CN208889810U - 电池的冷却系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池的冷却系统和车辆，电池的冷却系统包括：换热回路，换热回路包括第一换热器的第一侧、第二换热器的第一侧、用于与电池换热的电池换热部，其中，第一换热器的第一侧的出口端与第二换热器的第一侧的进口端相连，第二换热器的第一侧的出口端与电池换热部的进口端相连，电池换热部的出口端与第一换热器的第一侧的进口端相连，第一换热器的第二侧与车载冷却系统相连，第二换热器的第二侧的端口用于与外部冷却系统相连。本实用新型的冷却系统，换热回路中的换热介质可通过第一换热器与车载冷却系统进行换热，第二换热器与外部冷却系统进行换热，提高电池与换热介质的换热效率，且换热时无冷却液泄漏。

Description

电池的冷却系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及电池冷却技术领域，尤其是涉及一种电池的冷却系统和具有该冷却系统的车辆。

背景技术

电动汽车在充电或行驶过程中，电动汽车内的电池组温度会逐渐上升，因此需要使用冷却装置对电池组进行降温处理。相关技术中，一些通过将电池组的冷却回路与整车的冷却系统相连实现对电池组的降温作用，但该冷却方式的降温效果较差；另一些将电池组的冷却回路与外部冷却系统连通，但每次连接和拆除都会泄漏冷却液，造成大量的浪费，不利于冷却系统中的压力平衡，存在改进的空间。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池的冷却系统，该冷却系统可与车载冷却系统和外部冷却系统中的任一个相连，冷却效果较好，且在与外部冷却系统相连时无冷却液泄漏。

根据本实用新型实施例的电池的冷却系统，包括：换热回路，所述换热回路包括第一换热器的第一侧、第二换热器的第一侧、用于与电池换热的电池换热部，其中，所述第一换热器的第一侧的出口端与所述第二换热器的第一侧的进口端相连，所述第二换热器的第一侧的出口端与所述电池换热部的进口端相连，所述电池换热部的出口端与所述第一换热器的第一侧的进口端相连，所述第一换热器的第二侧与车载冷却系统相连，所述第二换热器的第二侧的端口用于与外部冷却系统相连。

根据本实用新型实施例的电池的冷却系统，可在电池进行充电时，外部冷却系统与车载冷却系统同时向电池提供制冷量，使得电池在充电时保持在安全温度，且电池的冷却系统和外部冷却系统进行换热时无冷却液泄漏，使得换热回路中的压力保持稳定，同时消除了外部冷却系统与车载冷却系统的流量限制，通用性更佳。

根据本实用新型一个实施例的电池的冷却系统，还包括：连接接头，所述连接接头具有第一口和第二口，所述第一口与所述第二换热器的第二侧的进口端连通，所述第二口与所述第二换热器的第二侧的出口端连通，所述连接接头用于与外部冷却系统相连。

根据本实用新型一个实施例的电池的冷却系统，所述连接接头为插接式接头。

根据本实用新型一个实施例的电池的冷却系统，还包括：主水泵，所述主水泵安装于所述换热回路中，所述主水泵用于驱动所述换热回路中的换热介质流动。

根据本实用新型一个实施例的电池的冷却系统，所述主水泵的进口端与所述第二换热器的第一侧的出口端相连，所述主水泵的出口端与所述电池换热部的进口端相连。

根据本实用新型一个实施例的电池的冷却系统，还包括：膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述换热回路连通。

根据本实用新型一个实施例的电池的冷却系统，所述膨胀水箱连接在所述第一换热器的第一侧的出口端与所述第二换热器的第一侧的进口端之间的管路。

根据本实用新型一个实施例的电池的冷却系统，所述换热回路中设有三通阀，所述三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口用于与所述第一换热器的第一侧的出口端相连，所述第二端口用于与所述第二换热器的第一侧的进口端相连，所述第三端口用于与所述膨胀水箱相连。

本实用新型还提出了一种车辆。

根据本实用新型实施例的车辆，设置有上述任一种实施例所述的电池的冷却系统。

所述车辆与上述的电池的冷却系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的电池的冷却系统和车载冷却系统的连接示意图；

