CN108183283A - 一种用于电动汽车电池的冷却装置及一种充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于电动汽车电池的冷却装置及一种充电桩，所述冷却装置包括至少一个冷却回路、至少一个制冷回路及至少一第一换热器，所述第一换热器串接于所述冷却回路及制冷回路，所述冷却回路内的第一工质与所述制冷回路内的第二工质通过所述第一换热器热交换；所述冷却装置与所述电动汽车连接，所述冷却回路与所述电动汽车内的与电池热交换的车载回路连通构成一工作回路，所述制冷回路通过所述第一换热器冷却所述冷却回路内的第一工质，所述第一工质在所述工作回路内循环流动并与所述电池热交换以冷却所述电池。采用上述技术方案后，实现在电动汽车电池快速充电时对电池进行冷却，使其保持在合理范围内。

Description

一种用于电动汽车电池的冷却装置及一种充电桩
技术领域
本发明涉及电动汽车电池温度控制领域，尤其涉及一种用于电动汽车电池的冷却装置及一种充电桩。
背景技术
随着汽车技术的发展，电动汽车在车辆中的占有率越来越高，而电动汽车以电池为动力，需要经常充电。为了方便用户使用，电动汽车快速充电的需求也越来越大，然而快速充电时电池的发热量较大，现有的车载电池液体冷却方式无法满足其散热要求，从而限制了充电电流，影响了充电速度。
解决上述技术问题的一种思路是开发一种大功率车载冷却系统，这种车载冷却系统的额定功率为原有车载冷却系统的2-3倍，同时车载冷却系统的重量显著增加，导致电动汽车续航里程下降。此外，这种方案仅适用于快速充电时的状态，对于正常行驶的车辆来说设计过于冗余，同时提高了成本。
因此需要设计一种新的用于电动汽车电池的冷却装置及一种充电桩，能够在快速充电时使电动汽车的电池的温度保持在合理范围。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种用于电动汽车电池的冷却装置及一种充电桩，能够在电动汽车的电池快速充电时使电池的温度保持在合理范围。
本发明公开了一种用于电动汽车电池的冷却装置，所述冷却装置包括至少一个冷却回路、至少一个制冷回路及至少一第一换热器，所述第一换热器串接于所述冷却回路及制冷回路，所述冷却回路内的第一工质与所述制冷回路内的第二工质通过所述第一换热器热交换；所述冷却装置与所述电动汽车连接，所述冷却回路与所述电动汽车内的与电池热交换的车载回路连通构成一工作回路，所述制冷回路通过所述第一换热器冷却所述冷却回路内的第一工质，所述第一工质在所述工作回路内循环流动并与所述电池热交换以冷却所述电池。
优选地，所述制冷回路包括：第二换热器，串接于所述制冷回路内，与外部环境热交换；压缩机，串接于所述制冷回路内，压缩所述第二工质；所述制冷回路工作时，所述第一换热器为蒸发器，所述第二换热器为冷凝器，所述第二工质在所述制冷回路内循环流动以制冷。
优选地，所述制冷回路还包括：风扇，设于所述第二换热器外侧，为所述第二换热器提供气流。
优选地，所述制冷回路还包括：膨胀阀，串接于所述制冷回路内，调节所述制冷回路的流量。
优选地，所述冷却回路包括：接头，串接于所述冷却回路内，用于与电动汽车内的车载回路连接，使所述冷却回路与所述车载回路连通；泵，串接于所述冷却回路内，使所述第一工质循环流动。
优选地，所述冷却回路还包括：短路支路，跨接于所述接头的两侧；三通阀，串接于所述接头的任一侧，并与所述短路支路的任一端连接；至少一蓄冷罐，串接于所述冷却回路内；当所述接头未与所述电动汽车连接时，所述三通阀连通所述短路支路与所述冷却回路以将所述接头短路，所述第一工质在所述冷却回路内循环流动，所述制冷回路冷却所述冷却回路内的第一工质，所述蓄冷罐存储冷却后的第一工质；当所述接头与所述电动汽车连接时，所述三通阀连通所述接头与所述冷却回路，所述冷却回路与所述电动汽车内的车载回路连通构成所述工作回路，所述蓄冷罐释放所述第一工质在所述工作回路内循环流动以冷却所述电池。
