CN111806302A - 电动公交系统专用电池冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动车公交系统专用电池冷却装置，该装置为分体式冷却装置，包括车载冷却装置和外置冷却机组；外置冷却机组固定在充电站，通过PLC控制系统控制，与车载冷却装置通过快接接头连接，在充电的同时工作，通过充电CAN线读取电池温度信息，通过闭环控制精确调控电池组的工作温度范围。本发明在动力电池充电时冷却，不消耗动力电池的电量，并且由于该制冷机组外置，有效的降低了整车重量，不仅可以连续为不同车辆冷却，也可以同时对多辆车的电池进行冷却，提高了电池冷却机组的利用效率。解决了公交车夏季运营过程中出现的动力电池过热现象，避免了车辆夏季运营时无法做到全天候工作的问题。

Description

电动公交系统专用电池冷却装置
技术领域
本发明主要应用于电动公交汽车电池降温，适用于固定路线电动公交运营，对维持电动车安全稳定运营作用巨大。其特征在于低成本及通用性，它可以不通过在整车上增加电池冷却空调机组就能达到给电池降温的作用。
背景技术
随着国家对环保的要求越来越多，新能源汽车逐步取代传统燃油汽车展的主流方向。特别是公共交通领域，新增及替换的公交车基本上全部都是新能源电动车。由于动力电池属于电化学储能，其电池包内的环境、温度对动力电池的整体性能，包括电池的充放电效率、容量、功率、安全性和寿命都有很大的影响，因此需要通过引入动力电池热管理系统对电池进行低温加热、高温散热以及保温管理。但是车上安装动力电池冷却系统成本高，安装空间受限，所以还是不普及。
经过对近几年的公交运营运行数据分析，发现动力电池在充电时温度升高明显，正常运行时温度升高的幅度远远小于充电时的。电动公交的运行特性是每天充电3-5次，频次明显大于普通商用车和乘用车，造成公交车夏季运行时电池高温，电池容易过热失控，影响安全。因此只要控制好电动车充电时动力电池的温升，就能解决电动公交夏季运行的痛点。
因此，做好动力电池充电时的冷却对电动公交车的安全运营具有重大作用。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中由于电动车公交冷却系统成本高、整车安装空间不足造成装车率低而引起的电池过热的问题，而提出一种集中式公用的动力电池冷却系统，在电动车回场站充电的同时，对动力电池进行冷却降温；电动车离站运营时利用过冷冷却液蓄能，给电池降温。
本发明是通过以下技术方案实现的：
上述的电动车公交系统专用电池冷却装置，所述冷却装置包括车载电池包冷却装置和外置冷却机组；所述外置冷却机组固定在充电站，包括通过管路连接的板式换热器、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀、冷却管路、混水阀、PLC控制系统；所述板式换热器冷媒出口连接所述压缩机进口，所述压缩机出口接所述冷凝器进口端，所述冷凝器出口端连接热力膨胀阀入口，所述热力膨胀阀出口连接板式换热器冷媒入口；所述板式换热器的出水口接主出水管路，所述主出水管路接多路出水支路，所述出水支路连接所述车载电池包冷却装置的进水端；所述电池包冷却的支路回水口接主回水管路，所述主回水管路接与多路所述回水支路相匹配，所述回水支路的连接所述车载电池包冷却装置的回水端；所述混水阀与所述的出水支路和回水支路相匹配，设置在对应的所述出水支路和回水支路之间，出水端连接所述出水支路，回水端连接所述回水支路；所述PLC控制系统控制所述压缩机和冷凝器，通过充电CAN线读取电池温度信息，通过闭环控制精确调控电池组的工作温度范围。
所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其中：所述车载电池包冷却装置的进水端和出水端均设置有常闭快接接头；所述板式换热器的出水支路和回水支路端口均装有常闭快接接口，分别连接所述车载电池包冷却装置的进水端和出水端快接接头。
所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其中：所述压缩机由电机驱动；所述冷凝器的进口端设置有压力开关，出口端和所述板式换热器的出水口设置有温度流量传感器；所述主回水管路设置有水泵，并连接储液箱；各所述的出水支路和回水支路均设置有温度流量传感器；所述PLC控制系统电连接所述的电机、冷凝器、水泵、压力开关和温度流量传感器。
