CN202737006U - 一种用于电动汽车的空调电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电动汽车的空调电池箱，包括电池箱、电池、蒸发风机、第二蒸发器、制冷剂进管、制冷剂出管和风道，电池固定在电池箱内，电池之间、以及电池和电池箱之间布有风道，制冷剂进管、制冷剂出管和第二蒸发器两端相连，所述电池箱、电池、蒸发风机、第二蒸发器密封安装，制冷剂进管、制冷剂出管穿出密封的箱壁，分别和汽车空调的膨胀阀和压缩机相连，所述蒸发风机安装在风道的出口，蒸发风机出风口对着第二蒸发器，第二蒸发器对着风道进口。具有电池包防护等级高、不积尘、即使在湿度和温差变化很大时也不会凝露结霜、换热效率高、节能等特点。

Description

一种用于电动汽车的空调电池箱

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车的空调电池箱。

背景技术

在电动汽车中，动力电池组是影响整车动力性能、续驶里程、使用寿命和成本的关键部件。动力电池组必须工作在适宜的温度区间内，才能保证整车正常工作。过冷或过热，不仅影响整车的动力性能和续驶里程，还会缩短电池组的使用寿命，严重时会使整车的安全性出现问题。

目前电动汽车电池包的温度调节方式主要有被动冷却、空气冷却、液体冷却、相变材料、半导体制冷和电加热（如：用电热丝、电热板、PTC等加热空气、液体或直接加热电池单元）等。目前已商品化的电动汽车电池包的温度调节以空气冷却为主，只有通用汽车的VOLT等少量车型采用液体冷却。至于利用相变材料等进行电池包温度控制的技术尚未达到实用化水平。

冷却方式的选择取决于整车电驱动系统的类型、动力电池电化学体系和单体电池的封装形式、整车空间布置和整车性能设计要求等诸多因素。

采用被动冷却方式时，电池箱内没有任何冷却装置，仅靠箱体外壁散热；或电池箱内有风机，但只用来循环箱内气体，与箱外没有空气交换。可与电热丝、电热板、PTC等电加热方式相配合。优点是：结构简单紧凑，重量轻，密封性好，电池包防护等级高；生产、安装、维修保养方便，成本低；运行安全可靠性高，无冷却液泄露、凝露结霜之忧；运行能耗低，噪音低。有内部气体循环时温度均一性更高一些。缺点是：散热能力低，降温速度慢；箱内空间要求大；易积聚有害气体。这种方式只能用于充放电电流倍率较低、电池发热量低的车型（如纯电动汽车）和电池箱裸露于车体外的布置方式，多用于磷酸铁锂类电池。

采用风冷方式时，电池箱内或外部有风机，从乘员舱或车外吸入空气，在箱内循环后排出箱外，通过箱内外空气交换带走热量。可与电热丝、电热板、PTC等电加热方式相配合。优点是：散热能力一般（从乘员舱进风时好一些），结构简单，重量轻；生产、安装、维修保养较方便，成本低；无冷却液漏液之忧，运行能耗较低；能及时排除有害气体。缺点是：为半开放结构，密封性差，电池包防护等级低；湿度和温差大时有凝露、结霜之忧；降温速度一般；箱内空间需要较大；进气需要除尘除湿；运行噪音高；内部温度均一性不如液冷方式高；冷却效果受环境温度影响明显。这种方式一般不用于电池箱裸露于车体外的布置方式。

液冷方式主要由两种。

直接液冷：冷却液通道直接穿过模块，与电芯接触。使用袋式封装的单体电池时较易实现。

间接液冷：冷却液经由电池箱夹套或电池模块间的散热器流过；通过内部空气的循环将模块内部产生的热量传递到电池箱壁或散热器表面，再传递给冷却液带走。实际是液冷和风冷方式的复合。

液冷方式的优点是：散热能力大，降温速度快；内部温度均一性高；箱内空间要求比风冷略小；若与整车的冷却系统整合到一起，可降低运行能耗。可以和加热共用一套系统。缺点是：结构复杂，成本高；重量大；生产、维修困难；有冷却液泄露引发安全问题的隐患，运行安全可靠性差。需要水箱、泵、阀、管路等很多外围设备；有时仅靠散热器不能满足冷却液进口温度要求，还需要利用空调对冷却液降温。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种散热效率高，空间利用率高、成本低、安全可靠性高、适用于不同单体类型、加工和装配简单、维修方便的可调节内部温度的电动汽车电池箱，使动力电池工作在最佳温度区间，充分发挥动力电池的性能，减少极端环境温度对动力电池的伤害，从而增加电动汽车的续驶里程、安全性和使用寿命。

为了解决以上问题，本实用新型提供了一种用于电动汽车的空调电池箱，包括电池箱、电池、蒸发风机、第二蒸发器、制冷剂进管、制冷剂出管和风道，电池固定在电池箱内，电池之间、以及电池和电池箱之间布有风道，制冷剂进管、制冷剂出管和第二蒸发器两端相连，所述电池箱、电池、蒸发风机、第二蒸发器密封安装，制冷剂进管、制冷剂出管穿出密封的箱壁，分别和汽车空调的膨胀阀和压缩机相连，所述蒸发风机安装在风道的出口，蒸发风机出风口对着第二蒸发器，第二蒸发器对着风道进口。

