CN211000836U - 充电电池冷却系统和电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种充电电池冷却系统和电动汽车，包括换热器、电池本体、第一管路、水泵、第一接口以及第二接口，换热器设置有第一热交换通道，水泵设置于第一管路上，第一管路的两端分别与第一热交换通道的两端连通，电池本体设置于第一管路且能够与第一管路内流动的内部介质进行热交换；第一接口与第二接口连通且第一接口与第二接口用于分别与供外部介质流动的第二管路的两端连通，以使外部介质与内部介质进行热交换。电池的充电时间缩短，且在快充时能够保证车内温度适宜。电动汽车包括充电电池冷却系统。

Description

充电电池冷却系统和电动汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆工程领域，具体而言，涉及一种充电电池冷却系统和电动汽车。

背景技术

现有的电动汽车，其电动压缩机需要同时对乘员舱和电池进行降温，以满足车辆整车使用过程中的舒适性和电池热稳定性。

随着长续航电动汽车发展和快充速度提高，充电过程中电池热管理要求越来越高。为了加快快充的充电速度，需要始终保持电池在合适的温度范围，防止电池因温度过低无法充电以及电池过热而发生安全事故。

经研究发现，现有的电动汽车电池在进行快充时存在如下缺点：

大功率快充的情况下，为了保证乘员舱有良好的舒适性，现有的压缩机和冷凝器无法满足性能需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种充电电池冷却系统和电动汽车，其能够在保持电池快充的同时，保证车内具有良好的舒适性。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种充电电池冷却系统，包括：

换热器、电池本体、第一管路、水泵、第一接口以及第二接口，换热器设置有第一热交换通道，水泵设置于第一管路上，第一管路的两端分别与第一热交换通道的两端连通，电池本体设置于第一管路且能够与第一管路内流动的内部介质进行热交换；第一接口与第二接口连通且第一接口与第二接口用于分别与供外部介质流动的第二管路的两端连通，以使外部介质与内部介质进行热交换。

在可选的实施方式中，换热器还设置有第二热交换通道，第一接口和第二接口分别与第二热交换通道的两端连通。

在可选的实施方式中，第一接口与第二热交换通道之间设置有第一三通阀门，第一三通阀门的第一端口与第一接口连通，第一三通阀门的第二端口与第二热交换通道的进口端连通，第一三通阀门的第三端口用于与车载热水源的热水进口连通。

在可选的实施方式中，第二接口与第二热交换通道之间设置有第二三通阀门，第二三通阀门的第一端口与第二接口连通，第二三通阀门的第二端口与第二热交换通道的出口端连通，第二三通阀门的第三端口用于与车载热水源的热水出口连通。

在可选的实施方式中，第一接口以及第二接口均设置于第一管路上。

在可选的实施方式中，第一接口与第二接口位于电池本体的两侧，以使从第一接口流入的外部介质流经电池本体后从第二接口流出。

在可选的实施方式中，换热器还设置有用于流动制冷剂的第三热交换通道。

在可选的实施方式中，充电电池冷却系统还包括第三管路、压缩机以及冷凝器，压缩机以及冷凝器均设置于第三管路上，第三管路的两端分别与第三热交换通道的两端连通。

在可选的实施方式中，第一管路上设置有用于加热在第一管路中流动的介质的加热器。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电动汽车，电动汽车包括：

前述实施方式中任一项的充电电池冷却系统。

本实用新型实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的充电电池冷却系统，当需要对电池本体充电时，将电动汽车行驶至充电设备处，并将充电设备与电池本体的充电线路连接进行充电。充电过程中，将位于充电设备处的第二管路与冷却系统的第一接口和第二接口连通，且根据需要在第二管路中流通相应温度的介质，例如，在冬季，快充前需要对电池本体加热，此时在第二管路中流动温度较高的介质，水泵启动后带动第一管路中的介质流动，与第二管路中的介质进行热交换，对第一管路中的介质加热后，第一管路中的介质将热量传导至电池本体以对电池本体加热；而在夏季，电池本体温度较高，快充时需要对电池本体降温，此时，在第二管路中流动温度较低的介质，第二管路中的介质与第一管路中的介质进行热交换，使第一管路中的介质降温，降温后的第一管路中的介质与电池本体进行热交换，最终实现电池本体的降温。无论在冬季或者夏季，对电池本体进行快充时，利用外部介质对电池进行升温或者降温，减少了电动压缩机的使用，减少了充电过程中电池本体的耗电量，从而缩短电池本体充电时间。同时，在快充时，采用外部介质对电池进行降温或者升温，电动压缩机以及冷凝器的负荷小，降低电动汽车对大功率电动压缩机和冷凝器的需求，降低成本。