所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其中：所述混水阀优选电控比例混水阀。
所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其中：所述PLC控制系统控制通过温度流量传感器采集各个支路的温度流量，通过控制压缩机转速和电控比例混水阀的工作控制各个支路的工作温度及流量。
有益效果：
本发明的冷却装置采用车载冷却循环机构和外置冷却机组组合，将外置冷却机组固定在充电站，给整车电池冷却时，不消耗动力电池的电量，并且由于该制冷机组外置，有效的降低了整车重量，从而实现了让电动公交的节能水平更上一层楼；此外，采用外置冷却机组，可以最大提高电池冷却机组利用效率。在车辆充电的同时进行冷却，不仅可以一个外置冷却机组可以连续为不同车辆冷却，也可以同时对多辆车的电池进行冷却，效益与效率均得以提升，可使得电动公交车在夏季也能做到全天候工作；用最低的投入解决了公交车夏季运营过程中出现的动力电池过热现象，避免了之前无电池包冷却系统的车辆夏季运营时无法做到全天候工作的问题，此发明同时做到了成本与效益的最优配置。
附图说明
图1是本电动公交系统专用电池冷却系统原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的电动车公交系统专用电池冷却装置，包括车载电池包冷却装置1和外置冷却机组2。
车载电池包冷却装置1的进水端设有常闭进水端快接接头11，出水端设有常闭出水端快接接头12。 外置冷却机组有若干组常闭出水端快速接头253和回水端常闭快速接头254。快速接头11、12分别和253、254连接，连接后内部水路接通，分开后两组快速接头自行封闭。
外置冷却机组2固定在充电站，采用PLC控制，可以通过充电CAN线读取电池温度信息，通过闭环控制可以精确调控电池组的工作温度范围，涉及到的零部件包括：板式换热器21、压缩机22、冷凝器23、储液罐24、冷却管路25、混水阀26和PLC控制系统27等。
板式换热器21的冷媒出口通过管路连接压缩机22进口，压缩机22对冷媒做功，压缩过的冷媒从冷凝器23进口端进入冷凝器进行散热，低温液态冷媒从冷凝器23出口端进入储液罐24的进口，储液罐24出口通过热力膨胀阀241控制液态冷媒通过接板式换热器21的冷媒入口进入接板式换热器21气化吸热；压缩机22由电机221驱动；冷凝器23的进口端设置有压力开关231；
冷却管路25包括主出水管路251、出水支路252、回水支路255和主回水管路256；主出水管路251一端接板式换热器21的出水口，另一端分别连接多路出水支路252；各路出水支路252的另一端口装有常闭快接接口253，与车载电池包冷却装置1进水端的快接接头11匹配连接；回水支路255与出水支路252匹配，具有多路，一端接主回水管路256，另一端口装有常闭快接接口254，与车载电池包冷却装置1出水端的快接接头12匹配连接；主回水管路256回水端连接板式换热器21的回水口；主回水管路256设有水泵257，并连接储液箱258，车载电池包冷却装置1里面的高温水经过出水快接接头12，回水支路255、主回水管路256回到水泵257，继续经过板式换热器21换热循环，至此形成外置冷却机组冷却回路；主出水管路251、出水支路252和回水支路255均设置有流量温度流量传感器28；
混水阀26与出水支路252和回水支路255相匹配，根据冷却系统的同时能冷却的最大车辆数量设置具有个数，分别设置在对应的出水支路252和回水支路255之间；混水阀26的出水端连接出水支路252，回水端连接回水支路255；混水阀26优选电控比例混水阀；通过调节比例阀开度控制每一个回路的流量和制冷量；
PLC控制系统27电连接电机221、冷凝器23、压力开关231和各个流量温度流量传感器28，实现外置冷却机组2的控制，并通过充电CAN线读取电池温度信息，通过闭环控制精确调控电池组的工作温度范围；PLC控制系统通过温度流量传感器采集各个支路的温度流量信息，然后通过控制压缩机转速和电控比例混水阀的开度调节各个支路的工作温度及流量。
