CN117393892B - 一种电池充电站温控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池充电站温控装置，包括循环泵、控制单元、压缩机、四通阀、热泵‑空气侧换热器、节流阀和热泵‑液侧换热器，所述压缩机的排气端与所述四通阀的入口连接，所述热泵‑空气侧换热器、节流阀以及所述热泵‑液侧换热器的第一入口和第一出口依次串接在所述四通阀的第一出口和第二出口之间，所述四通阀的第三出口与所述压缩机的进气端连接；所述热泵‑液侧换热器的第二入口与所述循环泵连接后用于与冷却液循环管路的出液端连接，所述热泵‑液侧换热器的第二出口用于与冷却液循环管路的进液端连接；所述控制单元实时获取冷却液温度，并根据所获取的冷却液温度和预设阈值，控制所述四通阀动作。本发明温控装置具有制冷和制热功能。

Description

一种电池充电站温控装置

技术领域

本发明涉及电池温控设备技术领域，特别涉及一种电池充电站温控装置。

背景技术

随着汽车动力的电气化转变以及新能源汽车工业的蓬勃发展，选择以电池作为能量源的混合动力车或纯电动车的车主越来越多，市场对新能源电动车充电站或蓄能放电设备的需求量越来越大。电动汽车快速充电站的普及，大大方便了广大电动车用户的充电需求，使用户不再因电量不足而不敢远行。电动汽车充电站是将电能先储蓄在其内的储能蓄电池上，然后通过充电机从储能蓄电池向电动汽车进行快速充电的设备。

储能蓄电池的温度在充放电过程中会升高，而电池温度是影响电池性能和寿命的关键因素之一，若电池温度是阈值温度或者更高会导致充放电暂停，而降低充放电效率，甚至影响电池寿命。因此，电动汽车快速充电站均配备有温度控制系统，但现有充电站的温度控制系统通常仅具有单一的制冷或制热功能，由于环境温度是影响电池温度的重要影响因素之一，这样在环境温差较大的不同地区或同一地区不同季节温差较大的情况下，不能很好应对环境温度变化对电池温度的影响，无法很好满足对电池温度差异化控制的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电池充电站温控装置，具有制冷和制热功能，可对充电站电池组的冷却液加热和降温，以解决现有充电站的温度控制系统通常仅具有单一的制冷或制热功能，不能很好应对环境温度变化对电池温度的影响，无法很好满足对电池温度差异化控制的需要的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所使用的技术方案是：

本发明所述的一种电池充电站温控装置，包括温度调节单元、循环泵和控制单元，所述温度调节单元的运行模式包括制热和制冷，所述温度调节单元包括压缩机、四通阀、热泵-空气侧换热器、节流阀和热泵-液侧换热器，所述压缩机的排气端与所述四通阀的入口连接，所述热泵-空气侧换热器、节流阀以及所述热泵-液侧换热器的第一入口和第一出口依次串接在所述四通阀的第一出口和第二出口之间，所述四通阀的第三出口与所述压缩机的进气端连接；

所述热泵-液侧换热器的第二入口与所述循环泵连接后用于与充电站内电池组冷却液的循环管路的出液端连接，所述热泵-液侧换热器的第二出口用于与所述充电站内电池组冷却液的循环管路的进液端连接，所述热泵-液侧换热器用于与流经的冷却液进行热交换，所述循环泵用于为所述电池组冷却液的循环流动提供动力；

所述压缩机与控制单元电连接，所述四通阀与所述控制单元通信连接，所述控制单元实时获取电池组冷却液的温度，并判断所获取的冷却液温度是否小于预设阈值，若是，则控制所述四通阀通电动作，使所述温度调节单元进入制热模式，若否，则控制所述四通阀断电动作，使所述温度调节单元进入制冷模式。

优选的，还包括具有空腔的保护壳和风机，所述温度调节单元、循环泵和控制单元均固定在所述保护壳的空腔内，所述保护壳至少有一侧侧壁上设置有多个通风孔，所述风机设置在所述保护壳的另一侧。

进一步优选的，还包括预冷却单元和切换阀，所述循环泵与所述切换阀的入口连通，所述切换阀的第一出口与所述热泵-液侧换热器的第二入口连通，所述预冷却单元串接在所述切换阀的第二出口和所述热泵-液侧换热器的第二入口之间；

