CN209804854U - 一种新能源公交车的动力电池冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种新能源公交车的动力电池冷却系统，包括空调蒸发器、冷凝套管、电池冷却水换热水箱以及动力电池冷却水循环回路，空调蒸发器的制冷空气输出端与电池冷却水换热水箱相连接，动力电池冷却水循环回路配合流经电池冷却水换热水箱，空调蒸发器、动力电池冷水循环回路以及电池冷却水换热水箱构成电池冷却水空冷回路。本实用新型相对于在车内乘客空调内部增加专用锂电池冷却的专用蒸发器的电池冷却方案，可以避免对车身骨架进行大的改动，对普通已经在使用的纯电公交车辆可直接进行低成本加装，具有明显的成本优势。

Description

一种新能源公交车的动力电池冷却系统

技术领域

本实用新型涉及的是新能源客车的生产与设计领域，更具体地说是一种新能源公交车的动力电池冷却系统。

背景技术

在能源危机共识下，新能源的纯电汽车是全球范围内公认的可有效缓解危机替代传统燃油车的解决方案，因此也需要发展出适应纯电能源环境下的各种车载动力电池的运行环境保证系统。为保证炎热地区的电力驱动车辆在40℃以上的高温情况下正常行驶，根据GBT 31467.2-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第二部分高能量应用测试规程》7.1.3中规定：蓄电池包和系统需要测试40℃下的1C和Imax(T)能量和容量。按照目前的锂电池高温安全要求，绝大部分厂家的锂电池都无法在无电池降温措施的情况下满足在40℃以上高温环境下安全运行的要求。我国南方30°纬度以下的地区，夏天气温经常高于40℃，这就必须使用电池降温系统调节纯电公交车的动力锂电池的工作环境温度。

目前广泛使用的风冷式空调降温系统，换热效率低，大量的早期纯电动公交经常因为电池过热触发系统自保护下电，因此有强烈的电池热管理需求，加装独立电池制冷空调系统的一个缺陷是成本高（平均需要1.5万人民币），另一个缺陷是需要大幅调整原有车型的车顶各个设备的安装布局，在动力电池也布置在车顶的情况下，因为需要还要留空间布置乘客使用的车内制冷空调和逃生窗，独立空调没有安装空间。如果换装整合了乘客空调和电池空调的二合一系统，因为装置体积变大，安装时需要改动车身骨架结构，换装的工艺成本高。

实用新型内容

本实用新型公开的是一种新能源公交车的动力电池冷却系统,其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种新能源公交车的动力电池冷却系统，包括空调蒸发器、冷凝套管、电池冷却水换热水箱以及动力电池冷却水循环回路，所述空调蒸发器的制冷空气输出端与所述电池冷却水换热水箱相连接，所述动力电池冷却水循环回路配合流经所述电池冷却水换热水箱，该空调蒸发器、动力电池冷水循环回路以及电池冷却水换热水箱构成电池冷却水的空冷热交换回路；所述冷凝套管为双重套管构成，包括冷却水内管和冷却水外管，所述冷却水外管与所述空调蒸发器的冷凝水输出端相连接，所述动力电池冷水循环回路与所述冷却水内管相连通，该空调蒸发器、动力电池冷水循环回路以及冷凝管构成电池冷却水的水冷热交换回路。

更进一步，所述动力电池冷却水循环回路包括循环水泵、冷却水水箱、电池箱水冷板以及若干条冷却水循环支路，该冷却水循环支路配合通过所述电池冷却水换热水箱，并与所述电池箱水冷板相连接，所述冷凝套管的冷凝水内管与所述冷却水循环支路相连通，所述循环水泵用于提供该动力电池冷水循环回路的循环动力，所述冷却水水箱用于对动力电池冷却水循环回路进行补水使用。

更进一步，所述冷却水循环支路有三条，分别为冷却水循环左支路、冷却水循环右支路以及冷却水循环前支路，它们分别为处于客车前、后部的电池箱水冷板提供循环冷却水。

更进一步，所述空调蒸发器的冷凝水输出端连接有若干条的冷凝水导流管，冷凝水输出端通过该冷凝水导流管与所述冷却水外管相连接。

更进一步，所述冷却水外管上还连接设有若干个冷凝水下水管，该冷凝水下水管用于排除多余的冷凝水。

本方案系统的运行原理：

空调蒸发器的冷气对冷却水进行热交换降温部分：

1、乘客区热空气通过回风口进入空调蒸发器进行冷却；

2、通过出风口进入空调风道；

3、冷却后的空气和换热水箱中通过的动力电池冷却水循环回路的冷却水进行热交换，对冷却水进行降温；

空调蒸发器的冷凝水对冷却水的降温部分：

1、空气中的水分经过蒸发器冷却结露生成冷凝水（每小时生成约12.8升水，存储于冷凝水蓄水盘）；

2、冷凝水通过左前、左后、右前、右后4个冷凝水导流管分别导入4个对应的冷却水外管，通过内管壁对内管中流动的电池冷却水进行热交换降温。

通过上述对本实用新型的描述可知，和现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本方案取消了原有昂贵的专门为锂电池配备小型空调的冷却系统，不但节省了成本而且减轻了整车重量。

