CN107658522A - 用于电动交通工具的蓄电池的换热装置及电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电动交通工具的蓄电池的换热装置及电动车，其包括热泵系统，热泵系统包括第二换热器以及设置有压缩机和第一换热器的第一模块，压缩机、第一换热器和第二换热器形成冷媒循环回路，第一换热器用于与外部环境中的空气进行换热，第二换热器用于与蓄电池进行换热，所述第二换热器和第一模块之间为通过接头实现的可拆卸连接。本发明中的电动车上设置有第二换热器，并在对蓄电池充电之前和/或充电过程中使用上述换热装置与蓄电池进行换热，保证电动汽车能够快速充电，提高蓄电池的续航性能和使用寿命。由于能够在温度较低的环境下对蓄电池进行充电，解决了电动汽车在低温区域无法使用的问题，有利于电动汽车的推广使用。

Description

用于电动交通工具的蓄电池的换热装置及电动车
技术领域
本发明涉及电动交通工具领域，具体涉及一种用于电动交通工具的蓄电池的换热装置及电动车。
背景技术
现有技术中的汽车大多通过燃烧汽油提供动力运行，不仅消耗不可再生资源，汽油燃烧后排出的尾气还污染环境，是形成雾霾的主要因素之一。
随着人们环保意识不断加强，电动汽车逐渐代替不可再生能源汽车已经成为一种历史必然。电动车有着其自身独特的优势，但同时也存在着一些问题影响其推广普及，成为制约其发展的瓶颈。其中，制约电动车快速普及最为严重的问题就是蓄电池。
蓄电池作为电动汽车提供动力的能源核心部件，有着举足轻重的地位，蓄电池的使用寿命和充电时间长短成为评价电动车好坏的一个重要指标。对蓄电池快速进行充电会引起蓄电池温度过高，严重影响蓄电池的使用寿命，如果充电速度过慢则影响用户体验，无法令用户满意。
另外，现有技术中的蓄电池在低温状态下无法有效进行充电，从而造成电动汽车的续航能力大打折扣，严重影响电动汽车在低温区域的推广发展。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于电动交通工具的蓄电池的换热装置，以解决现有技术中蓄电池快速充电造成蓄电池温度过高和在低温状态下无法有效充电的问题。
有鉴于此，本发明的另一个目的在于提供一种电动车，该电动车上的蓄电池在充电过程中利用上述换热装置进行换热，以实现充电过程中蓄电池始终保持合适的温度。
为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种用于电动交通工具的蓄电池的换热装置，包括热泵系统，所述热泵系统包括第二换热器以及设置有压缩机和第一换热器的第一模块，所述压缩机、第一换热器和第二换热器形成冷媒循环回路，所述第一换热器用于与外部环境中的空气进行换热，所述第二换热器用于与所述蓄电池进行换热，所述第二换热器和第一模块之间为通过接头实现的可拆卸连接；
优选地，所述第二换热器设置在所述电动交通工具上，所述第一模块不设置在所述电动交通工具上。
优选地，所述第二换热器用于在所述蓄电池充电时吸收所述蓄电池产生的热量，和/或，所述第二换热器用于在所述蓄电池充电前对所述蓄电池进行预热。
优选地，所述蓄电池包括多个电池块，相邻两所述电池块间具有间隙；
所述第二换热器包括换热单元，所述换热单元设置于所述间隙中。
优选地，所述换热单元与所述电池块接触换热。
优选地，相邻的所述换热单元相互连接，形成网格结构，多个所述电池块分别设置在所述网格结构的网格中。
优选地，所述第二换热器为微通道换热器，所述换热单元的内部具有多条用于流通冷媒的微通道。
优选地，还包括冷媒连接管，所述冷媒连接管的一端与所述第一模块相连，所述冷媒连接管的另一端具有第一快速接头；
所述第二换热器上设置有第二快速连接头，所述第一快速接头能够与第二快速接头匹配连接，形成冷媒循环通路。
优选地，所述蓄电池利用充电桩进行充电；
所述第一模块和所述充电桩配套设置。
优选地，所述第一模块和所述充电桩使用市电进行供电。
为达上述目的，另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种电动车，包括蓄电池，还包括如上所述的换热装置的第一换热器；
在所述蓄电池充电过程中和/或所述蓄电池充电前，使用如上所述的换热装置对蓄电池的温度进行调节。
