CN209929449U - 电池包恒温系统和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动汽车技术领域，公开了一种电池包恒温系统和电动汽车，该系统包括：第一冷却系统和第二冷却系统，均用于冷却电池包；第一冷却系统内流通有第一冷却剂，第一冷却剂在所述电池包的温度达到预设温度时汽化并通入第二冷却系统中的气动泵的进气口，气动泵利用汽化的第一冷却剂驱动第二冷却系统内的第二冷却剂流动。本实用新型可节约能源以及降低调控温度的延迟。

Description

电池包恒温系统和电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池包恒温系统和电动汽车。

背景技术

电动汽车最近几年越来越受欢迎，然而电池包的工作环境较为苛刻，每个电池包都有一个恒温系统，目前电池包的冷却方式现在主要包括风冷和液冷两种冷却方式。

现有的恒温系统散热时把热量白白传输出去，还要消耗能量来驱动散热系统，能量得不到充分的利用，对电动汽车来说，还降低了行驶里程。

现有的恒温系统无论是风冷还是液冷都有一定的延迟，需要一定的时间才能达到预设的温度，现在的动力电池过温时特别危险，恒温系统延迟越大，风险越高。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种电池包恒温系统和电动汽车，可解决现有技术中能源浪费和调控温度延迟较高的技术问题。

本实用新型第一方面提供了一种电池包恒温系统，该系统包括：第一冷却系统和第二冷却系统，均用于冷却电池包；

所述第一冷却系统内流通有第一冷却剂，所述第一冷却剂在所述电池包的温度达到预设温度时汽化并通入所述第二冷却系统中的气动泵的进气口，所述气动泵利用汽化的第一冷却剂驱动所述第二冷却系统内的第二冷却剂流动。

可选的，所述第一冷却系统包括：第一冷却回路、第一散热器和压缩机；

所述压缩机的进气口通过所述第一散热器与所述气动泵的出气口连通，其出液口与所述第一冷却回路的进液口连通，所述压缩机用于将汽化的第一冷却剂加压成液体并送入所述第一冷却回路中；所述第一冷却回路的出气口与所述气动泵的进气口连通，所述第一冷却回路与所述电池包热传导接触。

可选的，所述第一冷却系统还包括储气罐，其设置在所述气动泵的出气口和所述第一散热器之间，用于存储汽化的第一冷却剂。

可选的，所述第一冷却系统还包括至少两个单向阀，两个所述单向阀分别设置在所述压缩机和所述第一冷却回路之间，以及所述第一冷却回路和所述气动泵之间，用于配合所述压缩机来控制所述第一冷却回路的压强。

可选的，所述第一冷却系统还包括多个泄压阀，均设置在所述第一冷却回路上，用于在所述第一冷却回路中的压强达到预设压强时打开，以释放所述第一冷却剂。

可选的，所述第二冷却系统还包括第二冷却回路和第二散热器；

所述气动泵的出液口与所述第二冷却回路的进液口连通，所述第二冷却回路的出液口通过所述第二散热器与所述气动泵的进液口连通，所述第二冷却回路与所述电池包热传导接触。

可选的，所述第一散热器和所述第二散热器还与所述气动泵和所述第一冷却回路之间的管道热传导接触，以加热所述第一冷却剂。

可选的，所述第二冷却剂由水和乙醇混合组成。

可选的，所述第一冷却剂为R410A制冷剂，由50％二氟甲烷和50％五氟乙烷混合组成。

本实用新型第二方面提供了一种电动汽车，包括上述所述的电池包恒温系统和电池包。

本实用新型公开了一种电池包恒温系统和电动汽车，第一方面，由于第一冷却系统中的第一冷却剂吸收电池包的热量后汽化，并通入第二冷却系统中的气动泵，从而利用汽化的第一冷却剂来驱动第二冷却剂的流动，节约了能源。第二方面，由于第一冷却剂为R410A制冷剂，高温下会迅速沸腾汽化吸收大量的热，而第二冷却系统采用传统的恒温系统，从而降低传统的恒温系统调控温度的延迟。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施方式一提供的电池包恒温系统的结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而非全部实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型实施方式一提供的电池包恒温系统的结构示意图。

