CN109638377A - 电池冷却系统、车辆换电系统及电池冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池冷却系统、车辆换电系统及电池冷却控制方法。该电池冷却系统包括：冷却液回路，其包括相互连接的供冷源、储液容器、动力源及多条相互并联的电池冷却支路；在使用状态下，充电电池接入电池冷却支路中；旁通支路，其第一端在动力源下游与电池冷却支路上游之间接入冷却液回路，且旁通支路第二端在电池冷却支路下游与动力源上游之间接入冷却液回路；旁通支路受控地导通或断开，其中，在导通状态下，至少部分冷却液流经旁通支路；以及控制模块，其通过控制旁通支路的导通或断开来将电池冷却支路的进、出口压差维持在预设区间内。该电池冷却系统、车辆换电系统及电池冷却控制方法，能够维持自身稳定工作，并使充电电池获得稳定散热效果。

Description

电池冷却系统、车辆换电系统及电池冷却控制方法

技术领域

本申请涉及电池热管理领域，更具体而言，其涉及一种电池的冷却系统及电池冷却控制方法。

背景技术

随着传统化石能源消耗所带来的供应压力以及尾气污染，传统燃油汽车的发展进入了迟滞期。针对于此，出于对绿色能源前景的看好，节能环保的电动汽车在近几年呈现出井喷式发展。目前，在电动汽车开发过程中，由于受到当前电池技术的限制，电池容量不足及充电时间较长是现阶段不可回避的问题。为解决此类技术问题，一方面，加大了对电池技术自身的研发投入；另一方面，也加大了对电池周边技术的开发。例如，电池更换即为一种极速、方便、安全的办法。

对于完成更换后的电池而言， 对其进行快速充电将能加快其循环使用的过程。而此充电过程中不可避免地会导致电池产生发热问题。因此，需要提供相应的电池冷却系统来辅助其充电散热。对于一个换电站的充电设备而言，随着换电车辆的不断进出，该充电设备所负载的待充电电池数量也在频繁发生变化，这将导致流经待充电电池的冷却液流量发生变化，一方面可能带来对电池的散热效果的不稳定，另一方面可能在待充电电池上下游产生较大压差，而导致冷却系统自身不稳定。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种电池冷却系统、车辆换电系统及电池冷却控制方法，从而有效解决了或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。

为实现本申请的一个目的，根据本申请的一个方面，提供一种电池冷却系统，其包括：冷却液回路，其包括相互连接的供冷源、储液容器、动力源及多条相互并联的电池冷却支路；在使用状态下，充电电池接入所述电池冷却支路中；旁通支路，其第一端在所述动力源下游与所述电池冷却支路上游之间接入冷却液回路，且所述旁通支路第二端在所述电池冷却支路下游与所述动力源上游之间接入冷却液回路；所述旁通支路受控地导通或断开，其中，在导通状态下，至少部分冷却液流经所述旁通支路；以及控制模块，其通过控制所述旁通支路的导通或断开来将所述电池冷却支路的进、出口压差维持在预设区间内。

可选地，还包括泄压支路，其第一端在所述电池冷却支路下游与所述旁通支路第二端之间接入冷却液回路，且所述泄压支路第二端接入所述储液容器；所述泄压支路受控地导通或断开，其中，在导通状态下，所述电池冷却支路流出的冷却液经由所述泄压支路流入所述储液容器中。

