CN109830785B - 一种新能源汽车电池冷却系统控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，包括温控装置、电池包、膨胀水壶、节温器和电子水泵，所述电池冷却回路包括第一管路以及连接在第一管路上的冷却器热交换器，所述动力电池包的两侧通过第一管路连通有第一节温器和第二节温器，所述冷却器的出水口与进水口分别通过第一管路与第一节温器和第二节温器的端口连通；将电池冷却系统，由单循环回路更改为双循环回路，此处的双循环回路分别为加热回路和制冷回路。从而实现了将加热和制冷回路隔离开的目的。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车动力电池温度调节控制技术领域，具体涉及一种新能源汽车电池冷却系统控制装置。
背景技术
当前技术条件，纯电动乘用车动力电池主要为锂离子动力电池，锂离子动力电池的合适工作温度为20-40℃，当温度过低时，电池活性差，需要对电池包进行加热，汽车才能正常充电及行驶；当温度过高时，电池包会有安全隐患，需要对电池包进行冷却，防范高温风险。
常规新能源汽车暖风加热回路和电池冷却回路控制方式之一，是采用单PTC（电加热器）+ 热交换器控制方式，电池冷却系统通常采用单循环回路控制，即冷却液只有一个流动回路，冷却液流动路线为：水泵-动力电池包-冷却器（6）-热交换器-水泵（冷却器和热交换器不分先后顺序），从而实现周而复始的循环。
常规的单PTC（电加热器）+ 热交换器控制方式，暖风加热回路为并联回路，即暖风芯体和热交换器并联，冷却液流动路线为：水泵-PTC-三通电磁阀-（暖风芯体/热交换器）-水泵，暖风芯体和热交换器并联，通过三通电磁阀来分配流入暖风芯体或热交换器的冷却液流量。
当动力电池包需要加热的时候，PTC工作，三通电磁阀往热交换器中通入经过加热的冷却液，热量通过热交换，从暖风加热回路进入电池冷却回路，从而加热动力电池包。
当动力电池包需要冷却的时候，三通电磁阀不再往热交换器中通入冷却液，空调运行，同时冷却器（6）工作，热量通过冷却器（6）从电池冷却回路传递给空调系统，通过空调系统将热量散发到外部空气中，从而达到对动力电池包降温的目的。
该方案中，暖风加热回路和电池冷却回路，通过热交换器关联在一起，实现了一个热源满足两处热量需求的效果；但电池冷却回路是单方向循环的，加热和制冷在同一个回路上，一旦加热或制冷系统出现故障，加热或制冷功能无法隔离开，电池包会一直处于被加热或被制冷工况下，既不利于电池包的性能，也不利于电池包的安全。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，以解决上述背景技术中提出的，现有技术中，单回路电池冷却装置，一旦出现故障，加热和制冷功能无法隔离开的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，包括动力电池包、电池冷却电子水泵、节温器、热交换器、冷却器、水气分离器、电池冷却膨胀水壶、冷却管路、暖风加热回路和空调制冷回路。
所述动力电池包的进出水口通过冷却管路连接有第一节温器和第二节温器；
所述第一节温器，其内部阀体为常闭式·单阀门结构，当流经感温包的冷却液温度低于设定值时，其阀门常闭；当流经感温包的冷却液温度高于设定值时，其阀门逐渐开启，直至全开；并且该阀体只负责单个通道的开启或关闭，即单阀门结构。
所述第二节温器，其内部阀体为常开式·单阀门结构，当流经感温包的冷却液温度低于设定值时，其阀门常开；当流经感温包的冷却液温度高于设定值时，其阀门逐渐关闭，直至完全关闭；并且该阀体只负责单个通道的开启或关闭，即单阀门结构。
所述电池冷却电子水泵可以设置于第一节温器与动力电池包之间,也可以设置于第二节温器与动力电池包之间；
所述水气分离器,设置于电池冷却电子水泵进水口之前；所述电池冷却膨胀水壶通过补水管路和排气管路，与水气分离器连接；
所述热交换器的进水口和出水口分别通过冷却管路与第二节温器和第一节温器的端口连通，
所述冷却器的进水口和出水口分别通过冷却管路与第二节温器和第一节温器的端口连通。
所述暖风加热回路包括暖风加热电子水泵，暖风膨胀水壶，电加热器，暖风芯体和暖风管路。
所述空调制冷回路包括电动空调压缩机，冷凝器，电控膨胀阀，常开电磁阀，膨胀阀，蒸发器，空调管路。
所述暖风加热回路通过热交换器，与电池加热回路关联在一起；所述空调制冷回路通过冷却器，与电池冷却回路关联在一起。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明，只针对单PTC（电加热器）+ 热交换器控制方式进行优化，通过引入第一节温器和第二节温器，将电池冷却系统，由传统的单循环回路更改为双循环回路，此处的双循环回路分别为电池加热回路和电池冷却回路，其中经过热交换器的回路为电池加热回路，经过冷却器的回路为电池冷却回路；从而实现了将电池加热和电池冷却回路隔离开的目的。
