CN112993436B - 一种车用电池冷却系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用电池冷却系统及车辆，所述系统包括循环水泵与电池组连通，电池组的与散热器以及第一阀门的第一进水口连通；散热器与第一阀门的第二进水口连通，第一阀门的出水口与深冷器的冷却水进水口连通；深冷器的冷却水出水口与循环水泵连通，深冷器的冷凝液出液口与第二阀门连通；第二阀门与空调压缩机连通，空调压缩机与冷凝器连通，冷凝器与深冷器的冷凝液进液口连通；控制器，用于在电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度大于或等于当前环境温度时，控制第一阀门关闭第一进水口并开启第二进水口和出水口；控制第二阀门开启；控制循环水泵、空调压缩机、冷凝器、深冷器、散热器以及散热风扇开始工作。

Description

一种车用电池冷却系统及车辆
技术领域
本发明涉及车用电池冷却技术领域，尤其涉及一种车用电池冷却系统及车辆。
背景技术
动力(锂)电池因其能量密度高、性能优异、零排放等优点在电动汽车上广泛应用，动力电池的寿命、充放电容量等关键参数会随着温度变化而发生变化，而纯电动商用车多匹配大型化、成组化的锂离子动力电池，在充放电过程中会产生大量的热量，导致动力电池的散热量远远小于产热量，直接影响动力电池性能的稳定性。
因此为解决上述问题现有车用电池包通常采用制冷剂换热，冷却(液冷)电池包，即通过制冷剂在换热器内蒸发吸热带走冷却水的热量，降温后的冷却水再次进入电池包水冷板循环，进而冷却电池包。但采用这一方式但电池温度与环境温度温差较大时，仅仅通过制冷剂换热效果有限，冷却速率低。
发明内容
本发明实施例提供一种车用电池冷却系统及车辆，能有提高车用电池冷却效果。
本发明一实施例提供一种车用电池冷却系统，包括：控制器、深冷器、冷凝器、空调压缩机、循环水泵、散热器、散热风扇、第一阀门以及第二阀门；
所述循环水泵的出水口与电池组的进水口连通，所述电池组的出水口与散热器的进水口以及所述第一阀门的第一进水口连通；所述散热器的出水口与所述第一阀门的第二进水口连通，所述第一阀门的出水口与所述深冷器的冷却水进水口连通；所述深冷器的冷却水出水口与所述循环水泵的进水口连通，所述深冷器的冷凝液出液口与所述第二阀门的进液口连通；所述第二阀门的出液口与所述空调压缩机的进液口连通，所述空调压缩机的出液口与所述冷凝器的进液口连通，所述冷凝器的出液口与所述深冷器的冷凝液进液口连通；
所述控制器，用于在电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度大于或等于当前环境温度时，执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第一进水口并开启所述第二进水口和所述出水口；控制所述第二阀门开启；控制所述循环水泵、所述空调压缩机、所述冷凝器、所述深冷器、所述散热器以及所述散热风扇开始工作。
进一步的，还用于在所述电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度小于当前环境温度时，执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第二进水口并开启所述第一进水口和所述出水口；控制所述第二阀门开启；控制所述循环水泵、所述空调压缩机、所述深冷器以及所述冷凝器开始工作；控制所述散热器以及所述散热风扇停止工作。
进一步的，所述控制器，还用于在所述电池组的电池温度小于第一温度阈值，且大于或等于第二温度阈值时，将当前冷却水温度与当前环境温度进行比对；
若当前冷却水温度小于当前环境温度，则控制所述车用电池冷却系统停止工作；
若当前冷却水温度大于当前环境温度，则执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第一进水口并开启所述第二进水口和所述出水口；控制所述第二阀门关闭；控制所述空调压缩机、所述冷凝器以及所述深冷器停止工作；控制所述循环水泵和所述散热器开始工作；根据当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值控制所述散热风扇的工作状态。
进一步的，所述根据当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值控制所述散热风扇的工作状态，具体包括：
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值大于或等于第一差值，则设置散热风扇的工作档位为高档位；
