的空间以及单体电池间需要足够的间隔，降低了空间利用率和电池箱的能量密度，敞开的空间容易造成灰尘、液体等异物进入，灰尘的沉积降低了散热效率，提高了电池箱热失控，液体的积聚提高了短路的危险系数。图2A，图2B是现有的水控的电池箱的局部示意图、水路示意图。这种水控的电池箱，在由单电池201构成的电池组202周围设置有模组框架205和散热顶盖207，电池组202通过卡扣203与模组框架205实现固定，并且模组框架205中设置有用于控制温度的水路。水控的电池箱对密封性要求比较严苛，因为漏水极易导致电池短路，造成起火爆炸。为防止水冷液体泄漏导致电池组短路，提高电池组热平衡，专利号CN201320344003.8水冷系统采用绝缘油液作为冷却介质，绝缘油液沸点一般高于200℃，而锂电池的SEI膜在90～130℃会分解，这一温度下电解液与嵌入锂，活性物质与胶黏剂都会发生反应。一旦有电池发生热失控，这一热失控电池附近液体会很快加热到200℃以上，直接导致周围电池温度升高，引发电池热失控。
技术实现要素：
有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种浸液式电池箱温度控制系统，使其具有优异的温度控制和温度均衡能力。
为了实现上述目的，依据本发明提出的一种浸液式电池箱温度控制系统，其包括：至少一个浸液式电池箱，该浸液式电池箱包括：电池箱外壳，具有第一容纳空间；多个电池组，容纳于该第一容纳空间里，所述多个电池组之间电连接后向该电池箱外壳外延伸出正负电极；电绝缘、不可燃且沸点低于65℃的蒸发冷却液，该蒸发冷却液注入于该第一容纳空间里，部分或全部浸泡该电池组的高度，该蒸发冷却液的液面与该电池箱外壳的上侧壁之间有空隙；及，加热装置，设置于该电池箱外壳之内或之外，并与该蒸发冷却液热接触；其中，该电池箱外壳的上部设置有排出该蒸发冷却液受热产生的蒸汽的蒸汽排出口，该电池箱外壳还设置有该蒸发冷却液的蒸汽冷凝降温后回流的回流口；第一降温管路，一端与该蒸汽排出口连通，另一端与该回流口连通，该第一降温管路中设置有第一涡流泵；第二降温管路，一端与该蒸汽排出口连通，另一端与该回流口连通，该第二降温管路中设置有冷凝器及第二涡流泵；第三降温管路，由该第二降温管路中并联出热交换支管路，该热交换支管路与空调回路中的换热器热接触；温度传感器，设置于该浸液式电池箱的该电池组侧，检测该电池组的温度；以及温度控制单元，接收该温度传感器发送的该电池组的温度信号，控制该第一降温回路、第二降温回路、第三降温回路或加热装置的启动和关闭。
本发明还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其中所述的蒸发冷却液为六碳氟代酮。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其中所述的温度控制单元，在该电池组的温度低于第一阈值时，启动该加热装置和/或该第一降温管路；在该电池组的温度介于第一阈值和第二阈值时，启动该第一降温管路，使得该蒸发冷却液的蒸汽经由该第一降温管路冷凝降温后回流到该浸液式电池箱；在该电池组的温度介于第二阈值和第三阈值时，启动该第二降温管路，使得该蒸发冷却液的蒸汽经由该第二降温管路冷凝降温后回流到该浸液式电池箱；在该电池组的温度大于第三阈值时，启动该第三降温管路及该空调回路，使得该蒸发冷却液的蒸汽经由该第三降温管路冷凝降温后回流到该浸液式电池箱。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其中所述的该电池组的温度大于第三阈值时，随该在该电池组的温度调整该空调回路的冷却级别：所述的电池组的温度大于第三阈值并且小于第四阈值时，该空调回路启动第一级制冷；该电池组的温度大于第四阈值并且小于第五阈值时，该空调回路启动第二级制冷；该电池组的温度大于第五阈值时，该空调回路启动第三级制冷。