CN113085619A - 用于移动储能充电桩的热泵空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，该用于移动储能充电桩的热泵空调系统包括电池包模块、膨胀阀、电池包外换热器以及电动压缩机，该电池包模块设置有电池包内换热器，该电池包模块和移动储能充电桩的充电枪为电气地连接，该电动压缩机和该电池包模块为电气地连接，该电池包模块、该膨胀阀、该电池包外换热器以及该电动压缩机之间形成制冷剂通道。

Description

用于移动储能充电桩的热泵空调系统
技术领域
本发明涉及热泵空调领域，尤其涉及一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，能够为移动储能充电桩的电池系统制冷或制热。
背景技术
目前的移动储能充电桩没有空调系统，电池热管理高温时依赖自然散热，低温时无主动加热。在夏季高温和冬季低温时，电池受温度影响较大，充放电性能恶化，可用电量降低。
热泵空调技术在现在的纯电动汽车中比较常见，用于为乘客舱制冷/制热。同时并联一个热交换器用于和电池系统换热。
由于用热泵空调直接为电池系统制冷难以控制其中制冷剂的相变过程，容易导致电池系统内部较大温差，从而使电池寿命衰减严重，因此采用一个热交换器和电池冷却回路中的冷却液换热，然后通过冷却液循环给电池系统散热。但这样会导致散热效率降低。
同时热泵空调在低温下制热效果较差，-10℃以下就难以满足乘客舱的制热需求，而且热交换器中还有一定的热量损失，因此无法再同时给电池系统制热。使用热泵空调的纯电动车，一般为了保障低温下乘客舱制热需求会再增加一个PTC(Positive TemperatureCoefficient)加热器，而电池冷却系统中也会再增加一个PTC加热器。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，能够为移动储能充电桩的电池系统制冷或制热。
本发明的目的之一在于提供一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，能够采用隔热保温措施，减小了外部环境对电池包的热影响，提高了效率，同时提高了电池包内电芯温度一致性，延长了电池寿命。
本发明的目的之一在于提供一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，取消了电池包内冷却液回路，降低了成本，消除了冷却液回路漏液导致的安全风险。
为了实现上述至少一个发明目的，本发明提供了一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统包括电池包模块、膨胀阀、电池包外换热器以及电动压缩机，所述电池包模块设置有电池包内换热器，所述电池包模块和移动储能充电桩的充电枪为电气地连接，所述电动压缩机和所述电池包模块为电气地连接，所述电池包模块、所述膨胀阀、所述电池包外换热器以及所述电动压缩机之间形成制冷剂通道。
在一些实施例中，其中所述制冷剂通道内设置有制冷剂，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制冷过程中，所述电池包内换热器作为蒸发器，执行气化相变吸热。
在一些实施例中，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制冷过程中，所述电池包模块的所述电池包外换热器作为冷凝器，执行液化相变放热，将所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统中从所述电池包模块内吸收的热量释放到外界环境中。
在一些实施例中，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制热过程中，所述电池包模块内的所述电池包内换热器作为冷凝器，执行液化相变放热。
在一些实施例中，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制热过程中，所述电池包外换热器作为蒸发器，执行气化相变吸收。
在一些实施例中，其中所述电池包模块还设置有鼓风机以及风道，所述鼓风机和所述风道连通。
在一些实施例中，其中所述电池包模块还设置有电池包保温层，所述电池包保温层为保温泡棉或者聚氨酯发泡材料外部喷涂层。
在一些实施例中，其中所述电池包模块还包括储能模块，所述电池包外换热器的阀门、所述电池包内换热器的阀门以及所述电池包模块的所述储能模块为电气地连接。
根据本发明的另一方面，还提供了一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统包括电池包、温度传感器、制冷控制单元以及制热控制单元，所述温度传感器检测所述电池包内的温度数据，当该温度数据高于预设温度范围的最高值时，所述制冷控制单元启动制冷循环，当该温度数据低于预设温度范围的最低值时，所述制热控制单元启动制热循环；其中，所述制冷控制单元被配置为：启动电池包内换热器，执行气化相变吸热，所述电池包内换热器作为蒸发器，对电池包内的空气执行冷却；启动电池包外换热器，执行液化相变放热，所述电池包外换热器作为冷凝器，将所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统中从所述电池包内吸收的热量释放到外界环境中；其中，所述制热控制单元被配置为：启动电池包内换热器，所述电池包内换热器作为冷凝器，执行液化相变放热；启动电池包外换热器，所述电池包外换热器作为蒸发器，执行气化相变吸收。
