CN106585318A - 电动车的电池冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动车的电池冷却系统，包括电池组件、制冷组件和散热件，所述制冷组件通过第一管道与所述散热件的进口和出口连通，所述散热件与所述电池组件的表面接触。通过制冷组件对车厢内制冷，散热件与电池组件的表面接触，制冷组件通过散热件与电池组件换热，实现对电池的冷却。本发明无需低温水箱、水路管道、膨胀水箱、板式蒸发器等部件，在不影响车厢制冷和电池冷却的情况下，极大地减少了整机的重量。

Description

电动车的电池冷却系统
技术领域
本发明涉及电池冷却技术领域，尤其涉及一种电动车的电池冷却系统。
背景技术
目前电动车热泵系统的电池冷却多采用双蒸发双冷凝系统，系统在夏季时一路蒸发系统通过板式换热器或者其他换热器与水路进行换热，再通过水泵将冷却后的水通入电池侧的管路中，对电池进行冷却；冬季则通过低温水箱与外界换热，再将冷却后的水由水泵系统导入电池侧的管路中，对电池进行冷却。然而该系统部件繁多，需要包括水路系统、蒸发系统、与水进行换热的换热器、低温水箱系统，其中水路系统包括低温水箱、管路、膨胀水箱等重量较大的部件，其他系统的子部件也比较繁多，且重量都比较大，从而无法满足对电动车的减重要求。
公开号为CN 104822550 A的中国专利提出了一种热泵式空调装置，其具有：电动压缩机，其配置在电动汽车的电动机室内；冷凝器，其配置在车室内；以及冷媒排出管，其将所述电动压缩机和所述冷凝器连结，使冷媒从所述电动压缩机向所述冷凝器流动，在所述冷媒排出管的中途位置设置脉动抑制单元，该脉动抑制单元抑制从所述电动压缩机排出的冷媒的脉动，将所述脉流抑制单元配置在与所述电动压缩机的冷媒排出口相比的车辆上方位置，将所述脉流抑制单元的冷媒流入口设定在与所述脉流抑制单元的冷媒流出口相比的车辆上方位置。
上述热泵式空调装置相对而言整机重量较小，但是该装置没有考虑对电池的冷却，不适用于电池车的热泵系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、重量小的电动车的电池冷却系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电动车的电池冷却系统，包括电池组件、制冷组件和散热件，所述制冷组件通过第一管道与所述散热件的进口和出口连通，所述散热件与所述电池组件的表面接触。
本发明的有益效果在于：通过制冷组件对车厢内制冷，散热件与电池组件的表面接触，制冷组件通过散热件与电池组件换热，实现对电池的冷却。本发明无需低温水箱、水路管道、膨胀水箱、板式蒸发器等部件，在不影响车厢制冷和电池冷却的情况下，极大地减少了整机的重量。
附图说明
图1为本发明实施例的电动车的热管理系统的连接结构示意图；
图2为本发明实施例一的电动车的热管理系统的连接结构示意图。
标号说明：
100、电池组件；200、制冷组件；300、散热件；1、压缩机；2、内部冷凝器；3、外部冷凝器；4、蒸发器；5、气液分离器；6、第一阀门；7、第二阀门；8、第三阀门；9、第四阀门；10、第一节流管；11、单向阀；12、第二节流管；13、冷却风扇；14、泵；15、功率元件；16、电动机；17、散热水箱；18、空调加热器；19、鼓风机；20、膨胀水箱。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：制冷回路通过散热件与电池接触，直接对电池进行冷却。
请参阅图1，本发明提供一种电动车的电池冷却系统，包括电池组件100、制冷组件200和散热件300，所述制冷组件200通过第一管道与所述散热件300的进口和出口连通，所述散热件300与所述电池组件100的表面接触。