如图1所示，本实用新型第一方面提供了一种电池包恒温系统，该系统包括：第一冷却系统1和第二冷却系统2，均用于冷却电池包。

第一冷却系统1内流通有第一冷却剂，第一冷却剂在电池包的温度达到预设温度时汽化并通入第二冷却系统2中的气动泵21的进气口，气动泵21利用汽化的第一冷却剂驱动第二冷却系统2内的第二冷却剂流动。

第二冷却系统2基本采用传统的冷却系统，只是将水泵替换成了气动泵21。传统液冷方式主要通过冷却液为电池系统降温。首先，冷凝器、水泵等设备为冷却液强制降温，低温冷却液流经电池系统内部与电芯发生热交换以后，再流回热交换器与低温制冷剂进行热交换，从而将电池产生的热量带出电池系统。液冷比风冷的散热效率更高，能满足大功率充放电的散热需求，同时液冷散热更均匀，电芯温差小，对于增强电池系统稳定性、提升寿命有很大帮助。不过，液冷系统运转时会消耗一定的能量，且相对风冷系统成本也略有增加。

第一冷却系统1为新型的冷却系统，通过控制压缩机13来驱动第一冷却剂以加强第二冷却系统2对温度的控制。

通常情况下，第一冷却剂的沸点较第二冷却剂的沸点在正常压强下低很多，第一冷却剂在电池包的温度达到预设温度时就会汽化，从而作为动力驱动第二冷却系统2中的第二冷却剂的流动，而第二冷却剂始终保持液态。由于压强会影响液体的沸点，压强越高，沸点越高，压强越低，沸点越低，因此可通过改变第一冷却系统1中第一冷却剂的压强，从而改变第一冷却剂的沸点，即改变预设温度，以让电池包保持在不同的温度。

电池包工作时，温度会升高，可通过本实用新型中的第一冷却系统1和第二冷却系统2降温。在电池包温度较低时，会影响其工作效率和寿命，本实用新型中的电池包恒温系统还包括加热装置，与电池包热传导接触，用于加热电池包从而使电池包的温度稳定在适宜的工作温度。

本实用新型第一方面提供的电池包恒温系统，第一方面，由于第一冷却系统中的第一冷却剂吸收电池包的热量后汽化，并通入第二冷却系统中的气动泵，从而利用汽化的第一冷却剂来驱动第二冷却剂的流动，节约了能源。第二方面，由于第一冷却剂在高温下会迅速沸腾汽化吸收大量的热，而第二冷却系统采用传统的恒温系统，从而可降低传统的恒温系统调控温度的延迟。

进一步地，第一冷却系统1包括：第一冷却回路11、第一散热器12和压缩机13。

压缩机13的进气口通过第一散热器12与气动泵21的出气口连通，其出液口与第一冷却回路11的进液口连通，压缩机13用于将汽化的第一冷却剂加压成液体并送入第一冷却回路11中。第一冷却回路11的出气口与气动泵21的进气口连通，第一冷却回路11与电池包热传导接触。

进一步地，第一冷却系统1还包括储气罐14，其设置在气动泵21的出气口和第一散热器12之间，用于存储汽化的第一冷却剂。

进一步地，第一冷却系统1还包括至少两个单向阀15，两个单向阀15分别设置在压缩机13和第一冷却回路11之间，以及第一冷却回路11和气动泵21之间，用于配合压缩机13来控制第一冷却回路11的压强。