2、巧妙运用两个机械节温器，将单方向循环回路，更改为双循环回路，将电池加热回路和电池冷却回路拆分开，提高了电池包的安全性；并且本发明中所使用的节温器是机械设定，感温自动控制，不需要电控件，系统易于控制，并且机械节温器易于制造，价格低廉。
附图说明
图1为本发明的结构连接示意图；
图2为本发明中暖风加热回路的结构连接示意图；
图3为本发明中空调制冷回路的结构连接示意图。
图中标记为：1、动力电池包，2、电池冷却电子水泵，3、第一节温器，4、第二节温器，5、热交换器，6、冷却器，7、水气分离器，8、电池冷却膨胀水壶，9、冷却管路，10、暖风加热回路，11、空调制冷回路；12、暖风加热电子水泵，13、暖风膨胀水壶，14、电加热器，15、暖风芯体，16、暖风管路；17、电动空调压缩机，18、冷凝器，19、电控膨胀阀，20、常开电磁阀，21、膨胀阀，22、蒸发器，23、空调管路。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示的一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，包括动力电池包（1）、电池冷却电子水泵（2）、第一节温器（3）、第二节温器（4）、热交换器（5）、冷却器（6）、水气分离器（7）、电池冷却膨胀水壶（8）、冷却管路（9）、暖风加热回路（10）和空调制冷回路（11）。
所述动力电池包（1）的进出水口通过冷却管路（9）连接有第一节温器（3）和第二节温器（4）。
所述第一节温器（3），其内部阀体为常闭式·单阀门结构，当流经感温包的冷却液温度低于设定值时，其阀门常闭；当流经感温包的冷却液温度高于设定值时，其阀门逐渐开启，直至全开；并且该阀体只负责单个通道的开启或关闭，即单阀门结构。
所述第二节温器（4），其内部阀体为常开式·单阀门结构，当流经感温包的冷却液温度低于设定值时，其阀门常开；当流经感温包的冷却液温度高于设定值时，其阀门逐渐关闭，直至完全关闭；并且该阀体只负责单个通道的开启或关闭，即单阀门结构。
所述电池冷却电子水泵（2）可以设置于第一节温器（3）与动力电池包（1）之间,也可以设置于第二节温器（4）与动力电池包（1）之间。
所述水气分离器（7）,设置于电池冷却电子水泵（2）进水口之前；所述电池冷却膨胀水壶（8）通过补水管路和排气管路，与水气分离器（7）连接。水气分离器（7）的功能是将水路中的气体分离出来，再将其排入电池冷却膨胀水壶（8）；电池冷却膨胀水壶（8）对水路冷却液进行补偿，并且将超过压力设定的气体排出壶体。在水泵进水口之前，排除冷却液中的空气，能够有效地减少水泵汽蚀现象发生，延长水泵寿命。
所述热交换器（5）的进水口和出水口分别通过冷却管路（9）与第二节温器（4）和第一节温器（3）的端口连通。
所述冷却器（6）的进水口和出水口分别通过冷却管路（9）与第二节温器（4）和第一节温器（3）的端口连通。
本实施例中，通过引入新零件——机械节温器，将电池冷却系统，由传统的单循环回路更改为双循环回路，此处的双循环回路分别为电池加热回路和电池冷却回路，其中经过热交换器（5）的回路为电池加热回路，经过冷却器（6）的回路为电池冷却回路。
当温度低于设定值A（假设为10℃），此时第一节温器（3）内部阀体处于常闭状态，连接冷却器（6）出水管的端口被关闭；第二节温器（4）内部阀体处于常开状态，连接热交换器（5）进水管的端口，和连接连接冷却器（6）进水管的端口均处于打开状态。
此时电池加热回路是打开的，电池冷却回路是关闭的，暖风加热回路（10）往热交换器（5）中通入经过加热的冷却液，热量通过热交换，从暖风回路进入电池加热回路，从而加热动力电池包（1）。
当温度高于设定值A（假设为10℃）并且低于设定值B（假设为20℃），此时第一节温器（3）内部阀体随温度上升，逐渐将连接冷却器（6）出水管的端口打开；第二节温器（4）内部阀体随温度上升，逐渐将连接热交换器（5）进水管的端口关闭，连接冷却器（6）进水管的端口则始终处于完全打开状态。
此时电池加热回路仍然处于打开状态，并且电池冷却回路也处于打开状态。此时冷却器（6）不工作，热交换器（5）如果继续通入经过加热的冷却液，则动力电池包（1）温度继续上升（合理的温度上升，有利于提升电池性能），热交换器（5）如果不再通入经过加热的冷却液，则动力电池包（1）的温度取决于其自身发热量。
当温度高于设定值B（假设为20℃），此时第一节温器（3）内部阀体处于全开状态，连接冷却器（6）出水管的端口完全打开；第二节温器（4）内部阀体处于全闭状态，连接热交换器（5）进水管的端口被完全关闭，连接冷却器（6）进水管的端口依然处于完全打开状态。