从上述描述可知，所述散热件可围绕所述电池组件设置，也可贯穿电池组件的中间空隙处，例如，电池组件包括多个电池，散热件设于电池与电池之间的空隙处。
进一步的，所述散热件300为微通道铝扁管，所述制冷组件200包括压缩机1、内部冷凝器2、外部冷凝器3、蒸发器4和气液分离器5，所述压缩机1、内部冷凝器2、外部冷凝器3、蒸发器4和气液分离器5通过第二管道依次首尾连接，所述外部冷凝器3通过第三管道与所述气液分离器5连接，所述外部冷凝器3、微通道铝扁管、气液分离器5通过第一管道依次连接，所述内部冷凝器2、微通道铝扁管、气液分离器5通过第一管道依次连接。
从上述可知，本发明的有益效果在于：压缩机、内部冷凝器、外部冷凝器、蒸发器、气液分离器通过第二管道依次首尾连接，可以实现车厢内的制冷和制热的切换；外部冷凝器、微通道铝扁管、气液分离器通过第一管道依次连接，内部冷凝器、微通道铝扁管、气液分离器通过第一管道依次连接，微通道铝扁管与电池接触，通过微通道铝扁管与电池接触，微通道铝扁管内的制冷剂直接与电池进行换热，实现对电池的冷却。
进一步的，还包括第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8和第四阀门9，所述第一阀门6设于内部冷凝器2和外部冷凝器3之间，所述第三阀门8设于外部冷凝器3和蒸发器4之间，所述第三阀门8还通过第三管道和气液分离器5连接，所述第四阀门9设于内部冷凝器2和微通道铝扁管之间，所述第二阀门7设于内部冷凝器2和第四阀门9之间。
从上述可知，通过控制第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门的开合状态，能够控制系统实现不同的冷却模式，以应对不同的环境。如夏季将第一阀门开启、第二阀门关闭、第三阀门开启、第四阀门开启，利用外部冷凝器冷凝，蒸发器供车厢内环境降温以及电池冷却；而冬季将第一阀门关闭、第二阀门开启、第三阀门开启、第四阀门开启，利用内部冷凝器冷凝，蒸发器供电池冷却。
进一步的，还包括第一节流管10，所述第一节流管10与所述第一阀门6并联。
从上述描述可知，节流管能够通过改变节流截面或节流长度控制流体流量，设置第一节流管与第一阀门并联，形成简易的流量控制阀，实现流量调节。除了节流管，也可以采用现有技术中其他能够进行节流控制的器件或装置。其中，第一阀门、第二阀门采用普通的电磁阀即可，第三阀门采用三通阀，通过调节三通阀的流通方向控制外部冷凝器出来的制冷剂流向哪个回路，第四阀门采用电子膨胀阀，达到流量控制的目的。
进一步的，还包括单向阀11，所述第三阀门8和微通道铝扁管分别通过所述单向阀11与气液分离器5连接。
进一步的，还包括第二节流管12，所述第二节流管12设于第三阀门8与蒸发器4之间。
从上述描述可知，通过第二节流管实现节流作用。
进一步的，还包括冷却风扇13，所述冷却风扇13设于所述外部冷凝器3的一侧。
从上述描述可知，设置冷却风扇可将空气中的热量传至外部冷凝器上，以提高制热量，降低外部冷凝器结霜的可能。
进一步的，还包括泵14、功率元件15、电动机16和散热水箱17，所述功率元件15和电动机16上分别设有散热装置，所述泵14、散热水箱17和功率元件15的散热装置通过第四管道依次首尾连接，泵14、散热水箱17和电动机16的散热装置通过第四管道依次首尾连接，所述散热水箱17靠近并设于所述外部冷凝器3的另一侧。
从上述描述可知，电动机和功率元件可通过散热水箱进行散热，然后通过冷却风扇将散热水箱中的热量传至外部冷凝器，以进行余热的回收。
进一步的，还包括空调加热器18和鼓风机19，所述空调加热器18和鼓风机19设置于所述蒸发器4的一侧。
从上述描述可知，车厢内制热时，当设定的温度与车内温度差异较大时，可启动鼓风机，控制空调加热器进行加热。
进一步的，所述电池组件100表面设置有PTC加热器。
