CN212485406U - 一种动力电池高效热管理的液冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池高效热管理的液冷系统，涉及电动汽车动力电池技术领域，包括动力电池和液冷装置，动力电池电芯安装在水冷板上，水冷板上设置有水冷进口和水冷出口，水冷进口和水冷出口之间设置有水冷管道；液冷装置包括汽车空调制冷系统、水循环系统以及板式换热器，水循环系统连接在水冷进口和水冷出口之间，汽车空调制冷系统中的冷媒和水循环系统中的水在板式换热器中进行热量交换。通过往冷水板上通过冷水，同时利用汽车空调制冷系统产生的冷媒、水循环系统中的水在板式换热器中进行热量交换，使得水循环系统中的低温水循环不断的通入冷水板，实现不间断的对电池电芯进行自动循环冷却，提升了冷却效率。

Description

一种动力电池高效热管理的液冷系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池高效热管理的液冷系统。

背景技术

电动汽车采用动力电池作为动力源，在车辆使用过程中因能量密度大,引发动力电池持续充放电温升过大，使得电池电芯温度陡然升高，从而导致功率输出受限问题，故需要对电池电芯进行冷却，而现有的冷却方式是自然冷却，但自然冷却的冷却效率较低，无法及时冷却。

发明内容

为解决现有技术问题，本实用新型通过将电池电芯固定设置冷水板上，并往冷水板上通过冷水，同时利用汽车空调制冷系统产生的冷媒、水循环系统中的水在板式换热器中进行热量交换，使得水循环系统中的低温水循环不断的通入冷水板，实现不间断的对电池电芯进行自动循环冷却，提升了冷却效率。

本实用新型具体采用以下技术方案：

一种动力电池高效热管理的液冷系统，包括动力电池和用于对所述动力电池液冷的液冷装置，所述动力电池的电芯安装在水冷板上，所述水冷板上设置有水冷进口和水冷出口，所述水冷进口和所述水冷出口之间设置有水冷管道；

所述液冷装置包括汽车空调制冷系统、水循环系统以及板式换热器，所述水循环系统连接在所述水冷进口和所述水冷出口之间，且所述水循环系统位于所述动力电池的外部，所述汽车空调制冷系统中的冷媒和所述水循环系统中的水在板式换热器中进行热量交换。

进一步的方案是，所述板式换热器包括若干换热器片，所述换热器片的表面设有波纹结构的换热通道，所述换热器片对应位置上设有的冷水侧进液口、冷媒侧进液口、冷水侧出液口以及冷媒侧出液口，若干所述换热器片叠装后，所述冷水侧进液口构成冷水侧进液通道，所述冷媒侧进液口构成冷媒侧进液通道，所述冷水侧出液口构成冷水侧出液通道，所述冷媒侧出液口构成冷媒侧出液通道；

所述冷水侧进液通道、所述冷媒侧进液通道、所述冷水侧出液通道以及所述冷媒侧出液通道在水平传输方向上均为文丘里管结构的流体通道。

进一步的方案是，所述冷水侧进液通道、所述冷媒侧进液通道处均设有用于向外侧分配流体的分配孔。

进一步的方案是，所述板式换热器外部设置可对所述换热器片进行拆卸的拆卸装置，所述拆卸装置包括门架，所述门架上下两端设有轨道，所述门架上设置有固定端板和活动端板，所述活动端板上下两端通过滑槽与所述轨道连接，所述固定端板固定在上下两所述轨道上，若干所述换热器片叠装后设置在所述固定端板和所述活动端板之间，所述固定端板和所述活动端板之间通过连接杆相互连接，连接杆设置在叠装后的若干所述换热器片的两侧，所述连接杆包括前连接杆和后连接杆，所述前连接杆连接在所述活动端板上，所述后连接杆连接在所述固定端板上，位置相对应的所述前连接杆和所述后连接杆之间活动连接。

进一步的方案是，所述前连接杆的末端和所述后连接杆的前端均设有螺纹，所述前连接杆和所述后连接杆之间设有连接管，所述连接管中空，所述连接管内设有内螺纹，所述前连接杆和所述后连接杆分别与所述连接管螺纹连接。