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第一差值，且大于或等于第二差值，则设置散热风扇的工作档位为中档位；
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第二差值，且大于或等于第三差值，则设置散热风扇的工作档位为低档位；
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第三差值，则关闭所述散热风扇；其中，所述散热风扇在高档位时的实际功率最大，在低档位时的实际功率最小。
进一步的，还用于在所述电池温度小于所述第二温度阈值时，控制所述车用电池冷却系统停止工作。
进一步的，所述散热器设置在车头进气格栅处。
本发明另一实施例还提供了一种车辆，所述车辆设置有本发明任意一实施例所述的车用电池冷却系统。
通过实施本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种车用电池冷却系统及系统，所述系统设置有以散热器为主的散热回路以及以深冷器为主的散热回路，当电池组的温度大于第一温度阈值时，说明此时电池组的温度过高需要启动冷却系统，此时继续判断当前冷却水的温度与外界的当前环境温度，如果当前冷却水的温度高于当前环境温度，此时控制器，控制第一阀门关闭第一进水口并开启第二进水口和出水口；控制第二阀门开启；控制循环水泵、空调压缩机、冷凝器、深冷器、散热器以及散热风扇开始工作。执行上述操作后，冷却水首先经过散热器进行第一次散热，然后经由第一阀门流向深冷器，深冷器工作时通过冷凝液带走冷却水的热量，对冷却水进行二次散热，最后由循环水泵将经过两次散热后的冷却水输送至电池组中为电池组进行散热，通过两次散热的方式大幅度的降低冷却水的温度，即使在外界环境温度较高的时候也能够实现冷却水散热，从而提升车用电池的散热效果。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种车用电池冷却系统的结构示意图。
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作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。
如图1所示，本发明一实施例提供了一种车用电池冷却系统，包括控制器(图中未画出)、深冷器、冷凝器、空调压缩机、循环水泵、散热器、散热风扇、第一阀门以及第二阀门；
所述循环水泵的出水口与电池组的进水口连通，所述电池组的出水口与散热器的进水口以及所述第一阀门的第一进水口连通；所述散热器的出水口与所述第一阀门的第二进水口连通，所述第一阀门的出水口与所述深冷器的冷却水进水口连通；所述深冷器的冷却水出水口与所述循环水泵的进水口连通，所述深冷器的冷凝液出液口与所述第二阀门的进液口连通；所述第二阀门的出液口与所述空调压缩机的进液口连通，所述空调压缩机的出液口与所述冷凝器的进液口连通，所述冷凝器的出液口与所述深冷器的冷凝液进液口连通；
所述控制器，用于在电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度大于或等于当前环境温度时，执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第一进水口并开启所述第二进水口和所述出水口；控制所述第二阀门开启；控制所述循环水泵、所述空调压缩机、所述冷凝器、所述深冷器、所述散热器以及所述散热风扇开始工作。
需要说明的是上述第一阀门为三通阀，上述第一温度阈值可根据实际情况进行设定。
假设电池组的温度为T电池，第一温度阈值为T1,当前冷却水的温度为T冷却，当前环境温度为T环境；
当T电池≥T1，且T冷却≥T环境，此时控制器，控制第一阀门关闭第一进水口并开启第二进水口和出水口；控制第二阀门开启；控制循环水泵、空调压缩机、冷凝器、深冷器、散热器以及散热风扇开始工作。执行上述操作后散热器冷却回路和深冷器冷却回路均开启。冷却水从电池组流出后先流进散热器中，散热风扇对散热器进行送风以及车辆行驶时会在散热器表面形成空气流动，通过空气-液体对流换热的方式，对散热器内的冷却水进行第一次散热，紧接着经过第一次散热后的冷却水通过三通阀的出水口流入深冷器中，深冷器工作时通过冷凝液带走冷却水的热量，对冷却水进行二次散热，最后由循环水泵将经过两次散热后的冷却水输送至电池组中为电池组进行散热，通过两次散热的方式大幅度的降低冷却水的温度，即使在外界环境温度较高的时候也能够实现冷却水散热，从而提升车用电池的散热效果。
