CN106080237A - 车载充电机、电池液冷系统及电动汽车 - Google Patents

车载充电机、电池液冷系统及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车载充电机，包括充电模块，用于对电池系统进行充电，还包括：导热板和加热器；所述导热板串联在电池系统的加热循环回路中；所述加热器连接充电模块的输出端，所述充电模块或电池系统通过该输出端向所述加热器提供电源；所述导热板内含流道，所述导热板与加热器连接，所述导热板通过流道将加热器产生的热量与加热循环回路中的制冷液进行热交换。本发明技术方案，无需独立安装高压液体加热器，降低整车成本，减小整车布置复杂性。另外，还提供一种电池液冷系统，降低了系统成本，减小了系统结构。以及提供一种电动汽车，整车成本更低，整车布置复杂性更小。

Description

车载充电机、电池液冷系统及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种车载充电机、电池液冷系统及电动汽车。
背景技术
随着各国对节能与环保的重视度越来越高，传统燃油车的电动化已成为汽车技术发展的主流方向。动力电池作为电动车的主要核心“三电”之一，占有非常重要的位置。在热管理上，采用可适应全天候环境的电池液冷方式，逐渐成为技术主流。为实现液冷电池的加热功能，以提升寒冷环境下的电池充放电性能，一般配备独立的高压液冷加热器，通过加热加热循环回路内的循环液体，实现对电池系统的加热。
整车对动力电池的充放电性能要求较高，特别是在低温环境下，为保证整车动力性，需要动力电池具备常温下同等或接近的充放电功率性能。而一般动力电池因为低温下的电池极化加剧，内阻增加，导致充放电功率性能成倍下降。为满足整车需求，需要通过加热循环液体来加热电池系统至合适的温度。
但是，上述现有的高压液体加热器来加热液体的技术方案，由于需要安装独立的高压液体加热器，导致了硬件成本高、占用整车布置空间等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述成本高、占用整车布置空间的问题，提供一种车载充电机、电池液冷系统及电动汽车。
一种车载充电机，包括充电模块，用于对电池系统进行充电，还包括：导热板和加热器；
所述导热板串联在电池系统的加热循环回路中；
所述加热器连接充电模块的输出端，所述充电模块或电池系统通过该输出端向所述加热器提供电源；
所述导热板与加热器连接，所述导热板内含流道，所述导热板通过流道将加热器产生的热量与加热循环回路中的制冷液进行热交换。
上述车载充电机，通过设计同时具备充电和加热液体功能，加热器利用充电模块或电池系统提供的电源加热，并通过导热板与加热循环回路的制冷液进行热交换，实现了对电池系统的加热功能，无需独立安装高压液体加热器，降低整车成本，减小整车布置复杂性。
一种电池液冷系统，包括加热循环回路和散热循环回路，所述加热循环回路包括如上述的车载充电机。
上述电池液冷系统，通过该同时具备充电和加热液体功能的车载充电机，加热循环回路无需独立安装高压液体加热器，降低了系统成本，减小了系统结构。
一种电动汽车，包括电池系统以及如上述的电池液冷系统。
上述电动汽车，通过该电池系统及电池液冷系统，整车成本更低，整车布置复杂性更小。
附图说明
图1为本发明车载充电机的结构示意图；
图2为加热循环回路的结构示意图；
图3是车载充电机与电池液冷系统的结构示意图；
图4为一个实施例的电池液冷系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体阐述车载充电机、电池液冷系统及电动汽车的技术方案。
