CN209418728U - 一种动力电池温度管理装置及动力电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种动力电池温度管理装置及动力电池系统，动力电池温度管理装置包括压缩机、第一换热器、第二换热器、动力电池换热器、散热水箱，所述压缩机、所述第一换热器、所述第二换热器串联形成第一回路，所述第二换热器、所述散热水箱、所述动力电池换热器并联设置，所述第二换热器与所述动力电池换热器形成第二回路，所述动力电池换热器与所述散热水箱形成第三回路；所述第一回路中流通的介质与所述第二回路中流通的介质在所述第二换热器内进行热交换，所述第二换热器、所述散热水箱、所述动力电池换热器之间的连接管路上设置控制阀。本实用新型为动力电池系统低温管理提供多种解决方案，对动力电池系统高温管理方案能耗低、成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种动力电池温度管理装置及动力电池系统。
背景技术
新能源汽车的高速发展带动了动力电池行业的快速发展，然而动力电池对温度较为敏感，低温环境下，动力电池的SOC速率下降快，高温环境下动力电池需要限功率运行，降低工作效率，且长期处于高温环境还会降低动力电池寿命。为了保证动力电池在适宜温度区间工作，需要对动力电池进行必要的热管理。
现有技术中动力电池的热管理系统方案一般为低温环境下采用PTC板或电加热膜制热，高温管理模块的方式耗电大、成本高，高温环境下采用压缩机制冷，低温管理模块的解决方案较为单一。
鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。
实用新型内容
为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种动力电池温度管理装置，包括压缩机、第一换热器、第二换热器、动力电池换热器、散热水箱，其中，所述压缩机、所述第一换热器、所述第二换热器串联设置形成第一回路，所述第二换热器、所述散热水箱、所述动力电池换热器并联设置，所述第二换热器与所述动力电池换热器形成第二回路，所述动力电池换热器与所述散热水箱形成第三回路；所述第一回路中流通的介质与所述第二回路中流通的介质在所述第二换热器内进行热交换，所述第二换热器、所述散热水箱、所述动力电池换热器之间的连接管路上还设置控制阀，用于控制动力电池温度管理装置在所述第二回路与所述第三回路之间的切换。
可选地，所述散热水箱设置有第二风机。
可选地，还包括水泵，所述水泵安装在所述第三回路中，且与所述动力电池换热器一端连接，所述水泵的另一端通过所述控制阀与所述第二换热器或所述散热水箱连接。
可选地，还包括膨胀水壶，所述膨胀水壶安装在所述第三回路中，且与所述动力电池电池换热器另一端连接。
可选地，所述控制阀包括电动水阀或三通电磁阀。
可选地，所述第一换热器设置有第一风机。
可选地，还包括电子膨胀阀，所述电子膨胀阀设置在所述第一换热器与所述第二换热器之间的连接管路上。
可选地，所述第一回路上还设有气液分离器及换向阀，所述压缩机一端与所述换向阀连接，所述压缩机的另一端与所述气液分离器连接。
可选地，所述第一回路中流通的介质为制冷剂，所述第二回路中流通的介质为防冻液。
与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：本实用新型具有给动力电池高温快速制冷、春秋季环境风冷、低温均温自循环以及低温迅速制热四种工作模式；且本实用新型为动力电池的低温管理提供多种解决方案，解决了现有技术中动力电池低温管理解决方案单一的问题；同时，本实用新型对动力电池的高温管理方案能耗低、成本低。
本实用新型还提供一种动力电池系统，包括如上任一项所述的动力电池温度管理装置。
相对于现有技术，本实用新型提供的动力电池系统具有的效果与动力电池温度管理装置所具有的效果相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本实用新型动力电池温度管理装置的系统框图；
图2是本实用新型动力电池温度管理装置制冷模式下的原理图；
图3是本实用新型动力电池温度管理装置制热模式下的原理图；
图4是本实用新型动力电池温度管理装置环境风冷模式下的原理图；
图5是本实用新型动力电池温度管理装置自循环模式下的原理图。