进一步的方案是，所述水循环系统包括水泵和水壶，所述水泵的进水口通过管道与所述冷水侧出液口相连通，所述水泵的出水口通过进水管道与所述水冷进口相连通；所述水壶的出水口通过管道与所述冷水侧进液口相连通，所述水壶的进水口通过出水管道与所述水冷出口相连通。

进一步的方案是，所述汽车空调制冷系统包括电动压缩机、冷凝器以及蒸发器，所述电动压缩机的进气端通过管道与所述蒸发器的出气端相连，所述电动压缩机的出气端通过管道与所述冷凝器的输入端相连通，所述冷凝器的输出端通过第一管道与所述蒸发器的输入端相连，所述冷凝器的输出端还通过第二管道与所述冷媒侧进液口相连通，所述冷媒侧出液口通过第三管道与所述电动压缩机的进气端相连通，所述第一管道和所述第二管道上均设置有电子膨胀阀。

进一步的方案是，所述进水管道和所述出水管道上均设置有温度传感器。

进一步的方案是，所述温度传感器还设置在第三管道、蒸发器上。

本实用新型相比于现有技术具有以下有益效果：

通过将电池电芯固定设置冷水板上，并往冷水板上通过冷水，同时利用汽车空调制冷系统产生的冷媒、水循环系统中的水在板式换热器中进行热量交换，使得水循环系统中的低温水循环不断的通入冷水板，实现不间断的对电池电芯进行自动循环冷却，提升了冷却效率；

利用汽车空调的制冷系统产生的冷媒和水在板式换热器进行热量的交换，无需额外提供冷媒介质；

在板式换热器中将常规的圆柱形的流体流通改进为文丘里管流体通道结构，利用文丘里管结构中流量经过窄截面后流速增大的特点，进一步提高了热交换效率；

在对换热器片进行拆装的时候，只需将前连接杆和后连接杆分开，然后移动活动端板，将需要取下的部分换热器片取下，无需更换的换热片仍然可以放置在板式换热器中。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种动力电池高效热管理的液冷系统的结构示意图；

图2为拆卸装置的结构示意图；

图3为图2中换热器片的左视图；

附图标注：1-动力电池；20-电动压缩机；21-冷凝器；22-蒸发器；23-第一管道；24-第二管道；25-第三管道；26-电子膨胀阀；30-水泵；31-水壶；4-板式换热器；40-换热器片；41-冷水侧进液口；42-冷媒侧进液口；43-冷水侧出液口；44-冷媒侧出液口；45-流体通道；46-分配孔；50-门架；51-轨道；52-固定端板；53-活动端板；54-前连接杆；55-后连接杆；6-温度传感器。

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。

如图1-3所示，本实用新型的一个实施例公开了一种动力电池高效热管理的液冷系统，包括动力电池1和用于对动力电池1液冷的液冷装置，动力电池1的电芯安装在水冷板上，水冷板上设置有水冷进口和水冷出口，水冷进口和水冷出口之间设置有水冷管道；液冷装置包括汽车空调制冷系统、水循环系统以及板式换热器4，水循环系统连接在水冷进口和水冷出口之间，且水循环系统位于动力电池1的外部；板式换热器4包括若干换热器片40，换热器片40的表面设有波纹结构的换热通道，换热器片40对应位置上设有的冷水侧进液口41、冷媒侧进液口42、冷水侧出液口43以及冷媒侧出液口44，若干换热器片40叠装后，冷水侧进液口41构成冷水侧进液通道，冷媒侧进液口42构成冷媒侧进液通道，冷水侧出液口43构成冷水侧出液通道，冷媒侧出液口44构成冷媒侧出液通道；汽车空调制冷系统中的冷媒和水循环系统中的水在板式换热器4中进行热量交换。通过将电池电芯固定设置冷水板上，并往冷水板上通过冷水，同时利用汽车空调制冷系统产生的冷媒、水循环系统中的水在板式换热器中进行热量交换，使得水循环系统中的低温水循环不断的通入冷水板，实现不间断的对电池电芯进行自动循环冷却，提升了冷却效率。

冷水侧进液通道、冷媒侧进液通道、冷水侧出液通道以及冷媒侧出液通道在水平传输方向上均为文丘里管结构的流体通道45。在板式换热器中将常规的圆柱形的流体流通改进为文丘里管流体通道结构，利用文丘里管结构中流量经过窄截面后流速增大的特点，进一步提高了热交换效率。