参考图1所示，图1为本发明车载充电机的结构示意图，图中示出了车载充电机的结构及加热循环回路部分，包括用于对电池系统进行充电的充电模块(图中虚线示出相关线路)，以及导热板和加热器；
所述导热板串联在电池系统的加热循环回路中；
所述加热器连接充电模块的输出端，所述充电模块或电池系统通过该输出端向所述加热器提供电源；
所述导热板与加热器连接，所述导热板内含流道，所述导热板通过流道将加热器产生的热量与加热循环回路中的制冷液进行热交换。
上述车载充电机，通过设计同时具备充电和加热液体功能，加热器利用充电模块或电池系统提供的电源加热，产生的热量通过导热板内的流道，传输到加热循环回路管道中的制冷液，进行热-热交换，从而提高制冷液温度，由加热循环回路传输给电池系统，实现了对电池系统的加热功能，无需独立安装高压液体加热器，降低整车成本，减小整车布置复杂性。
作为一个实施例，参考图2所示，图2为加热循环回路的结构示意图。其中，所述加热循环回路至少由依次通过管道串联的所述导热板、第一水泵和电池系统构成。
进一步的，所述电池系统的两侧管道上分别连接第一水温传感器和第二水温传感器，第一水温传感器和第二水温传感器分别用于检测电池系统进水和出水的温度参数并发送至所述电池系统的温度控制器，所述温度控制器依据所述温度参数调节加热器的加热功率。
上述实施例的方案，检测电池系统的温度参数可以发送至相应控制器件，进行处理后调节加热器的加热功率。
参考图3所示，图3是车载充电机与电池液冷系统的结构示意图，图中示出了车载充电机的结构及电池液冷系统的加热循环回路和散热循环回路部分，如图3，所述导热板还可以串联在电池系统的散热循环回路中；
至少由依次通过管道串联的所述电池系统、第一三通阀和电池散热器构成电池系统的散热循环回路；该散热循环回路用于对电池系统进行散热；
至少由依次通过管道串联的所述导热板、第一三通阀、电池散热器和第二水泵构成车载充电机的散热循环回路，导热板的一侧与加热器连接，另一侧与充电模块的散热部件紧密接触，对车载充电机的充电模块进行散热；在此处，第二水泵在对充电模块进行散热时进行开启，而在电池系统加热/散热时，可以开启，此时第二水泵结合第一水泵以使制冷液获得更高的循环速率，也可以不开启，此时第二水泵的管道处于直通状态，第一水泵驱动制冷液循环。
其中，所述第一三通阀的A1口连接电池散热器侧的管道，B1口连接导电池系统侧的管道，C1口连接导热板侧的管道。
上述实施例的技术方案，车载充电机接入到电池液冷系统的散热循环回路，车载充电机既成为电池液冷系统的加热循环回路，而电池液冷系统的散热循环回路也可以成为车载充电机的散热循环回路，由电池散热器对车载充电机进行散热，进一步降低了设备整车成本，减小整车布置复杂性。
作为一个实施例，电池液冷系统的散热循环回路可以有三种工作方式：
①所述第一三通阀的A1口-B1口联通，散热器对车载充电机进行散热；具体的，电池系统散热关闭，散热器对车载充电机进行散热。
②所述第一三通阀的A1口-C1口联通，散热器对电池系统进行散热；具体的，车载充电机散热关闭，散热器对电池系统进行散热。
③所述第一三通阀的A1口-B1口-C1口联通，散热器对车载充电机和电池系统进行散热；具体的，第一三通阀都互通，散热器可以同时对车载充电机和电池系统进行散热。
本发明提供一种电池液冷系统，包括加热循环回路和散热循环回路，所述加热循环回路包括上述的车载充电机。
上述实施例的电池液冷系统，通过该同时具备充电和加热液体功能的车载充电机，加热循环回路无需独立安装高压液体加热器，降低了系统成本，减小了系统结构。
作为一个实施例，参考图4所示，图4为一个实施例的电池液冷系统的结构示意图。该实施例的电池液冷系统，还包括快速散热循环回路；
所述电池系统、第一三通阀、第二三通阀、快速制冷装置、第一水泵依次通过管道串联，构成所述快速散热循环回路，用于对电池系统进行快速散热；