图2是根据本实用新型实施例的电池的冷却系统和外部冷却系统的连接示意图；

图3是根据本实用新型实施例的外部冷却系统的结构示意图。

附图标记：

冷却系统100，

第一换热器1，第二换热器2，电池换热部3，充电接头31，主水泵4，膨胀水箱5，连接接头6，

车载冷却系统200，第一压缩机201，第一冷凝器202，第一膨胀阀203，第一蒸发器204，

外部冷却系统300，副水箱301，副水泵302，第二压缩机303，第二冷凝器304，第二膨胀阀305，副连接接头306，第三换热器307，

充电柜400，充电插座401。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图3描述根据本实用新型实施例的电池的冷却系统100，该冷却系统100用于对电池组进行降温、散热，且与车载冷却系统200和外部冷却系统300相连，由此，在一些特殊情况下，如电池进行充电时，电池的升温速度较快，可通过车载冷却系统200和外部冷却系统300同时向电池的冷却系统100提供冷量，可有效地降低电池的温度，使得电池保持较低的温度状态，提高电池使用的安全性。

如图1-图3中所示，根据本实用新型实施例的电池的冷却系统100包括换热回路，换热回路包括第一换热器1的第一侧、第二换热器2的第一侧和电池换热部3，电池换热部3用于与电池进行换热，其中，第一换热器1的第一侧、第二换热器2的第一侧和电池换热部3首尾相连，即第一换热器1的第一侧的两个端口分别与第二换热器2的第一侧、电池换热部3相连，第二换热器2的第一侧的两个端口分别与第一换热器1的第一侧、电池换热部3相连，电池换热部3的两个端口分别与第一换热器1的第一侧、第二换热器2的第一侧相连，且换热回路中流通有换热介质，这样，换热介质可在第一换热器1的第一侧、第二换热器2的第二侧和电池换热部3之间流动。其中，第一换热器1和第二换热器2可为板式换热器，也可为管壳式换热器。如图2所示，电池设有用于与充电桩或充电柜400的充电插座401相连的充电接头31。

电池的冷却系统100还包括主水泵4，主水泵4安装于换热回路中，主水泵4用于驱动换热回路中的换热介质流动，使得换热介质可流经第一换热器1、第二换热器2和电池换热部3。这样，换热介质在流经电池换热部3时，换热介质可与电池进行换热；由此，换热介质流经第一换热器1的第一侧时可与第一换热器1的第二侧进行换热，流经第二换热器2的第一侧时可与第二换热器2的第二侧进行换热，这样，通过主水泵4驱动换热介质在换热回路中流动可对电池进行持续降温、散热。

如图1中所示，第一换热器1的第二侧与车载冷却系统200相连，即车载冷却系统200中的冷却介质可流至第一换热器1的第二侧。这样，换热回路中的换热介质在电池换热部3内与电池进行换热后，换热介质由低温加热至较高温度，高温的换热介质流至第一换热器1的第一侧并与第二侧的冷却介质进行换热，使得换热介质的温度再次降低至低温，由此，通过换热介质将电池的热量从电池换热部3带至第一换热器1，并在第一换热器1中传递给车载冷却系统200，实现电池的降温作用。

其中，车载制冷系统的制冷源可包括独立的车载冷水机组和空调的蒸发器并联换热器。车载冷水机组包括第一压缩机201、第一冷凝器202、第一膨胀阀203和第一蒸发器204，和空调制冷原理类似，通过压缩机的作用使冷媒在换热器中蒸发制冷。空调并联换热器是在蒸发器端并联换热器，通过控制换热器支路的膨胀阀，使冷媒在换热器中蒸发制冷。使用空调原理提供冷源的方式能够保证足够的制冷量，消除高温环境制冷量不足的影响，保证电池温度在安全范围，提高电池安全性能，延长电池寿命。

第二换热器2的第二侧的端口用于与外部冷却系统300相连，即第二换热器2的第二侧的端口可选择性地与外部冷却系统300相连，换言之，第二换热器2的第二侧的端口与外部冷却系统300为可分离。其中，外部冷却系统300可以为充电桩的冷却系统100，也可为单独设置的冷却柜。