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其还包括压力传感器及浓度传感器，该压力传感器设置于该降温管路中，检测该降温管路中的压力；该浓度传感器，设置于该降温管路中，检测该蒸汽的浓度；该压力传感器及该浓度传感器分别与该温度控制单元信号连接。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其中所述的温度控制单元根据该温度、该压力和/或该浓度，控制该第一降温回路、第二降温回路、第三降温回路或加热装置的启动和关闭，控制异常时的报警。
为了实现上述目的，依据本发明还提出的一种浸液式电池箱温度控制系统，其包括：至少一个浸液式电池箱，该浸液式电池箱包括：电池箱外壳，具有第一容纳空间；多个电池组，容纳于该第一容纳空间里，所述多个电池组之间电连接后向该电池箱外壳外延伸出正负电极；电绝缘、不可燃且沸点低于65℃的蒸发冷却液，该蒸发冷却液注入于该第一容纳空间里，部分或全部浸泡该电池组，该蒸发冷却液的液面与该电池箱外壳的上侧壁之间有空隙；及加热装置，设置于该电池箱外壳之内或之外，并与该蒸发冷却液热接触；其中，该电池箱外壳的上部设置有排出该蒸发冷却液受热产生的蒸汽的蒸汽排出口，该电池箱外壳还设置有该蒸发冷却液的蒸汽冷凝降温后回流的回流口；降温管路，一端与该蒸汽排出口连通，另一端与该回流口连通，该降温管路中设置有涡流泵；多个降温单元，分别与该降温管路的不同部位热接触；温度传感器，设置于该浸液式电池箱的该电池组侧，检测该电池组的温度；以及温度控制单元，接收该温度传感器发送的该电池组的温度信号，控制该多个降温单元或加热装置的工作。
本发明还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其中所述的多个降温单元分别是第一风扇、第二风扇、第一制冷部、第二制冷部及第三制冷部。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其中所述的多个降温单元是风扇散热部、电子制冷部、空调系统冷却部中一种或多种的组合。
前述的浸液式电池箱温度控制系统，其中所述的温度控制单元，在该电池组的温度达到预定阈值时报警。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明的浸液式电池箱温度控制系统，至少具有下列优点：
一、本发明的浸液式电池箱温度控制系统，蒸发冷却液充分接触电池组，具有控制各电池组温度均衡的技术效果。
二、本发明的浸液式电池箱温度控制系统，在单个电池失控情况下，热失控电池周边蒸发冷却液沸腾迅速气化，相变带走大量热，使热失控电池周围温度得到完全控制，遏制其对相邻电池的影响，从而遏制电池热失控扩散的。
三、本发明的浸液式电池箱温度控制系统，电池组浸泡于蒸发冷却液，具有防止电火花及灭火的技术效果。
四、本发明的浸液式电池箱温度控制系统，同时具有很强的热失控控制以及抑制连锁反应发生的能力，同时在电池组热失控起火后具有优异的灭火作用，对热失控具有非常优异的抑制扩散作用。
附图说明
图1是现有的风控的电池箱的示意图。
图2A是现有的水控的电池箱的局部示意图。
图2B是现有的水控的电池箱的水路示意图。
图3是本发明浸液式电池箱第一实施例的剖视示意图。
图4是本发明浸液式电池箱温度控制系统第一实施例的示意图。
图5是本申请浸液式电池箱第二实施例的立体示意图。
图6是本申请浸液式电池箱第二实施例的剖视示意图。
图7是本申请浸液式电池箱第二实施例的装有电池组的下壳体的立体示意图。
图8A是本申请浸液式电池箱第二实施例的上壳体的立体示意图。
图8B是本申请浸液式电池箱第二实施例的上壳体的剖视示意图。
图9A是本申请浸液式电池箱第二实施例的加热套的俯视示意图。