所述切换阀与所述控制单元通信连接，所述控制单元还实时获取环境温度，并计算所获取的冷却液温度和环境温度的温差，根据所计算的温差和预设温差阈值，控制所述切换阀动作。

更进一步优选的，所述预冷却单元和所述热泵-空气侧换热器均为翅片换热器。

更进一步优选的，所述预冷却单元和所述热泵-空气侧换热器的两侧分别通过支架与对应所述保护壳的侧壁可拆卸连接，使所述预冷却单元和所述热泵-空气侧换热器竖向固定在所述保护壳内，且所述预冷却单元和所述热泵-空气侧换热器均与所述保护壳的侧壁成夹角。

更进一步优选的，所述风机有多个，且沿所述保护壳的侧壁上下依次固定。

优选的，所述热泵-液侧换热器为板式换热器，所述板式换热器通过固定板与所述保护壳的侧壁可拆卸连接。

优选的，所述保护壳内设置有电器盒，所述控制单元固定在所述电器盒内，且所述电器盒与所述保护壳的侧壁可拆卸连接。

优选的，所述保护壳的侧壁设置有检修门。

进一步优选的，所述预设温差阈值不小于5℃。

相对于现有技术本发明所述的一种电池充电站温控装置的有益效果主要体现在：

本发明装置中的所述温度调节单元通过设置所述四通阀，并通过所述控制单元实时获取冷却液温度，根据所获取的冷却液温度和预设阈值，控制所述四通阀动作，可改变从所述压缩机排出的高温冷媒气体的流动方向，进而改变流经所述热泵-液侧换热器的冷媒的温度，从而可对流经所述热泵-液侧换热器的冷却液进行加热或降温，所以能够应对不同环境温度对电池组冷却液温度的影响，在环境温差较大的不同地区或同一地区不同季节温差较大的情况下，都能使冷却液保持在合适的工作温度，从而有效提高充电桩的充放电效率和稳定性，解决了现有充电站的温度控制系统通常仅具有单一的制冷或制热功能，不能很好应对环境温度变化对电池温度的影响，无法很好满足对电池温度差异化控制的需要的问题。

附图说明

通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例提供的一种电池充电站温控装置的立体图；

图2为本发明实施例提供的一种电池充电站温控装置的内部结构示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种电池充电站温控装置的内部结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种电池充电站温控装置的工作原理图；

附图说明：循环泵1，压缩机2，四通阀3，热泵-空气侧换热器4，节流阀5，热泵-液侧换热器6，电池组7，保护壳8，风机9，通风孔10，预冷却单元11，切换阀12，支架13，固定板14，电器盒15，检修门16。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在本实施例中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限定。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本发明中所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本实施例提供了一种电池充电站温控装置，如图1-4所示，包括温度调节单元、循环泵1和控制单元，其中，温度调节单元的运行模式包括制热和制冷，且温度调节单元包括压缩机2、四通阀3、热泵-空气侧换热器4、节流阀5和热泵-液侧换热器6，压缩机2的排气端与四通阀3的入口连接，热泵-空气侧换热器4、节流阀5以及热泵-液侧换热器6的第一入口和第一出口依次串接在四通阀3的第一出口和第二出口之间，四通阀3的第三出口与压缩机2的进气端连接；

热泵-液侧换热器6的第二入口与循环泵1连接后用于与充电站内电池组7冷却液循环管路的出液端连接，热泵-液侧换热器6的第二出口用于与充电站内电池组7冷却液循环管路的进液端连接，热泵-液侧换热器6用于与流经的冷却液进行热交换，循环泵1用于为电池组7冷却液的循环流动提供动力；

压缩机2与控制单元电连接，四通阀3与控制单元通信连接，控制单元实时获取电池组冷却液的温度，并判断所获取的冷却液温度是否小于预设阈值，若是，则控制四通阀3通电动作，使上述温度调节单元进入制热模式，若否，则控制四通阀3断电动作，使上述温度调节单元进入制冷模式。

需要说明的是，本实施例中通过控制四通阀3的切换动作，可控制从压缩机2排出的高温高压气体先流入热泵-空气侧换热器4，或先流入热泵-液侧换热器6，从而可改变进入热泵-液侧换热器6的气体的温度。为准确获知电池组7内冷却液的实时温度，优选的，控制单元实时获取冷却液循环管路出液端的冷却液的温度，具体的，可在冷却液循环管路的出液端设置与控制单元通信连接的温度传感器等方式。

