CN103287253B - 液-液冷却型混合动力汽车用电池冷却系统 - Google Patents

液-液冷却型混合动力汽车用电池冷却系统 Download PDF

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Abstract

一种混合电动车冷却技术领域的液-液冷却型混合动力汽车用电池冷却系统，包括：电动压缩机、油液分离器、车外循环装置、车内循环装置、液-液换热器、电池冷却装置和控制器局域网，其中：电动压缩机的输出端与车外循环装置的输入端相连，输入端与油液分离器的输出端相连，车外循环装置的输出端、车内循环装置的输入端和液-液换热器的制冷剂入口由第一三通阀相连，车内循环装置的输出端、液-液换热器的制冷剂出口和油液分离器的输入端由第二三通阀相连，电池冷却装置的冷却输入端和冷却输出端分别与液-液换热器的冷却液出口与冷却液入口相连形成回路。本发明安装可靠，性能稳定，装拆方便、节省空间等优点。

Description

液-液冷却型混合动力汽车用电池冷却系统
技术领域
本发明涉及的是一种混合电动车冷却技术领域的系统，具体是一种液-液冷却型混合动力汽车用电池冷却系统。
背景技术
能源紧张和气候变化使具有节能环保优势的混合动力汽车受到了全球的关注。混合动力汽车采用电能取代石油等化石燃料作为动力。电池作为电能的载体是整个混合动力汽车的动力来源，其性能的好坏直接影响着混合动力汽车的使用性能和寿命。混合动力汽车运行过程中，电池会产生大量热量，若热量不能及时排出，会使电池的各个部件温度升高，超过电池的有效工作范围，严重影响电池的效率和使用寿命，同时带来安全隐患。因此设计合理、高效稳定的电池冷却系统至关重要。
目前公开的混合动力汽车的电池冷却系统，在电池箱上设置进风口和出风口，进风口连接送风总成，出风口连接排风口总成，且设置在电池箱的一侧边上。所设计的冷却系统缺点为使用两个风机的结构复杂的构造，受环境影响较大，恶劣工况下冷却效果不稳定。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN100999188，公开日2007-07-18，记载了一种用于混合动力汽车的水冷系统，逆变器冷却系统连接在电机冷却系统上，冷却系统包括彼此相连的逆变器冷却系统、电机冷却系统、辅助冷却系统、散热器以及散热器风扇。该技术设计的水冷系统是将车辆上的电机冷却系统、辅助冷却系统与逆变器冷却系统有机地结合在一起。但该现有技术并不针对电池冷却系统，且未公开其控制模式，同时该技术中的逆变冷却系统、电机冷却系统、辅助冷却系统散热耦合关系复杂，各个冷却系统管路承压能力不同，导致系统冷量分配不均。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种液-液冷却型混合动力汽车用电池冷却系统，该系统冷却效果稳定且结构简单。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：电动压缩机、油液分离器、车外循环装置、车内循环装置、液-液换热器、电池冷却装置和控制器局域网，其中：电动压缩机的输出端与车外循环装置的输入端相连，输入端与油液分离器的输出端相连，车外循环装置的输出端、车内循环装置的输入端和液-液换热器的制冷剂入口由第一三通阀相连，车内循环装置的输出端、液-液换热器的制冷剂出口和油液分离器的输入端由第二三通阀相连，电池冷却装置的冷却输入端和冷却输出端分别与液-液换热器的冷却液出口与冷却液入口相连形成回路，控制器局域网依据电池冷却装置的温度调节电池冷却装置的循环参数、电动压缩机的转速、车外循环装置和车内循环装置的循环参数。
所述的车内循环装置的输出端设置第一膨胀阀，该第一膨胀阀的一端与第一三通阀的第一端口相连，控制端与控制器局域网相连，控制器局域网控制第一膨胀阀的开度。
所述的液-液换热器的制冷剂入口设置第二膨胀阀和电磁阀，第二膨胀阀与电磁阀相连，电磁阀的一端与第一三通阀的第二端口相连，第二膨胀阀和电磁阀的控制端均与控制器局域网相连，控制器局域网控制第二膨胀阀和电磁阀的开度。
所述的车外循环装置的输出端设置干燥器，该干燥器与第一三通阀的第三端口相连。
所述的车外循环装置和车内循环装置均包括：换热器和风扇，其中：风扇的控制端与控制器局域网相连并由其控制。
所述的电池冷却装置包括：设有温度传感器的电池、补偿水箱和循环水泵，其中：补偿水箱、循环水泵和液-液换热器的第二输入端依次相连，液-液换热器的第二输出端、电池和循环水泵依次相连，形成回路，温度传感器与控制器局域网相连并传输温度信息，循环水泵的控制端与控制器局域网相连并由其控制。
所述的液-液换热器为紧凑型板式换热器，包括：由上至下依次设置的垫片、换热板和固定钢板。
本发明的系统可以进行两种冷却模式，即制冷模式和单冷却模式。
本发明电池冷却系统，冷却回路与空调系统布置在前舱，不需要送风系统和排风系统，