图9B是本申请浸液式电池箱第二实施例的加热套的侧视示意图。
图9C是本申请浸液式电池箱第二实施例的加热套的另一侧视示意图。
图10是本发明浸液式电池箱温度控制系统第二实施例的示意图。
图11是空调回路的换热器的示意图。
图12是本发明浸液式电池箱温度控制系统第二实施例的控制示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的浸液电池箱及其温度控制系统其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效详细说明。
请参阅图3所示，是本发明浸液式电池箱一实施例的剖视示意图。
本发明一实施例的浸液式电池箱300包括，电池箱外壳310、容纳于电池箱外壳310内的多个电池组8及蒸发冷却液11。
上述的电池箱外壳310内具有第一容纳空间313。该电池箱外壳310的上部设置有排出该蒸发冷却液11受热产生的蒸汽的蒸汽排出口6，该电池箱外壳310还设置有蒸发冷却液11的蒸汽冷凝降温后回流的回流口61。
上述的多个电池组8容纳于该电池箱外壳310的第一容纳空间313内，所述多个电池组8之间电连接后向电池箱外壳310外延伸出正负两个电极(图中未示出)。
上述的蒸发冷却液11注入于该电池箱外壳310的第一容纳空间里313，侵泡该电池组8的部分或全部高度。该蒸发冷却液11为电绝缘、不燃烧且沸点低于60℃的液体。该蒸发冷却液11是现有已知冷却液,例如为六碳氟代酮，但不以此为限。本实施例中，蒸发冷却液11浸满该电池组8，并且不充满该第一容纳空间里313。蒸发冷却液11例如在申请号为201210430819.2的中国专利申请中公开。蒸发冷却液11较佳为选用标准大气压下沸点介于40℃至60℃的液体。
上述的浸液式电池箱300还可以包括加热装置10，设置于电池箱外壳310内或电池箱外壳310外，与该蒸发冷却液11热接触。本实施例中，加热装置10设置在电池箱外壳310底部外侧。
上述的浸液式电池箱300还可以包括加热装置10，设置于电池箱外壳310内或电池箱外壳310外，与该蒸发冷却液11热接触。本实施例中，加热装置10设置在电池箱外壳310底部外侧。
上述的电池箱外壳310包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2密封连接界定出该第一容纳空间313。该电池箱外壳310内还可以设置有第二容纳空间315，该第二容纳空间315与该第一容纳空间313为各自独立的空间，相互不连通。在其他实施例中，该第二容纳空间315与该第一容纳空间313可以是相互连通的。
上述的浸液式电池箱300还可以包括电池管理电路板71。该电池管理电路板71设置于该第二容纳空间313里，该电池管理电路板71与该多个电池组8信号连接，接收和传输该多个电池组8的状态信息。电池组8的状态信息是指电池的电压、电流、电阻、发热、充电状态或电量等信息，但不以此为限。
上述的浸液式电池箱300可以用于电动汽车，为电动汽车提供动力。用于电动汽车时，可以串并联多个浸液式电池箱300。
本发明的浸液式电池箱300，蒸发冷却液11充分接触电池组8，具有控制电池组温度的均衡的技术效果。本发明的浸液式电池箱300，在单个电池失控情况下，热失控电池周边蒸发冷却液11沸腾迅速气化，相变带走大量热，使热失控电池周围温度得到完全控制，遏制其对相邻电池的影响，从而遏制电池热失控扩散的。本发明的浸液式电池箱300，电池组8浸泡于蒸发冷却液11，具有防止电火花及灭火的技术效果。
请参阅图4所示，是本发明浸液式电池箱温度控制系统第一实施例的示意图。本实施例的浸液式电池箱温度控制系统，包括浸液式电池箱300、降温管路、多个降温单元及温度控制单元430。
所述的浸液式电池箱300如前实施例所述，不再赘述。在其他实施例中，可以有多个电连接的浸液式电池箱300构成动力电池包。