本实施例还提供了一种电动汽车，包括上述提到的充电电池冷却系统，电池的充电速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例的充电电池冷却系统的流程示意图；

图2为本实用新型实施例的充电电池冷却系统与外置冷却系统的配合示意图；

图3为本实用新型实施例的充电电池冷却系统变形结构与外置冷却系统的配合示意图；

图4为本实用新型实施例的充电电池冷却系统的变形示意图。

图标:

100-换热器；110-第一热交换通道；120-第二热交换通道；130-第三热交换通道；200-电池本体；300-第一管路；400-水泵；500-第一接口；600-第二接口；700-第二管路；710-第一管段；720-第二管段；730-进水管段；740-出水管段；800-第三管路；900-电动压缩机；901-冷凝器；902-蒸发器；010-第一三通阀；020-第二三通阀；030-第三三通阀；040-第四三通阀；050-加热器；060-外置冷却系统；061-第一水箱；062-第二水箱；063-泵体；070-热水进口；071-热水出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

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定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供了一种充电电池冷却系统，充电电池可以应用于纯电动汽车，也可以应用于油电混动的汽车，为车辆提供动力。显然，在其他实施例中，充电电池还可以应用于其他交通工具。该充电电池冷却系统能够在充电电池充电的过程中使充电电池保持在较为合适的温度范围内，能够提高电池充电效率，缩短充电电池的充电时间。

请参阅图1，本实施例中，充电电池冷却系统包括换热器100、电池本体200、第一管路300、水泵400、第一接口500以及第二接口600，换热器100设置有第一热交换通道110，水泵400设置于第一管路300上，第一管路300的两端分别与第一热交换通道110的两端连通，以使第一管路300、水泵400和第一热交换通道110形成循环回路；电池本体200设置于第一管路300且能够与第一管路300内流动的内部介质进行热交换；第一接口500与第二接口600连通且第一接口500与第二接口600用于分别与供外部介质流动的第二管路700的两端连通，以使外部介质与内部介质进行热交换。

请参阅图1并结合图2，本实施例提供的充电电池冷却系统，以充电电池应用于电动汽车为例进行说明。当需要对电池本体200充电时，将电动汽车行驶至充电设备处，充电设备可以是但不限于是充电桩。将充电设备与电池本体200的充电线路连接进行充电。充电过程中，将位于充电设备处的第二管路700同时与冷却系统的第一接口500和第二接口600连通，且根据需要在第二管路700中流通相应温度的介质，例如，在冬季，快充前需要对电池本体200加热，此时在第二管路700中流动温度较高的介质，水泵400启动后带动第一管路300中的介质流动，与第二管路700中流动的介质进行热交换，第一管路300中的介质吸热后温度升高，第一管路300中的介质将热量传导至电池本体200以对电池本体200加热，当电池本体200被加热至合适温度后，电池本体200能够快速且安全地充电；而在夏季，电池本体200温度较高，快充时需要对电池本体200降温，此时，在第二管路700中流动温度较低的介质，第二管路700中的介质与第一管路300中的介质进行热交换，使第一管路300中的介质降温，降温后的第一管路300中的介质与电池本体200进行热交换，最终实现电池本体200的降温。无论在冬季或者夏季，对电池本体200进行快充时，利用第二管路700中流动的外部介质对电池进行升温或者降温，减少了电动汽车中电动压缩机900的使用，而电动压缩机900的电能来自于电池本体200，从而减少了充电过程中电池本体200的耗电量，从而缩短电池本体200充电时间。同时，在快充时，采用外部介质对电池进行降温或者升温，电动压缩机900、冷凝器和冷却风扇的负荷小，降低电动汽车对大功率电动压缩机900、冷凝器和冷却风扇的需求，降低成本。

需要说明的是，目前，电动汽车的电池本体200快充时，将电池本体200的温度调节至合适温度是通过电池为电动压缩机900供电以使通过电动压缩机900驱动的制冷剂与电池本体200进行热交换来实现的，在快充过程中，电池本体200需要为电动压缩机900供电，从而增大了电池本体200的电量消耗，进而延长了充电时间。且电动压缩机900不仅需要驱动制冷剂与电池本体200进行热交换，驾驶室内的温度也需要电动压缩机900作业进行调节，从而增大了电动压缩机900的负荷，从而导致在快充时，既不能够满足对电池本体200温度的调节，也不能够满足驾驶室内的温度需求，不仅延长充电时间，还降低乘客舒适度。而本实施例提供的充电电池冷却系统，在快充时，电池本体200的温度通过充电设备处的冷却系统进行调节，电动压缩机900的负荷小，缩短充电时间的同时还能够保证乘客的舒适度。