从上述描述可知，当电池温度低于正常工作温度时，能够利用PTC加热器对电池进行加热，使电池温度达到正常工作温度。该PTC加热器可为采用PTC制作的发热膜。
请参照图2，本发明的实施例一为：
一种电动车的电池冷却系统，包括电池组件100、制冷组件200和微通道铝扁管，所述制冷组件200包括压缩机1、内部冷凝器2、外部冷凝器3、蒸发器4和气液分离器5，所述电池冷却系统还包括第一阀门、第一节流管、第二阀门、冷却风扇、第三阀门、第二节流管、第四阀门、单向阀、空调加热器、鼓风机、泵、功率元件、电动机、散热水箱和膨胀水箱，所述功率元件和电动机上分别设有散热装置；
所述压缩机1、内部冷凝器2、并联的所述第一阀门6和第一节流管10、外部冷凝器3、第三阀门8、第二节流管12、蒸发器4和气液分离器5通过第二管道依次首尾连接，形成第一回路；
其中，所述外部冷凝器3通过第二管道与第三阀门8的入口连接，第三阀门8的第一出口通过第一管道与第一节流管10连接；
所述第三阀门8的第二出口通过第三管道与单向阀11的一端连接，单向阀11的另一端通过第三管道与气液分离器5连接，所述压缩机1、内部冷凝器2、并联的所述第一阀门6和第一节流管10、外部冷凝器3、第三阀门8、单向阀11、气液分离器5组成第二回路；
所述外部冷凝器3、第四阀门9、微通道铝扁管、单向阀11、气液分离器5还通过第一管道依次连接，压缩机1、内部冷凝器2、并联的所述第一阀门6和第一节流管10、外部冷凝器3、第四阀门9、微通道铝扁管、单向阀11、气液分离器5组成第三回路；
所述内部冷凝器2、第二阀门7、第四阀门9、微通道铝扁管、单向阀11、气液分离器5通过第一管道依次连接，压缩机1、内部冷凝器2、第二阀门7、第四阀门9、微通道铝扁管、单向阀11、气液分离器5组成第四回路；如图2所示；
上述微通道铝扁管与电池组件100接触，所述电池组件100表面还设有PTC制成的发热膜。
所述鼓风机19和空调加热器18设于蒸发器4的一侧，冷却风扇13设于外部冷凝器3的一侧，散热水箱17设于外部冷凝器3的另一侧；所述泵14、散热水箱17和功率元件15的散热装置通过第四管道依次首尾连接，泵14、散热水箱17和电动机16的散热装置通过第四管道依次首尾连接，所述泵14还通过第四管道与膨胀水箱20连接。
下面对上述电动车的电池冷却系统的工作原理进行描述，主要包括四种工作模式：
夏季模式：第一阀门6开启，第二阀门7关闭，第三阀门8开启，第四阀门9开启，此时为双蒸发单冷凝模式，压缩机1将制冷剂压缩成高压气态，外部冷凝器3将该高压气态制冷剂冷凝成液态，液态制冷剂到达蒸发器4供车厢内环经降温，到达微通道铝扁管内供电池冷却，最终蒸发器4和微通道铝扁管出来的气态制冷剂混合后进入压缩机1吸气口。
冬季模式：即空调采暖电池冷却模式，第一阀门6关闭，第二阀门7开启，第三阀门8开启，第四阀门9开启，此时为双蒸发单冷凝模式，压缩机1将制冷剂压缩成高压气态，起冷凝作用的为内部冷凝器2，外部冷凝器3作为蒸发器4在室外进行换热，微通道铝扁管内的制冷剂供电池冷却，最终双蒸发器4(即外部冷凝器3和微通道铝扁管)出来的气态制冷剂混合后经单向阀11进入压缩机1吸气口；
春秋季模式：第一阀门6关闭，第二阀门7开启，第四阀门9开启，压缩机1将制冷剂压缩成高压气态，起冷凝器作用的是内部冷凝器2，外部冷凝器3和微通道铝扁管作为蒸发器4，并根据环境温度情况，调节空调加热器18的风门及第三阀门8的流通方向；
低温电池加热模式：第一阀门6关闭，第二阀门7开启，第四阀门9关闭，起冷凝器作用的是内部冷凝器2，外部冷凝器3作为蒸发器4，电池组件表面的发热膜为电池加热，并根据环境温度情况，调节空调风门及三通阀7的流通方向；
以上述冬季模式、春秋季模式、低温电池加热模式工作时，室外温度都较低，现有的热泵系统在低温度下制冷剂吸气比容增大，压缩机的吸气量会迅速降低，压缩机压比增大，系统的性能系数不断降低，且排气温度也会不断升高，压缩机常常会因过热保护而停机，而本发明电动车的电池冷却系统，冷却电池的蒸发器蒸发温度相对较高，双蒸发器出口制冷剂混合后提高了压缩机的进气压力，降低了压缩机吸气口制冷剂的比容，提高了制冷剂的吸气量，降低了压缩机压比，从而提高系统的性能系数；
