CN210778890U - 电池冷却集成系统及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池冷却集成系统及电动车。其中，电池冷却集成系统包括：冷却系统，包括电池、水泵及风冷散热器；空调系统，包括压缩机、冷凝器以及换热器，换热器包括相互换热的第一换热管路和第二换热管路，第一换热管路与冷却系统连通，第二换热管路与压缩机和冷凝器连通；控制管路，控制管路上设置有控制阀，控制阀具有打开位置和关闭位置，其中，控制阀处于打开位置时，第一换热管路、控制管路、电池和水泵形成第一冷却回路；控制阀处于关闭位置时，第一换热管路、风冷散热器、电池和水泵形成第二冷却回路。本申请有效地解决了现有技术中的液冷冷却方式中需要设置独立式制冷机组，导致整车能耗和成本较高的问题。

Description

电池冷却集成系统及电动车

技术领域

本实用新型涉及电池冷却领域，具体而言，涉及一种电池冷却集成系统及电动车。

背景技术

新能源汽车在国内发展如火如荼，其中以纯电动汽车为主导的市场不断扩大，作为纯电动汽车心脏的动力电池仍有很多瓶颈没有突破，如续航里程、高温易燃等。汽车领域专家为解决这些问题不断研究和尝试，自此，电池热管理这一概念逐渐成为汽车设计人员研究的热门课题。

目前纯电动物流车作为电动车的一种市场需求量逐渐增加。在电动物流车的开发设计中，电池冷却部分多以自然风冷为主。这种冷却方式对环境温度的要求较为苛刻，当夏季环境温度较高、地面辐射及太阳辐射强烈时，自然风冷的换热效率大大降低，电池工作负荷相对增加，影响电池寿命，严重时会危机整车安全性。

纯电动物流车由于自重和载重较大，动力电池电量需求随之增大，同时动力电池舒适工作进水温度在(18～25)℃之间，因此纯电动物流车对于液冷形式的换热量需求相对乘用车更为苛刻。

为提高整车安全性和动力电池使用寿命，动力电池的冷却方式由风冷形式慢慢向液冷形式发展。此种方式多以独立式制冷机组使用较多，该方案在整车能耗、成本、重量上均存在劣势。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池冷却集成系统及电动车，以解决现有技术中的液冷冷却方式中需要设置独立式制冷机组，导致整车能耗和成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电池冷却集成系统，包括：冷却系统，包括电池、水泵及风冷散热器；空调系统，包括压缩机、冷凝器以及换热器，换热器包括相互换热的第一换热管路和第二换热管路，第一换热管路与冷却系统连通，第二换热管路与压缩机和冷凝器连通；控制管路，控制管路的两端设置在冷却系统中，控制管路上设置有控制阀，控制阀具有打开位置和关闭位置，其中，控制阀处于打开位置时，第一换热管路、控制管路、电池和水泵形成第一冷却回路；控制阀处于关闭位置时，第一换热管路、风冷散热器、电池和水泵形成第二冷却回路。

进一步地，第一换热管路具有第一换热口和第二换热口，第一换热口与电池的进口连通，第二换热口与电池的出口连通，风冷散热器设置在电池的出口与第二换热口之间，控制管路设置在电池的出口与第二换热口之间。

进一步地，控制管路的第一端设置在风冷散热器和电池的出口之间，控制管路的第二端设置在风冷散热器和第二换热口之间。

进一步地，水泵设置在第一换热口与电池的进口之间。

进一步地，电池冷却集成系统还包括第一温度传感器和第二温度传感器以及与第一温度传感器和第二温度传感器连接的控制器，第一温度传感器位于电池的进口处，第二温度传感器位于电池的出口处。

进一步地，风冷散热器包括迂回管路及对迂回管路进行散热的风扇。

进一步地，换热器为板式换热器。

进一步地，电池冷却集成系统还包括压力温度传感器和与压力温度传感器连接的控制器，压力温度传感器设置在空调系统中，压缩机、冷凝器和换热器依次布置，电池冷却集成系统还包括设置在冷凝器和换热器之间的电子膨胀阀。

