CN112117513A - 一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统和调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源技术领域，且公开了一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统和调节方法，该冷却装置包括装置壳体、压缩机、蒸发器、冷凝器、自动电器控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、进风口和出风口；压缩机设置在装置壳体底部左侧，冷凝器位于压缩机右侧；出风口开设在装置壳体右侧，蒸发器位于压缩机上侧，蒸发器分别与压缩机和冷凝器两两之间相通连接；进风口开设在装置壳体顶部，自动电器控制器设置在蒸发器左侧；第一温度传感器和第二温度传感器固定安装在蒸发器两侧，第三温度传感器设置在冷凝器上；解决了现有技术中新能源汽车电池的冷却系统散热效果不佳，且不具备自动调节功能，容易降低电池寿命的问题。

Description

一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统和调节方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体为一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统和调节方法。

背景枝术

新能源汽车具有污染小，能耗低，能源利用率高等特点，正越来越多的应用于市场。新能源汽车需要大功率电池组作为动力源，但随着电池功率的增大，电池在使用过程中的发热量也越来越多，如果电池产生的热量大量集聚导致电池升温，会进而导致汽车内部机件温度升高，影响机件的正常工作，不仅会影响电池和汽车内部机件的使用寿命，甚至会发生电池爆炸事故。通常使用液冷或者是风冷来进行降温，但是单一地散热方法，降温的效果不会很好；在新能源汽车水冷中，现有一般是采用多组管道结构进行散热，此结构在冷却液流动过程中进行散热，容易出现冷却液流动时间过长，导致散热效果不佳的问题存在，同时冷却稳定性和范围也很难保证，而且也不具备自动调节能力，很容易造成资源的浪费，并对电池的消耗程度大大提升。

发明内容

本发明提供了一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统和调节方法，具备的控制方便，冷却效果显著，可进行自动调节，以及提高了电池使用寿命的优点，解决了现有技术中新能源汽车电池的冷却系统散热效果不佳，进而影响汽车内部机件的正常工作，存在安全隐患，以及不具备自动调节功能，容易造成资源的浪费和电池寿命缩短的问题。

本发明提供如下技术方案：一种自动调节风量的高效电池冷却装置，包括装置壳体、压缩机、蒸发器、冷凝器、自动电器控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、进风口和出风口；所述压缩机位于装置壳体内，所述压缩机通过螺栓固定安装在所述装置壳体底部左侧，所述压缩机与电池电性连接；所述冷凝器位于所述压缩机右侧，所述冷凝器固定连接在所述装置壳体内部底端，所述冷凝器与电池电性连接，且所述冷凝器与所述压缩机通过管路相通连接；所述出风口开设在所述装置壳体右侧，所述出风口与所述冷凝器相对应；所述蒸发器位于所述压缩机上侧，所述蒸发器固定安装在所述装置壳体内部顶端，所述蒸发器与电池电性连接，且所述蒸发器分别与所述压缩机和所述冷凝器通过管路相通连接；所述蒸发器进出口处安装有膨胀阀，所述蒸发器与所述冷凝器之间相通设有节流装置；所述进风口开设在所述装置壳体顶部，所述进风口位于所述蒸发器右侧；所述自动电器控制器位于所述蒸发器左侧，所述自动电器控制器固定安装在所述蒸发器左侧，所述自动电器控制器与电池电性连接；所述第一温度传感器固定安装在所述蒸发器右侧，所述第一温度传感器与电池电性连接，且所述第一温度传感器分别与所述自动电器控制器和所述压缩机信号连接；所述第二温度传感器固定安装在所述蒸发器左侧，所述第二温度传感器与电池电性连接，且所述第二温度传感器分别与所述自动电器控制器和所述压缩机信号连接；所述第三温度传感器与电池电性连接，所述第三温度传感器与所述自动电器控制器信号连接。

优选的，所述出风口处设有冷凝风扇，所述冷凝风扇与电池电性连接，且所述冷凝风扇分别与所述第三温度传感器和自动电器控制器信号连接。

优选的，所述装置壳体左侧嵌设有透气网板。

优选的，所述蒸发器左侧设有与电池电性连接的蒸发风机，所述蒸发风机固定安装在装置壳体内壁左侧，所述蒸发风机与所述自动电器控制器信号连接，且所述蒸发风机与外界相通。

优选的，所述装置壳体底部焊接有安装板，所述安装板分别两两对应分布在所述装置壳体外侧四角位置。

优选的，所述节流装置也称之为节流式流量计，是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸气流量的最常用的一种流量仪表。