优选地，所述蓄电池上设置有充电接口，所述充电接口通过充电线与充电桩相连，为所述蓄电池充电。
有益效果：本申请中的用于电动交通工具的蓄电池的换热装置，能够在蓄电池充电过程中和/或充电前对蓄电池的温度进行调节，当蓄电池因充电速度过快导致自身温度过高时，换热装置带走蓄电池表面的热量，为蓄电池降温，提高充电速度的同时防止因蓄电池温度过热而影响使用寿命。
当蓄电池在温度较低的环境下使用时，在充电之前利用本申请中的换热装置对蓄电池进行预热，将蓄电池表面的温度加热至合理的温度后开始充电，解决了低温状态下蓄电池无法充电和充电速度慢的问题。
本发明中的电动车上设置有上述换热装置中与蓄电池相连的部分，并在对蓄电池充电之前和/或充电过程中使用上述换热装置与蓄电池进行换热，保证电动汽车能够快速充电，提高蓄电池的续航性能和使用寿命，提高电池的使用可靠性。由于能够在温度较低的环境下对蓄电池进行充电，解决了电动汽车在低温区域无法使用的问题，有利于电动汽车的推广使用。
本发明中换热装置的室外机不设置在电动车上，对电动车的蓄电池进行冷却降温和预热时，不使用电动车上的电能，既不会给电动车增加额外的重量，还解决电动车的电能。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚。
图1是本发明实施例一提供的换热装置的连接结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的换热装置的换热结构与蓄电池的装配结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的换热结构的布局放大示意图；
图4是本发明实施例二提供的电动汽车在充电过程中利用换热装置辅助充电的连接结构示意图。
图中：
1、车体；2、第二换热器；21、换热单元；211、微通道；3、蓄电池；31、电池块；4、充电桩；5、室外机；6、充电线；7、充电接口；8、冷媒连接管；9、第一快速接头；10、第二快速接头。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
本发明公开了一种用于电动交通工具的蓄电池的换热装置及电动车，电动车的蓄电池在进行充电过程中和/或在充电之前使用上述换热装置进行换热，以保证蓄电池在充电过程中始终保持相对适宜的温度。
换热装置包括热泵系统，热泵系统中包括设置在电动交通工具上的第二换热器，还包括不设置在电动交通工具上，不随电动交通工具移动的第一模块，所述第一模块为能够与空气进行换热的室外机，室外机中包括压缩机和第一换热器。第一换热器、第二换热器和压缩机形成能够形成冷媒循环回路。
换热装置的第一换热器与外部环境中的空气进行换热，换热装置的第二换热器与蓄电池进行换热。当蓄电池进行快速充电温度升高时，第二换热器将蓄电池产生的热量吸收带走，降低蓄电池表面的温度，保证蓄电池不会因为温度过高而影响使用寿命。当蓄电池充电前周围环境温度较低时，利用本发明中的换热装置先对蓄电池进行预热，使蓄电池及其周围的环境温度达到合适的温度再进行充电，能够有效提高充电的速度和使用可靠性，提高用户的满意度。
实施例一
如图1至图3所示，是本实施例公开的用于电动交通工具的蓄电池的换热装置，该换热装置包括第二换热器2和设置在室外机5中的第一换热器(图中未示出)和和压缩机(图中未示出)。压缩机、第一换热器与第二换热器2相连形成冷媒循环回路与蓄电池3进行换热。其中，第一换热器与空气进行换热，第二换热器2与蓄电池3进行换热，以实现对蓄电池3表面及其周围环境的温度进行调节。
室外机5优选采用现有技术中的空调室外机，制冷技术相对成熟，容易获得且价格不高。由于本实施例中的换热装置既能够制冷又能够制热，因此，在室外机5中还设置有四通阀、节流装置和控制装置等零部件，当换热装置从给蓄电池3进行冷却过程转变为给蓄电池3尽心关于热过程时，控制装置控制四通阀进行换向。
在对蓄电池3进行预热时，室外机5中的第一换热器用于与空气进行换热，吸收空气中的热量，并通过冷媒作为中间介质通过第二换热器2将热量传递给蓄电池3，提高蓄电池3表面及其周围的温度。
对蓄电池3进行冷却降温时，第二换热器2中的冷媒带走蓄电池3表面及其周围的热量，室外机5中的第一换热器与外部环境中的空气进行换热，将热量释放到空气中。