进一步地，电池冷却集成系统还包括水箱，水箱与冷却系统之间通过补水管连通，水箱与冷却系统之间还设置有排气管，水箱上设置有排气口。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电动车，包括电池冷却集成系统，电池冷却集成系统为上述的电池冷却集成系统。

应用本实用新型的技术方案，电池冷却集成系统包括冷却系统和空调系统。在冷却系统中，通过风冷散热器对电池进行冷却。空调系统包括压缩机、冷凝器和换热器。换热器包括与冷却系统连通的第一换热器管路以及与压缩机和冷凝器连通的第二换热管路。本申请将风冷冷却与空调强冷换热进行集成，利用空调系统和风冷散热器单独对电池进行冷却，或者共同对电池进行冷却。当空调系统的压缩机不启动时，冷却系统工作，电池冷却集成系统仅通过风冷散热器对电池进行冷却。在本申请的电池冷却集成系统中还包括控制管路及控制阀，控制阀具有打开位置和关闭位置，控制阀处于打开位置时，电池冷却集成系统仅通过空调系统的换热器对电池进行冷却。控制阀处于关闭位置时，电池冷却集成系统通过风冷散热器和空调系统的换热器共同对电池进行冷却。本申请的电池冷却集成系统将空调系统强冷换热与传统冷却系统集成并具有多种冷却模式，能够实现资源最大化利用，提高换热效率，更好地保证电池在舒适温度范围内工作，进而提高整车性能。同时，上述集成设置能够降低整车的耗电量，降低整车成本及重量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的电池冷却集成系统的实施例的连接示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、冷却系统；2、空调系统；3、控制管路；4、补水管；5、排气管；10、电池；20、水泵；30、风冷散热器；40、压缩机；50、冷凝器；60、换热器；61、第一换热口；62、第二换热口；70、控制阀；81、第一温度传感器；82、第二温度传感器；83、压力温度传感器；90、电子膨胀阀；100、水箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了根据本实用新型的电池冷却集成系统的实施例的连接示意图。如图1所示，本实施例的电池冷却集成系统包括：冷却系统1、空调系统2以及控制管路3。其中，冷却系统1包括电池10、水泵20及风冷散热器30。空调系统2包括压缩机40、冷凝器50以及换热器60。换热器60包括相互换热的第一换热管路和第二换热管路，第一换热管路与冷却系统1连通，第二换热管路与压缩机40和冷凝器50连通。控制管路3的两端设置在冷却系统1中，控制管路3上设置有控制阀70，控制阀70具有打开位置和关闭位置。其中，控制阀70处于打开位置时，第一换热管路、控制管路3、电池10和水泵20形成第一冷却回路；控制阀70处于关闭位置时，第一换热管路、风冷散热器30、电池10和水泵20形成第二冷却回路。

应用本实施例的技术方案，电池冷却集成系统包括冷却系统1和空调系统2。在冷却系统1中，通过风冷散热器30对电池10进行冷却。空调系统2包括压缩机40、冷凝器50和换热器60。换热器60包括与冷却系统1连通的第一换热器管路以及与压缩机40和冷凝器50连通的第二换热管路。本实施例将风冷冷却与空调强冷换热进行集成，利用空调系统2和风冷散热器30单独对电池10进行冷却，或者共同对电池10进行冷却。当空调系统2的压缩机40不启动时，冷却系统1工作，电池冷却集成系统仅通过风冷散热器30对电池10进行冷却。在本实施例的电池冷却集成系统中还包括控制管路3及控制阀70，控制阀70具有打开位置和关闭位置，控制阀70处于打开位置时，电池冷却集成系统仅通过空调系统2的换热器60对电池10进行冷却，也即使用第一冷却回路。控制阀70处于关闭位置时，电池冷却集成系统通过风冷散热器30和空调系统2的换热器60共同对电池10进行冷却，也即使用第二冷却回路。本实施例的电池冷却集成系统将空调系统强冷换热与传统冷却系统集成并具有多种冷却模式，充分利用了整车热管理系统，能够实现资源最大化利用，提高换热效率，更好地保证电池在舒适温度范围内工作，进而提高整车性能。同时，上述集成设置能够降低整车的耗电量，降低整车成本及重量。