在一些实施例中，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统还包括鼓风机和风道，所述鼓风机和所述风道连通，当所述温度传感器检测到的所述电池包内的温度数据不在预设温度范围内时，启动所述鼓风机。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统的工作原理图。
图2是本发明的另一个实施例中应用了所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的移动储能充电桩的立体示例图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1所示，阐释了基于本发明的一个优选实施例的一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，能够为移动储能充电桩的电池系统制冷或制热，能够采用隔热保温措施，减小了外部环境对电池包的热影响，提高了效率，同时提高了电池包内电芯温度一致性，延长了电池寿命，而且由于取消了电池包内冷却液回路，降低了成本，消除了冷却液回路漏液导致的安全风险。
具体地，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统包括电池包模块、膨胀阀、电池包外换热器以及电动压缩机。所述电池包模块还包括储能模块、电池包内换热器以及鼓风机。所述电池包模块和移动储能充电桩的充电枪为电气地连接。所述电动压缩机和所述电池包模块为电气地连接。所述电池包外换热器的阀门、所述电池包内换热器的阀门以及所述电池包模块的所述储能模块为电气地连接。
所述电池包模块、所述膨胀阀、所述电池包外换热器以及所述电动压缩机之间形成制冷剂通道。在实际工作过程中，本发明的所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的工作原理图如图1所示，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的所述制冷剂通道的内部工质被实施为制冷剂，其中按照实线箭头方向循环为制冷过程，所述电池包内换热器被实施为蒸发器，气化相变吸热。为了避免制冷剂直接冷却电池导致温差问题，蒸发器对电池包内的空气进行冷却。
值得一提的是，由于所述电池包模块采用了较好的隔热保温措施，所述电池包模块相当于建立起一个空调房，从而达到所述电池包模块中电池对于散热的需求。
进一步地，所述电池包模块还设置有风道，所述鼓风机和所述电池包模块的风道连通，由于设置了风道，能够保证所述电池包模块的内部环境一致，减小不同电芯间的温差。
在本发明的所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制冷过程中，在本发明的这个优选实施例中，所述电池包模块的所述电池包外换热器被实施为冷凝器，液化相变放热，将所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统中从所述电池包模块内吸收的热量释放到外界环境中。
进一步地，如图1所示，按照虚线箭头方向循环为本发明的所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制热过程，在制热过程中，所述电池包模块内的所述电池包内换热器被实施为冷凝器，液化相变放热。在本发明的这个优选实施例中，所述电池包外换热器被实施为蒸发器，气化相变吸收。也就是说，本发明的所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制热过程为制冷过程的逆循环。
值得一提的是，所述电池包模块还设置有电池包保温层，所述电池包保温层被实施为保温泡棉或者聚氨酯发泡材料外部喷涂层等。也就是说，所述电池包模块的电池包的外部利用保温材料做好隔热保温，能够将电池包做到一个接近封闭环境，尽量减少外部影响，以便用较小的功率就可以实现高效率的温度控制。本领域的技术人员可以理解的是，所述电池包保温层不仅仅能够被实施为保温泡棉或者聚氨酯发泡材料外部喷涂层等保温方案，在本发明的其他变形实施例中，还可以有其他保温措施，本发明在这一方面仅仅作为举例，并不受此限制。
值得一提的是，本发明的所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统跟现有技术中的热泵空调系统相比较，取消了电池包内冷却液回路，降低了成本，消除了冷却液回路漏液导致的安全风险。值得一提的是，本发明的所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统采用所述电池包保温层的隔热保温措施，减小了外部环境对电池包的热影响，提高了效率，同时提高了电池包内电芯温度一致性，延长了电池寿命。
在其他实施例中，本发明的所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统能够应用于图2所示的移动储能充电桩100中，能够为移动储能充电桩100的电池系统制冷或制热，能够采用隔热保温措施，减小了外部环境对电池包的热影响，提高了效率，同时提高了电池包内电芯温度一致性，延长了电池寿命，而且由于取消了电池包内冷却液回路，降低了成本，消除了冷却液回路漏液导致的安全风险。