附图标记说明：1-压缩机；2-第一换热器；3-第二换热器；4-动力电池换热器；5-散热水箱；6-第二风机；7-膨胀水壶；8-气液分离器；9-水泵；10-第一电动水阀；11-第二电动水阀；12-第一风机；13-电子膨胀阀；14-四通电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，本实用新型提供一种动力电池温度管理装置，包括压缩机1、第一换热器2、第二换热器3、动力电池换热器4、散热水箱5，其中，压缩机1、第一换热器2、第二换热器3串联设置形成第一回路；第二换热器3、散热水箱5、动力电池换热器4通并联设置，第二换热器3与动力电池换热器4形成第二回路，动力电池换热器4与散热水箱5形成第三回路，第一回路中流通的介质与第二回路中流通的介质在第二换热器3内进行换热或换冷。第一回路中流通的介质为制冷剂，通过第一回路为动力电池温度管理装置提供热交换；第二回路中流通的介质为防冻液，通过第二回路对动力电池进行低温或高温管理。第二换热器3、散热水箱5、动力电池换热器4之间的连接管路上还设有控制阀，用于控制系统在第二回路与第三回路之间的切换。系统切换至第二回路时，通过第二换热器3对第二回路中的冷却液升温或降温，进而通过动力电池换热器4给动力电池升温或降温。系统切换至第三回路时，则第一回路不工作，动力电池温度管理装置通过散热水箱5给动力电池降温。
本实用新型通过设置第二换热器3将第一回路和第二回路衔接起来，并通过第一回路为系统提供热量，进而实现对动力电池系统的高温管理，与现有技术中采用加热器等方式相比，本实用新型对动力电池系统的高温管理方案能耗低、成本低；通过第一回路为系统提供冷量，或者直接通过散热水箱5对动力电池系统进行低温管理，本实用新型提供了多种低温管理方案，且其中通过散热水箱5对动力电池系统进行低温管理时第一回路不工作，降低了系统能耗，节约成本。本实用新型提供的动力电池温度管理装置具有给动力电池在高温下快速制冷、低温下迅速制热以及低温均温下自循环三种工作模式，能够满足动力电池系统高温制冷、低温制热的温度管理需求。
进一步地，散热水箱5设置有第二风机6，用于辅助散热水箱5对第三回路中流通的防冻液进行散热冷却。通过散热水箱5与第二风机6的共同作用对动力电池系统进行低温管理，使得本实用新型提供的动力电池温度管理装置还具有给动力电池在春秋季环境风冷的工作模式。
动力电池温度管理装置还包括水泵9，用于输出动力，水泵9安装在第三回路中，且与动力电池换热器一端连接。
动力电池温度管理装置还包括膨胀水壶7，用于吸收和补偿第二回路工作时的防冻液和水气。膨胀水壶7安装在第三回路中，且与动力电池换热器4另一端连接。
可选地，控制阀可以为一个三通电磁阀，三通电磁阀的三个接口分别与第二换热器3、散热水箱5、动力电池换热器4连接。控制阀也可以为两个电动水阀，分别为第一电动水阀10和第二电动水阀11，其中第二电动水阀11与散热水箱5一端通过管路连接，第二电动水阀11与第二换热器3一端通过管路连接。
可选地，第一换热器2选用空气源换热器，第一换热器2还设置有第一风机12，用于为第一换热器2进行散热。第二换热器3选用板式换热器，能够保证系统换热效率。
进一步地，第一回路上还设有膨胀阀，安装于第一换热器2与第二换热器3连通的管路上，用于节流降压和控制制冷剂流量。
进一步地，第一回路上还设有气液分离器8及换向阀，换向阀通过管路与压缩机1的出气口连接，用于控制第一回路分别在制冷或制热模式下制冷剂的流向。换向阀可以采用一个四通电磁阀14或者两个三通电磁阀。本实用新型优选一个四通电磁阀14。气液分离器8通过管路与压缩机1的进气口连接，气液分离器8用于防止压缩机1进气口吸进液态制冷剂进而损坏压缩机1。
如图2所示，图2为动力电池温度管理装置在制冷模式下的原理图。本实施方式中控制阀包括第一电动水阀10和第二电动水阀11，该制冷模式下，第一电动水阀10开启，第二电动水阀11关闭。第一回路包括由压缩机1、四通电磁阀14、第一换热器2、第一风机12、电子膨胀阀13、第二换热器3、气液分离器8依次连接形成的制冷剂循环回路。图2制冷剂循环回路中所示箭头为制冷剂的循环方向。第二回路包括由第二换热器3、第一电动水阀10、水泵9、动力电池换热器4、膨胀水壶7形成的冷却液回路，图2冷却液回路中所示箭头为防冻液的循环方向。
该制冷模式下，第一回路中压缩机1工作，制冷剂降温，低温制冷剂与第二回路中流通的高温防冻液通过第二换热器3进行换热，使得第二回路中的高温防冻液冷却降温为低温防冻液，第二回路将低温防冻液输送至动力电池包，通过动力电池换热器4给动力电池降温。第一回路与第二回路在热泵制冷模式开启时相辅相成，对动力电池包输送源源不断的制冷需求能量。
如图3所示，图3为动力电池温度管理装置在制热模式下的原理图，该模式下，第一回路中压缩机1工作，制冷剂升温，升温后的制冷剂与第二回路中流通的低温防冻液通过第二换热器3进行换热，使得第二回路中的低温防冻液升温为高温防冻液，第二回路将高温防冻液输送至动力电池包，通过动力电池换热器4给动力电池升温。第一回路与第二回路在热泵制热模式开启时相辅相成，对动力电池包输送源源不断的制热需求能量。