这样，可在充电桩或充电柜400旁设置冷却柜即可实现电池在充电时通过外部冷却系统300制冷，无需专门定制带冷却功能的充电装置，具有节约成本、降低设备切换成本的优点。

当第二换热器2的第二侧的端口与外部冷却系统300相连时，外部冷却系统300的冷却介质可通过该端口流至第二换热器2的第二侧，这样，处于第二换热器2的第一侧的换热介质可与第二侧的冷却介质进行换热。即换热介质在电池换热部3与电池进行换热升温后，可流至第一换热器1的第一侧并与第二侧的冷却介质进行换热，由此，电池产生的热量通过换热介质由第二换热器2带至外部冷却系统300，进而实现电池的降温作用。

其中，换热回路中的换热介质和外部冷却系统300中的冷却介质通过第二换热器2进行换热，且相互间隔开。这样，在换热过程中，换热回路和外部冷却系统300均无液体泄漏，使得换热回路中的压力和外部冷却系统300中的压力均保持恒定，进而保证换热介质可提供充足的制冷量，电池的热量可有效地散发，消除了冷却液差异带来的化学反应，可以很好地适应多种车型使用，且能更好的维持冷却液压力稳定和冷却总量相同，更好地克服因冷却液不足或管道进空气导致的电池降温效果差。相比于将换热回路和外部冷却系统300连通的设置方式，本申请的冷却系统100更利于冷却系统100中的压力平衡，易造成热管理系统故障引起的电池限制输出。

车载冷却系统200、外部冷却系统300和换热回路中的冷却液隔离开，并达到热量交换的作用，通过换热器连接消除了车载冷却系统200、外部冷却系统300的流量要求。在匹配换热功率的要求下，车载冷却系统200的冷却液流量范围较大，可兼容大小车辆使用；进一步可以减小与车辆连接的软管直径，能够起到降低成本、增加系统稳定性的作用。车载冷却系统200运行时，冷却液降低换热器的温度，换热器另一侧无冷却液也不影响系统的温度稳定运行，常见于车辆在道路上行驶或车外冷却系统100故障时发生。车外冷却柜中低温的冷却液流过换热器时，发生热量交换，随着车载冷却系统200的冷却液循环，进一步降低电池温度。

本申请的冷却系统100的制冷源可由车载冷却系统200和外部冷却系统300提供，车载冷却系统200和外部冷却系统300既可以独立运行，又可以共同运行以增加冷却速率和冷却效果。车辆在道路上行驶时，电池产生较少的热量，由车载制冷系统为提供制冷源，以维护电池温度在安全范围；车辆慢速充电时，较小的充电功率使电池产生较少的热量，可由车载制冷系统为电池提供制冷，也可由外部冷却系统300为电池降温；车辆快速充电时，大功率充电使电池产生大量热量，需由外部冷却系统300提供制冷，以保持电池温度在安全范围；在外部冷却系统300同时连接多台充电车辆，制冷功率无法满足每台车快速充电的电池冷却时，车辆启动车载制冷系统同时为电池制冷。相比仅由外部冷却系统300制冷的方式，车载冷却系统200与外部冷却系统300结合的方式可以保证车辆在道路上运行时还能持续保持为电池降温。相比于靠风扇强制冷却的方式，独立的冷水机组或空调制冷能够在高温环境持续降温，保证冷却系统100稳定运行。

其中，车载冷却系统200和外部冷却系统300均为空调原理制冷，进一步产生低温冷却液。当然，冷却系统100也可用于制热，环境温度较低时，电池的化学性质不活跃，限制电池正常的放电功率，此时，冷却系统100可开启制热模式，用于提高电池温度。

根据本实用新型实施例的电池的冷却系统100，换热回路中的换热介质可通过第一换热器1与车载冷却系统200进行换热，通过第二换热器2与外部冷却系统300进行换热，由此，可极大地提高电池与换热介质的换热效率，且电池的冷却系统100和外部冷却系统300进行换热时无冷却液泄漏，使得换热回路中的压力保持稳定，同时消除了外部冷却系统300与车载冷却系统200的流量限制，通用性更佳。