可选地，所述冷却液回路中还设置单向阀，所述单向阀提供从所述泄压支路第一端朝向所述旁通支路第二端的正向导通。

可选地，还包括：在所述电池冷却支路上游与所述旁通支路第一端之间接入冷却液回路的电磁阀，所述电磁阀受控地导通或断开。

可选地，在所述电池冷却支路的上、下游分别设置压力传感器；所述控制模块基于所述上、下游设置的压力传感器感测的数据来控制所述旁通支路的导通或断开。

可选地，所述旁通支路上设置旁通阀，所述旁通阀受控地分级调节开度或连续调节开度。

可选地，还包括：制冷剂回路，其包括相互连接的压缩机、冷凝器、节流元件以及蒸发器；其中，所述蒸发器用作所述冷却液回路的供冷源。

可选地，还包括：分别设置在所述电池冷却支路上游的进液温度传感器及设置在所述电池冷却支路下游的回液温度传感器。

可选地，还包括设置在所述储液容器上的加液口、排液口、进液口及出液口；其中，所述进液口及出液口接入所述冷却液回路。

可选地，还包括设置在所述储液容器内的水位开关；所述控制模块基于所述水位开关感测的数据来控制所述加液口和/或排液口的导通或断开。

可选地，还包括加热元件，所述加热元件靠近所述储液容器的出液口设置。

可选地，还包括设置在所述储液容器中部的视液镜。

可选地，还包括设置在所述储液容器上部的自动排气阀。

为实现本申请的一个目的，根据本申请的另一方面，还提供一种车辆换电系统，其包括：如前所述的电池冷却系统。

为实现本申请的一个目的，根据本申请的另一方面，还提供一种电池冷却控制方法，其用于如前所述的电池冷却系统，其包括：在接入充电电池的电池冷却支路的数量发生变化时或接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量发生变化时，控制所述旁通支路导通或断开，使所述电池冷却支路的进、出口压差维持在预设区间内。

可选地，在通过能够分级调节开度或连续调节开度的旁通阀来控制所述旁通支路的开度，使所述电池冷却支路的进、出口压差维持在预设区间内。

可选地，当接入充电电池的电池冷却支路的数量减少时接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量减少时，增加所述旁通阀的开度；和/或当接入充电电池的电池冷却支路的数量增加时接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量增加时，减小所述旁通阀的开度。

为实现本申请的一个目的，根据本申请的另一方面，还提供一种电池冷却控制方法，其用于如前所述的电池冷却系统，其包括：断开所述电池冷却支路的上游；导通所述泄压支路，使所述电池冷却支路内的冷却液从所述电池冷却支路的下游经由所述泄压支路流入所述储液容器中；导通所述旁通支路，使所述冷却液回路内剩余的冷却液从所述电池冷却支路的上游经由所述旁通支路流至所述电池冷却支路的下游，完成所述冷却液回路内的循环；导通或断开充电电池与电池冷却支路之间的连接。

可选地，通过在电池冷却支路上游与所述旁通支路第一端之间接入冷却液回路的电磁阀来控制所述电池冷却支路的上游的导通或断开；和/或通过能够分级调节开度或连续调节开度的旁通阀来控制所述旁通支路的开度。

根据本申请的电池冷却系统、车辆换电系统及电池冷却控制方法，通过在冷却液回路中设置旁通支路，使得当接入充电电池的电池冷却支路的数量发生变化时或接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量发生变化时，可以控制部分冷却液从旁通支路流过，或者控制部分从旁通支路流过的冷却液转而从电池冷却支路流过，从而合理调节电池冷却支路中的冷却液流量，控制其上下游压差，使得电池冷却系统稳定工作，且充电电池获得稳定的散热效果。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本申请的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本申请范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本申请的电池冷却系统的一个实施例的系统示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本申请的电池冷却系统及车辆换电系统的结构构造、组成，或电池冷却控制方法原理、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本申请形成任何的限制。

其次，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本申请仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本申请的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示。

此外，应当理解的是，在本文中所使用的技术术语“电池”包括但不限于用于为车辆提供动力的电池、电池组、电池包等。

参见图1，在此提供一种电池冷却系统。该电池冷却系统包括用于为充电电池提供散热的冷却液回路100。具体而言，该冷却液回路100可以包括相互连接的供冷源110、储液容器120、动力源130及多条相互并联的电池冷却支路140。其中，在使用状态下时，充电电池300将被接入电池冷却支路140中。

本领域人员应当知道的是，在此仅出于示例的目的而提供了一种可行的冷却液回路中各元件的连接顺序。事实上，基于其冷却原理，也可以对其中的元件布置顺序进行调整，仅需满足负载充电电池的电池冷却支路分别连接供冷源的下游与上游即可。

此外，该冷却液回路100还包括旁通支路150以及图中未示出的控制模块，旁通支路150的第一端150a在动力源130下游与电池冷却支路140上游之间接入冷却液回路100，且旁通支路150的第二端150b在电池冷却支路140下游与动力源130上游之间接入冷却液回路100。其中，该旁通支路150受控地导通或断开，却在导通状态下时，至少部分冷却液流经旁通支路150。该控制模块则可以通过控制旁通支路150的导通或断开来将电池冷却支路140的进、出口压差维持在预设区间内。在此种布置下，通过在该电池冷却系统的冷却液回路中设置旁通支路，使得当接入充电电池的电池冷却支路的数量发生变化时或接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量发生变化时，可以控制部分冷却液从旁通支路流过，或者控制部分从旁通支路流过的冷却液转而从电池冷却支路流过，从而合理调节电池冷却支路中的冷却液流量，控制其上下游压差，使得电池冷却系统稳定工作，且充电电池获得稳定的散热效果。