进一步地，第一冷却系统1还包括多个泄压阀(图1中未示出)，均设置在第一冷却回路11上，用于在第一冷却回路11中的压强达到预设压强时打开，以释放第一冷却剂。

进一步地，第二冷却系统2还包括第二冷却回路22和第二散热器23。

气动泵21的出液口与第二冷却回路22的进液口连通，第二冷却回路22的出液口通过第二散热器23与气动泵21的进液口连通，第二冷却回路22与电池包热传导接触。

进一步地，第一散热器12和第二散热器23还与气动泵21和第一冷却回路11之间的管道热传导接触，以加热第一冷却剂。

需要说明的是，第一散热器12和第二散热器23会分别对第一冷却剂和第二冷却剂降温。较佳的，为了更加充分地利用第一散热器12和第二散热器23的热量，可将第一散热器12和第二散热器23与气动泵21或者气动泵21与第一冷却回路11之间的管道热传导接触，以充分利用电池包的热量来驱动第二冷却液的流动，使电池包快速降温，从而降低了调控温度的延迟。

进一步地，第二冷却剂由水和乙醇混合组成。

进一步地，第一冷却剂为R410A制冷剂，由50％二氟甲烷和50％五氟乙烷混合组成。

根据电池包所处状态的不同，对开启主动冷却电池包的要求也不一样，充电状态时可能电池包温度达到45℃左右才开启主动冷却电池包的程序，驾驶状态时，可能电池包温度到达38℃左右就开启了主动冷却电池包的程序，为了把电池包的温度控制在适宜温度，必须对温度的控制更加快速和稳定。

本实用新型将电池包恒温系统分成两部分，包括一种用水和乙醇做冷却液的液体冷却系统和一种用R410A制冷剂做冷却液的冷却系统，两种系统相互配合，来精确控制电池包的温度，传统冷却回路的泵可以由R410A制冷剂蒸汽驱动，把热能变为驱动传统冷却回路的一部分动力，进而起到散热的功能。

另外为了更好地控制冷却系统，需要在用水和乙醇做冷却液的回路加装个发电机和电动机两用的水泵，用来控制冷却液的流速。

R410A制冷剂冷却回路需要附加一个压缩机13和两个压力传感器，用于维持R410A制冷剂在需要的压力工作范围内。

电池包恒温系统组成部分如图1所示，左边是传统的的冷却系统回路，只是加上了气动的水泵，加快冷却液的循环，快速降温，传统恒温系统的加热模块也可以在低温的时候给电池包加热，功能和传统的恒温系统大致一样，右边是用R410A制冷剂做冷却剂的恒温系统，主要包括电池包内部的第一冷却回路11、第一散热器12和压缩机13。R410A制冷剂是由两种准共沸的混合物二氟甲烷和五氟乙烷各50％组成，主要有氢、氟和碳元素组成，具有稳定、无毒、性能优越等特点，不会破坏臭氧层。

工作原理是当温度上升时，R410A制冷剂汽化，产生的高压气体催动气动泵21，同时利用电池管理系统控制空气压缩机13加压液化再注入冷却回路。两套冷却系统一起循环流动散热，增加散热效率。

当汽化的R410A制冷剂的气体或液体从气动泵21流出时，经过第一散热器12降温开始液化，同时放出大部分热量，再经过压缩机13加压变成液态注入第一冷却回路11当中。以此循环来达到恒温的功能，通过调节压缩机13的功率和电池管理系统控制的单向阀15来控制R410A制冷剂冷却回路的压强，进而控制R410A制冷剂的沸点让电池包保持在不同的温度，增加压缩机13的功率来加快电池包恒温系统的散热能力，让电池包工作在更安全的温度，相反降低压缩机13的功率可以使电池包工作时的温度升高。

出于安全考虑，R410A制冷剂温度过高，电池包恒温系统回路的压强会升高，会有爆炸的危险，需要在电池包内部的回路安装适量的泄压阀，压力达到上限时释放R410A制冷剂，泄压阀释放R410A制冷剂，同时打开气动泵21入口和出口的阀门，关闭压缩机13，来保障车辆人员的安全。该制冷剂后无毒无害，不必担心乘车人员的安全问题，泄压阀不可安装在电池包内部，防止电池包内压力过大。