在一些实施例中，冷却系统100还包括连接接头6，连接接头6具有第一口和第二口，第一口与第二换热器2的第二侧的进口端连通，第二口与第二换热器2的第二侧的出口端连通，连接接头6用于与外部冷却系统300相连。这样，在连接接头6与外部冷却系统300连通时，外部冷却系统300的冷却介质可通过第一口进入第二换热器2的第二侧的进口端，且在第二换热器2的第二侧与第一侧中的换热介质进行充分换热，换热后的冷却介质由第二换热器2的第二侧的出口端流向第二口，并从第二口流至外部冷却系统300中。这样，可电池的热量通过第二换热器2从换热回路中传递到外部冷却系统300，实现电池的降温作用。由此，当电池在进行充电时，电池的发热速度较快，可通过连接接头6和外部冷却系统300相连，以使外部冷却系统300和车载冷却系统200同时与电池进行换热，进而提高电池的冷却效率，使得电池在多种工况下均可保持稳定、安全的温度状态。

在一些实施例中，连接接头6为插接式接头，这样，第二换热器2的第二侧的端口与外部冷却系统300连接时，可直接通过连接接头6与外部冷却系统300的连接插头插接，即可实现第二换热器2的第二侧与外部冷却系统300的管路连通，结构简单且安装方便，易于实现连接。

在一些实施例中，如图1所示，第一换热器1的第一侧的出口端与第二换热器2的第一侧的进口端相连，第二换热器2的第一侧的出口端与电池换热部3的进口端相连，电池换热部3的出口端与第一换热器1的第一侧的进口端相连。

这样，换热介质在换热管路中与电池换热部3进行换热升温后，可从电池换热部3的出口端流出，并由第一换热器1的第一侧的进口端流入第一换热器1中，换热介质在第一换热器1的第一侧中与第二侧的车载冷却系统200的冷却液进行换热降温，降温后可从第一换热器1的第一侧的出口端流出，并由第二换热器2的第一侧的进口端流入第二换热器2的第一侧中。此时，若连接接头6与外部冷却系统300相连，则第二换热器2的第一侧的换热介质与第二侧的外部冷却系统300的冷却液进行再次换热降温，降温后从第二换热器2的第一侧的出口端流向电池换热部3；若连接接头6未与外部冷却系统300相连，换热介质直接从第二换热器2的第一侧的出口端流向电池换热部3，并在电池换热部3内再次与电池进行换热，实现持续循环降温，冷却系统100的结构简单，且设计合理，换热介质可实现二次降温，极大地增强了电池的换热效果。

在一些实施例中，如图1中所示，主水泵4的进口端与第二换热器2的第一侧的出口端相连，主水泵4的出口端与电池换热部3的进口端相连。这样，主水泵4可驱动第二换热器2的第一侧的出口端流出的换热介质向电池换热部3的进口端流动，促进换热介质快速循环，保证换热介质在第一换热器1和第二换热器2中换热后能够稳定地流回至电池换热部3中，再与电池进行持续换热，增强电池的换热效果，当然，主水泵4也可设于换热回路中的其他位置，同样可实现其驱动换热介质流动的作用和功能。

在一些实施例中，如图1所示，冷却系统100还包括膨胀水箱5，膨胀水箱5与换热回路连通，膨胀水箱5可用于将换热回路中的换热介质进行暂时存储，以平衡冷却系统100中换热介质的压力；且在车载冷却系统200和外部冷却系统300均不能提供冷量时，膨胀水箱5中存储的换热介质可在作为冷源，其中，膨胀水箱5的主水泵4之间的连接管道需设成下坡状态，使新加注的冷却液能够直接到达主水泵4，防止主水泵4启动后的气缚现象导致冷却液不循环，避免冷却功能失效。

在一些实施例中，膨胀水箱5连接在第一换热器1的第一侧的出口端与第二换热器2的第一侧的进口端之间的管路，膨胀水箱5中的换热介质注入管路中，并流向第二换热器2，且由第二换热器2流至电池换热部3与电池进行换热，从而参与到电池的冷却循环中，当然，膨胀水箱5也可设于换热回路中其他位置，以实现其蓄冷、供冷的作用。