此时电池冷却回路继续处于打开状态，但是电池加热回路被关闭；如果此时动力电池包（1）不需要冷却，空调不工作，动力电池包（1）既不会被加热也不会被冷却，动力电池包（1）温度由自身发热量决定；当动力电池包（1）需要冷却时（温度＞40℃），空调制冷回路（11）工作，冷却器（6）工作，电池冷却回路中冷却液的热量被空调系统带走，动力电池包（1）温度下降。
本实施例中，由于节温器是通过感温包来实施控制的，感温包是通过感知冷却液温度变化实现自我调整的，因此感温包需要时刻被冷却液冲击，所以本方案中，需要保持水泵时刻在运行，当电池包既不需要加热也不需要冷却时，出于节能目的，水泵保持低速运行即可，由于水泵需要变速，本方案使用的是调速水泵。如果使用定速水泵，则需要控制水泵间断运行，以保证节温器感测到实时水温变化。
如图2所示，所述暖风加热回路（10）包括暖风加热电子水泵（12），暖风膨胀水壶（13），电加热器（14），暖风芯体（15）和暖风管路（16）。
暖风加热回路（10）工作原理：较低温度的冷却液经暖风加热电子水泵（12），泵送到电加热器（14）中进行加热，然后经过热交换器（5），将热量通过热交换的方式，传递到电池加热回路；然后再经过暖风芯体（15），将热量通过热交换的方式，传递给空调暖风，从而加热乘员舱。
水气分离器（7）和暖风膨胀水壶（13）设置于水泵进水口之前，其作用是排除水路中的空气，并且对水路冷却液进行补偿，减少水泵汽蚀现象发生，延长水泵寿命。由于动力电池包（1）加热有优先级，所以热交换器（5）设置在暖风芯体（15）之前。冷却液在各零件之间的流动，通过暖风管路（16）实现。
如图3所示，所述空调制冷回路（11）包括电动空调压缩机（17），冷凝器（18），电控膨胀阀（19），常开电磁阀（20），膨胀阀（21），蒸发器（22），空调管路（23）。
空调制冷回路（11）工作原理：低温·气态空调制冷剂被电动空调压缩机（17）压缩后成为高温·气态空调制冷剂；然后被泵送到冷凝器（18），经过冷凝之后成为中温·液态空调制冷剂；
当乘员舱内需要冷风时，空调制冷剂通过常开电磁阀（20），经过膨胀阀（21），成为中温·雾态空调制冷剂，然后经过蒸发器（22），在蒸发器（22）的内部，空调制冷剂充分蒸发，成为低温·气态空调制冷剂，再重新回到电动空调压缩机（17），完成循环；由于空调制冷剂蒸发吸热，此时，只要空调鼓风机对蒸发器（22）吹风，风中的热量就会被带走，成为冷风，从而达到给乘员舱内降温的效果。
当动力电池包（1）需要降温时，电控膨胀阀（19）开启，空调制冷剂通过电控膨胀阀（19），成为中温·雾态空调制冷剂，然后经过冷却器（6），在冷却器（6）的内部，空调制冷剂蒸发，成为低温·气态空调制冷剂，再重新回到电动空调压缩机（17），完成循环；由于空调制冷剂蒸发吸热，从而将电池冷却回路中，流经冷却器（6）的冷却液中的热量带走，从而达到对动力电池包（1）降温的效。如果此时，乘员舱内不需要冷风，则常开电磁阀（20）关闭，空调系统仅对动力电池包（1）进行降温。
空调制冷剂在各个零件之间的流动，通过空调管路（23）实现。
最后应说明的是，在上述的实施方式中，所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域技术人员只要将本发明的方法构思和技术方案未经改进直接应用于其它场合的，或者采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，包括动力电池包（1）、电池冷却电子水泵（2）、第一节温器（3）、第二节温器（4）、热交换器（5）、冷却器（6）、水气分离器（7）、电池冷却膨胀水壶（8）、冷却管路（9）、暖风加热回路（10）和空调制冷回路（11），所述动力电池包（1）的进出水口通过冷却管路（9）连接有第一节温器（3）和第二节温器（4），所述第一节温器（3），其内部阀体为常闭式·单阀门结构，当流经感温包的冷却液温度低于设定值时，其阀门常闭；当流经感温包的冷却液温度高于设定值时，其阀门逐渐开启，直至全开；并且该阀体只负责单个通道的开启或关闭，即单阀门结构，所述水气分离器（7）,设置于电池冷却电子水泵（2）进水口之前；所述电池冷却膨胀水壶（8）通过补水管路和排气管路，与水气分离器（7）连接，所述暖风加热回路（10）包括暖风加热电子水泵（12），暖风膨胀水壶（13），电加热器（14），暖风芯体（15）和暖风管路（16）。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，其特征在于：所述第二节温器（4），其内部阀体为常开式·单阀门结构，当流经感温包的冷却液温度低于设定值时，其阀门常开；当流经感温包的冷却液温度高于设定值时，其阀门逐渐关闭，直至完全关闭；并且该阀体只负责单个通道的开启或关闭，即单阀门结构。