进一步，作为优选，蒸发风机、第二蒸发器安装在电池箱内部。

进一步，作为优选，还包括电池空调箱，所述蒸发风机、第二蒸发器安装在电池空调箱内部，所述电池空调箱和电池箱通过密封风道连接。

进一步，作为优选，在蒸发风机和风道入口之间安装有加热器。

进一步，作为优选，加热器为PCT加热器。

进一步，作为优选，加热器位于第二蒸发器和风道入口之间。

进一步，作为优选，制冷剂采用不可燃性制冷剂，在箱内制冷剂管路上安装一个三通管，三通管两端串接在制冷剂管路上，另一端接有电磁阀，电池箱内安装有传感器和电池管理系统，传感器和电池管理系统连接，电池管理系统和电磁阀连接。

进一步，作为优选，传感器为温度传感器和/或烟雾传感器。

进一步，作为优选，制冷剂采用不可燃性制冷剂，在箱内制冷剂管路上安装一个三通管，三通管两端串接在制冷剂管路上，另一端安装易熔片。

进一步，作为优选，电池箱内充填惰性气体。

由于降温和升温时，作为电池模块冷却/加热介质的空气只在电池箱（/和电池空调箱）内部循环，不和箱外交换。所以，本实用新型的带空调功能的电池箱与常见的开放式风冷电池箱相比，具有电池包防护等级高、不积尘、即使在湿度和温差很大时也不会凝露结霜的特点。

由于电池箱内部采用空气直接冷却或加热电池模块，不经过二次换热，所以具有换热效率高，节能的特点。

由于电池箱采用金属(如钢、铝、镁或其合金)或非金属（树脂、碳纤维或玻璃纤维复合材料等）加工而成。与液冷电池箱相比，具有重量轻、结构简单、组装方便，可维护性高、成本低的特点。

由于带空调功能的电池箱采用的制冷剂为汽车空调常用的制冷剂，如R134a、R12、R22等，即使制冷剂在电池箱内泄露，也不会引起电池组的短路、腐蚀或绝缘等级降低。与液冷电池箱相比，具有运行安全、可靠性高的特点。

在汽车空调采用不可燃性制冷剂（如CO₂等）时，配合适宜的传感器，本实用新型的带空调功能的电池箱还可以实现内部自动灭火功能。如，在电池箱内适当位置安装适宜的温度或烟雾传感器，在箱内制冷剂管路上安装一个三通管和电磁阀，当传感器检测到电池意外发热、冒烟时，通过电池管理系统控制电磁阀开启，向箱内释放不可燃性制冷剂，进行降温、隔绝氧气，实现灭火。即使不能完全将火扑灭，也可以大大延缓火势蔓延的速度，为乘员灭火或逃逸争取时间。也可用在三通管的一端安装易熔片来代替上述的温度传感器和电磁阀，一旦电池短路、起火，电池箱内温度也随之升高，当温度达到易熔片熔点时，再继续加热易熔片开始熔化，不可燃性制冷剂便从易熔片处喷出，进行降温、隔绝氧气，实现灭火。

由于本实用新型的带空调功能的电池箱容易实现密封，所以，也可以在装配完成后，向电池箱内充填惰性气体（如氮气、氩气等），置换掉其中的空气，从而达到降低电池包内部起火概率，提高整车安全性的目的

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中：

图1为本实用新型实施例1中带空调功能的电动汽车电池箱的示意图。

图2为本实用新型实施例2中带空调功能的电动汽车电池箱的示意图。

图3为本实用新型实施例3中带自动灭火功能的电动汽车电池箱的局部示意图。

附图中：

1电池箱

2蒸发风机

3第二蒸发器

4PTC加热器

5电池模块

6风道

7电池包空调箱

8三通管

9电磁阀

10制冷剂进管

11制冷剂出管

具体实施方式

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

以下参照图1对本实用新型的实施例1进行说明。

本实用新型实施例的一种带空调功能的电动汽车电池箱如图1所示，电池箱1内部安装有蒸发风机2、第二蒸发器3和PTC加热器4，以及依据前述部件安装位置和电池模块5的排布预先设计好的风道6。在蒸发风机2出风口前面由近及远安装第二蒸发器3和PTC加热器4，制冷剂进管10和制冷剂出管11分别和第二蒸发器3两端连接，电池箱1与空调压缩机之间只有制冷剂进管10和制冷剂出管11连接，电池箱1可以实现密封设计。

降温时，空调压缩机和蒸发风机2启动，蒸发风机2吸入电池箱1内的热空气吹向第二蒸发器3，降温后的冷空气沿着设计好的风道6流经电池模块5，带走电池模块5产生的热量，升温后的热空气沿着风道6再被蒸发风机2吸入，开始下一个循环。