2、本方案相对于在车内乘客空调内部增加专用锂电池冷却的专用蒸发器的电池冷却方案，可以避免对车身骨架进行大的改动，对普通已经在使用的纯电公交车辆可直接进行低成本加装，具有明显的成本优势。

3、本方案因为使用了原来直接排出车体的空调冷凝水对电池冷却水进行冷却，在同等能耗的前提下提高了锂电池的制冷效率，节约了动力电池的电量使用，对于国家能源领域的可持续发展有积极意义。

4、本方案设计的冷却水换热水箱位置正好挡住了空调冷空气的直接吹出，平衡了乘客冷气道各出风口的冷气风压，在充分利用原有空调制冷功率的同时提高了车辆的乘坐的舒适性。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2是本实用新型冷凝套管的结构示意图。

图3是本实用新型的电池冷却水热交换过程原理图。

具体实施方式

下面参照附图说明来进一步地说明本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示，一种新能源公交车的动力电池冷却系统，包括空调蒸发器1、冷凝套管2、电池冷却水换热水箱3以及动力电池冷却水循环回路4，所述空调蒸发器1的制冷空气输出端与所述电池冷却水换热水箱3相连接，所述动力电池冷却水循环回路4配合流经所述电池冷却水换热水箱3，该空调蒸发器1、动力电池冷水循环回路4以及电池冷却水换热水箱3构成电池冷却水的空冷热交换回路；所述冷凝套管2为双重套管构成，包括冷却水内管21和冷却水外管22，所述冷却水外管22与所述空调蒸发器1的冷凝水输出端相连接，所述动力电池冷水循环回路4与所述冷却水内管21相连通，该空调蒸发器1、动力电池冷水循环回路4以及冷凝管2构成电池冷却水的空冷热交换回路。

更进一步，所述动力电池冷却水循环回路4包括循环水泵41、冷却水水箱42、电池箱水冷板43以及若干条冷却水循环支路44，该冷却水循环支路44配合通过所述电池冷却水换热水箱3，并与所述电池箱水冷板43相连接，所述冷凝套管2的冷凝水内管21与所述冷却水循环支路44相连通，所述循环水泵41用于提供该动力电池冷水循环回路4的循环动力，所述冷却水水箱42用于对动力电池冷却水循环回路4进行补水使用。

更进一步，所述冷却水循环支路有三条，分别为冷却水循环左支路、冷却水循环右支路以及冷却水循环前支路，它们分别为处于客车前、后部的电池箱水冷板提供循环冷却水。

更进一步，所述空调蒸发器1的冷凝水输出端连接有若干条的冷凝水导流管11，冷凝水输出端通过该冷凝水导流管11与所述冷却水外管22相连接。

更进一步，所述冷却水外管22上还连接设有若干个冷凝水下水管221，该冷凝水下水管221用于排除多余的冷凝水。

如图3所示，本方案系统的运行原理：

空调蒸发器的冷气对冷却水进行热交换降温部分：

1、乘客区热空气通过回风口进入空调蒸发器进行冷却；

2、通过出风口进入空调风道；

3、冷却后的空气和换热水箱中通过的动力电池冷却水循环回路的冷却水进行热交换，对冷却水进行降温；

空调蒸发器的冷凝水对冷却水的降温部分：

1、空气中的水分经过蒸发器冷却结露生成冷凝水（每小时生成约12.8升水，存储于冷凝水蓄水盘）；

2、冷凝水通过左前、左后、右前、右后4个冷凝水导流管分别导入4个对应的冷却水外管，通过内管壁对内管中流动的电池冷却水进行热交换降温。

本方案的使用过程和使用方法：

1、在充电状态下，循环水泵正常运转，电池冷却系统的冷却水外管中含有上次空调使用时收集到的冷凝水，可以为被电池升温的循环冷却水进行适当降温，之后冷却水通过水冷板对锂电池进行降温。

2、在充电状态下，如果室外温度特别炎热（超过40℃），车内空调在充电电流的供电状态下可以开启制冷，同时产生冷凝水和制冷空气对循环水系统进行降温，循环冷却水通过水冷板对锂电池进行降温。