本实用新型针对上述的两个现有技术的缺点：1、能源浪费，不仅热能白白浪费，而且恒温系统本身还消耗了一部分能量。2、恒温系统调控温度延迟较高，散热不及时，一定程度上增加电池包的危险性。

针对第一个缺点，把电池包产生的热量转换为供第一冷却系统1工作的动能，从而达到节约能源的目的。

针对第二个缺点，做两套水冷设备，其中一套用R410A制冷剂(50％二氟甲烷和50％五氟乙烷组成)做冷却剂，高温下R410A制冷剂迅速沸腾汽化吸收大量的热，一套用传统的恒温系统，以此来降低恒温系统调控温度的延迟。

本实用新型第二方面提供了一种电动汽车，包括上述所述的电池包恒温系统和电池包。本实用新型提供的电动汽车中的电池包的冷却原理与上述电池包冷却系统的冷却原理相同，此处不再赘述。

本实用新型公开了一种电池包恒温系统和电动汽车，第一方面，由于第一冷却系统中的第一冷却剂吸收电池包的热量后汽化，并通入第二冷却系统中的气动泵，从而利用汽化的第一冷却剂来驱动第二冷却剂的流动，节约了能源。第二方面，由于第一冷却剂为R410A制冷剂，高温下会迅速沸腾汽化吸收大量的热，而第二冷却系统采用传统的恒温系统，从而降低传统的恒温系统调控温度的延迟。

在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述的部分，可以参见其它实施方式的相关描述。以上为对本实用新型所提供的电池包恒温系统和电动汽车的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施方式的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电池包恒温系统，其特征在于，该系统包括：第一冷却系统(1)和第二冷却系统(2)，均用于冷却电池包；

所述第一冷却系统(1)内流通有第一冷却剂，所述第一冷却剂在所述电池包的温度达到预设温度时汽化并通入所述第二冷却系统(2)中的气动泵(21)的进气口，所述气动泵(21)利用汽化的第一冷却剂驱动所述第二冷却系统(2)内的第二冷却剂流动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一冷却系统(1)包括：第一冷却回路(11)、第一散热器(12)和压缩机(13)；

所述压缩机(13)的进气口通过所述第一散热器(12)与所述气动泵(21)的出气口连通，其出液口与所述第一冷却回路(11)的进液口连通，所述压缩机(13)用于将汽化的第一冷却剂加压成液体并送入所述第一冷却回路(11)中；所述第一冷却回路(11)的出气口与所述气动泵(21)的进气口连通，所述第一冷却回路(11)与所述电池包热传导接触。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一冷却系统(1)还包括储气罐(14)，其设置在所述气动泵(21)的出气口和所述第一散热器(12)之间，用于存储汽化的第一冷却剂。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一冷却系统(1)还包括至少两个单向阀(15)，两个所述单向阀(15)分别设置在所述压缩机(13)和所述第一冷却回路(11)之间，以及所述第一冷却回路(11)和所述气动泵(21)之间，用于配合所述压缩机(13)来控制所述第一冷却回路(11)的压强。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一冷却系统(1)还包括多个泄压阀，均设置在所述第一冷却回路(11)上，用于在所述第一冷却回路(11)中的压强达到预设压强时打开，以释放所述第一冷却剂。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二冷却系统(2)还包括第二冷却回路(22)和第二散热器(23)；

所述气动泵(21)的出液口与所述第二冷却回路(22)的进液口连通，所述第二冷却回路(22)的出液口通过所述第二散热器(23)与所述气动泵(21)的进液口连通，所述第二冷却回路(22)与所述电池包热传导接触。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一散热器(12)和所述第二散热器(23)还与所述气动泵(21)和所述第一冷却回路(11)之间的管道热传导接触，以加热所述第一冷却剂。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二冷却剂由水和乙醇混合组成。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一冷却剂为R410A制冷剂，由50％二氟甲烷和50％五氟乙烷混合组成。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-9所述的电池包恒温系统。