根据本发明的另一方面，在本发明的其他变形实施例中，还提供了一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统包括电池包、温度传感器、制冷控制单元以及制热控制单元。所述温度传感器检测所述电池包内的温度数据，当该温度数据高于预设温度范围的最高值时，所述制冷控制单元启动制冷循环，当该温度数据低于预设温度范围的最低值时，所述制热控制单元启动制热循环。
更具体地，所述制冷控制单元被配置为：启动电池包内换热器，执行气化相变吸热，所述电池包内换热器作为蒸发器，对电池包内的空气执行冷却；启动电池包外换热器，执行液化相变放热，所述电池包外换热器作为冷凝器，将所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统中从所述电池包内吸收的热量释放到外界环境中。
更具体地，所述制热控制单元被配置为：启动电池包内换热器，所述电池包内换热器作为冷凝器，执行液化相变放热；启动电池包外换热器，所述电池包外换热器作为蒸发器，执行气化相变吸收。
值得一提的是，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统还包括鼓风机和风道，所述鼓风机和所述风道连通，当所述温度传感器检测到的所述电池包内的温度数据不在预设温度范围内时，启动所述鼓风机。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离该原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其特征在于，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统包括电池包模块、膨胀阀、电池包外换热器以及电动压缩机，所述电池包模块设置有电池包内换热器，所述电池包模块和移动储能充电桩的充电枪为电气地连接，所述电动压缩机和所述电池包模块为电气地连接，所述电池包模块、所述膨胀阀、所述电池包外换热器以及所述电动压缩机之间形成制冷剂通道。
2.如权利要求1所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述制冷剂通道内设置有制冷剂，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制冷过程中，所述电池包内换热器作为蒸发器，执行气化相变吸热。
3.如权利要求2所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制冷过程中，所述电池包模块的所述电池包外换热器作为冷凝器，执行液化相变放热，将所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统中从所述电池包模块内吸收的热量释放到外界环境中。
4.如权利要求1所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制热过程中，所述电池包模块内的所述电池包内换热器作为冷凝器，执行液化相变放热。
5.如权利要求4所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统的制热过程中，所述电池包外换热器作为蒸发器，执行气化相变吸收。
6.如权利要求1至5中任一所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述电池包模块还设置有鼓风机以及风道，所述鼓风机和所述风道连通。
7.如权利要求6所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述电池包模块还设置有电池包保温层，所述电池包保温层为保温泡棉或者聚氨酯发泡材料外部喷涂层。
8.如权利要求6所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述电池包模块还包括储能模块，所述电池包外换热器的阀门、所述电池包内换热器的阀门以及所述电池包模块的所述储能模块为电气地连接。
9.一种用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其特征在于，所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统包括电池包、温度传感器、制冷控制单元以及制热控制单元，所述温度传感器检测所述电池包内的温度数据，当该温度数据高于预设温度范围的最高值时，所述制冷控制单元启动制冷循环，当该温度数据低于预设温度范围的最低值时，所述制热控制单元启动制热循环；其中，所述制冷控制单元被配置为：启动电池包内换热器，执行气化相变吸热，所述电池包内换热器作为蒸发器，对电池包内的空气执行冷却；启动电池包外换热器，执行液化相变放热，所述电池包外换热器作为冷凝器，将所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统中从所述电池包内吸收的热量释放到外界环境中；其中，所述制热控制单元被配置为：启动电池包内换热器，所述电池包内换热器作为冷凝器，执行液化相变放热；启动电池包外换热器，所述电池包外换热器作为蒸发器，执行气化相变吸收。
10.如权利要求9所述的用于移动储能充电桩的热泵空调系统，其中所述用于移动储能充电桩的热泵空调系统还包括鼓风机和风道，所述鼓风机和所述风道连通，当所述温度传感器检测到的所述电池包内的温度数据不在预设温度范围内时，启动所述鼓风机。
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