CN209766604U - 一种节能型水路可逆电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能型水路可逆电池热管理系统，其包括通过管路相连接的压缩机降温装置、低温散热装置以及加热装置；压缩机降温装置包括通过管路依次循环连接的电动压缩机总成、冷凝器芯体总成、干燥过滤器、膨胀阀组件和板式换热器；低温散热装置包括电子四通水阀、电子水泵、电子三通阀、低温散热器以及板式换热器，本实用新型依据电池包的温差来控制电子四通水阀的启动和关闭，调整电池包的进出水方向，从而降低电池包温差；本实用新型安装工艺简便，能量损失小，灵活机动，安装可靠性高,结构紧凑。

Description

一种节能型水路可逆电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种节能型水路可逆电池热管理系统。

背景技术

电池包是电动汽车的主要储能部件，由锂电池组成，其工作性能直接决定电动汽车的运行性能及市场应用前景。由于车辆上装载电池的空间有限，正常运行所需的电池数目也较大，电池会以不同倍率放电，并以不同生热速率产生大量热量，再加上时间累积以及空间影响将会聚集大量热量，从而导致电池运行环境温度情况复杂多变。

电池包内温度上升严重影响电池的电化学系统的运行、循环寿命、充电可接受性、电池包功率和能量、安全性和可靠性等。如果电动汽车电池包不能及时散热，将导致电池系统的温度过高以及单体温差过大，其结果将降低电池充放电循环效率，影响电池的功率和能量发挥，严重时还将导致热失控，影响系统安全性与可靠性。

目前应用最广泛的电池热管系统是液冷式散热系统，液冷式散热系统通过液态流体的循环流动把电池包内产生的热量带走达到散热效果的一种散热系统。

对于应用于单个电池包的车辆，液冷式电池散热系统进水口和出水口电池模块存在温度不均衡；对于应用于多个电池包的车辆，特别是在商用车上，基本上电池包的数量都大于4个，多个电池包采用液冷式电池散热系统，在水路进水口的第一个电池包和最后一个电池包的存在温度不均衡。电池包中各单元之间的温度不均衡，这将造成各电池模块、单体性能的不均衡，最终影响电池性能的一致性及电池荷电状态（SOC）估计的准确性，影响到电动汽车的系统控制。

对于在低温环境下，电池需要冷却时，电池热管理系统采用压缩机制冷，压缩机容易频繁启动不节能。因此如何通过电池热管理系统降低电池温度不均衡，并且在低温环境下提升系统性能以及降低能耗是目前动力电池热管理技术亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种有效降低电池温度不均衡，并在低温环境下提升系统性能以及降低能耗的节能型水路可逆电池热管理系统。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型包括通过管路相连接的压缩机降温装置、低温散热装置以及加热装置。

本实用新型所述压缩机降温装置包括通过管路依次循环连接的电动压缩机总成、冷凝器芯体总成、干燥过滤器、膨胀阀组件和板式换热器；在所述冷凝器芯体总成附近设置冷凝风机；所述低温散热装置包括电子四通水阀、通过管路与电子四通水阀C口连接的电子水泵、通过管路与电子水泵另一端连接的电子三通阀右口、通过管路与电子三通阀左口连接的低温散热器以及通过管路与低温散热器另一端连接的板式换热器，所述板式换热器另一端通过管路与电子三通阀的下口连接；电子四通水阀的D口和B口分别通过管路与电池包的两端连接；电子四通水阀的A口通过管路与加热装置一端连接，加热装置的另一端通过管路与板式换热器和低温散热器之间的管路连接。

本实用新型所述加热装置为PTC水加热器。

本实用新型在电子四通水阀的D口与电池包一端之间通过管路安装膨胀阀水箱。

本实用新型积极效果如下：本实用新型在电池包需要制冷或者制热时，依据电池包的温差来控制电子四通水阀的启动和关闭，调整电池包的进出水方向，从而降低电池包温差；在环境温度低于5℃时候的制冷时，采用低温散热器代替电动压缩机总成对电池包进行降温，降低系统功耗以及提升系统性能。本实用新型采用电气控制系统用于对电动压缩机总成、冷凝器芯体总成、PTC水加热器、水泵、电子四通水阀和电子三通阀进行控制。使用本实用新型使电池包中各单元之间的温度达到均衡，使电池模块、单体性能的均衡，提高电池性能的一致性及电池荷电状态（SOC）估计的准确性。

本实用新型安装工艺简便，能量损失小，灵活机动，安装可靠性高,结构紧凑。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图；

在附图中：1电动压缩机总成、2冷凝器芯体总成、3冷凝风机、4低温散热器、 5干燥过滤器、6、膨胀阀组件、7 PTC水加热器、8板式换热器、9电子三通阀、10电子水泵、11电子四通水阀、12膨胀阀水箱、13电池包。

具体实施方式

如附图１所示，本实用新型包括通过管路相连接的压缩机降温装置、低温散热装置以及加热装置。

本实用新型所述压缩机降温装置包括通过管路依次循环连接的电动压缩机总成1、冷凝器芯体总成2、干燥过滤器5、膨胀阀组件6和板式换热器8；在所述冷凝器芯体总成2附近设置冷凝风机3。冷凝器芯体总成2用于与空气热交换，对高温高压的气态制冷剂进行冷凝成为高温高压的液体制冷剂。干燥过滤器5用于对系统冷媒进行干燥过滤，减少冷媒的含水量。膨胀阀组件6是把高温高压的液态制冷剂经过膨胀阀的节流孔节流后，成为低温低压的雾状的液态制冷剂，为制冷剂的蒸发创造条件；控制制冷剂的流量，保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂。

