CN114750648A - 一种采用热泵的动力电池组控温系统及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于动力电池模组技术领域，提供了一种采用热泵的动力电池组控温系统及电动汽车。动力电池组控温系统，包括控制器件、锂动力电池模组、镍氢电池模组和热泵部件，镍氢电池模组具有输入端和输出端，输入端连接于锂动力电池模组，输出端连接于热泵部件；锂动力电池模组设置有控温流道，第一换热器连接有伸出于热泵壳体的第一水箱，第二换热器连接有伸出于热泵壳体的第二水箱，控温流道连接有三通阀，第一、第二水箱分别通过连接管连接于三通阀，控制器件连接于热泵部件。本发明所提供的一种采用热泵的动力电池组控温系统及电动汽车，采用单独的镍氢电池模组，并利用热泵的对冷却液进行控温，缩短用户等待电池升温的时间，用户体验佳。

Description

一种采用热泵的动力电池组控温系统及电动汽车
技术领域
本发明属于动力电池模组技术领域，尤其涉及一种采用热泵的动力电池组控温系统及电动汽车。
背景技术
纯电动汽车动力来源一般是锂电池，其电池化学活性与其环境温度有很大关系，温度越低锂离子活性越低，冬天温度过低时无法实现较大电流放电。目前，电动车采用分体式电池成组结构，其低温充放电加热方式为PTC加热，其加热效率低，特别是在寒冷地区的冬季，由于温度非常低，锂电池放电能力的限制，进一步导致了电池模组难以快速升温至合适的范围，用户无法正常驾驶车辆。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种采用热泵的动力电池组控温系统及电动汽车，其可以缩短动力电池组控温系的时间，用户体验佳。
本发明的技术方案是：一种采用热泵的动力电池组控温系统，包括控制器件、锂动力电池模组、镍氢电池模组和热泵部件，所述镍氢电池模组具有输入端和输出端，所述输入端连接于所述锂动力电池模组，所述输出端连接于所述热泵部件；所述热泵部件包括热泵壳体、压缩机、换向阀、第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和第二换热器和压缩机均通过管路连接于所述换向阀，所述管路中设置有制冷剂，所述第一换热器和所述第二换热器和压缩机、所述换向阀均设置于所述热泵壳体内，所述热泵壳体具有进气口和排气口；所述锂动力电池模组设置有控温流道，所述第一换热器连接有伸出于所述热泵壳体的第一水箱，所述第二换热器连接有伸出于所述热泵壳体的第二水箱，所述控温流道连接有三通阀，所述第一水箱和所述第二水箱分别通过连接管连接于所述三通阀，所述控制器件连接于所述热泵部件。
具体地，所述控制器件具有远程指令接收模块。
具体地，所述排气口连接有排气管路。
具体地，所述第一水箱与车辆水箱通过第一管路联通，所述第一管路联通设置有控制阀；且/或，所述第二水箱与车辆水箱通过第二管路联通，所述第二管路联通设置有控制阀。
具体地，所述热泵壳体的进气口处设置有电辅热装置。
具体地，所述电辅热装置为电热丝。
具体地，所述第一换热器或第二换热器连接有电辅热部件。
具体地，所述电辅热部件连接于所述镍氢电池模组或所述锂动力电池模组。
本发明还提供了一种电动汽车，所述电动汽车具有上述的一种采用热泵的动力电池组控温系统。
具体地，所述电动汽车具有空调系统，所述空调系统具有通向乘员舱的车辆空调通风管路，所述排气口通过旁通管连接于车辆空调通风管路，所述旁通管设置有旁通控制阀。
本发明所提供的一种采用热泵的动力电池组控温系统及电动汽车，通过采用单独的镍氢电池模组，其受温度影响较小，即使在寒冷气候下，也能以较大的放电电流放电，在当前温度允许的放电电流内，尽可能地提高对热泵部件的输出功率(此时，热泵部件的功率可以未达额定功率)，第一水箱内冷却液的温度上升，并进入控温流道循环，使锂动力电池模组的温度能较快地升高至设定范围，缩短用户等待电池升温的时间，且热泵具有节能的优势，可以配合镍氢电池模组使用，升温后的锂动力电池模组放电性能提升，可以向镍氢电池模组进行充电，还可以直接向热泵部件供电，在热泵部件的额定功率范围内，可以继续提高热泵部件的功率，利于进一步缩短控温所需的时间，用户体验佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种采用热泵的动力电池组控温系统的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