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，其特征在于：所述电池冷却电子水泵（2）设置于第一节温器（3）与动力电池包（1）之间,或设置于第二节温器（4）与动力电池包（1）之间。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，其特征在于：所述热交换器（5）的进水口和出水口分别通过冷却管路（9）与第二节温器（4）和第一节温器（3）的端口连通。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，其特征在于：所述冷却器（6）的进水口和出水口分别通过冷却管路（9）与第二节温器（4）和第一节温器（3）的端口连通。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池冷却系统控制装置，其特征在于：所述暖风加热回路（10）包括暖风加热电子水泵（12），暖风膨胀水壶（13），电加热器（14），暖风芯体（15）和暖风管路（16）。
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Effective date of registration: 20210423 Address after: Room 106, 1st floor, building B, pioneer software 1, 948 torch street, Nanchang hi tech Industrial Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province 330000 Applicant after: Wanzhuan Intellectual Property Operation Co.,Ltd. Address before: 334100 No. 3 Yuanquan Avenue, Shangrao Economic and Technological Development Zone, Shangrao City, Jiangxi Province Applicant before: HANTENG AUTOMOBILE Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20210607 Address after: 330000 3rd floor, east of building B, No.1 R & D building, pioneer Software Park, 948 torch street, Nanchang hi tech Industrial Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province Applicant after: He Da Xin Technology Group Co.,Ltd. Address before: Room 106, 1st floor, building B, pioneer software 1, 948 torch street, Nanchang hi tech Industrial Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province 330000 Applicant before: Wanzhuan Intellectual Property Operation Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20220304 Address after: 271100 new material industrial park, Yangzhuang Town, Laiwu District, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Shandong HaoChi Intelligent Automobile Co.,Ltd. Address before: 330000 3rd floor, east of building B, No.1 R & D building, pioneer Software Park, 948 torch street, Nanchang hi tech Industrial Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province Patentee before: He Da Xin Technology Group Co.,Ltd. |