所述的降温管路，是指连通管418和涡流泵401构成的降温回路。降温管路的一端与浸液式电池箱300的蒸汽排出口6连通，另一端与各浸液式电池箱300的回流口61连通。该蒸发冷却液11受热产生的该蒸汽在该降温管路中冷凝降温。
所述的多个降温单元，分别与该降温管路的不同部位热接触。本实施例中，多个降温单元包括依次设置于该连通管418周围的第一风扇801，第二风扇802，第一空调冷风口803，第二空调冷风口804及第三空调冷风口805。该第一空调冷风口803，第二空调冷风口804及第三空调冷风口805分别与空调系统(图未示出)的冷却系统连通。在其他实施例中，该多个降温单元可以是，风扇散热部、电子制冷部、空调系统冷却部中一种或多种的组合。
所述的温度控制单元430，接收该电路板71检测到的电池组8的温度信号，控制该多个降温单元或加热装置10的工作。
请参阅图5至图9C所示，是本发明浸液式电池箱另一实施例的立体图、剖视图、装有电池组的下壳体的立体示意图、上壳体的立体示意图、上壳体的剖视示意图、加热套的俯视示意图、加热套的侧视示意图、加热套的另一侧视示意图。
本实施例的浸液式电池箱300包括，电池箱外壳310及多个电池组8。多个电池组8装入电池箱上壳体1和电池箱下壳体2组成的电池箱外壳310内。电池箱上下壳体1、2密封，密封等级达到IP67，通过在绑带槽3内布置绑带实现电池箱上下壳体1、2固定。在电池组8与下壳体2之间固定有加热装置10。加热装置10包括加热套101(刚性材料，见图6)和放置于加热套101内的加热垫103，加热装置10连接线束，通过线套5和线套51将线束引出电池箱外壳310外，线套5和线套51穿过上壳体1上的孔501和孔502(见图7)。电池箱外壳310的下壳体2底端一角开有回流孔61，冷凝降温的蒸发冷却液11通过回流孔61回到电池箱外壳310内部。多个电池组8电连接后的正负极端子4和端子41一体注塑在上壳体1上。电池管理电路板(BMS从板)71容纳于电池箱外壳310内，电池管理电路板(BMS从板)71的线束通过孔7引出。在上壳体1上设置有汇聚板9，汇聚板9能够将蒸发冷却液11的蒸汽汇聚，通过上壳体1上的蒸汽口6，将蒸汽引出。蒸发冷却液11加注于电池箱外壳310内，蒸发冷却液11的液面超过电池组8高度约2mm。在汇聚板9上设计有筋91，筋91形成起到对蒸汽引导流通作用的通道92。加热套101上底面102开有适量孔105，加热套下底面103与加热套102上底面中间有竖板104，竖板104提高加热套强度，提供满足支撑电池组8的强度，在竖板104上开有适量的孔106。
请参阅图10、图11、图12所示，分别是本发明浸液式电池箱温度控制系统第二实施例的示意图、换热器示意图、浸液式电池箱温度控制系统第二实施例的控制示意图。
本实施例的浸液式电池箱温度控制系统，包括多个浸液式电池箱300电联后组成的电池箱组412，第一降温管路、第二降温管路、第三降温管路、温度传感器512、513、压力传感器514、气体浓度传感器515、522以及温度控制单元511。
所述的浸液式电池箱300如前两个实施例所述。
所述的第一降温管路，起始端连通浸液式电池箱300蒸汽排出口6，另一端连通浸液式电池箱300的回流口61，第一降温管路中设置有第一涡流泵415及三向阀414，三向阀414的b1方向管路最后连接到浸液式电池箱300的回流口61。
所述的第二降温管路，起始端连通浸液式电池箱300蒸汽排出口6，另一端连通浸液式电池箱300的回流口61，第二降温管路中设置有第一涡流泵415、三向阀414、三向阀414的a1方向管路、散热器413、第二涡流泵402、三向阀403，三向阀403的c方向管路最后连接到浸液式电池箱300的回流口61。