升温时，PTC加热器4和蒸发风机2启动，蒸发风机2吸入电池箱1内的冷空气吹向PTC加热器4，升温后的热空气沿着设计好的风道6流经电池模块5，加热电池模块5，降温后的冷空气沿着风道6再被蒸发风机2吸入，开始下一个循环。

实施例2

以下参照图2对本实用新型的实施例2进行说明。

本实用新型实施例的另一种带空调功能的电动汽车电池箱如图2所示，整个系统由电池箱1和一个独立的电池空调箱7组成。蒸发风机2、第二蒸发器3和PTC加热器4安装在电池空调箱7中。在电池空调箱7中，在蒸发风机2出风口前面由近及远安装第二蒸发器3和PTC加热器4。电池空调箱7与空调压缩机之间只有制冷剂进管10和制冷剂出管11连接，电池空调箱7与电池箱1之间只有风道6连接。电池箱1和电池空调箱7都可以实现密封设计。风道6依据蒸发风机2、第二蒸发器3和PTC加热器4安装位置和电池模块5的排布设计。整个系统的工作方式与实施例1相同。于实施例1相比，本实施例的布置更灵活一些，更适合于可用空间不规则的场合使用，但安装和维修的便利性降低了。

实施例3

以下参照图3对本实用新型的实施例3进行说明。

本实施例的部件安装及工作方式与实施例1相同，变化之处在于，在电池箱1内的制冷剂管路上安装一个三通管8和电磁阀9，汽车空调采用不可燃性制冷剂（如CO₂等），电池箱1内适当位置安装有温度传感器或烟雾传感器。当电池发生意外故障（如短路）时，传感器会检测到电池发热、冒烟，将信号传递给电池管理系统，电池管理系统通过控制电磁阀9开启，向箱内释放不可燃性制冷剂，进行降温、隔绝氧气，实现灭火。即使由于制冷剂数量有限不能完全将火扑灭，也可以大大延缓火势蔓延的速度，为乘员灭火或逃逸争取时间。

也可用在三通管8的一端安装易熔片来代替上述的温度传感器和电磁阀9，一旦电池短路、起火，电池箱内温度也随之升高，当温度达到易熔片熔点时，再继续加热易熔片开始熔化，不可燃性制冷剂便从易熔片处喷出，进行降温、隔绝氧气，实现灭火。

实施例4

本实施例的部件安装及工作方式与实施例1和实施例2相同，变化之处在于，在电池箱1（和电池空调箱7）装配完成后，向电池箱1（和电池空调箱7）内充填惰性气体（如氮气、氩气等），置换掉其中的空气，从而达到降低电池包内部起火概率、提高安全性的目的。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的空调电池箱，其特征在于，包括电池箱、电池、蒸发风机、第二蒸发器、制冷剂进管、制冷剂出管和风道，电池固定在电池箱内，电池之间、以及电池和电池箱之间布有风道，制冷剂进管、制冷剂出管和第二蒸发器两端相连，所述电池箱、电池、蒸发风机、第二蒸发器密封安装，制冷剂进管、制冷剂出管穿出密封的箱壁，分别和汽车空调的膨胀阀和压缩机相连，所述蒸发风机安装在风道的出口，蒸发风机出风口对着第二蒸发器，第二蒸发器对着风道进口。

2.如权利要求1所述用于电动汽车的空调电池箱，其特征在于，所述蒸发风机、第二蒸发器安装在电池箱内部。

3.如权利要求1所述用于电动汽车的空调电池箱，其特征在于，还包括电池空调箱，所述蒸发风机、第二蒸发器安装在电池空调箱内部，所述电池空调箱和电池箱通过密封风道连接。

4.如权利要求1至3任意一项所述用于电动汽车的空调电池箱，其特征在于，在蒸发风机和风道入口之间安装有电加热器。

5.如权利要求4用于电动汽车的空调电池箱，其特征在于，所述电加热器为PCT加热器。

6.如权利要求4所述用于电动汽车的空调电池箱，其特征在于，所述加热器位于第二蒸发器和风道入口之间。

7.如权利要求1至3任意一项所述电动汽车的空调电池箱，其特征在于，制冷剂采用不可燃性制冷剂，在箱内制冷剂管路上安装一个三通管，三通管两端串接在制冷剂管路上，另一端接有电磁阀，电池箱内安装有传感器和电池管理系统，传感器和电池管理系统连接，电池管理系统和电磁阀连接。

8.如权利要求7所述电动汽车的空调电池箱，其特征在于，所述传感器为温度传感器和/或烟雾传感器。

9.如权利要求1至3任意一项所述电动汽车的空调电池箱，其特征在于，制冷剂采用不可燃性制冷剂，在制冷剂管路上安装一个三通管，三通管两端串接在制冷剂管路上，另一端安装易熔片。

10.如权利要求1至3任意一项所述电动汽车的空调电池箱，其特征在于，电池箱内充填惰性气体。

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