其中，第二三通阀的A2口连接电池散热器侧的管道，B2口连接第一三通阀的A1口侧的管道，C1口快速制冷装置侧的管道；快速散热时，第一三通阀的A1口-C1口联通，第二三通阀的B2口-C2口联通。
进一步的，继续参考图4，所述快速制冷装置，可以包括液液热交换器、空调散热器、空调压缩机；
所述液液热交换器包括第一输入口、第一输出口、第二输入口和第二输出口；
所述液液热交换器的第一输入口连接第二三通阀的C2口侧的管道，第一输出口连接第一水泵侧的管道；
所述空调散热器、空调压缩机、所述液液热交换器的第二输入口和第二输出口依次通过管道串联。
进一步的，继续参考图4，所述快速制冷装置还可以包括连接在空调散热器与所述液液热交换器的第二输出口之间的管道上的电磁阀，用于开启或关闭快速散热循环回路。
本发明提供一种电动汽车，包括电池系统以及如上述的电池液冷系统；该电动汽车通过该电池系统及电池液冷系统，整车成本更低，整车布置复杂性更小。
参考图4，该系统有5个工作的闭环回路：
(1)电池系统-第一水温传感器-第一水泵-车载充电机-第一三通阀(B1-C1导通)-第二水温传感器-电池系统，构成了闭环的第一回路，用于通过车载充电机对电池系统进行加热。
(2)电池系统-第二水温传感器-第一三通阀(C1-A1导通)-第二三通阀(B2-A2导通)-电池散热器-第一水泵-第一水温传感器-电池系统，构成了闭环的第二回路，用于通过电池散热器对电池系统进行散热。
(3)液液热交换器-电动压缩机-空调散热器-电磁阀-液液热交换器，构成了闭环的第三回路，用于通过空调散热器对液液热交换器进行制冷。
(4)电池系统-第二水温传感器-第一三通阀(C1-A1导通)-第二三通阀(B2-C2导通)-液液热交换器-第一水泵第一水温传感器-电池系统，构成了闭环的第四回路，用于通过液液热交换器对电池系统进行快速散热。
(5)车载充电机-第一三通阀(C1-A1导通)-第二三通阀(B2-A2导通)-电池散热器-第二水泵-车载充电机，构成了闭环的第五回路，用于通过电池散热器对车载充电机进行散热。
作为一种实施方式，温控系统可实现慢冷、快冷、加热的温控模式的工作和切换；
电池系统温控模式分为三种：
[1]快冷模式：冷却液在第一水泵的驱动下，在第一回路中循环，同时，电动压缩机工作，电磁阀处于打开状态，冷却液在第三回路中循环。第一回路和第三回路通过液液热交换器进行热交换，最终电池系统的热量通过空调散热器快速散发至车身外环境。
[2]慢冷模式：冷却液在第一水泵的驱动下，在第二回路中循环，电池系统的热量通过电池散热器散发至车身外环境。此时，第三回路中的电动压缩机不工作，电磁阀处于关闭状态。
[3]加热模式：冷却液在第一水泵的驱动下，在第四回路中循环，经过第一水泵驱动，经过电池系统、第二水温传感器、电动三通阀，最后冷却水循环至车载充电机的导热板进行加热，再经过第一水温传感器回到电池系统，如此循环。此时，第三回路中的电动压缩机不工作，电磁阀处于关闭状态。
优选的，车载充电机的加热耗电功率可以设置在0.5-10kw之间，并可调；
优选的，车载充电机加热冷却液的功率消耗电源采用直流电，以方便不同条件下的电源选择多样化，降低车载充电机的复杂性。
作为实施方式，车载充电机加热的工作模式可以包括如下三种：
{1}、当整车通过充电枪连接到充电桩上时，加热电源来源于车载充电机通过将从充电模块接入交流市电逆变成的直流电。
{2}、当整车未连接至充电桩时，但SOC(State of Charge，荷电状态，也叫剩余电量)较高时，车载充电机的加热电源来源于电池系统供给。
{3}、当整车未连接至充电桩，但SOC较低时，车载充电机的加热电源来源于发动机带动发电机的怠速发电，并通过逆变成的直流电。
一般情况下，如车辆为纯电动，则只具备模式{1}，模式{2}；如车辆为插电式电动车，则具备模式{1}、模式{2}和模式{3}。