在一个优选的实施例中，所述控制器，还用于在所述电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度小于当前环境温度时，执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第二进水口并开启所述第一进水口和所述出水口；控制所述第二阀门开启；控制所述循环水泵、所述空调压缩机、所述深冷器以及所述冷凝器开始工作；控制所述散热器以及所述散热风扇停止工作。
当T电池≥T1，且T冷却＜T环境时，说明电池温度比较高，需要启动车用电池冷却系统，而由于冷却水温度小于当前环境温度则说明此时冷却水温度不是很高，那么此时不需要开启散热器为主的散热回路对冷却水进行散热，只需要开启深冷器为主的散热回路对冷却水进行散热即可取得良好的散热效果，这时候控制三通阀的第二进水口关闭冷却水不经过散热器，直接通过三通阀的第一进水口流入深冷器中，通过冷凝剂对冷却水进行散热，然后流入电池组中，对电池组进行降温。
在一个优选的实施例中，所述控制器，还用于在所述电池组的电池温度小于第一温度阈值，且大于或等于第二温度阈值时，将当前冷却水温度与当前环境温度进行比对；
若当前冷却水温度小于当前环境温度，则控制所述车用电池冷却系统停止工作；若当前冷却水温度大于当前环境温度，则执行以下控制操作：控制所述第一阀门关闭所述第一进水口并开启所述第二进水口和所述出水口；控制所述第二阀门关闭；控制所述空调压缩机、所述冷凝器以及所述深冷器停止工作；控制所述循环水泵和所述散热器开始工作；根据当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值控制所述散热风扇的工作状态。
所述根据当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值控制所述散热风扇的工作状态，具体包括：若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值大于或等于第一差值，则设置散热风扇的工作档位为高档位；若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第一差值，且大于或等于第二差值，则设置散热风扇的工作档位为中档位；若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第二差值，且大于或等于第三差值，则设置散热风扇的工作档位为低档位；若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第三差值，则关闭所述散热风扇；其中，所述散热风扇在高档位时的实际功率最大，在低档位时的实际功率最小。
需要说明的是上述第二温度阈值也可以根据实际情况进行设定；
假设上述第二温度阈值为T2,冷却水与环境的温度差值用t进行标识，第一差值为t1,第二差值为t2,第三差值为t3，t1＞t2＞t3。
当T1＞T电池≥T2,说明此时电池温度稍微高了一点，但是不属于需要强制性降温的范围，此时为了节省汽车能耗，不启动以深冷器为主的散热回路。然后将冷却水温度与环境温度进行比对。
如果T1＞T电池≥T2，且T冷却＜T环境，则说明无法通过与外界环境进行热力交换的方式来使冷却水降温，此时直接关闭整个车用电池冷却系统。
如果T1＞T电池≥T2，且T冷却≥T环境，说明此时可以通过与外界环境进行热力交换的方式来使冷却水降温，此时只启动以散热器为主的散热回路，此时冷却水先流入散热器进行散热，然后经过三通阀流入深冷器中(此时深冷器不进行工作，无法对冷却水进行二次散热)，再流入循环水泵，最终输入至电池组，对电池组进行散热。
在通过散热器进行散热时，根据冷却水与环境温度的差值对散热风扇进行分档控制，具体的：可以将散热风扇的档位设置为高档位，中档位以及低档位三种，所述散热风扇在高档位时的实际功率最大、风力最大，中档位次之、低档位时的实际功率最小，风力最小。
当T1＞T电池≥T2、T冷却≥T环境且t≥t1时，将散热风扇的档位设置为高档位，优选的t1可设置为10℃。
当T1＞T电池≥T2、T冷却≥T环境且t1＞t≥t2时，将散热风扇的档位设置为中档位，优选的t2可设置为5℃。
当T1＞T电池≥T2、T冷却≥T环境且t2＞t≥t3时，将散热风扇的档位设置为低档位，优选的t1可设置为2℃。
当T1＞T电池≥T2、T冷却≥T环境且t3＞t时，关闭散热风扇，通过车辆行驶过程时，在散热器表面所形成空气气流进行散热，进一步节约能源。为实现这一目的，在设置散热器时，将散热器设置在车头进气格栅处，使得外界的风通过进气格栅吹到散热器处。
本发明另一实施例提供了一种车辆，所述车辆设置有本发明上述任意一车用电池冷却系统。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种车用电池冷却系统，其特征在于，包括：控制器、深冷器、冷凝器、空调压缩机、循环水泵、散热器、散热风扇、第一阀门以及第二阀门，所述散热器设置在车头进气格栅处；其中，散热器冷却回路包括散热器、散热风扇和第一阀门；深冷器冷却回路包括形成环路且依次连接的深冷器、第二阀门、空调压缩机和冷凝器；