在本实施例中，冷水侧进液通道、冷媒侧进液通道处均设有用于向外侧分配流体的分配孔46。方便流体在进液口处顺畅分配到各个板片上的流道内。

在本实施例中，板式换热器4外部设置可对换热器片40进行拆卸的拆卸装置，拆卸装置包括门架50，门架50上下两端设有轨道51，门架50上设置有固定端板52和活动端板53，活动端板53上下两端通过滑槽与轨道51连接，固定端板52固定在上下两轨道51上，若干换热器片40叠装后设置在固定端板52和活动端板53之间，固定端板52和活动端板53之间通过连接杆相互连接，连接杆设置在叠装后的若干换热器片40的两侧，连接杆包括前连接杆54和后连接杆55，前连接杆54连接在活动端板53上，后连接杆55连接在固定端板52上，位置相对应的前连接杆54和后连接杆55之间活动连接；前连接杆54的末端和后连接杆55的前端均设有螺纹，前连接杆54和后连接杆55之间设有连接管，连接管中空，连接管内设有内螺纹，前连接杆54和后连接杆55分别与连接管螺纹连接。在对换热器片进行拆装的时候，只需将前连接杆54和后连接杆55分开，然后移动活动端板53，可将需要更换的部分换热器片40取下，而无需更换的换热器片40则继续留在板式换热器4中，实现换热器片的拆卸安装方便快捷，换热器片也不易因为拆卸损坏，避免对其中部分换热片进行更换时需将整组换热器片取下而使换热器片之间发生位移引起漏液。

在本实施例中，水循环系统包括水泵30和水壶31，水泵30的进水口通过管道与冷水侧出液口43相连通，水泵30的出水口通过进水管道与水冷进口相连通；水壶31的出水口通过管道与冷水侧进液口41相连通，水壶31的进水口通过出水管道与水冷出口相连通。水泵30将水壶31中的水抽出并进入到水冷板中，再通过板式换热器4的热交换后回流到水泵30中，实现水循环系统。

在本实施例中，汽车空调制冷系统包括电动压缩机20、冷凝器21以及蒸发器22，电动压缩机20的进气端通过管道与蒸发器22的出气端相连，电动压缩机20的出气端通过管道与冷凝器21的输入端相连通，冷凝器21的输出端通过第一管道23与蒸发器22的输入端相连，冷凝器21的输出端还通过第二管道24与冷媒侧进液口42相连通，冷媒侧出液口44通过第三管道25与电动压缩机20的进气端相连通，第一管道23和第二管道24上均设置有电子膨胀阀26。电动压缩机20将蒸发器22中低温低压的制冷剂气体吸入，将其压缩成高温高压制冷剂气体后排出通过管道进入到冷凝器21中，高温高压制冷剂气体在冷凝器21内通过电子风扇进行散热、降温，热量被车外的空气带走，使得高温高压制冷剂气体变成低温高压的制冷剂液体，这些低温高压的制冷剂液体一部分通过第一管道23上的电子膨胀阀26变成低温低压的制冷剂液体回流到蒸发器22中再蒸发变成低温低压的制冷剂气体再被电动压缩机20吸入，如此循环，实现汽车空调的制冷，而另一部分低温高压的制冷剂液体通过第二管道24上的电子膨胀阀26进入到板式换热器4中，与同样进入板式换热器中的水进行在板式换热器中进行热交换，热交换后变成低压的气体，再通过第三管道25被电动压缩机20吸入，如此的循环。

在本实施例中，进水管道、出水管道、第三管道25以及蒸发器22上均设置有温度传感器6。通过温度传感器对蒸发器内的制冷剂和经板式换热器换热后的制冷剂进行温度的测量，同时对进入水冷板的水和流出水冷板的水进行温度的监测，保证汽车空调制冷系统和对汽车电芯液冷系统的正常运行。

最后说明的是，以上仅对本实用新型具体实施例进行详细描述说明。但本实用新型并不限制于以上描述具体实施例。本领域的技术人员对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本实用新型范围内。

Claims (9)