在一些实施例中，换热回路中设有三通阀，三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口，其中，第一端口用于与第一换热器1的第一侧的出口端相连，第二端口用于与第二换热器2的第一侧的进口端相连，第三端口用于与膨胀水箱5相连。这样，当车载冷却系统200和外部冷却系统300正常供冷且第三端口封闭时，换热介质由第一端口直接流向第二端口，并在换热回路中进行持续循环换热；当车载冷却系统200和外部冷却系统300供冷过剩且第三端口开启时，部分换热介质从第一端口流向第三端口进入膨胀水箱5中，其余部分换热介质从第一端口流向第二端口，实现换热回路正常循环换热；当车载冷却系统200和外部冷却系统300供冷不足且第三端口开启时，从第一端口流入的换热介质直接流向第二端口，且膨胀水箱5中的换热介质从第三端口流出，并流向第二端口，以参与到换热回路中，由此，实现膨胀水箱5提供冷源。这样，通过三通阀将膨胀水箱5连接在换热回路中，可使得冷却系统100在各种工况下均能满足供冷需求，保证电池正常、稳定地散热，具有很好的实用性和可靠性。

其中，膨胀水箱5通过三通阀设置在冷却系统100较高位置，常见车型设置在车顶部，可放置在车顶空调内、车顶电池组内或独立安装；膨胀水箱5有存储冷却液的作用，液面高度有平衡系统压力的作用。

在一些实施例中，如图3中所示，外部冷却系统300可包括第一循环回路和第二循环回路，其中，第一循环回路与第二换热器2的第二侧连通，且第一循环回路中设有副水箱301、副水泵302，并与第三换热器307的第一侧连通。第三换热器307的第二侧与第二循环回路连通，第二循环回路中设有第二压缩机303、第二冷凝器304和第二膨胀阀305。这样，第二循环回路输出制冷量并通过第三换热器307输送到第一循环回路中，第一循环回路设有与第二换热器2的第二侧的连接接头6相连的副连接接头306，副连接接头306与第二换热器2的连接接头6相连，且第一循环回路中的冷量通过第二换热器2传输到换热回路中，以与电池进行换热，实现电池的降温和散热。

本实用新型还提出了一种车辆。

根据本实用新型实施例的车辆，车辆的电池在进行充电时，车载冷却系统200和外部冷却系统300同时向电池提供制冷量，以使电池的温度能够快速降低，并保持在安全、稳定的范围内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种电池的冷却系统，其特征在于，包括：换热回路，所述换热回路包括第一换热器的第一侧、第二换热器的第一侧、用于与电池换热的电池换热部，其中，所述第一换热器的第一侧的出口端与所述第二换热器的第一侧的进口端相连，所述第二换热器的第一侧的出口端与所述电池换热部的进口端相连，所述电池换热部的出口端与所述第一换热器的第一侧的进口端相连，所述第一换热器的第二侧与车载冷却系统相连，所述第二换热器的第二侧的端口用于与外部冷却系统相连。

2.根据权利要求1所述的电池的冷却系统，其特征在于，还包括：连接接头，所述连接接头具有第一口和第二口，所述第一口与所述第二换热器的第二侧的进口端连通，所述第二口与所述第二换热器的第二侧的出口端连通，所述连接接头用于与外部冷却系统相连。

3.根据权利要求2所述的电池的冷却系统，其特征在于，所述连接接头为插接式接头。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电池的冷却系统，其特征在于，还包括：主水泵，所述主水泵安装于所述换热回路中，所述主水泵用于驱动所述换热回路中的换热介质流动。

5.根据权利要求4所述的电池的冷却系统，其特征在于，所述主水泵的进口端与所述第二换热器的第一侧的出口端相连，所述主水泵的出口端与所述电池换热部的进口端相连。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的电池的冷却系统，其特征在于，还包括：膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述换热回路连通。

7.根据权利要求6所述的电池的冷却系统，其特征在于，所述膨胀水箱连接在所述第一换热器的第一侧的出口端与所述第二换热器的第一侧的进口端之间的管路。

8.根据权利要求6所述的电池的冷却系统，其特征在于，所述换热回路中设有三通阀，所述三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口用于与所述第一换热器的第一侧的出口端相连，所述第二端口用于与所述第二换热器的第一侧的进口端相连，所述第三端口用于与所述膨胀水箱相连。

9.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-8中任一项所述的电池的冷却系统。