第二换热器2包括换热单元21，换热单元21设置在蓄电池3的电池块31的周围，优选与电池块31的表面接触进行换热，具体的，相邻的电池块31之间具有间隙，换热单元21设置在间隙之间。如图2所示，是本实施例公开的蓄电池与换热结构的具体结构和装配结构。蓄电池3为一矩形块，矩形块的内部具有两行九列，共十八个电池块31，为了增强换热结构的换热性能，扩大换热面积，换热结构为尺寸略小于矩形块外部尺寸的矩形网格结构，该网格结构具有两行九列，共十八个网格，网格结构的网格由换热单元21相互连接构成。网格结构的网格没有顶也没有底，其实质为一个通孔，与蓄电池3的电池块31一一对应设置。网格结构的网格的内表面与电池块31的外表面尺寸相适配，将网格结构安装在蓄电池3上后，网格结构的网格的内表面与电池块31的外表面相接触，保证换热效率最大化。
在对蓄电池3与网格结构进行安装时，电池块31与矩形块的边部之间以及相邻两电池块31之间均具有间隙，网格结构的边部插入到电池块31与矩形块之间的间隙中，电池块31插入到网格中，从而将两者连接在一起。
作为一种替换实施例，在行方向设置的相邻的两个换热单元依次连接成一个条状结构，相邻的两个条状结构相连接龙，并设置在行间隙中，与电池块进行换热。或者，在列方向设置的相连的两个换热单元连接成条状结构，相邻的条状结构形成接龙，与电池块进行换热。
优选的，第二换热器2为微通道换热器，是通道当量直径在10-1000μm的换热器，换热单元21的内部具有数十条细微通道211，如图3所示，将换热单元的流道分隔成数个流程，不仅体积小，而且换热效果非常好。
在第二换热器2的侧壁端部设置有第二快速接10，第二快速接头10用于与设置于冷媒连接管8的一端的第一快速接头9匹配连接，冷媒连接管8的另一端与室外机5相连接，以形成冷媒循环通路。冷媒在室外机5的第一换热器和压缩机以及第二换热器2、冷媒连接管8中循环流动，实现热量交换。为了方便安装，同时为了第一快速接头9能够与第二快速接头10快速连接在一起，在蓄电池3的边框上设置有安装孔，第二快速连接头10能够穿过安装孔与第一快速连接头9相连接，进行冷媒传输。
当蓄电池3在常温下进行充电时，充电过程会导致蓄电池3及其周围环境的温度上升，温度过高直接影响充电效果，严重时容易导致电池损坏无法使用，还容易出现危险，因此需要对蓄电池3进行降温。此时，换热装置的室外机5中的第一换热器作为冷凝器使用，第一换热器中的冷媒与空气进行换热，冷媒放热。冷媒进入到第二换热器2中与蓄电池3进行换热，此时第二换热器2作为蒸发器使用，冷媒与蓄电池3表面进行换热，冷媒吸热带走蓄电池3及其周围的热量，降低蓄电池3及其周围的温度。
当蓄电池3在较低温度下进行充电时，温度过低容易导致充电速度较慢，甚至无法完成充电过程，给用户带来非常不好的体验，因此，需要对蓄电池3进行加热，起到预热作用，而后再对蓄电池3进行充电，提高充电速度。在上述对蓄电池3预热过程中，第二换热器2作为冷凝器使用，换热单元21中的冷媒放热与蓄电池3进行热量交换，将热量传递给蓄电池3。第一换热器作为蒸发器使用，冷媒与空气进行热量交换，吸收空气中的热量，以供给蓄电池3进行预热。
在具体实施过程中，本实施例中的蓄电池3设置在电动汽车上或电动自行车上，该蓄电池利用充电桩进行充电。本实施例中的换热装置与充电桩配套设置，并共同使用市电作为电能来源，即设置一个充电桩同时设置一个室外机，一个充电桩能够给多个蓄电池进行充电，本实施中的一个室外机也能够设置多根冷媒连接管，同时给多个蓄电池进行降温或同时给多个蓄电池进行预热。
另一种替换实施方式是，设置一个充电桩，同时设置多个室外机，有的室外机用于在蓄电池充电过程中对蓄电池进行降温冷却，有的室外机用于在蓄电池充电之前对蓄电池进行预热。
另一种替换实施方式是，设置多个充电桩但只设置一个室外机，在充电桩对蓄电池进行充电时，室外机依次对蓄电池进行降温，或依次进行预热。
实施例二
本实施例中的电动车为电动汽车，本实施例以电动汽车为例对发明内容进行具体解释，当电动车为电动自行车时，其工作原理和结构实质是相同的。如图4所示，是本实施例公开的电动汽车的结构，包括车体1，在车体1内部设置有蓄电池3，蓄电池3的周围设置有如实施例一中所述的用于蓄电池充电过程的换热装置中的第二换热器2，第二换热器2随着车体一起移动。