所述循环水泵的出水口与电池组的进水口连通，所述电池组的出水口与散热器的进水口以及所述第一阀门的第一进水口连通；所述散热器的出水口与所述第一阀门的第二进水口连通，所述第一阀门的出水口与所述深冷器的冷却水进水口连通；所述深冷器的冷却水出水口与所述循环水泵的进水口连通，所述深冷器的冷凝液出液口与所述第二阀门的进液口连通；所述第二阀门的出液口与所述空调压缩机的进液口连通，所述空调压缩机的出液口与所述冷凝器的进液口连通，所述冷凝器的出液口与所述深冷器的冷凝液进液口连通；
所述控制器，用于在电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度大于或等于当前环境温度时，执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第一进水口并开启所述第二进水口和所述出水口；控制所述第二阀门开启；控制所述循环水泵、所述空调压缩机、所述冷凝器、所述深冷器、所述散热器以及所述散热风扇开始工作，以通过散热器冷却回路对冷却水进行第一次散热，通过深冷器冷却回路经过第一次散热后的冷却水进行二次散热；
所述控制器还用于在所述电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度小于当前环境温度时，控制深冷器冷却回路开始工作、散热器冷却回路停止工作；在所述电池组的电池温度小于第一温度阈值且大于或等于第二温度阈值，当前冷却水温度大于当前环境温度时，控制深冷器冷却回路停止工作、散热器冷却回路开始工作。
2.如权利要求1所述的车用电池冷却系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述电池组的电池温度大于或等于第一温度阈值，且当前冷却水温度小于当前环境温度时，执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第二进水口并开启所述第一进水口和所述出水口；控制所述第二阀门开启；控制所述循环水泵、所述空调压缩机、所述深冷器以及所述冷凝器开始工作；控制所述散热器以及所述散热风扇停止工作。
3.如权利要求1所述的车用电池冷却系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述电池组的电池温度小于第一温度阈值，且大于或等于第二温度阈值时，将当前冷却水温度与当前环境温度进行比对；
若当前冷却水温度小于当前环境温度，则控制所述车用电池冷却系统停止工作；
若当前冷却水温度大于当前环境温度，则执行以下控制操作：
控制所述第一阀门关闭所述第一进水口并开启所述第二进水口和所述出水口；控制所述第二阀门关闭；控制所述空调压缩机、所述冷凝器以及所述深冷器停止工作；控制所述循环水泵和所述散热器开始工作；根据当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值控制所述散热风扇的工作状态。
4.如权利要求3所述的车用电池冷却系统，其特征在于，所述根据当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值控制所述散热风扇的工作状态，具体包括：
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值大于或等于第一差值，则设置散热风扇的工作档位为高档位；
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第一差值，且大于或等于第二差值，则设置散热风扇的工作档位为中档位；
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第二差值，且大于或等于第三差值，则设置散热风扇的工作档位为低档位；
若当前冷却水温度与所述当前环境温度的差值小于第三差值，则关闭所述散热风扇；其中，所述散热风扇在高档位时的实际功率最大，在低档位时的实际功率最小。
5.如权利要求1所述的车用电池冷却系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述电池温度小于所述第二温度阈值时，控制所述车用电池冷却系统停止工作。
6.一种车辆，其特征在于，所述车辆内设置有如权利要求1-5任意一项所述的车用电池冷却系统。
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