本实施例中的温度调节单元，利用空气能热泵的“逆卡诺循环”原理，以压缩机2为动力，通过设置四通阀3，并通过控制单元实时获取冷却液温度，根据所获取的冷却液温度和预设阈值，控制四通阀3动作切换，可改变从压缩机2排出的高温冷媒气体的流动方向，进而改变流经热泵-液侧换热器6的冷媒的温度，从而可对流经热泵-液侧换热器6的冷却液进行加热或降温，所以能够应对不同环境温度对电池组7冷却液温度的影响，在环境温差较大的不同地区或同一地区不同季节温差较大的情况下，都能使冷却液保持在合适的工作温度，从而有效提高充电桩的充放电效率和稳定性，解决了现有充电站的温度控制系统通常仅具有单一的制冷或制热功能，不能很好应对环境温度变化对电池温度的影响，无法很好满足对电池温度差异化控制的需要的问题。

在一个具体的实施例中，可设置当上述控制单元根据所获取的冷却液温度和预设阈值，判断所获取的冷却液温度小于预设阈值时，控制四通阀3通电动作接通电源，使从压缩机2排出的高温高压气体先流入热泵-液侧换热器6，依次流经节流阀5、热泵-空气侧换热器4、四通阀3后回流入压缩机2，流入热泵-液侧换热器6的高温高压气体与流经热泵-液侧换热器6的冷却液发生热交换，从而提高冷却液温度，使温度调节单元进入制热模式；当上述控制单元根据所获取的冷却液温度和预设阈值，判断所获取的冷却液温度高于预设阈值时，则控制四通阀3断电动作断开电源，使从压缩机2排出的高温高压气体先流入热泵-空气侧换热器4，依次流经节流阀5、热泵-液侧换热器6、四通阀3后回流入压缩机2，流入热泵-液侧换热器6的低温低压气体与流经热泵-液侧换热器6的冷却液发生热交换，从而降低冷却液温度，使温度调节单元进入制冷模式。

在一个优选实施例中，电池充电站温控装置还包括具有空腔的保护壳8和风机9，上述温度调节单元、循环泵1和控制单元均固定在保护壳8的空腔内，保护壳8至少有一侧侧壁上设置有多个通风孔10，风机9设置在保护壳8的另一侧，风机9可加快保护壳8内的空气流动，从而加快热泵-空气侧换热器4与周围空气的热交换速度，提高装置的制冷或制热效率。

进一步优选的实施例中，电池充电站温控装置还包括预冷却单元11和切换阀12，循环泵1与切换阀12的入口连通，切换阀12的第一出口与热泵-液侧换热器6的第二入口连通，预冷却单元11串接在切换阀12的第二出口和热泵-液侧换热器6的第二入口之间；切换阀12与控制单元通信连接，控制单元还实时获取环境温度，并计算所获取的冷却液温度和环境温度的温差，根据所计算的温差和预设温差阈值，控制切换阀12动作。

本实施例中通过设置预冷却单元11和切换阀12，可在冷却液温度高于环境温度的温度值大于预设温差阈值时，控制单元控制切换阀12动作，使切换阀12的第一出口关闭、第二出口打开，将冷却液先行流经预冷却单元11冷却，然后再经热泵-液侧换热器6冷却，从而加快冷却速度，快速使冷却液的温度恢复至预设阈值，进而提高电池组7充放电效率，避免电池组7长时间高温运行，有助于保持充电站在高负荷长时间运行时的稳定性，同时减少可能产生的过热问题，有利于延长电池组7寿命；在冷却液温度高于环境温度的温度值不大于预设温差阈值或冷却液温度低于环境温度时，控制单元控制切换阀12动作，使切换阀12的第一出口打开、第二出口关闭，将冷却液直接流入热泵-液侧换热器6。其中，预设温差阈值优选为不小于5℃。

具体的实施例中，预冷却单元11和热泵-空气侧换热器4均为翅片换热器。进一步的，预冷却单元11和热泵-空气侧换热器4的两侧分别通过支架13与对应保护壳8的侧壁可拆卸连接，从而方便组装和维修，使预冷却单元11和热泵-空气侧换热器4竖向固定在保护壳8内，且预冷却单元11和热泵-空气侧换热器4均与保护壳8的侧壁成夹角，从而减小二者所占用的空间，有利于提高集成布置程度，缩小装置的外形尺寸。更进一步的，风机9有多个，且沿保护壳8的侧壁上下依次固定，从而可充分利用侧壁面积，增设风机9数量，提高保护壳8内空气的流动速度，提高预冷却单元11和热泵-空气侧换热器4与空气的热交换效率。