一种自动调节风量的高效电池冷却系统，包括蒸发模块、冷凝模块、动力模块、管路连接模块和自动控制模块；所述动力模块分别与所述蒸发模块和所述冷凝模块通过所述管路连接模块相连通，所述自动控制模块分别与所述蒸发模块、所述冷凝模块和所述动力模块通过信号连接；蒸发模块包括蒸发器、蒸发风机、节流装置、膨胀阀、第一温度传感器和第二温度传感器，所述蒸发器固定安装在所述出风口处，所述蒸发风机固定安装在所述蒸发器的出风口位置，所述膨胀阀安装在所述蒸发器的进出口处，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器安装在所述蒸发器芯体的进风侧和出风侧，所述节流装置安装在所述蒸发器和所述冷凝器之间，所述节流装置是一种在充满管道的流体流经管道内的一种节流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差；所述冷凝模块包括冷凝器、冷凝风扇和第三温度传感器，所述冷凝风扇固定安装在所述冷凝器的出风侧，通过抽风的方式帮助所述冷凝器散热；所述第三温度传感器固定安装在所述冷凝器的出风侧来感应所述冷凝器芯体的表面温度；所述动力模块包括压缩机，所述压缩机是该电池冷却系统的核心部件，所述压缩机通过所述所述自动电器控制器输入信号来控制所述压缩机的输出功率，实现变频，从而实现自我调节。

优选的，所述管路连接模块用来连接所述蒸发器、所述冷凝器和所述压缩机，使得制冷剂在系统中循环。

优选的，所述自动电器控制器通过所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器来下达输出命令来控制压缩机的工作和停止。

一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统的调节方法，包括以下步骤：

第一步、压缩：所述压缩机吸入从所述蒸发器出来的低温低压的气态制冷剂，经压缩，制冷剂的温度和压力升高，并被送入所述冷凝器；

第二步、冷凝：在所述冷凝器内，高温高压的气态制冷剂把热量传递给经过所述冷凝器的车外空气而液化，变成液体；

第三步、节流：液态制冷剂流经所述节流装置时，温度和压力降低，并进入所述蒸发器；

第四步、蒸发：在所述蒸发器内，低温低压的液态制冷剂吸收经所述蒸发器的电池仓空气的热量而蒸发，变成气体；

第五步、循环：气体又被所述压缩机吸入进行下一轮循环，这样，通过制冷剂在系统内的循环，不断吸收车内空气的热量并排到车外空气中，使得电池仓空气的温度逐渐下降。

本发明具备以下有益效果：

一、本发明，提供了一种可通过自动调节风量来为新能源汽车的电池进行冷却的新思路。

二、本发明，是为新能源汽车电池进行冷却降温的，这个装置即是通过液体冷媒蒸发冷却方式给动力电池降温。

三、本发明，通过温度传感器感应温度，来控制压缩机启停/控制冷凝器风机、压缩机转速，保证冷却效果的同时节约车内电量，还可有效的提高电池的使用寿命。

四、本发明，从制冷系统的工作过程中，制冷剂在系统里不断循环流动，每一循环包括四个过程，即压缩过程、冷凝过程、节流过程和蒸发过程，可以实现对电池温度的有效把控。

附图说明

图 1 是本发明的整体结构示意图；

图 2 是本发明的系统框架图；

图 3 是本发明的调节流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种自动调节风量的高效电池冷却装置，包括包括装置壳体1、压缩机2、蒸发器3、冷凝器4、自动电器控制器5、第一温度传感器32、第二温度传感器33、第三温度传感器42、进风口13和出风口14。