此外，该冷却液回路100还可以包括泄压支路160。该泄压支路160的第一端160a在电池冷却支路140下游与旁通支路150第二端160b之间接入冷却液回路100，且泄压支路160的第二端160b接入储液容器120。类似地，该泄压支路160可以受控制模块的控制而导通或断开，其中，在导通状态下，电池冷却支路140流出的冷却液经由泄压支路160流入储液容器120中。在此种布置下，在将连接充电仓内充电电池的水插头接入电池冷却支路140或从电池冷却支路140断开时，可以确保电池内压力为0，从而满足零压插拔要求。

此外，关于该电池冷却系统额外设置若干零件来替换、改进或增加技术效果，如下将示例性地予以说明。

例如，在该冷却液回路100中还设置单向阀170，单向阀170提供从泄压支路160第一端160a朝向旁通支路150第二端150b的正向导通。在冷却液回路运行常规散热模式时，流过充电电池并带走热量的冷却液可以不受阻碍的直接经过该单向阀170，并继续流向下游；在因回路所负载的充电电池数量发生变化或其他原因而导致需要开启旁通支路150来调控电池冷却支路140内的冷却液流量时，部分经由旁通支路150直接流至电池冷却支路140下游的冷却液将受到单向阀170的截止，从而避免逆流现象；类似地，在需要对电池冷却支路140及其所负载的充电电池进行泄压操作时，一方面，残留的冷却液可经由泄压支路160而流入储液容器中，另一方面，部分经由旁通支路150直接流至电池冷却支路140下游的冷却液也将受到单向阀170的截止，从而避免逆流现象。

再如，该电池冷却系统还可包括在电池冷却支路140上游与旁通支路150第一端150a之间接入冷却液回路100的电磁阀180，该电磁阀180可以受控地导通或断开。该电磁阀可以在上游直接控制多条电池冷却支路140的通断，从而配合其他模式或功能的执行。例如，可以在导通泄压支路160的同时控制该电磁阀断开电池冷却支路140上游，由此，避免后续冷却液继续流入电池冷却支路中，可以加速其泄压过程。

再如，该电池冷却系统还可在电池冷却支路140的上、下游分别设置压力传感器191、192；控制模块基于压力传感器191、192感测的数据来控制旁通支路150的导通或断开。为了维持电池冷却支路中的流量稳定性，其检测方式之一即为获取该支路的上下游压差。此时，通过上、下游的压力传感器的辅助检测，可以有效了解电池冷却支路的流量稳定程度，并基于此来控制旁通支路。

另外，作为流路通断控制或调解的一种具体实施方式，可以在旁通支路150上设置旁通阀151，旁通阀151受控地分级调节开度或连续调节开度。类似地，还可在旁通支路160上设置泄压阀161，泄压阀161受控地开闭。

再者，作为一种提供冷量的一种具体实施方式，虽然图中未示出，但该电池冷却系统还可包括制冷剂回路200。该制冷剂回路200包括相互连接的压缩机、冷凝器、节流元件以及蒸发器。其中，可将蒸发器用作冷却液回路100的供冷源110。该蒸发器可采用板式蒸发器的形式，制冷剂经由设定进、出口穿行其中；且冷却液经由另一设定进、出口穿行其中；二者在板式蒸发器中实现充分热交换，使冷却液得以被冷却，并再次进入冷却液回路100内，开始新的循环。

此外，该电池冷却系统还可包括分别设置在电池冷却支路140上游的进液温度传感器193及设置在电池冷却支路140下游的回液温度传感器194，通过检测此处的温度来实现对系统内的阀或其他元件的控制。

类似地，该电池冷却系统还可在电池冷却支路140的上、下游分别设置支路手控阀196a、196b，从而控制冷却液进出接入电池冷却支路140中的电池包。

可选地，该电池冷却系统还可在电池冷却支路140的上、下游分别设置自动排气阀195a、195b，从而能够将管路中的气体能够有效的排出。

此外，还可在水泵130的设置水泵手控阀198a、198b，从而能够控制冷却液进出水泵。

另外，还可在冷却液回路100中设置过滤器197，从而实现对运行中的冷却液中的杂质滤除。

关于回路中的储液容器，其上还设置有加液口121、排液口122、进液口123及出液口124。其中，进液口123及出液口124接入冷却液回路100，以便在流路内循环冷却液较多时提供暂储空间，且在流路内循环冷却液较少时提供补充冷却液。而加液口121及排液口122则与外界连接，以便在流路内循环冷却液过多时提供排放渠道，且在流路内循环冷却液过少时由外界进行补充。更具体而言，可以在储液容器120内设置水位开关125；控制模块将基于水位开关125感测的数据来控制加液口121于排液口122的导通或断开。