优选地，所述蓄冷罐内设有温度传感器；所述蓄冷罐的入口或出口设有一电磁阀；当所述接头未与所述电动汽车连接时，打开所述电磁阀，所述制冷回路冷却所述第一工质，所述蓄冷罐存储所述第一工质，当所述温度传感器检测所述蓄冷罐内第一工质的温度小于一温度阈值时，所述制冷回路停止制冷，关闭所述电磁阀。
优选地，所述蓄冷罐采用真空绝热板作为绝热材料。
优选地，所述第一换热器为板式换热器。
本发明还公开了一种充电桩，包括上述的冷却装置。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.实现在电动汽车电池快速充电时对电池进行冷却，使其保持在合理范围内；
2.支持在短时间内对多个电动汽车的电池进行冷却，无需等待。
附图说明
图1为符合本发明一优选实施例中冷却装置的结构示意图；
图2为符合本发明一优选实施例中冷却装置的蓄冷工作状态示意图；
图3为符合本发明一优选实施例中冷却装置的冷却工作状态示意图。
附图标记：
10-充电装置、11-短路支路、12-充电插头、13-制冷回路、14-冷却回路、15-接头、16-压缩机、17-膨胀阀、18-第二换热器、19-第一换热器、20-风扇、21-泵、22-蓄冷罐、23-三通阀、24-电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
参阅图1，为符合本发明一优选实施例中冷却装置的结构示意图，用于对电动汽车的电池进行冷却。所述冷却装置包括：
-冷却回路14
所述冷却回路14设于所述冷却装置内，其内有第一工质。所述第一工质可以是冷却液，或者水。
-制冷回路13
所述制冷回路13设于所述冷却装置内，作为冷源工作，其内有第二工质。所述第二工质可以是制冷剂，在工作过程中发生相态变化。
-第一换热器19
所述第一换热器19设于所述冷却装置内，串接于所述冷却回路14及制冷回路13，所述冷却回路14内的第一工质与所述制冷回路13内的第二工质通过所述第一换热器19热交换。所述第一换热器19优选为板式换热器。
所述冷却装置工作时与所述电动汽车连接，所述冷却回路14与所述电动汽车内的与电池热交换的车载回路连通构成一工作回路，所述制冷回路13通过所述第一换热器19冷却所述冷却回路14内的第一工质，所述第一工质在所述工作回路内循环流动并与所述电池热交换以冷却所述电池。当所述电动汽车停车充电时，可将所述冷却装置与所述电动汽车连接，通过所述第一工质作为媒介将所述电池的温度控制在合理范围内。上述方案实现了从电动汽车外部对电池进行冷却，避免了车载冷却装置的成本增加。所述第一工质可选择与车载冷却液相同的工质，以保持稳定的冷却效果，避免不同的工质混合造成的潜在隐患。
所述冷却装置既可以作为独立的设备使用，也可以集成在充电桩内，作为充电桩的一个部分，以便在充电的过程中同步使用，减小了设备体积。图1中虚线部分内均为充电桩的内部构造，该充电桩还包括充电装置10及充电插头12。
具体地，所述制冷回路13包括：
-第二换热器18
所述第二换热器18串接于所述制冷回路13内，与外部环境热交换。所述第二换热器18常设于室外以充分利用外部环境的温度。
-压缩机16
所述压缩机16串接于所述制冷回路13内，压缩所述第二工质。
所述制冷回路13工作时，所述第一换热器19为蒸发器，所述第二换热器18为冷凝器，所述第二工质在所述制冷回路13内循环流动以制冷。
进一步地，所述制冷回路13还包括：
-风扇20
所述风扇20设于所述第二换热器18外侧，为所述第二换热器18提供气流，取得更好地热交换效果。