1.一种动力电池高效热管理的液冷系统，包括动力电池(1)和用于对所述动力电池(1)液冷的液冷装置，其特征在于：

所述动力电池(1)的电芯安装在水冷板上，所述水冷板上设置有水冷进口和水冷出口，所述水冷进口和所述水冷出口之间设置有水冷管道；

所述液冷装置包括汽车空调制冷系统、水循环系统以及板式换热器(4)，所述水循环系统连接在所述水冷进口和所述水冷出口之间，且所述水循环系统位于所述动力电池(1)的外部，所述汽车空调制冷系统中的冷媒和所述水循环系统中的水在板式换热器(4)中进行热量交换。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述板式换热器(4)包括若干换热器片(40)，所述换热器片(40)的表面设有波纹结构的换热通道，所述换热器片(40)对应位置上设有的冷水侧进液口(41)、冷媒侧进液口(42)、冷水侧出液口(43)以及冷媒侧出液口(44)，若干所述换热器片(40)叠装后，所述冷水侧进液口(41)构成冷水侧进液通道，所述冷媒侧进液口(42)构成冷媒侧进液通道，所述冷水侧出液口(43)构成冷水侧出液通道，所述冷媒侧出液口(44)构成冷媒侧出液通道；

所述冷水侧进液通道、所述冷媒侧进液通道、所述冷水侧出液通道以及所述冷媒侧出液通道在水平传输方向上均为文丘里管结构的流体通道(45)。

3.根据权利要求2所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述冷水侧进液通道、所述冷媒侧进液通道处均设有用于向外侧分配流体的分配孔(46)。

4.根据权利要求2所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述板式换热器(4)外部设置可对所述换热器片(40)进行拆卸的拆卸装置，所述拆卸装置包括门架(50)，所述门架(50)上下两端设有轨道(51)，所述门架(50)上设置有固定端板(52)和活动端板(53)，所述活动端板(53)上下两端通过滑槽与所述轨道(51)连接，所述固定端板(52)固定在上下两所述轨道(51)上，若干所述换热器片(40)叠装后设置在所述固定端板(52)和所述活动端板(53)之间，所述固定端板(52)和所述活动端板(53)之间通过连接杆相互连接，连接杆设置在叠装后的若干所述换热器片(40)的两侧，所述连接杆包括前连接杆(54)和后连接杆(55)，所述前连接杆(54)连接在所述活动端板(53)上，所述后连接杆(55)连接在所述固定端板(52)上，位置相对应的所述前连接杆(54)和所述后连接杆(55)之间活动连接。

5.根据权利要求4所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述前连接杆(54)的末端和所述后连接杆(55)的前端均设有螺纹，所述前连接杆(54)和所述后连接杆(55)之间设有连接管，所述连接管中空，所述连接管内设有内螺纹，所述前连接杆(54)和所述后连接杆(55)分别与所述连接管螺纹连接。

6.根据权利要求2所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述水循环系统包括水泵(30)和水壶(31)，所述水泵(30)的进水口通过管道与所述冷水侧出液口(43)相连通，所述水泵(30)的出水口通过进水管道与所述水冷进口相连通；所述水壶(31)的出水口通过管道与所述冷水侧进液口(41)相连通，所述水壶(31)的进水口通过出水管道与所述水冷出口相连通。

7.根据权利要求2所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述汽车空调制冷系统包括电动压缩机(20)、冷凝器(21)以及蒸发器(22)，所述电动压缩机(20)的进气端通过管道与所述蒸发器(22)的出气端相连，所述电动压缩机(20)的出气端通过管道与所述冷凝器(21)的输入端相连通，所述冷凝器(21)的输出端通过第一管道(23)与所述蒸发器(22)的输入端相连，所述冷凝器(21)的输出端还通过第二管道(24)与所述冷媒侧进液口(42)相连通，所述冷媒侧出液口(44)通过第三管道(25)与所述电动压缩机(20)的进气端相连通，所述第一管道(23)和所述第二管道(24)上均设置有电子膨胀阀(26)。

8.根据权利要求6所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述进水管道和所述出水管道上均设置有温度传感器(6)。

9.根据权利要求8所述的一种动力电池高效热管理的液冷系统，其特征在于：

所述温度传感器(6)还设置在第三管道(25)、蒸发器(22)上。

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