节约了后备箱内的空间，降低了风冷却系统所带来的噪声；液-液换热器不受环境影响，冷却效果好；采用联动控制，合理调节电磁阀的开闭时间和开度，既保证空调制冷的需求同时也满足了电池冷却的要求；本发明安装可靠，性能稳定，装拆方便、节省空间等优点。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是制冷模式下，工质的流动方向示意图；
图3是冷却模式下，工质的流动方向示意图；
图4是液-液换热器的结构示意图；
图5是图4的A-A向剖面图；
图6是图4的B-B向剖面图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本实施例包括：电动压缩机101、油液分离器110、车外循环装置、车内循环装置、液-液换热器113、电池冷却装置和控制器局域网CAN117，其中：电动压缩机101的输出端与车外循环装置的输入端相连，输入端与油液分离器110的输出端相连，车外循环装置的输出端、车内循环装置的输入端和液-液换热器113的制冷剂入口404由第一三通阀105相连，车内循环装置的输出端、液-液换热器113的制冷剂出口607和油液分离器110的输入端由第二三通阀109相连，电池冷却装置的冷却输入端和冷却输出端分别与液-液换热器113的冷却液出口606与冷却液入口405相连形成回路，控制器局域网CAN117依据电池冷却装置的温度调节电池冷却装置的循环参数、电动压缩机101的转速、车外循环装置和车内循环装置的循环参数。
所述的车内循环装置的输出端设置第一膨胀阀106，该第一膨胀阀106的一端与第一三通阀105的第一端口相连，控制端与控制器局域网CAN117相连，控制器局域网CAN117控制第一膨胀阀106的开度。
所述的液-液换热器113的制冷剂入口404设置第二膨胀阀112和电磁阀111，第二膨胀阀112与电磁阀111相连，电磁阀111的一端与第一三通阀105的第二端口相连，第二膨胀阀112和电磁阀111的控制端均与控制器局域网CAN117相连，控制器局域网CAN117控制第二膨胀阀112和电磁阀111的开度。
所述的车外循环装置的输出端设置干燥器104，该干燥器104与第一三通阀105的第三端口相连。
所述的车外循环装置和车内循环装置均包括：换热器102、108和风扇103、107，其中：风扇103、107的控制端与控制器局域网CAN117相连并由其控制，换热器102、108均为平行流换热器。
所述的电池冷却装置包括：设有温度传感器的电池115、补偿水箱116和循环水泵114，其中：补偿水箱116、循环水泵114和液-液换热器113的第二输入端依次相连，液-液换热器113的第二输出端、电池115和循环水泵114依次相连，形成回路，温度传感器与控制器局域网CAN117相连并传输温度信息，循环水泵114的控制端与控制器局域网CAN117相连并由其控制。
当系统处于制冷模式时，第一三通阀105处于全开启状态，工质的流动方向如附图2所示。一部分制冷剂在电动压缩机101压缩作用下，变成高温高压的气态工质，经过车外的换热器103和第一膨胀阀106冷凝成为过冷液体，进入车内的换热器108，蒸发变成气态工质，经过油分离器110进入电动压缩机101，完成制冷循环，满足车内舒适性要求。另一部分制冷剂经过第一三通阀105进入第二膨胀阀112，经过液-液换热器113后，由第二三通阀109和油分离器110返回压缩机。在循环水泵114作用下，冷却液流经电池115，在液-液换热器113处与制冷剂进行热交换，实现电池115的冷却，保证其在合理的温度范围内运行。根据115处的温度信号，对电动压缩机101的转数、车外的风扇103的功率、车内的风扇107的功率、电磁阀111的开度、第一膨胀阀106的开度、第二膨胀阀112的开度和循环水泵114的流量进行联动控制，保障系统高效可靠的运行。
当系统处于单冷却模式时，第一三通阀105处于半开启状态，与第一膨胀阀106连接方向处于关闭状态，工质的流动方向如附图3所示。一部分制冷剂在电动压缩机101压缩作用下，变成高温高压的气态工质，经过车外换热器103和第一膨胀阀106冷凝成为过冷液体，进入第二膨胀阀112，经过液-液换热器113后，由第二三通阀109和油分离器110返回压缩机。在循环水泵114作用下，冷却液流经电池115，在液-液换热器113处与制冷剂进行热交换，实现电池115的冷却，保证其在合理的温度范围内运行。根据115处的温度信号，对电动压缩机101的转数、车外风扇103的功率、车内的风扇107的功率、电磁阀111的开度、第一膨胀阀106的开度、第二膨胀阀112的开度和循环水泵114的流量进行联动控制，保障系统高效可靠的运行。
所述的电动压缩机101为直流电驱动的涡旋式无级变速压缩机。
如图4、图5和图6所示，所述的液-液换热器113为紧凑型板式换热器，包括：由上至下依次设置的垫片401、换热板402和固定钢板403。
所述的液-液换热器113的换热翅片为人字形结构换热翅片608。
本系统使用的冷却液是50%（v/v）乙二醇和50%（v/v）水的混合物。