如图4所示，图4为动力电池温度管理装置在环境风冷模式下的原理图。该模式下，第一电动水阀10关闭，第二电动水阀11开启，第一回路不工作，第二风机6开启，第二回路由水泵9、动力电池换热器4、膨胀水壶7、散热水箱5、第二风机6、第二电动水阀11形成环境风冷冷却回路。图4中所示箭头为第二回路中防冻液的循环方向。工作时，防冻液经过散热水箱5，根据散热水箱5内防冻液与环境之间的温差，通过第二风机6使得散热水箱5内的防冻液与外界环境进行强制换热，以达到散热效果。本实施方式通过散热水箱5与第二风机6使防冻液降温，散去动力电池工作产生的热量，保证动力电池在工作温度范围内运行。
如图5所示，图5为动力电池温度管理装置在自循环模式下的原理图。该模式下，第一电动水阀10关闭，第二电动水阀11开启，第一回路不工作，第二风机6关闭，第二回路由水泵9、动力电池换热器4、膨胀水壶7、散热水箱5、第二电动水阀11形成自循环冷却回路。图5中所示箭头为第二回路中防冻液的循环方向。本实施方式中通过散热水箱5给动力电池散热，以达到均温效果。
本实用新型具有给动力电池高温快速制冷、春秋季环境风冷、低温均温自循环以及低温迅速制热四种工作模式。本实用新型为动力电池的低温管理提供多种解决方案，解决了现有技术中动力电池低温管理解决方案单一的问题。同时，本实用新型对动力电池的高温管理方案能耗低、成本低。
本实用新型还提供一种动力电池系统，包括如上所述的动力电池温度管理装置，通过该系统，可以为动力电池系统提供多种低温管理解决方案，且高温管理方案能耗低，提高动力电池的使用寿命。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力电池温度管理装置，其特征在于，包括压缩机(1)、第一换热器(2)、第二换热器(3)、动力电池换热器(4)、散热水箱(5)，其中，所述压缩机(1)、所述第一换热器(2)、所述第二换热器(3)串联设置形成第一回路，所述第二换热器(3)、所述散热水箱(5)、所述动力电池换热器(4)并联设置，所述第二换热器(3)与所述动力电池换热器(4)形成第二回路，所述动力电池换热器(4)与所述散热水箱(5)形成第三回路；所述第一回路中流通的介质与所述第二回路中流通的介质在所述第二换热器(3)内进行热交换，所述第二换热器(3)、所述散热水箱(5)、所述动力电池换热器(4)之间的连接管路上还设置控制阀，用于控制动力电池温度管理装置在所述第二回路与所述第三回路之间的切换。
2.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，所述散热水箱(5)设置有第二风机(6)。
3.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，还包括水泵(9)，所述水泵(9)安装在所述第三回路中，且与所述动力电池换热器(4)的一端连接，所述水泵(9)的另一端通过所述控制阀与所述第二换热器(3)或所述散热水箱(5)连接。
4.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，还包括膨胀水壶(7)，所述膨胀水壶(7)安装在所述第三回路中，且与所述动力电池换热器(4)的另一端连接。
5.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，所述控制阀包括电动水阀或三通电磁阀。
6.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，所述第一换热器(2)设置有第一风机(12)。
7.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，还包括电子膨胀阀(13)，所述电子膨胀阀(13)设置在所述第一换热器(2)与所述第二换热器(3)之间的连接管路上。
8.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，所述第一回路上还设有气液分离器(8)及换向阀，所述压缩机(1)一端与所述换向阀连接，所述压缩机(1)的另一端与所述气液分离器(8)连接。
9.如权利要求1所述的动力电池温度管理装置，其特征在于，所述第一回路中流通的介质为制冷剂，所述第二回路中流通的介质为防冻液。
10.一种动力电池系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的动力电池温度管理装置。
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