所述的第三降温管路，是由第二降温管路的三向阀403分出支路，如图10中三向阀403的b方向分出支路，该支路与空调回路的换热器404(制冷)热接触后连通到通浸液式电池箱300的回流口61。图10中，压缩机402与冷凝器407相连，冷凝器407后面安装有风扇406，冷凝器407连接储液罐405，储液罐405与膨胀阀410连接，经膨胀阀410后管路联通换热器404(换热器404为吸热制冷部件，兼有乘员舱制冷与电池箱组412冷却液散热功能)组成完整的空调回路。其中散热器413与冷凝器407布置于车辆前端靠，车辆行驶时的自然风冷却。
浸液式电池箱在正常使用时，电池发热正常，蒸发冷却液11蒸汽从电池箱300相变蒸发出来，经涡流泵415，进入三向电磁阀414，此时b1方向处于关闭状态，冷却液经散热器413冷却液化，再经涡流泵401进入三向电磁阀403，此时b方向关闭，蒸发冷却液经c方向回流进入电池箱300完成电池组冷却。
冬季电池在低温下启动和充电存在安全隐患，同时低温下电池箱组412可用电量很低。本实施例的浸液式电池箱温度控制系统，还提供实时监控模式，在冬季车辆长时间停放，当电池温度低于温度第一阈值时(如10℃)，启动加热功能，当电池组温度达到第二温度阈值(如30℃)，则停止加热。具体的是，当电池温度低于温度第一温度阈值时(如10℃)电池箱300底部加热单元420通电，对电池箱内蒸发冷却液进行加热。在箱内压力变化不大时，蒸发冷却液从电池箱300蒸发出来，经涡流泵415进入三向电磁阀414，此时a1方向关闭，b1方向导通使冷却液回流进入电池箱组412。
浸液式电池箱温度控制系统，在蒸发冷却液急剧挥发状态，如电池异常发热，电池热失控等情况下，需要高效快速散热，保证冷却液在液转气与气转液相变过程的速度，才能达到抑制热失控目的。此时仅仅依靠散热器413已无法满足需求，空调管路的换热器404开始发挥作用(此处换热器404不工作时是传统的空调蒸发器)；(请参阅图11)蒸发冷却液的蒸汽经涡流泵401走三通403的a、b管路，经换热器404的冷却液入口111进入，经出口112流出。空调回路的冷媒经入口114进入，经出口115流出，空调回路的冷媒冷媒在管路中116中由液态变为气态吸收大量热，经翅片113与冷却管路117接触，蒸发冷却液在管路117内流通，达到冷却的目的。
所述的温度控制单元(BMS)511，通过CAN线接收传感器信息，并传递控制命令。每个电池箱300中布置有温度传感器512、513；在涡流泵415与电池组412之间，靠近电池组412一端布置有气体压力传感器514和定压阀522；在散热器413与涡流泵401之间，靠近涡流泵401一端布置有气体浓度传感器515。
温度传感器512、513反馈电池温度T，气体压力传感器514反馈管路内气体压力P，气体浓度传感器515反馈蒸汽浓度μ。三种反馈状态量，用于系统逻辑判断采用哪一种冷却控制模式。图12中，三向电磁阀414连接控制信号线519，涡流泵414连接控制线号线526，气体压力传感器514连接信号线524，温度传感器512连接信号线520，温度传感器513连接信号线521，压缩机402连接控制信号线516，涡流泵401连接控制信号线517，气体浓度传感器515连接信号线523，三向电磁阀403连接控制信号线518。
本实施例的浸液式电池箱温度控制系统，该温度控制单元(BMS)511根据接收到的气体压力P、蒸汽浓度μ及电池温度T信息控制电池箱的温度。
1)当电池温度T小于第一温度阈值(如10℃)时，启动加热装置10及第一降温管路；第一降温管路即，三通电磁阀414导通b1方向，涡旋泵415启动；蒸发冷却液11的蒸汽经管路到达涡流泵415，经涡流泵415进入三向电磁阀414，经b1方向返回电池箱300。