化霜模式：电动机16、功率元件15通过散热水箱17散热时，可通过冷却风扇13将散热水箱17中的热量传至外部冷凝器3上，以提高热量，降低结霜的可能。同时可增加外部冷凝器3的进风温度，提高整个系统的制热量。
综上所述，本发明提供的电动车的电池冷却系统，能够根据实际环境采用不同的模式对电池进行冷却，减小了系统运行能耗，并且既能实现对车厢内的制冷，又能达到对电池的冷却目的，无需低温水箱、水路管道、膨胀水箱、板式蒸发器等部件，极大地减少了整机的重量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动车的电池冷却系统，包括电池组件，其特征在于，还包括制冷组件和散热件，所述制冷组件通过第一管道与所述散热件的进口和出口连通，所述散热件与所述电池组件的表面接触。
2.根据权利要求1所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，所述散热件为微通道铝扁管，所述制冷组件包括压缩机、内部冷凝器、外部冷凝器、蒸发器和气液分离器，所述压缩机、内部冷凝器、外部冷凝器、蒸发器和气液分离器通过第二管道依次首尾连接，所述外部冷凝器通过第三管道与所述气液分离器连接，所述外部冷凝器、微通道铝扁管、气液分离器通过第一管道依次连接，所述内部冷凝器、微通道铝扁管、气液分离器通过第一管道依次连接。
3.根据权利要求2所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一阀门设于内部冷凝器和外部冷凝器之间，所述第三阀门设于外部冷凝器和蒸发器之间，所述第三阀门还通过第三管道和气液分离器连接，所述第四阀门设于内部冷凝器和微通道铝扁管之间，所述第二阀门设于内部冷凝器和第四阀门之间。
4.根据权利要求3所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，还包括第一节流管，所述第一节流管与所述第一阀门并联。
5.根据权利要求3所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，还包括单向阀，所述第三阀门和微通道铝扁管分别通过所述单向阀与气液分离器连接。
6.根据权利要求3所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，还包括第二节流管，所述第二节流管设于第三阀门与蒸发器之间。
7.根据权利要求2所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，还包括冷却风扇，所述冷却风扇设于所述外部冷凝器的一侧。
8.根据权利要求7所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，还包括泵、功率元件、电动机和散热水箱，所述功率元件和电动机上分别设有散热装置，所述泵、散热水箱和功率元件的散热装置通过第四管道依次首尾连接，泵、散热水箱和电动机的散热装置通过第四管道依次首尾连接，所述散热水箱靠近并设于所述外部冷凝器的另一侧。
9.根据权利要求2所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，还包括空调加热器和鼓风机，所述空调加热器和鼓风机设置于所述蒸发器的一侧。
10.根据权利要求1所述的电动车的电池冷却系统，其特征在于，所述电池组件表面设置有PTC加热器。
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