3、在车辆运行、电池放电的情况下，电池冷却系统处于常开启状态，系统工作原理遵循水冷降温公式：Qo=Cpa×△t×qv，其中Qo为制冷量，Cpa为水的定压比热容，qv为水的质量流量，△t为进出水传热温差，冷却水为定流量，工作过程如下：

a、空气中的水分经过蒸发器冷却结露，生成量约12.8L/h，新生成的冷凝水提高了冷却套管中外管的液面，使得经过热交换的热冷凝水溢出套管出口通过6条空调冷凝水下水管流出车外，从而保证冷凝水温度始终保持在7~12℃，保持了对循环冷却水的温差，能够对其进行持续降温；

b、天气炎热时，车辆乘客空调全功率运行，冷气口出风量加大和冷气温度温度相应降低；同时电池的工作温度也逐渐升高，通过水冷板加热了冷却水；以上两个条件保证了冷气吹向热交换水箱时和冷却水温的温差，加强了热交换，根据上述公式，系统的热交换效率保持稳定；

c、空调制冷系统和电池冷却水循环控制上相互独立，控制灵活可靠。

4、通过对系统的多物理场仿真和试验数据分析，可以在现有水冷系统的基础上在电池仓内加装空气风冷系统作为补偿，应对特别炎热的天气，此系统占用空间极小，和其他制冷系统不会产生安装空间的干涉。

5、在车辆的前后左右布置了6条冷凝水出水通道，在保证冷凝水顺畅排出的同时保证了车辆上下坡的情况下套管中的冷凝水均能顺畅的排出。

通过上述对本实用新型的描述可知，和现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本方案取消了原有昂贵的专门为锂电池配备小型空调的冷却系统，不但节省了成本而且减轻了整车重量。

2、本方案相对于在车内乘客空调内部增加专用锂电池冷却的专用蒸发器的电池冷却方案，可以避免对车身骨架进行大的改动，对普通已经在使用的纯电公交车辆可直接进行低成本加装，具有明显的成本优势。

3、本方案因为使用了原来直接排出车体的空调冷凝水对电池冷却水进行冷却，在同等能耗的前提下提高了锂电池的制冷效率，节约了动力电池的电量使用，对于国家能源领域的可持续发展有积极意义。

4、本方案设计的冷却水换热水箱位置正好挡住了空调冷空气的直接吹出，平衡了乘客冷气道各出风口的冷气风压，在充分利用原有空调制冷功率的同时提高了车辆的乘坐的舒适性。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本实用新型进行非实质性地改进，均应该属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种新能源公交车的动力电池冷却系统，其特征在于：包括空调蒸发器、冷凝套管、电池冷却水换热水箱以及动力电池冷却水循环回路，所述空调蒸发器的制冷空气输出端与所述电池冷却水换热水箱相连接，所述动力电池冷却水循环回路配合流经所述电池冷却水换热水箱，该空调蒸发器、动力电池冷水循环回路以及电池冷却水换热水箱构成电池冷却的空冷热交换回路；所述冷凝套管为双重套管构成，包括冷却水内管和冷却水外管，所述冷却水外管与所述空调蒸发器的冷凝水输出端相连接，所述动力电池冷水循环回路与所述冷却水内管相连通，该空调蒸发器、动力电池冷水循环回路以及冷凝管构成电池冷却水的水冷热交换回路。

2.根据权利要求1所述的一种新能源公交车的动力电池冷却系统，其特征在于：所述动力电池冷却水循环回路包括循环水泵、冷却水水箱、电池箱水冷板以及若干条冷却水循环支路，该冷却水循环支路配合通过所述电池冷却水换热水箱，并与所述电池箱水冷板相连接，所述冷凝套管的冷凝水内管与所述冷却水循环支路相连通，所述循环水泵用于提供该动力电池冷水循环回路的循环动力，所述冷却水水箱用于对动力电池冷却水循环回路进行补水使用。

3.根据权利要求2所述的一种新能源公交车的动力电池冷却系统，其特征在于：所述冷却水循环支路有三条，分别为冷却水循环左支路、冷却水循环右支路以及冷却水循环前支路，它们分别为处于客车前、后部的电池箱水冷板提供循环冷却水。

4.根据权利要求1所述的一种新能源公交车的动力电池冷却系统，其特征在于：所述空调蒸发器的冷凝水输出端连接有若干条的冷凝水导流管，冷凝水输出端通过该冷凝水导流管与所述冷却水外管相连接。

5.根据权利要求1所述的一种新能源公交车的动力电池冷却系统，其特征在于：所述冷却水外管上还连接设有若干个冷凝水下水管，该冷凝水下水管用于排除多余的冷凝水。