2)当电池温度T大于等于第一阈值且小于第二阈值(例如30℃)时，启动第一降温管路(不启动或关闭加热装置10)；即，三通电磁阀414导通b1方向，涡旋泵415启动；蒸发冷却液11的蒸汽经管路到达涡流泵415，经涡流泵415进入三向电磁阀414，经b1方向返回电池组300。还可以根据气体压力P的大小进一步提供冷却效果，例如管路内气体压力P大于等于第一压力阈值P1(如2.5MPa时)时，启动第二降温管路。
3)当电池温度T大于等于第二温度阈值并小于第三阈值(例如40℃)时，启动第二降温管路；即，三向电磁阀414导通a1方向，三通电磁阀403导通c方向，涡旋泵401、415启动；冷却液11的蒸汽经管路到达涡流泵415，经涡流泵415进入三向电磁阀414，经a1方向进入散热器413冷却液化，经散热器413出来的冷却液到达涡流泵401，冷却液11从涡流泵401流出，经三向电磁阀403的c方向返回电池箱300。还可以根据蒸汽浓度μ调整温度控制方式，例如，蒸汽浓度μ高于浓度阈值时提高涡旋泵401、415的功率，或者启动第三降温管路和空调系统，强制制冷。
4)当电池温度T大于等于第三温度阈值并小于第四温度阈值(例如45℃)时，启动第三降温管路和空调系统；即，三向电磁阀414导通a1方向，三通电磁阀403导通b方向，空调系统启动一级制冷。还可以根据蒸汽浓度μ调整温度控制方式，例如，根据蒸汽浓度μ高于浓度阈值时提高涡旋泵401、415的功率，或者根据蒸汽浓度μ调整空调系统的制冷等级。
5)当电池温度T大于等于第四温度阈值并小于第五温度阈值(例如60℃)时，启动第三降温管路和空调系统；即，三向电磁阀414导通a1方向，三通电磁阀403导通b方向，空调系统启二动级制冷。还可以根据蒸汽浓度μ调整温度控制方式，例如，根据蒸汽浓度μ高于浓度阈值时提高涡旋泵401、415的功率，或者根据蒸汽浓度μ调整空调系统的制冷等级。
6)当电池温度T大于第五温度阈值(例如60℃)时，启动第三降温管路和空调系统；即，三向电磁阀414导通a1方向，三通电磁阀403导通b方向，空调系统启动满负荷制冷，涡旋泵401、415启动满负荷工作模式。此时，冷却液11的蒸汽经管路到达涡流泵415，经涡流泵415进入三向电磁阀414，经a1方向进入散热器413冷却液化，经散热器413出来的冷却液到达涡流泵401，冷却液11从涡流泵401流出，三向电磁阀403导通b方向，冷却液11进入换热器404，空调回路启动极限制冷，经换热器404流出的冷却液11返回电池箱300。
本实施例中所述的温度阈值、压力阈值仅为举例，实际使用中可以根据实际使用环境进行调整。例如第一温度阈值可以是单值9.5℃或10℃或10.5℃，还可以是数值区间，如9℃-11℃。
本实施例的浸液式电池箱温度控制系统，该温度控制单元(BMS)511根据接收到的气体压力P及电池温度T判断是否为异常状态，异常时报警。例如电池温度T超过报警温度阈值(例如65℃)时报警，提示停止使用；例如，电池温度T小于第一温度阈值(如10℃)，但气体压力P大于报警压力阈值P1(如2.5MPa)时报警，提示温度控制系统故障。
上述实施例的涡旋泵401、415可以是变频涡旋泵，可以根据气体压力P、蒸汽浓度μ调整输出功率，减少热管理能量消耗。本实施例中采用的是具有一级、二级和极限三个工作模式的涡旋泵，也可以是多模式的涡旋泵。
本实施例的浸液式电池箱温度控制系统，优选为，每一个电池箱300到涡旋泵415的管路直径和管长保持基本一致，从涡旋泵401回流每个电池箱300的管径和管长保持基本一致。可以保证各个电池箱300内压力均衡。
本发明中的热接触应广义理解，包括物理接触、热对流接触、热辐射接触等等。
本发明的浸液式电池箱温度控制系统，可以共用空调回路，减少全封闭电池箱为蒸汽冷凝而造成的空间上的浪费。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本发明实施的范围，依据本发明的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。