Claims (3)

1.一种液-液冷却型混合动力汽车用电池冷却系统，其特征在于，包括：电动压缩机、油液分离器、车外循环装置、车内循环装置、液-液换热器、电池冷却装置和控制器局域网，其中：电动压缩机的输出端与车外循环装置的输入端相连，输入端与油液分离器的输出端相连，车外循环装置的输出端、车内循环装置的输入端和液-液换热器的制冷剂入口由第一三通阀相连，车内循环装置的输出端、液-液换热器的制冷剂出口和油液分离器的输入端由第二三通阀相连，电池冷却装置的冷却输入端和冷却输出端分别与液-液换热器的冷却液出口与冷却液入口相连形成回路，控制器局域网依据电池冷却装置的温度调节电池冷却装置的循环参数、电动压缩机的转速、车外循环装置和车内循环装置的循环参数；
所述的车内循环装置的输出端设置第一膨胀阀，该第一膨胀阀的一端与第一三通阀的第一端口相连，控制端与控制器局域网相连，控制器局域网控制第一膨胀阀的开度；
所述的液-液换热器的制冷剂入口设置第二膨胀阀和电磁阀，第二膨胀阀与电磁阀相连，电磁阀的一端与第一三通阀的第二端口相连，第二膨胀阀和电磁阀的控制端均与控制器局域网相连，控制器局域网控制第二膨胀阀和电磁阀的开度；
所述的车外循环装置的输出端设置干燥器，该干燥器与第一三通阀的第三端口相连；
所述的电池冷却装置包括：设有温度传感器的电池、补偿水箱和循环水泵，其中：补偿水箱、循环水泵和液-液换热器的第二输入端依次相连，液-液换热器的第二输出端、电池和循环水泵依次相连，形成回路，温度传感器与控制器局域网相连并传输温度信息，循环水泵的控制端与控制器局域网相连并由其控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的车外循环装置和车内循环装置均包括：换热器和风扇，其中：风扇的控制端与控制器局域网相连并由其控制。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的液-液换热器为紧凑型板式换热器，包括：由上至下依次设置的垫片、换热板和固定钢板。
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