-膨胀阀17
所述膨胀阀17串接于所述制冷回路13内，调节所述制冷回路13的流量。
作为所述冷却装置的进一步改进，所述冷却回路14包括：
-接头15
所述接头15串接于所述冷却回路14内，用于与电动汽车内的车载回路连接，使所述冷却回路14与所述车载回路连通，以构成工作回路。
-泵21
所述泵21串接于所述冷却回路14内，使所述第一工质循环流动。
进一步地，所述冷却回路14还包括：
-短路支路11
所述短路支路11跨接于所述接头15的两侧。
-三通阀23
所述三通阀23串接于所述接头15的任一侧，并与所述短路支路11的任一端连接。
-蓄冷罐22
所述蓄冷罐22串接于所述冷却回路14内，由绝热材料制成，例如真空绝热板，可保持其内存储的第一工质的温度以保存冷量或热量。
当所述接头15未与所述电动汽车连接时，所述三通阀23连通所述短路支路11与所述冷却回路14以将所述接头15短路，所述第一工质在所述冷却回路14内循环流动，所述制冷回路13冷却所述冷却回路14内的第一工质，所述蓄冷罐22存储冷却后的第一工质。当所述接头15与所述电动汽车连接时，所述三通阀23连通所述接头15与所述冷却回路14，所述冷却回路14与所述电动汽车内的车载回路连通构成所述工作回路，所述蓄冷罐22释放冷却后的第一工质，所述第一工质在所述工作回路内循环流动以冷却所述电池。本方案实施后，所述冷却装置可以在空闲时段进行储能，当有多辆电动汽车需要充电时，无需等待制冷回路13启动工作，可利用所述蓄冷罐22直接对电动汽车的电池进行冷却，缩短等待时间，在短时间内能对多辆电动汽车的电池进行冷却，方便快捷。所述制冷回路13可以视情况选择不工作或者作为补充的冷源工作。
作为所述冷却装置的进一步改进，所述蓄冷罐22内设有温度传感器，所述温度传感器可设于所述蓄冷罐22内的顶部、中部或底部，以全面检测所述蓄冷罐22内第一工质的温度。所述蓄冷罐22的入口或出口设有电磁阀24，以控制所述第一工质流入或流出所述蓄冷罐22。当所述接头15未与所述电动汽车连接时，打开所述电磁阀24以允许所述第一工质流入所述蓄冷罐22，所述制冷回路13冷却所述第一工质，所述蓄冷罐22存储所述第一工质。当所述温度传感器检测所述蓄冷罐22内第一工质的温度小于一温度阈值时，所述制冷回路13停止制冷，关闭所述电磁阀24。所述温度阈值可以是10摄氏度。本改进实施例通过温度传感器来反馈控制所述蓄冷罐22的储能，所述制冷回路13工作以使所述蓄冷罐22储能，当所述蓄冷罐22内第一工质的温度过低时，停止制冷。以上技术方案实现了节约能源的技术效果，使所述蓄冷罐22内的第一工质的温度保持在合理地范围，避免过冷。
参阅图2，为符合本发明一优选实施例中冷却装置的蓄冷工作状态示意图，该图显示了利用所述蓄冷罐22进行蓄冷的工作状态。当所述冷却装置未与电动汽车连接时，所述冷却回路14及制冷回路13可利用闲暇时段工作以蓄冷。从图2中可以看出所述制冷回路13中的第二工质沿逆时针方向流动，此时所述第二换热器18为冷凝器，所述第一换热器19为蒸发器，所述制冷回路13工作于制冷状态，通过所述第一换热器19冷却所述冷却回路14中的第一工质。所述三通阀23连通所述短路支路11与所述冷却回路14，使所述接头15被短路(在图中显示为虚线)，所述冷却回路14构成自循环的回路，所述泵21工作使所述第一工质在所述冷却回路14内循环流动，所述电磁阀24打开，冷却后的第一工质存储在所述蓄冷罐22内。在夏季需要经常冷却电池的情况时，若没有电动汽车停靠或充电，所述冷却装置可进行蓄冷，以便在电动汽车到来时迅速进入工作状态。