本实施例的冷却系统属于液冷冷却系统，电池10、水泵20及风冷散热器30通过管路连接在一起。上述电池又称为动力电池。电池冷却集成系统还包括水箱100，水箱100与冷却系统1的管路之间通过补水管4连通，管路中设置有冷却水。为了将冷却系统中的气体顺利排出，水箱100与冷却系统1之间还设置有排气管5，水箱100上设置有排气口。控制阀可以为截止阀。

如图1所示，第一换热管路具有第一换热口61和第二换热口62，第一换热口61与电池10的进口连通，第二换热口62与电池10的出口连通，风冷散热器30设置在电池10的出口与第二换热口62之间，控制管路3设置在电池10的出口与第二换热口62之间。在本实施例中，换热器60设置在风冷散热器30的上游，当使用空调系统2和冷却系统1同时对电池10进行冷却时，冷却系统1的管路中的水会先经过换热器60再经过风冷散热器30。

需要说明的是：电池10包括电池本体及设置在电池本体上的冷却管路，冷却管路可以盘绕在电池本体的外侧。上述结构提及的电池10的进口和出口具体是指冷却管路的进口和出口。

在本实施例中，控制管路3的第一端设置在风冷散热器30和电池10的出口之间，控制管路3的第二端设置在风冷散热器30和第二换热口62之间。上述结构容易实现，整体结构更紧凑。如图1所示，水泵20设置在第一换热口61与电池10的进口之间。

如图1所示，电池冷却集成系统还包括第一温度传感器81和第二温度传感器82以及与第一温度传感器81和第二温度传感器82连接的控制器。第一温度传感器81位于电池10的进口处用于实时测量电池10的进口处的冷却水的温度。第二温度传感器82位于电池10的出口处用于实时测量电池10的出口处的冷却水的温度。控制器可以根据第一温度传感器81和第二温度传感器82获得温度值对控制阀70进行控制。当然，还可以设置环境温度传感器，用以测量环境温度。本实施例的电池冷却集成系统的具体控制策略将在后面进行详细介绍。

在本实施例中，风冷散热器30包括迂回管路及对迂回管路进行散热的风扇。迂回管路是指呈迂回、折返状方式设置的管路，类似于空调蒸发器盘管。迂回管路能够增大换热面积，提高换热效率。换热器60为板式换热器。板式换热器占用空间小，使得整体结构比较紧凑。当然，换热器也可以选择其他类型的换热器，比如管壳式换热器。只要能够实现第一换热管路和第二换热管路之间的热交换即可。

电池冷却集成系统还包括压力温度传感器83和与压力温度传感器83连接的控制器，压力温度传感器83设置在空调系统2中。压力温度传感器83为集成式传感器，能够同时监测管路中的压力值和温度值，便于对空调系统2进行控制。在本实施例中，压缩机40、冷凝器50和换热器60依次布置，电池冷却集成系统还包括设置在冷凝器50和换热器60之间的电子膨胀阀90。通过调节电子膨胀阀90的开度实现对空调系统2的换热率的控制。