综上实施例，本发明的技术方案，基于液冷电池系统和温控系统基础上，通过设计同时具备充电和加热液体功能的车载充电机，降低整车成本，减小整车布置复杂性，实现电池低温加热功能，同时不影响电池系统的冷却功能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车载充电机，包括充电模块，用于对电池系统进行充电，其特征在于，还包括：导热板和加热器；
所述导热板串联在电池系统的加热循环回路中；
所述加热器连接充电模块的输出端，所述充电模块或电池系统通过该输出端向所述加热器提供电源；
所述导热板与加热器连接，所述导热板内含流道，所述导热板通过流道将加热器产生的热量与加热循环回路中的制冷液进行热交换。
2.根据权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述加热循环回路至少由依次通过管道串联的所述导热板、第一水泵和电池系统构成。
3.根据权利要求2所述的车载充电机，其特征在于，所述电池系统的两侧管道上分别连接第一水温传感器和第二水温传感器，第一水温传感器和第二水温传感器分别用于检测电池系统进水和出水的温度参数并发送至所述电池系统的温度控制器，所述温度控制器依据所述温度参数调节加热器的加热功率。
4.根据权利要求1至3任一项所述的车载充电机，其特征在于，所述导热板还串联在电池系统的散热循环回路中；
至少由依次通过管道串联的所述电池系统、第一三通阀和电池散热器构成电池系统的散热循环回路；
至少由依次通过管道串联的所述导热板、第一三通阀、电池散热器和第二水泵构成车载充电机的散热循环回路，导热板的一侧与加热器连接，另一侧与充电模块的散热部件紧密接触，对车载充电机的充电模块进行散热；
其中，所述第一三通阀的A1口连接电池散热器侧的管道，B1口连接电池系统侧的管道，C1口连接导热板侧的管道。
5.根据权利要求4所述的车载充电机，其特征在于，所述第一三通阀的A1口-B1口联通，散热器对车载充电机进行散热；
所述第一三通阀的A1口-C1口联通，散热器对电池系统进行散热；
或
所述第一三通阀的A1口-B1口-C1口联通，散热器对车载充电机和电池系统进行散热。
6.一种电池液冷系统，包括加热循环回路和散热循环回路，其特征在于，所述加热循环回路包括权利要求1至5任一项所述的车载充电机。
7.根据权利要求6所述的电池液冷系统，其特征在于，还包括快速散热循环回路；
所述电池系统、第一三通阀、第二三通阀、快速制冷装置、第一水泵依次通过管道串联，构成所述快速散热循环回路，用于对电池系统进行快速散热；
其中，第二三通阀的A2口连接电池散热器侧的管道，B2口连接第一三通阀的A1口侧的管道，C1口快速制冷装置侧的管道；快速散热时，第一三通阀的A1口-C1口联通，第二三通阀的B2口-C2口联通。
8.根据权利要求7所述的电池液冷系统，其特征在于，所述快速制冷装置包括：液液热交换器、空调散热器、空调压缩机；
所述液液热交换器包括第一输入口、第一输出口、第二输入口和第二输出口；
所述液液热交换器的第一输入口连接第二三通阀的C2口侧的管道，第一输出口连接第一水泵侧的管道；
所述空调散热器、空调压缩机、所述液液热交换器的第二输入口和第二输出口依次通过管道串联。
9.根据权利要求8所述的电池液冷系统，其特征在于，所述快速制冷装置还包括：连接在空调散热器与所述液液热交换器的第二输出口之间的管道上的电磁阀，用于开启或关闭快速散热循环回路。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括电池系统以及如权利要求6至9任一项所述的电池液冷系统。
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