其中，上述的压缩机2位于装置壳体1内，压缩机2通过螺栓固定安装在装置壳体1底部左侧，压缩机2与电池电性连接；冷凝器4位于压缩机2右侧，冷凝器4固定连接在装置壳体1内部底端，冷凝器4与电池电性连接，且冷凝器4与压缩机2通过管路相通连接；出风口14开设在装置壳体1右侧，出风口14与冷凝器4相对应；蒸发器3位于压缩机2上侧，蒸发器3固定安装在装置壳体1内部顶端，蒸发器3与电池电性连接，且蒸发器3分别与压缩机2和冷凝器4通过管路相通连接，进而蒸发器3、压缩机2和冷凝器4构成一个循环的冷却系统，可以对电池进行循环散热，吸收掉车内空气的热量并排到车外空气中；蒸发器3进出口处安装有膨胀阀，蒸发器3与冷凝器4之间相通设有节流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差，使得制冷剂流经节流装置时温度和压力降低；进风口13开设在装置壳体1顶部，进风口13位于蒸发器3右侧；自动电器控制器5位于蒸发器3左侧，自动电器控制器5固定安装在蒸发器3左侧，自动电器控制器5与电池电性连接；第一温度传感器32固定安装在蒸发器3右侧，第一温度传感器32与电池电性连接，且第一温度传感器32分别与自动电器控制器5和压缩机2信号连接，第一温度传感器32感应蒸发器3进风口温度，并将信号输入至自动电器控制器5，自动电器控制器5将控制自动变频调节压缩机2转速；第二温度传感器33固定安装在蒸发器3左侧，第二温度传感器33与电池电性连接，且第二温度传感器33分别与自动电器控制器5和压缩机2信号连接，第二温度传感器33感应蒸发器3芯体表面温度，并将信号输入至自动电器控制器5，自动电器控制器5将控制压缩机2启停；第三温度传感器42与电池电性连接，第三温度传感器42与自动电器控制器5信号连接；出风口14处设有冷凝风扇41，冷凝风扇41与电池电性连接，且冷凝风扇41分别与第三温度传感器42和自动电器控制器5信号连接，第三温度传感器42感应冷凝器4芯体表面温度，并将信号输入至自动电器控制器5，自动电器控制器5将调节冷凝风机41的转速。

上述装置壳体1左侧嵌设有透气网板11，便于散热和空气的流通。

上述蒸发器3左侧设有与电池电性连接的蒸发风机31，蒸发风机31固定安装在装置壳体1内壁左侧，蒸发风机31与自动电器控制器5信号连接，且蒸发风机31与外界相通。

上述装置壳体1底部焊接有安装板12，安装板12分别两两对应分布在装置壳体1外侧四角位置，便于装置的固定安装，提高其组装的稳定性。

上述节流装置也称之为节流式流量计，是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸气流量的最常用的一种流量仪表。

一种自动调节风量的高效电池冷却系统，包括蒸发模块、冷凝模块、动力模块、管路连接模块和自动控制模块；动力模块分别与蒸发模块和冷凝模块通过管路连接模块相连通，自动控制模块分别与蒸发模块、冷凝模块和动力模块通过信号连接；蒸发模块包括蒸发器3、蒸发风机31、节流装置、膨胀阀、第一温度传感器32和第二温度传感器33，蒸发器3固定安装在出风口13处，蒸发风机31固定安装在蒸发器3的出风口位置，膨胀阀安装在蒸发器3的进出口处，第一温度传感器32和第二温度传感器33安装在蒸发器3芯体的进风侧和出风侧，节流装置安装在蒸发器3和冷凝器4之间，节流装置是一种在充满管道的流体流经管道内的一种节流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差；冷凝模块包括冷凝器4、冷凝风扇41和第三温度传感器42，冷凝风扇41固定安装在冷凝器4的出风侧，通过抽风的方式帮助冷凝器4散热；第三温度传感器42固定安装在冷凝器4的出风侧来感应冷凝器4芯体的表面温度；动力模块包括压缩机2，压缩机2是该电池冷却系统的核心部件，压缩机2通过自动电器控制器5输入信号来控制压缩机2的输出功率，实现变频，从而实现自我调节。