本实用新型所述低温散热装置包括电子四通水阀11、通过管路与电子四通水阀11C口连接的电子水泵10、通过管路与电子水泵10另一端连接的电子三通阀9右口、通过管路与电子三通阀9左口连接的低温散热器4以及通过管路与低温散热器4另一端连接的板式换热器8，所述板式换热器8另一端通过管路与电子三通阀9的下口连接；电子四通水阀11的D口和B口分别通过管路与电池包13的两端连接；电子四通水阀11的A口通过管路与加热装置一端连接，加热装置的另一端通过管路与板式换热器8和低温散热器4之间的管路连接；所述加热装置为PTC水加热器7。

本实用新型在电子四通水阀11的D口与电池包13一端之间通过管路安装膨胀阀水箱12，膨胀阀水箱12用于加注防冻液以及防冻液温度升高体积增加用于泄压，不至于使水路压力过高而损坏水路中的其他器件。

当电池包13需要制冷时，此时环境温度高于5℃，启动电动压缩机总成1、冷凝风机３和电子水泵10，水路流向为经过电子水泵10、电子三通阀9、板式换热器8、PTC水加热器7、电子四通水阀11的A口和D口、电池包13、电子四通水阀11的B口和C口后回到电子水泵10；当电池包13温度温差达到一定值时，启动电子四通水阀11，水路流向为经过电子水泵10、电子三通阀9、板式换热器8、PTC水加热器7、电子四通水阀11的A口和B口、电池包13、电子四通水阀11的D口和C口后回到电子水泵10,这样电池包13的进水口调整为出水口，出水口调整为进水口，降低电池包13的温差；当电池包13温差达到一定值时则关闭电子四通水阀11，循环上述步骤减少电池包13温差。

当电池包13需要制冷时，此时环境温度低于5℃，启动电子三通阀9、冷凝风机3和电子水泵10，水路流向为经过电子水泵10、电子三通阀9、低温散热器4、PTC水加热器7、电子四通水阀11的A口和D口、电池包13、电子四通水阀11的B口和C口后回到电子水泵10；当电池包13温度温差达到一定值，启动电子四通水阀11，水路流向为经过电子水泵10、电子三通阀9、低温散热器4、PTC水加热器7、电子四通水阀11的A口和B口、电池包13、电子四通水阀11的D口和C口后回到水泵；此时不需要开启电动压缩机总成1，通过低温散热直接与外部环境进行热交换，降低系统能耗以及提升系统性能。

当电池包13需要加热时，启动电子水泵10和PTC水加热器7，水路流向为经过电子水泵10、电子三通阀9、板式换热器8、PTC水加热器7、电子四通水阀11的A口和D口、电池包13、电子四通水阀的B口和C口后回到电子水泵10；当电池包13温度温差达到一定值，启动电子四通水阀11，水路流向为经过电子水泵10、电子三通阀9、板式换热器8、PTC水加热器7、电子四通水阀的A口和B口、电池包13、电子四通水阀11的D口和C口后回到电子水泵10。

本实用新型在电池包13需要制冷或者制热下，依据电池包13的温差来控制电子四通水阀11的启动和关闭，调整电池包13的进、出水方向，从而降低电池包13温差；在环境温度低于5℃时候的制冷时，采用低温散热器4代替电动压缩机总成1对电池包13进行降温，降低系统功耗以及提升系统性能。本实用新型采用电气控制系统用于对电动压缩机总成1、冷凝器芯体总成2、PTC水加热器7、电子水泵10、电子四通水阀11和电子三通阀9进行控制。使用本实用新型使电池包13中各单元之间的温度达到均衡，使电池模块、单体性能的均衡，提高电池性能的一致性及电池荷电状态SOC估计的准确性。

本实用新型安装工艺简便，能量损失小，灵活机动，安装可靠性高,结构紧凑。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种节能型水路可逆电池热管理系统，其特征在于其包括通过管路相连接的压缩机降温装置、低温散热装置以及加热装置。

2.根据权利要求1所述的一种节能型水路可逆电池热管理系统，其特征在于所述压缩机降温装置包括通过管路依次循环连接的电动压缩机总成（1）、冷凝器芯体总成（2）、干燥过滤器（5）、膨胀阀组件（6）和板式换热器（8）；在所述冷凝器芯体总成（2）附近设置冷凝风机（3）；所述低温散热装置包括电子四通水阀（11）、通过管路与电子四通水阀（11）C口连接的电子水泵（10）、通过管路与电子水泵（10）另一端连接的电子三通阀（9）右口、通过管路与电子三通阀（9）左口连接的低温散热器（4）以及通过管路与低温散热器（4）另一端连接的板式换热器（8），所述板式换热器（8）另一端通过管路与电子三通阀（9）的下口连接；电子四通水阀（11）的D口和B口分别通过管路与电池包（13）的两端连接；

电子四通水阀（11）的A口通过管路与加热装置一端连接，加热装置的另一端通过管路与板式换热器（8）和低温散热器（4）之间的管路连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种节能型水路可逆电池热管理系统，其特征在于所述加热装置为PTC水加热器（7）。

4.根据权利要求2所述的一种节能型水路可逆电池热管理系统，其特征在于在电子四通水阀（11）的D口与电池包（13）一端之间通过管路安装膨胀阀水箱（12）。