在另一个具体的实施例中，如图2至3所示，热泵-液侧换热器6为板式换热器，板式换热器通过固定板14与保护壳8的侧壁可拆卸连接。

在另一个具体的实施例中，如图2至3所示，保护壳8内设置有电器盒15，控制单元固定在电器盒15内，且电器盒15与保护壳8的侧壁可拆卸连接。

在另一个具体的实施例中，如图1所示，保护壳8的侧壁设置有检修门16。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种电池充电站温控装置，其特征在于，包括：温度调节单元、循环泵和控制单元，所述温度调节单元的运行模式包括制热和制冷，所述温度调节单元包括压缩机、四通阀、热泵-空气侧换热器、节流阀和热泵-液侧换热器，所述压缩机的排气端与所述四通阀的入口连接，所述热泵-空气侧换热器、节流阀以及所述热泵-液侧换热器的第一入口和第一出口依次串接在所述四通阀的第一出口和第二出口之间，所述四通阀的第三出口与所述压缩机的进气端连接；

所述热泵-液侧换热器的第二入口与所述循环泵连接后用于与充电站内电池组冷却液循环管路的出液端连接，所述热泵-液侧换热器的第二出口用于与所述充电站内电池组冷却液循环管路的进液端连接，所述热泵-液侧换热器用于与流经的冷却液进行热交换，所述循环泵用于为所述电池组冷却液的循环流动提供动力；

所述压缩机与控制单元电连接，所述四通阀与所述控制单元通信连接，所述控制单元实时获取电池组冷却液的温度，并判断所获取的冷却液温度是否小于预设阈值，若是，则控制所述四通阀通电动作，使从压缩机排出的高温高压气体先流入热泵-液侧换热器，依次流经节流阀、热泵-空气侧换热器、四通阀后回流入压缩机，即所述温度调节单元进入制热模式，若否，则控制所述四通阀断电动作，使从压缩机排出的高温高压气体先流入热泵-空气侧换热器，依次流经节流阀、热泵-液侧换热器、四通阀后回流入压缩机，即所述温度调节单元进入制冷模式；

所述电池充电站温控装置还包括具有空腔的保护壳、风机、预冷却单元和切换阀，所述温度调节单元、循环泵、预冷却单元、切换阀和控制单元均固定在所述保护壳的空腔内，所述保护壳至少有一侧侧壁上设置有多个通风孔，所述风机设置在所述保护壳的另一侧；

所述循环泵与所述切换阀的入口连通，所述切换阀的第一出口与所述热泵-液侧换热器的第二入口连通，所述预冷却单元串接在所述切换阀的第二出口和所述热泵-液侧换热器的第二入口之间；所述切换阀与所述控制单元通信连接，所述控制单元还实时获取环境温度，并计算所获取的冷却液温度和环境温度的温差，根据所计算的温差和预设温差阈值，控制所述切换阀动作；

所述预冷却单元和所述热泵-空气侧换热器均为翅片换热器，所述预冷却单元和所述热泵-空气侧换热器的两侧分别通过支架与所述保护壳对应的侧壁可拆卸连接，并均竖向固定在所述保护壳内，且所述预冷却单元和所述热泵-空气侧换热器均与所述保护壳的侧壁成夹角。

2.根据权利要求1所述的一种电池充电站温控装置，其特征在于：所述风机有多个，且沿所述保护壳的侧壁上下依次固定。

3.根据权利要求1所述的一种电池充电站温控装置，其特征在于：所述热泵-液侧换热器为板式换热器，所述板式换热器通过固定板与所述保护壳的侧壁可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种电池充电站温控装置，其特征在于：所述保护壳内设置有电器盒，所述控制单元固定在所述电器盒内，且所述电器盒与所述保护壳的侧壁可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的一种电池充电站温控装置，其特征在于：所述保护壳的侧壁设置有检修门。

6.根据权利要求1所述的一种电池充电站温控装置，其特征在于：所述预设温差阈值不小于5℃。