请参阅图2，本实施例中，换热器100还设置有第二热交换通道120，第一接口500和第二接口600分别与第二热交换通道120的两端连通，第二管路700用于与第一接口500和第二接口600连通，且第二管路700中流动的外部介质在第二热交换通道120中与第一热交换通道110中的内部介质实现换热。第二管路700与第一管路300相互独立，二者互不影响，便于系统的安装和检修。

可选的，第一接口500上设置有阀门，该阀门能够控制第一接口500和第二热交换通道120的通断，还能够控制介质的流量，也不易造成介质的泄露。进一步的，第一接口500上的阀门为第一三通阀010门，第一三通阀010门的第一端口与第一接口500连通，第一三通阀010门的第二端口与第二热交换通道120的进口端连通，第一三通阀010门的第三端口用于与车载热水源的热水进口070连通。

可选的，第二接口600上设置有阀门，该阀门能够控制第二接口600和第二热交换通道120的通断，还能够控制介质的流量，也不易造成介质的泄露。进一步的，第二接口600上的阀门为第二三通阀020门，第二三通阀020门的第一端口与第二接口600连通，第二三通阀020门的第二端口与第二热交换通道120的出口端连通，第二三通阀020门的第三端口用于与车载热水源的热水出口071连通。

请参阅图4，在其他实施例中，第一接口500和第二接口600均设置在第一管路300上，可选的，第一接口500与第二接口600位于电池本体200的两侧，换句话说，电池本体200的位置位于第一接口500和第二接口600之间的流动路径上，以使从第一接口500流入的外部介质流经电池本体200后从第二接口600流出，从而提高换热效率。

进一步的，第一接口500通过第三三通阀030与第一管路300连通，具体的，第三三通阀030设置于第一管路300上，第三三通阀030上的两个端口均与第一管路300连通，第三三通阀030上的第三个端口与第一接口500连通。第二接口600通过第四三通阀040与第一管路300连通，具体的，第四三通阀040设置于第一管路300上，第四三通阀040上的两个端口均与第一管路300连通，第四三通阀040上的第三个端口与第二接口600连通。

需要说明的是，在第一管路300中流动的介质流经电池本体200后与电池本体200进行热交换，从而调节电池本体200的温度。可以将电池本体200置于密闭的导热件中，然后将导热件浸泡于第一管路300中，导热件与第一管路300中的介质进行热交换。显然，与电池本体200连接的线路穿过导热件和第一管路300后与其他部件连接即可。可选的，导热件可以是金属壳。

本实施例中，可选的，在第一管路300上设置有加热器050，加热器050可以对第一管路300中的介质进行加热，以加热电池本体200。加热器050可以是ptc(PositiveTemperature Coefficient)加热器050。

本实施例中，可选的，设置于充电设备处的外置冷却系统060包括用于储存低温水的第一水箱061和用于储存高温水的第二水箱062，第一水箱061和第二水箱062并联，且第二管路700均与第一水箱061和第二水箱062连通。显然，在第二管路700上设置有相应的阀门，以选择性的控制第一水箱061与第二管路700连通或者第二水箱062与第二管路700连通。可选的，第一水箱061中的水和第二水箱062可以共用一个泵体063，通过该泵体063使第一水箱061中的水或者第二水箱062中的水输在第二管路700中循环流动。

可选的，第二管路700包括第一管段710、第二管段720、进水管段730和出水管段740，第一管段710的一端、第二管段720的一端以及进水管段730的一端通过一个三通阀连接，第一管段710的另一端、第二管段720的另一端以及出水管段740的另一端通过另一个三通阀连接。进水管段730的另一端设置为用于与第一接口500连通的进水端，出水管段740的另一端设置为用于与第二接口600连通的出水端。第一水箱061设置于第一管段710上，第二水箱062设置于第二管段720上。