本实施例的电池冷却集成系统的具体控制策略如下：

工况一：当环境温度≤15℃时，

动力电池有冷却需求时，只需通过冷却系统的风冷散热器来满足电池冷却需求，无需开启空调压缩机。

动力电池的制冷需求可以通过第一温度传感器和第二温度传感器来判断，也可以通过单独设置在电池上的传感器来确定。

工况二：当15℃＜环境温度≤28℃时，

动力电池有冷却需求时，控制阀关闭，空调压缩机开启，冷却系统的风冷散热器与空调系统共同工作对电池进行冷却；

工况三：当环境温度＞28℃时，分为两种情况，

第一种情况：当电池出水温度与环境温度温差大于等于+10℃时，控制阀关闭，空调压缩机开启，冷却系统的风冷散热器与空调系统共同工作对动力电池进行冷却；

第二种情况：当电池出水温度与环境温度温差小于+10℃时，控制阀打开，系统中的冷却水不流经冷却系统的散热散热器，动力电池冷却全由空调系统实现。

本申请还提供了一种电动车，根据本申请的电动车的实施例(图中未示出)包括电池冷却集成系统，电池冷却集成系统为上述的电池冷却集成系统。本实施例的电动车的电池冷却集成系统将空调系统强冷换热与传统冷却系统集成并具有多种冷却模式，充分利用了整车热管理系统，能够实现资源最大化利用，提高换热效率，更好地保证电池在舒适温度范围内工作，进而提高整车性能。同时，上述集成设置能够降低整车的耗电量，降低整车成本及重量。上述的空调系统既满足驾驶室制冷需求又同时能够实现电池冷却。本实施例的电动车优选为电动物流车。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池冷却集成系统，其特征在于，包括：

冷却系统(1)，包括电池(10)、水泵(20)及风冷散热器(30)；

空调系统(2)，包括压缩机(40)、冷凝器(50)以及换热器(60)，所述换热器(60)包括相互换热的第一换热管路和第二换热管路，所述第一换热管路与所述冷却系统(1)连通，所述第二换热管路与所述压缩机(40)和所述冷凝器(50)连通；

控制管路(3)，所述控制管路(3)的两端设置在所述冷却系统(1)中，所述控制管路(3)上设置有控制阀(70)，所述控制阀(70)具有打开位置和关闭位置，

其中，所述控制阀(70)处于所述打开位置时，所述第一换热管路、所述控制管路(3)、所述电池(10)和所述水泵(20)形成第一冷却回路；所述控制阀(70)处于所述关闭位置时，所述第一换热管路、所述风冷散热器(30)、所述电池(10)和所述水泵(20)形成第二冷却回路。

2.根据权利要求1所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述第一换热管路具有第一换热口(61)和第二换热口(62)，所述第一换热口(61)与所述电池(10)的进口连通，所述第二换热口(62)与所述电池(10)的出口连通，所述风冷散热器(30)设置在所述电池(10)的出口与所述第二换热口(62)之间，所述控制管路(3)设置在所述电池(10)的出口与所述第二换热口(62)之间。

3.根据权利要求2所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述控制管路(3)的第一端设置在所述风冷散热器(30)和所述电池(10)的出口之间，所述控制管路(3)的第二端设置在所述风冷散热器(30)和所述第二换热口(62)之间。

4.根据权利要求2或3所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述水泵(20)设置在所述第一换热口(61)与所述电池(10)的进口之间。

5.根据权利要求2所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述电池冷却集成系统还包括第一温度传感器(81)和第二温度传感器(82)以及与所述第一温度传感器(81)和所述第二温度传感器(82)连接的控制器，所述第一温度传感器(81)位于所述电池(10)的进口处，所述第二温度传感器(82)位于所述电池(10)的出口处。

6.根据权利要求1所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述风冷散热器(30)包括迂回管路及对所述迂回管路进行散热的风扇。

7.根据权利要求1所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述换热器(60)为板式换热器。

8.根据权利要求1所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述电池冷却集成系统还包括压力温度传感器(83)和与所述压力温度传感器(83)连接的控制器，所述压力温度传感器(83)设置在所述空调系统(2)中，所述压缩机(40)、所述冷凝器(50)和所述换热器(60)依次布置，所述电池冷却集成系统还包括设置在所述冷凝器(50)和所述换热器(60)之间的电子膨胀阀(90)。

9.根据权利要求1所述的电池冷却集成系统，其特征在于，所述电池冷却集成系统还包括水箱(100)，所述水箱(100)与所述冷却系统(1)之间通过补水管(4)连通，所述水箱(100)与所述冷却系统(1)之间还设置有排气管(5)，所述水箱(100)上设置有排气口。

10.一种电动车，包括电池冷却集成系统，其特征在于，所述电池冷却集成系统为权利要求1至9中任一项所述的电池冷却集成系统。

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