上述管路连接模块用来连接蒸发器3、冷凝器4和压缩机2，使得制冷剂在系统中循环。

上述自动电器控制器5通过第一温度传感器32、第二温度传感器33和第三温度传感器42来下达输出命令来控制压缩机的工作和停止。

一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统的调节方法，包括以下步骤：

第一步、压缩：压缩机2吸入从蒸发器3出来的低温低压的气态制冷剂，经压缩，制冷剂的温度和压力升高，并被送入冷凝器4；

第二步、冷凝：在冷凝器4内，高温高压的气态制冷剂把热量传递给经过冷凝器4的车外空气而液化，变成液体；

第三步、节流：液态制冷剂流经节流装置时，温度和压力降低，并进入蒸发器3；

第四步、蒸发：在蒸发器3内，低温低压的液态制冷剂吸收经蒸发器4的电池仓空气的热量而蒸发，变成气体；

第五步、循环：气体又被压缩机2吸入进行下一轮循环，这样，通过制冷剂在系统内的循环，不断吸收车内空气的热量并排到车外空气中，使得电池仓空气的温度逐渐下降。

工作原理：使用时，压缩机2吸入从蒸发器3出来的低温低压的气态制冷剂，经压缩，制冷剂的温度和压力升高，并被送入冷凝器4中；在冷凝器4内，高温高压的气态制冷剂把热量传递给经过冷凝器4的车外空气而液化，变成液体；液态制冷剂流经节流装置时，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差，使得制冷剂流经节流装置时温度和压力降低，并进入蒸发器3。在蒸发器3内，低温低压的液态制冷剂吸收经过蒸发器3的电池仓空气的热量而蒸发，变成气体；气体又被压缩机2吸入进行下一轮循环；此过程中，第一温度传感器32感应蒸发器3进风口温度，并将信号输入至自动电器控制器5，自动电器控制器5将控制自动变频调节压缩机2转速；第二温度传感器33感应蒸发器3芯体表面温度，并将信号输入至自动电器控制器5，自动电器控制器5将控制压缩机2启停；第三温度传感器42感应冷凝器4芯体表面温度，并将信号输入至自动电器控制器5，自动电器控制器5将调节冷凝风机41的转速；这样，通过风量的自动调节，并通过制冷剂在系统内的循环，不断吸收车内空气的热量并排到车外空气中，使电池仓空气的温度逐渐下降，进而在保证冷却效果的同时节约车内电量，还有效的提高了电池的使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自动调节风量的高效电池冷却装置，其特征在于：包括装置壳体（1）、压缩机（2）、蒸发器（3）、冷凝器（4）、自动电器控制器（5）、第一温度传感器（32）、第二温度传感器（33）、第三温度传感器（42）、进风口（13）和出风口（14）；所述压缩机（2）位于装置壳体（1）内，所述压缩机（2）通过螺栓固定安装在所述装置壳体（1）底部左侧，所述压缩机（2）与电池电性连接；所述冷凝器（4）位于所述压缩机（2）右侧，所述冷凝器（4）固定连接在所述装置壳体（1）内部底端，所述冷凝器（4）与电池电性连接，且所述冷凝器（4）与所述压缩机（2）通过管路相通连接；所述出风口（14）开设在所述装置壳体（1）右侧，所述出风口（14）与所述冷凝器（4）相对应；所述蒸发器（3）位于所述压缩机（2）上侧，所述蒸发器（3）固定安装在所述装置壳体（1）内部顶端，所述蒸发器（3）与电池电性连接，且所述蒸发器（3）分别与所述压缩机（2）和所述冷凝器（4）通过管路相通连接；所述蒸发器（3）进出口处安装有膨胀阀，所述蒸发器（3）与所述冷凝器（4）之间相通设有节流装置；所述进风口（13）开设在所述装置壳体（1）顶部，所述进风口（13）位于所述蒸发器（3）右侧；所述自动电器控制器（5）位于所述蒸发器（3）左侧，所述自动电器控制器（5）固定安装在所述蒸发器（3）左侧，所述自动电器控制器（5）与电池电性连接；所述第一温度传感器（32）固定安装在所述蒸发器（3）右侧，所述第一温度传感器（32）与电池电性连接，且所述第一温度传感器（32）分别与所述自动电器控制器（5）和所述压缩机（2）信号连接；所述第二温度传感器（33）固定安装在所述蒸发器（3）左侧，所述第二温度传感器（33）与电池电性连接，且所述第二温度传感器（33）分别与所述自动电器控制器（5）和所述压缩机（2）信号连接；所述第三温度传感器（42）与电池电性连接，所述第三温度传感器（42）与所述自动电器控制器（5）信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动调节风量的高效电池冷却装置，其特征在于：所述出风口（14）处设有冷凝风扇（41），所述冷凝风扇（41）与电池电性连接，且所述冷凝风扇（41）分别与所述第三温度传感器（42）和自动电器控制器（5）信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动调节风量的高效电池冷却装置，其特征在于：所述装置壳体（1）左侧嵌设有透气网板（11）。