需要说明的是，第一水箱061中的水和第二水箱062中的水可以进行调节，以适应电池本体200对于不同温度的需求。

请参阅图3，其中，图3中示出了三条热交换通道，图中仅为了表示换热器具备三条热交换通道，对于三条热交换通道的结构和排布关系不具备限定作用。本实施例中可选的，充电电池冷却系统还包括第三管路800。换热器100设置有用于流动制冷剂的第三热交换通道130，第三换热通道的两端分别与第三管路800连通。第三管路800上设置有电动压缩机900、冷凝器901以及蒸发器902。

本实施例提供的充电电池冷却系统的工作原理如下：

1、车辆处于非充电、慢充或者行车状态的模式时冷却电池本体200：

启动电动压缩机900以及水泵400，第一管路300中的介质与电池本体200进行热交换并循环流动，第三管路800中的介质在电动压缩机900的驱动下循环流动，温度较低的第三管路800中的介质在第三热交换通道130中与第一热交换通道110中的温度较高的介质进行热交换，降低第一管路300中的介质的温度，从而降低电池本体200的温度。

2、车辆处于快充模式时冷却电池本体200：

水泵400启动，第一管路300中介质循环流动。第一接口500和第二接口600与第二管路700连通，第二管路700中的第一水箱061中的介质流动至第二热交换通道120处，与第一热交换通道110内的介质进行热交换，最终实现电池本体200的降温。

3、车辆处于非充电、慢充或者行车状态的模式时加热电池本体200：

启动电动压缩机900以及水泵400，第一管路300中的介质与电池本体200进行热交换并循环流动，车载热水源从第一三通阀010流入，并流经第二热交换通道120后从第二三通阀020流出，温度较高的介质在第二热交换通道120中与第一热交换通道110中的温度较低的介质进行热交换，加热第一管路300中的介质，从而升高电池本体200的温度。

4、车辆处于快充模式时加热电池本体200：

水泵400启动，第一管路300中介质循环流动。第一接口500和第二接口600与第二管路700连通，第二管路700中的第二水箱062中的介质流动至第二热交换通道120处，与第一热交换通道110内的介质进行热交换，最终实现电池本体200的升温。

本实施例提供的充电电池冷却系统，电池本体200的充电速度快，且安全可靠。

本实施例还提供了一种电动汽车，包括上述实施例提供的充电电池冷却系统，电动汽车需要进行快充时，电动汽车行驶至充电桩处，并与外部冷却系统连接，能够为电池本体200提供适宜的温度，从而缩短充电时间，且能够保证在快充时车内的温度适宜。

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)

1.一种充电电池冷却系统，其特征在于，包括：

换热器、电池本体、第一管路、水泵、第一接口以及第二接口，所述换热器设置有第一热交换通道，所述水泵设置于所述第一管路上，所述第一管路的两端分别与所述第一热交换通道的两端连通，所述电池本体设置于所述第一管路且能够与所述第一管路内流动的内部介质进行热交换；所述第一接口与所述第二接口连通且所述第一接口与所述第二接口用于分别与供外部介质流动的第二管路的两端连通，以使所述外部介质与所述内部介质进行热交换。

2.根据权利要求1所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述换热器还设置有第二热交换通道，所述第一接口和所述第二接口分别与所述第二热交换通道的两端连通。

3.根据权利要求2所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述第一接口与所述第二热交换通道之间设置有第一三通阀门，所述第一三通阀门的第一端口与所述第一接口连通，所述第一三通阀门的第二端口与所述第二热交换通道的进口端连通，所述第一三通阀门的第三端口用于与车载热水源的热水进口连通。

4.根据权利要求2所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述第二接口与所述第二热交换通道之间设置有第二三通阀门，所述第二三通阀门的第一端口与所述第二接口连通，所述第二三通阀门的第二端口与所述第二热交换通道的出口端连通，所述第二三通阀门的第三端口用于与车载热水源的热水出口连通。

5.根据权利要求1所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述第一接口以及所述第二接口均设置于所述第一管路上。

6.根据权利要求5所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述第一接口与所述第二接口位于所述电池本体的两侧，以使从所述第一接口流入的所述外部介质流经所述电池本体后从所述第二接口流出。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述换热器还设置有用于流动制冷剂的第三热交换通道。

8.根据权利要求7所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述充电电池冷却系统还包括第三管路、压缩机以及冷凝器，所述压缩机以及所述冷凝器均设置于所述第三管路上，所述第三管路的两端分别与所述第三热交换通道的两端连通。

9.根据权利要求1所述的充电电池冷却系统，其特征在于：

所述第一管路上设置有用于加热在所述第一管路中流动的介质的加热器。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括：

权利要求1-9中任一项所述的充电电池冷却系统。

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