如图1所示，本发明实施例提供的一种采用热泵的动力电池组控温系统，包括控制器件、锂动力电池模组1、镍氢电池模组2和热泵部件3，所述镍氢电池模组2具有输入端(充电)和输出端(供电)，所述输入端连接于所述锂动力电池模组1，所述输出端连接于所述热泵部件3，即热泵部件3由镍氢电池模组2提供电源；所述热泵部件3包括热泵壳体、压缩机、换向阀、第一换热器31和第二换热器32，所述第一换热器31和第二换热器32和压缩机均通过管路连接于所述换向阀，所述管路中设置有制冷剂，所述第一换热器31和所述第二换热器32和压缩机、所述换向阀均设置于所述热泵壳体内，所述热泵壳体具有进气口和排气口；所述锂动力电池模组1设置有控温流道11，所述第一换热器31连接有伸出于所述热泵壳体的第一水箱，所述第二换热器32连接有伸出于所述热泵壳体的第二水箱，所述控温流道11连接有三通阀12，所述第一水箱和所述第二水箱分别通过连接管连接于所述三通阀12，所述控制器件连接于所述热泵部件3，采用单独的镍氢电池模组2，其受温度影响较小，即使在寒冷气候下，也能以较大的放电电流放电，在当前温度允许的放电电流内，尽可能地提高对热泵部件3的输出功率(此时，热泵部件3的功率一般未达额定功率)，第一水箱内冷却液的温度上升，并进入控温流道11循环，热泵具有节能的优势，配合镍氢电池模组2使用，升温后的锂动力电池模组1可以向镍氢电池模组2进行充电，也可以通过继电器的控制直接向热泵部件3供电，在热泵部件3的额定功率范围内，可以继续提高热泵部件3的功率，使锂动力电池模组1的温度能较快地升高至设定范围，利于进一步缩短控温所需的时间，缩短用户等待电池升温的时间，锂动力电池模组1的温度达到设定的范围后，热泵部件3可以降频运行，即减小输入功率，以达节能的目的，当然，富余的热量，也可采用作为暖风输送至车辆的乘员舱。
具体地，所述控制器件具有远程指令接收模块，用户可以指定时间使动力电池组控温系统的热泵工作至设定的范围。远程指令接收模块可以连接于车辆主机的通讯模块(可为4G模块或5G模块等)。
具体地，所述排气口连接有排气管路，排气口和进气口可以背向设置。
具体地，所述第一水箱与车辆水箱通过第一管路联通，所述第一管路联通设置有控制阀；且/或，所述第二水箱与车辆水箱通过第二管路联通，所述第二管路联通设置有控制阀。车辆水箱可为容热，车辆水箱为雨刮器水箱，其在第一水箱中温度过高时，可以通过车辆水箱的循环，使第一水箱的温度降至合适范围。或在第二水箱中温度过低时，可以通过车辆水箱的循环，使第二水箱的温度调整至合适范围。但车辆水箱的温度不应高于45摄氏度。车辆水箱中设置有温度传感器。所述第一水箱、所述第一水箱中也可以设置有温度传感器。
具体地，所述热泵壳体的进气口处设置有电辅热装置。具体地，所述电辅热装置为电热丝，其结构简单，用于在极端寒冷气候下提高热泵的效率。
具体地，所述第一换热器31或第二换热器32连接有电辅热部件(图中未示出)，电辅热部件可为PCT电热盘，在极端天气下，例如零下三十度以下低温时，热泵部件3可能无法启动，此时PCT电热盘先行启动，将第一换热器31、第二换热器32的温度提升至适当的范围，由于第一换热器31、第二换热器32的体积不大，故PCT电热盘作为电辅热部件，可以在较短的时间实现升温，热泵部件3得以正常启动并有效工作。热泵部件3启动一定时间后，电辅热部件可以关闭。具体地，所述电辅热部件连接于所述镍氢电池模组2或所述锂动力电池模组1。电辅热部件可为选配件。在温热带地区行驶的车辆，一般不需要电辅热部件。
具体应用中，当车辆高速行驶等大电流放电时，或进行大电流充电时，需要对锂动力电池模组1进行降温，可以通过热泵部件3的模式切换，或使三通阀12的切换，使第二水箱中温度较低的冷却液进入控温流道11中循环。三通阀12的开度可以由控制器件调节，其可以使第一水箱、第二水箱进行交换循环，也可以切换第一水箱、第二水箱与控温流道11连通。半导体制冷部件可以连接有电流方向切换模块，通过切换电流方向，其第一控温端和第二控温端可以切换制冷或制热，在需要快速对冷却液进行控温时，可以通过半导体制冷部件实现，避免冷却液过热而导致的问题。