此外，在靠近储液容器120的出液口124处还可设置加热元件126，以便依据系统需求来加热冷却液。且在储液容器120中部设置视液镜127，以便检修或了解容器内部的情况。另外，还可在储液容器120上部设置自动排气阀128。

虽然图中未示出，在此还提供一种车辆换电系统的实施例。该车辆换电系统至少应包括前述任意实施例或其组合中的电池冷却系统。在此种布置下，该车辆换电系统可以为充电中的电池提供更为稳定可靠散热，从而确保充电过程的平稳与安全性。

此外，为更好地实现前述任意实施例或其组合中的电池冷却系统的稳流效果或其他效果，在此还提供一种电池冷却控制方法。该电池冷却控制方法包括：在接入充电电池300的电池冷却支路140的数量发生变化时或接入单条电池冷却支路140中的充电电池300的数量发生变化时，控制旁通支路150导通或断开，从而控制部分冷却液从旁通支路流过，或者控制部分原本从旁通支路流过的冷却液转而从电池冷却支路流过，以便合理调节电池冷却支路中的冷却液流量，使电池冷却支路140的进、出口压差维持在预设区间内。在此种调节方式下，即便接入该电池冷却系统的充电电池可能频繁发生变化，但其依然得以稳定工作，且这些接入的充电电池也将获得稳定的散热效果。

例如，作为一个示例，在充电电池接入电池冷却支路时，可将其流量控制在不小于15升/分钟，或将管路压力控制在0.8bar左右。

可选地，为提供更为精细的旁通控制形式，可以通过能够分级调节开度或连续调节开度的旁通阀151来控制旁通支路150的开度。此时，可以更为精细地调节从旁通支路流过的该部分冷却液的具体流量，或者控制部分原本从旁通支路流过的冷却液转而流回电池冷却支路的具体流量，使电池冷却支路140的进、出口压差维持在预设区间内。

更具体而言，当接入充电电池300的电池冷却支路140的数量减少时接入单条电池冷却支路140中的充电电池300的数量减少时，增加旁通阀151的开度，从而使原本用于冷却已减少的那部分充电电池的冷却液转而流入旁通支路中，以免增大其他尚处于工作状态的电池冷却支路的压差或流量。或者，当接入充电电池300的电池冷却支路140的数量增加时接入单条电池冷却支路140中的充电电池300的数量增加时，减小旁通阀151的开度，从而使原本处于旁通状态的部分冷却液转而流入新增加充电电池的电池冷却支路140中，以免这些电池冷却支路从其他一直处于平稳工作状态中的电池冷却支路处分流，进而影响其的差或流量。

此外，为更好地实现前述任意实施例或其组合中的电池冷却系统的泄压效果或其他效果，在此还提供一种电池冷却控制方法。该电池冷却控制方法包括：首先断开电池冷却支路140的上游，避免冷却液回路100内的冷却液继续流入电池冷却支路140中，从而影响其泄压过程。此外，导通泄压支路160，使电池冷却支路140内残余的冷却液从电池冷却支路140的下游经由泄压支路160而流入储液容器120中，以期尽可能地排空电池冷却支路140内的冷却液。同时，可以导通旁通支路150，使冷却液回路100内停留于电池冷却支路140的上游的全部冷却液直接从此处经由旁通支路150流至电池冷却支路140的下游，从而正常完成冷却液回路100内的循环，确保该回路即便在泄压状态下也不会堵死或过压。在某条或多条电池冷却支路140内的冷却液得以排空并处于零压状态时，可以导通或断开充电电池300与电池冷却支路140之间的连接，进而实现了零压插拔要求。

此外，作为一种具体的实现形式，可以通过在电池冷却支路140上游与旁通支路150第一端150a之间接入冷却液回路100的电磁阀180来控制电池冷却支路140的上游的导通或断开。

再者，为提供更为精细的旁通控制形式，通过能够分级调节开度或连续调节开度的旁通阀151来控制旁通支路150的开度。此时，可以更为精细地调节从旁通支路流过的该部分冷却液的具体流量，使得泄压过程得以平稳进行。

以上例子主要说明了电池冷却系统、车辆换电系统及电池冷却控制方法。尽管只对其中一些本申请的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本申请精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (19)