参阅图3，为符合本发明一优选实施例中冷却装置的冷却工作状态示意图，该图显示了所述冷却装置与电动汽车连接时，对所述电池进行冷却的工作状态。图3中显示所述三通阀23连通所述接头15与所述冷却回路14，使车载回路与冷却回路14构成所述工作回路，所述电磁阀24打开，所述蓄冷罐22释放已冷却的第一工质以冷却所述电池。所述制冷回路13可视情况作为补充冷源进行工作。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车电池的冷却装置，其特征在于，
所述冷却装置包括至少一个冷却回路、至少一个制冷回路及至少一第一换热器，所述第一换热器串接于所述冷却回路及制冷回路，所述冷却回路内的第一工质与所述制冷回路内的第二工质通过所述第一换热器热交换；
所述冷却装置与所述电动汽车连接，所述冷却回路与所述电动汽车内的与电池热交换的车载回路连通构成一工作回路，所述制冷回路通过所述第一换热器冷却所述冷却回路内的第一工质，所述第一工质在所述工作回路内循环流动并与所述电池热交换以冷却所述电池。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述制冷回路包括：
第二换热器，串接于所述制冷回路内，与外部环境热交换；
压缩机，串接于所述制冷回路内，压缩所述第二工质；
所述制冷回路工作时，所述第一换热器为蒸发器，所述第二换热器为冷凝器，所述第二工质在所述制冷回路内循环流动以制冷。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，
所述制冷回路还包括：
风扇，设于所述第二换热器外侧，为所述第二换热器提供气流。
4.如权利要求2或3所述的冷却装置，其特征在于，
所述制冷回路还包括：
膨胀阀，串接于所述制冷回路内，调节所述制冷回路的流量。
5.如权利要求1-3任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述冷却回路包括：
接头，串接于所述冷却回路内，用于与电动汽车内的车载回路连接，使所述冷却回路与所述车载回路连通；
泵，串接于所述冷却回路内，使所述第一工质循环流动。
6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，
所述冷却回路还包括：
短路支路，跨接于所述接头的两侧；
三通阀，串接于所述接头的任一侧，并与所述短路支路的任一端连接；
至少一蓄冷罐，串接于所述冷却回路内；
当所述接头未与所述电动汽车连接时，所述三通阀连通所述短路支路与所述冷却回路以将所述接头短路，所述第一工质在所述冷却回路内循环流动，所述制冷回路冷却所述冷却回路内的第一工质，所述蓄冷罐存储冷却后的第一工质；
当所述接头与所述电动汽车连接时，所述三通阀连通所述接头与所述冷却回路，所述冷却回路与所述电动汽车内的车载回路连通构成所述工作回路，所述蓄冷罐释放所述第一工质在所述工作回路内循环流动以冷却所述电池。
7.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，
所述蓄冷罐内设有温度传感器；
所述蓄冷罐的入口或出口设有一电磁阀；
当所述接头未与所述电动汽车连接时，打开所述电磁阀，所述制冷回路冷却所述第一工质，所述蓄冷罐存储所述第一工质，当所述温度传感器检测所述蓄冷罐内第一工质的温度小于一温度阈值时，所述制冷回路停止制冷，关闭所述电磁阀。
8.如权利要求6或7所述的冷却装置，其特征在于，
所述蓄冷罐采用真空绝热板作为绝热材料。
9.如权利要求2或3所述的冷却装置，其特征在于，
所述第一换热器为板式换热器。
10.一种充电桩，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的冷却装置。
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