本发明的冷却系统，通过管路连接的板式换热器21、压缩机22、冷凝器23、储液罐24和热力膨胀阀241控制制冷量；通过板式换热器21、冷却管路25、混水阀26、车载电池冷却管路1、PLC控制系统27等，将低温冷却液注入整车电池包内进行热交换后回流到外置制冷机组2，即较高温度冷却液经水泵257加压后从板式换热器21的回水口流入板式换热器21，将电池的热量传递给板式换热器21，低温液态从板式换热器21的出水口流出，经过主出水管路251、出水支路252、出水快速接头253、进水端快速接头11流入整车电池系统吸热，吸收热量的高温冷却液在经过电池回水快速接头12、制冷机组回水快速接头254、回水管路255/256 、水泵257加压进入板式换热器21散热；至此形成完整冷却机组制冷回路。如此往复循环，达到降低电池包温度的目的。
本发明的冷却装置工作过程：
当车辆回厂后，在插上充电座充电的同时插上快速接头30连通外置冷却机组2和车载电池包冷却装置1；充电的同时打开电池冷却系统的外置冷却机组2，开机时先以30%的制冷功率启动运行，随着电池冷却，PLC控制系统27根据读取到的电池温度、环境温度、出水温度、回水温度等参数自动调整压缩机22的转速，从而使电池冷却系统的制冷量跟着变化；当给多台车的电池同时冷却时，压缩机22转速调节无法满足温控需求时，通过出水回路的电控比例混水阀26控制输送到各个车的冷热水比例而实现各个冷却回路的智能控制。
由于外置冷却机组2固定在充电站，给整车电池冷却时，不消耗动力电池的电量，并且由于该制冷机组外置，有效的降低了整车重量，从而实现了让电动公交的节能水平更上一层楼。

Claims (5)

1.一种电动车公交系统专用电池冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括车载电池包冷却装置和外置冷却机组；
所述外置冷却机组固定在充电站，包括通过管路连接的板式换热器、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀、冷却管路、混水阀、PLC控制系统；
所述板式换热器冷媒出口连接所述压缩机进口，所述压缩机出口接所述冷凝器进口端，所述冷凝器出口端连接热力膨胀阀入口，所述热力膨胀阀出口连接板式换热器冷媒入口；
所述板式换热器的出水口接主出水管路，所述主出水管路接多路出水支路，所述出水支路连接所述车载电池包冷却装置的进水端；所述电池包冷却的支路回水口接主回水管路，所述主回水管路接与多路所述回水支路相匹配，所述回水支路的连接所述车载电池包冷却装置的回水端；
所述混水阀与所述的出水支路和回水支路相匹配，设置在对应的所述出水支路和回水支路之间，出水端连接所述出水支路，回水端连接所述回水支路；
所述PLC控制系统控制所述压缩机和冷凝器，通过充电CAN线读取电池温度信息，通过闭环控制精确调控电池组的工作温度范围。
2.如权利要求1所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其特征在于：所述车载电池包冷却装置的进水端和出水端均设置有常闭快接接头；
所述板式换热器的出水支路和回水支路端口均装有常闭快接接口，分别连接所述车载电池包冷却装置的进水端和出水端快接接头。
3.如权利要求1所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其特征在于：所述压缩机由电机驱动；所述冷凝器的进口端设置有压力开关，出口端和所述板式换热器的出水口设置有温度流量传感器；
所述主回水管路设置有水泵，并连接储液箱；各所述的出水支路和回水支路均设置有流量温度流量传感器；
所述PLC控制系统连接所述的电机、冷凝器、水泵、压力开关和流量温度流量传感器。
4.如权利要求1所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其特征在于：所述混水阀优选电控比例混水阀。
5.如权利要求1所述的电动车公交系统专用电池冷却装置，其特征在于：所述PLC控制系统通过温度流量传感器采集各个支路的温度流量，通过控制压缩机转速和电控比例混水阀的工作控制各个支路的工作温度及流量。
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