1.一种电池冷却系统，其特征在于，包括：

冷却液回路，其包括相互连接的供冷源、储液容器、动力源及多条相互并联的电池冷却支路；在使用状态下，充电电池接入所述电池冷却支路中；

旁通支路，其第一端在所述动力源下游与所述电池冷却支路上游之间接入冷却液回路，且所述旁通支路第二端在所述电池冷却支路下游与所述动力源上游之间接入冷却液回路；所述旁通支路受控地导通或断开，其中，在导通状态下，至少部分冷却液流经所述旁通支路；以及

控制模块，其通过控制所述旁通支路的导通或断开来将所述电池冷却支路的进、出口压差维持在预设区间内。

2.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括泄压支路，其第一端在所述电池冷却支路下游与所述旁通支路第二端之间接入冷却液回路，且所述泄压支路的第二端接入所述储液容器；所述泄压支路受控地导通或断开，其中，在导通状态下，所述电池冷却支路流出的冷却液经由所述泄压支路流入所述储液容器中。

3.根据权利要求2所述的电池冷却系统，其特征在于，所述冷却液回路中还设置单向阀，所述单向阀提供从所述泄压支路第一端朝向所述旁通支路第二端的正向导通。

4.根据权利要求2所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括：在所述电池冷却支路上游与所述旁通支路第一端之间接入冷却液回路的电磁阀，所述电磁阀受控地导通或断开。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，在所述电池冷却支路的上、下游分别设置压力传感器；所述控制模块基于所述上、下游设置的压力传感器感测的数据来控制所述旁通支路的导通或断开。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，所述旁通支路上设置旁通阀，所述旁通阀受控地分级调节开度或连续调节开度。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括：制冷剂回路，其包括相互连接的压缩机、冷凝器、节流元件以及蒸发器；其中，所述蒸发器用作所述冷却液回路的供冷源。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括：分别设置在所述电池冷却支路上游的进液温度传感器及设置在所述电池冷却支路下游的回液温度传感器。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括设置在所述储液容器上的加液口、排液口、进液口及出液口；其中，所述进液口及出液口接入所述冷却液回路。

10.根据权利要求9所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括设置在所述储液容器内的水位开关；所述控制模块还用于基于所述水位开关感测的数据来控制所述加液口和/或排液口的导通或断开。

11.根据权利要求9所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括加热元件，所述加热元件靠近所述储液容器的出液口设置。

12.根据权利要求1至4任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括设置在所述储液容器中部的视液镜。

13.根据权利要求1至4任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，还包括设置在所述储液容器上部的自动排气阀。

14.一种车辆换电系统，其特征在于，包括：如权利要求1至13任意一项所述的电池冷却系统。

15.一种电池冷却控制方法，其用于如权利要求1至13任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，包括：在接入充电电池的电池冷却支路的数量发生变化时或接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量发生变化时，控制所述旁通支路导通或断开，使所述电池冷却支路的进、出口压差维持在预设区间内。

16.根据权利要求15所述的电池冷却控制方法，其特征在于，通过能够分级调节开度或连续调节开度的旁通阀来控制所述旁通支路的开度，使所述电池冷却支路的进、出口压差维持在预设区间内。

17.根据权利要求16所述的电池冷却控制方法，其特征在于：

当接入充电电池的电池冷却支路的数量减少时/接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量减少时，增加所述旁通阀的开度；和/或

当接入充电电池的电池冷却支路的数量增加时/接入单条电池冷却支路中的充电电池的数量增加时，减小所述旁通阀的开度。

18.一种电池冷却控制方法，其用于如权利要求2至13任意一项所述的电池冷却系统，其特征在于，包括：

断开所述电池冷却支路的上游；

导通所述泄压支路，使所述电池冷却支路内的冷却液从所述电池冷却支路的下游经由所述泄压支路流入所述储液容器中；

导通所述旁通支路，使所述冷却液回路内剩余的冷却液从所述电池冷却支路的上游经由所述旁通支路流至所述电池冷却支路的下游，完成所述冷却液回路内的循环；

导通或断开充电电池与电池冷却支路之间的连接。

19.根据权利要求18所述的电池冷却控制方法，其特征在于：

通过在电池冷却支路上游与所述旁通支路第一端之间接入冷却液回路的电磁阀来控制所述电池冷却支路的上游的导通或断开；和/或

通过能够分级调节开度或连续调节开度的旁通阀来控制所述旁通支路的开度。