4.根据权利要求1所述的一种自动调节风量的高效电池冷却装置，其特征在于：所述蒸发器（3）左侧设有与电池电性连接的蒸发风机（31），所述蒸发风机（31）固定安装在装置壳体（1）内壁左侧，所述蒸发风机（31）与所述自动电器控制器（5）信号连接，且所述蒸发风机（31）与外界相通。

5.根据权利要求1所述的一种自动调节风量的高效电池冷却装置，其特征在于：所述装置壳体（1）底部焊接有安装板（12），所述安装板（12）分别两两对应分布在所述装置壳体（1）外侧四角位置。

6.根据权利要求1所述的一种自动调节风量的高效电池冷却装置，其特征在于：所述节流装置也称之为节流式流量计，是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸气流量的最常用的一种流量仪表。

7.一种自动调节风量的高效电池冷却系统，采用权利要求1-6中的任意一项所述的一种自动调节风量的高效电池冷却装置，其特征在于：包括蒸发模块、冷凝模块、动力模块、管路连接模块和自动控制模块；所述动力模块分别与所述蒸发模块和所述冷凝模块通过所述管路连接模块相连通，所述自动控制模块分别与所述蒸发模块、所述冷凝模块和所述动力模块通过信号连接；蒸发模块包括蒸发器（3）、蒸发风机（31）、节流装置、膨胀阀、第一温度传感器（32）和第二温度传感器（33），所述蒸发器（3）固定安装在所述出风口（13）处，所述蒸发风机（31）固定安装在所述蒸发器（3）的出风口位置，所述膨胀阀安装在所述蒸发器（3）的进出口处，所述第一温度传感器（32）和所述第二温度传感器（33）安装在所述蒸发器（3）芯体的进风侧和出风侧，所述节流装置安装在所述蒸发器（3）和所述冷凝器（4）之间，所述节流装置是一种在充满管道的流体流经管道内的一种节流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差；所述冷凝模块包括冷凝器（4）、冷凝风扇（41）和第三温度传感器（42），所述冷凝风扇（41）固定安装在所述冷凝器（4）的出风侧，通过抽风的方式帮助所述冷凝器（4）散热；所述第三温度传感器（42）固定安装在所述冷凝器（4）的出风侧来感应所述冷凝器（4）芯体的表面温度；所述动力模块包括压缩机（2），所述压缩机（2）是该电池冷却系统的核心部件，所述压缩机（2）通过所述所述自动电器控制器（5）输入信号来控制所述压缩机（2）的输出功率，实现变频，从而实现自我调节。

8.根据权利要求7所述的一种自动调节风量的高效电池冷却系统，其特征在于：所述管路连接模块用来连接所述蒸发器（3）、所述冷凝器（4）和所述压缩机（2），使得制冷剂在系统中循环。

9.根据权利要求7所述的一种自动调节风量的高效电池冷却系统，其特征在于：所述自动电器控制器（5）通过所述第一温度传感器（32）、所述第二温度传感器（33）和所述第三温度传感器（42）来下达输出命令来控制压缩机的工作和停止。

10.一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统的调节方法，其特征在于，采用权利要求1-9中的任意一项所述的一种自动调节风量的高效电池冷却装置、系统，包括以下步骤：

第一步、压缩：所述压缩机（2）吸入从所述蒸发器（3）出来的低温低压的气态制冷剂，经压缩，制冷剂的温度和压力升高，并被送入所述冷凝器（4）；

第二步、冷凝：在所述冷凝器（4）内，高温高压的气态制冷剂把热量传递给经过所述冷凝器（4）的车外空气而液化，变成液体；

第三步、节流：液态制冷剂流经所述节流装置时，温度和压力降低，并进入所述蒸发器（3）；

第四步、蒸发：在所述蒸发器（3）内，低温低压的液态制冷剂吸收经所述蒸发器（4）的电池仓空气的热量而蒸发，变成气体；

第五步、循环：气体又被所述压缩机（2）吸入进行下一轮循环，这样，通过制冷剂在系统内的循环，不断吸收车内空气的热量并排到车外空气中，使得电池仓空气的温度逐渐下降。

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