当需要进行充电的时候，将充电桩4上的充电线6连接至充电接口7上，就能够对蓄电池3进行充电。在充电开始一段时间后，蓄电池3会发热影响充电效果，此时，将室外机5(室外机设置在地面上，不随车辆移动)上连接的冷媒连接管8具有第一快速接头9的一端与车体1上的蓄电池3上的第二快速接口10连接在一起，形成换热循环通路，蓄电池3的电池块31被第二换热器2的换热单元包围进行热交换，对蓄电池3进行降温，保证充电过程的安全性和可靠性。
当电动汽车运行至气温较低的区域需要进行充电时，由于温度较低需要先对蓄电池3进行预热，此时，先将冷媒连接管8通过第一快速接头9与第二快速接头10连接，将第二换热器2与室外机5之间的冷媒循环通路连通，在室外机5、第二换热器2、压缩机(图中未示出)之间形成换热循环回路，对蓄电池3进行加热，使蓄电池3达到一个比较适宜的温度，而后再将充电线6通过充电接口7连接至蓄电池3上，利用充电桩4给蓄电池3充电。
由于室外机5不随电动汽车一起移动，因此减轻了电动汽车自身的重量。由于室外机5使用市电，不使用电动车上电能，因此，不会影响电动汽车的充电时间，增强电动汽车的续航能力。
本发明中的电动汽车上设置有实施例一中所述的换热装置中与蓄电池相连的部分，并在对蓄电池充电之前和/或充电过程中使用上述换热装置与蓄电池进行换热，保证电动汽车能够快速充电，提高蓄电池的续航性能和使用寿命，提高电池的使用可靠性。由于能够在温度较低的环境下对蓄电池进行充电，因此，解决了电动汽车在低温区域无法使用的问题，有利于电动汽车的推广使用。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于电动交通工具的蓄电池的换热装置，其特征在于，包括热泵系统，所述热泵系统包括第二换热器以及设置有压缩机和第一换热器的第一模块，所述压缩机、第一换热器和第二换热器能够形成冷媒循环回路，所述第一换热器用于与外部环境中的空气进行换热，所述第二换热器用于与所述蓄电池进行换热，所述第二换热器和第一模块之间为通过接头实现的可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述第二换热器设置在所述电动交通工具上，所述第一模块部设置在所述电动交通工具上。
3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述第二换热器用于在所述蓄电池充电时吸收所述蓄电池产生的热量，和/或，所述第二换热器用于在所述蓄电池充电前对所述蓄电池进行预热。
4.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述蓄电池包括多个电池块，相邻两所述电池块间具有间隙；
所述第二换热器包括换热单元，所述换热单元设置于所述间隙中。
5.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，所述换热单元与所述电池块接触换热。
6.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，相邻的所述换热单元相互连接，形成网格结构，多个所述电池块分别设置在所述网格结构的网格中。
7.根据权利要求1至6任一项所述的换热装置，其特征在于，所述第二换热器为微通道换热器，所述换热单元的内部具有多条用于流通冷媒的微通道。
8.根据权利要求1至6任一项所述的换热装置，其特征在于，还包括冷媒连接管，所述冷媒连接管的一端与所述第一模块相连，所述冷媒连接管的另一端具有第一快速接头；
所述第二换热器上设置有第二快速连接头，所述第一快速接头能够与第二快速接头匹配连接，形成冷媒循环通路。
9.根据权利要求1至6任一项所述的换热装置，其特征在于，所述蓄电池利用充电桩进行充电；
所述第一模块和所述充电桩配套设置。
10.根据权利要求9所述的换热装置，其特征在于，所述第一模块和所述充电桩使用市电进行供电。
11.一种电动车，包括蓄电池，其特征在于，还包括如权利要求1至10任一项所述的换热装置的第一换热器；
在所述蓄电池充电过程中和/或所述蓄电池充电前，使用如权利要求1至10任一项所述的换热装置对蓄电池的温度进行调节。
12.根据权利要求11所述的电动车，其特征在于，所述蓄电池上设置有充电接口，所述充电接口通过充电线与充电桩相连，为所述蓄电池充电。
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