本发明还提供了一种电动汽车，所述电动汽车具有上所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，通过采用单独的镍氢电池模组2，其受温度影响较小，即使在寒冷气候下，也能以较大的放电电流放电，在当前温度允许的放电电流内，尽可能地提高对热泵部件3的输出功率(此时，热泵部件3的功率可以未达额定功率)，第一水箱内冷却液的温度上升，并进入控温流道11循环，使锂动力电池模组1的温度能较快地升高至设定范围，缩短用户等待电池升温的时间，且热泵具有节能的优势，可以配合镍氢电池模组2使用，升温后的锂动力电池模组1放电性能提升，可以向镍氢电池模组2进行充电，还可以直接向热泵部件3供电，在热泵部件3的额定功率范围内，可以继续提高热泵部件3的功率，利于进一步缩短控温所需的时间，锂动力电池模组1的温度达到设定的范围后，热泵部件3可以降频运行，即减小输入功率，以达节能的目的。
具体地，所述电动汽车具有空调系统，所述空调系统具有通向乘员舱的车辆空调通风管路，所述排气口通过旁通管连接于车辆空调通风管路，所述旁通管设置有旁通控制阀，以提高热泵部件3的利用效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，包括控制器件、锂动力电池模组、镍氢电池模组和热泵部件，所述镍氢电池模组具有输入端和输出端，所述输入端连接于所述锂动力电池模组，所述输出端连接于所述热泵部件；所述热泵部件包括热泵壳体、压缩机、换向阀、第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和第二换热器和压缩机均通过管路连接于所述换向阀，所述管路中设置有制冷剂，所述第一换热器和所述第二换热器和压缩机、所述换向阀均设置于所述热泵壳体内，所述热泵壳体具有进气口和排气口；所述锂动力电池模组设置有控温流道，所述第一换热器连接有伸出于所述热泵壳体的第一水箱，所述第二换热器连接有伸出于所述热泵壳体的第二水箱，所述控温流道连接有三通阀，所述第一水箱和所述第二水箱分别通过连接管连接于所述三通阀，所述控制器件连接于所述热泵部件。
2.如权利要求1所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，所述控制器件具有远程指令接收模块。
3.如权利要求1所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，所述排气口连接有排气管路。
4.如权利要求1所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，所述第一水箱与车辆水箱通过第一管路联通，所述第一管路联通设置有控制阀；且/或，所述第二水箱与车辆水箱通过第二管路联通，所述第二管路联通设置有控制阀。
5.如权利要求1所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，所述热泵壳体的进气口处设置有电辅热装置。
6.如权利要求5所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，所述电辅热装置为电热丝。
7.如权利要求5所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，所述第一换热器或第二换热器连接有电辅热部件。
8.如权利要求7所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统，其特征在于，所述电辅热部件连接于所述镍氢电池模组或所述锂动力电池模组。
9.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车具有如权利要求1至8中任一项所述的一种采用热泵的动力电池组控温系统。
10.如权利要求9所述的一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车具有空调系统，所述空调系统具有通向乘员舱的车辆空调通风管路，所述排气口通过旁通管连接于车辆空调通风管路，所述旁通管设置有旁通控制阀。
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