CN214152997U - 一种客车电池组的热管理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种客车电池组的热管理设备，包括板式换热装置、热交换管路、以及空调装置；板式换热装置包括分别与客车电池组连接的第一板式换热器以及第二板式换热器；闭环的热交换管路用于容纳热交换液体，具体包括两个进口管、两个出口管以及液体输送装置，两个进口管中的热交换液体分别将客车电池组的热量传递至两个板式换热器，板式换热器对热交换液体进行热交换后，两个出口管中的热交换液体再通过液体输送装置被运送至客车电池组、继续传递热量；相应地，空调装置设置两个空调机构，两者分别对两个板式换热器进行热交换。通过上述设置，可解决目前新能源客车中对大功率电池组的热管理能力达不到目前电池组热交换需求的问题。

Description

一种客车电池组的热管理设备

技术领域

本实用新型涉及电池热管理技术领域，具体涉及一种客车电池组的热管理设备。

背景技术

新能源客车中，一般设有顶置汽车空调，顶置汽车空调通过蓄能动力电池装置提供动力，动力电池是纯电动汽车关键部件之一。

一般情况下，工作温度25℃～35℃是电池包的最佳生命周期温度，温度对电池整体性能及寿命有非常显著的影响。为延长动力电池的寿命、提升其电池化学性能以及能量效率、延长车辆续航里程等考虑因素，须为动力电池匹配合适的电池热管理系统或热管理设备，使得电池在高温条件下可以进行降温、在低温情况下则可以进行加热，保持电池的温度均衡、消除电池热失控危险，从而提升电动汽车的整车性能。

在新能源客车中，客车电池一般配备10箱电池，电池型号采用CATL 外置水冷板电池，此时，行车或充电制冷需求功率为6KW。相应的，客车中采用单板式换热器共享式空调机组，即客车客车电池通过单板式换热器与空调机组进行热交换，大致能满足热交换需求。

目前，随着客车续航里程的不断提高，客车中需要采用12箱电池，以满足行车或充电制冷8KW的功率需求。此时，显而易见，原单板式换热器的热交换能力已经无法满足目前的热交换需求，需要进一步改进电池热管理系统或热管理设备。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种客车电池组的热管理设备，来解决目前新能源客车中对大功率电池组的热管理能力达不到目前电池组热交换需求的问题。

为了实现上述发明目的之一，本实用新型一实施方式提供一种客车电池组的热管理设备，包括：

板式换热装置，包括第一板式换热器以及第二板式换热器，所述第一板式换热器、所述第二板式换热器分别与所述客车电池组连接；

热交换管路，包括进口管、出口管以及液体输送装置，所述热交换管路构造成闭环管路，用于容纳热交换液体，所述出口管通过所述液体输送装置连接所述进口管；所述进口管包括第一进口管以及第二进口管，所述客车电池组通过所述第一进口管与所述第一板式换热器连接，所述客车电池组通过所述第二进口管与所述第二板式换热器连接，用于将所述客车电池组中的热量通过所述热交换液体分别传递至两个板式换热器中；所述出口管包括第一出口管以及第二出口管，所述第一板式换热器与所述第一出口管连接，所述第二板式换热器与所述第二出口管连接，所述第一出口管以及所述第二出口管均连接至所述客车电池组，用于将两个板式换热器中的热量通过所述热交换液体分别传递至所述客车电池组中；

以及空调装置，包括第一空调机构以及第二空调机构，所述第一空调机构与所述第一板式换热器连接，用于与流经所述第一板式换热器的热交换液体进行热交换；所述第二空调机构与所述第二板式换热器连接，用于与流经所述第二板式换热器的热交换液体进行热交换。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述热交换管路还包括：

第一三通阀，所述第一出口管、所述第二出口管两者通过所述第一三通阀一并连接至所述液体输送装置；

以及第二三通阀，所述液体输送装置通过所述第二三通阀分别连接所述第一进口管、所述第二进口管。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述客车电池组包括：

车顶电池组，通过所述第一进口管与所述第一板式换热器连接；

以及车底电池组，通过所述第二进口管与所述第二板式换热器连接。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一空调机构包括第一蒸发器，所述第一蒸发器与所述第一板式换热器连接，用于将所述第一蒸发器中的制冷剂与流经所述第一板式换热器的热交换液体两种液体进行热交换；

第二空调机构包括第二蒸发器，所述第二蒸发器与所述第二板式换热器连接，用于将所述第二蒸发器中的制冷剂与流经所述第二板式换热器的热交换液体两种液体进行热交换。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一蒸发器通过电子膨胀阀与所述第一板式换热器连接，所述第二蒸发器通过电子膨胀阀与所述第二板式换热器连接，用于根据所述客车电池组负荷来调节蒸发器中制冷剂通过板式换热器的供液量。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述热交换液体为冷却水，所述液体输送装置构造为水泵。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述热交换管路还包括除气水阀，所述除气水阀设于所述第一三通阀与所述水泵之间，用于清除所述出口管中冷却水中的气体。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述热交换管路还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱分别与所述第一进口管、所述第二进口管以及所述除气水阀连接，用于排出所述闭环管路中冷却水中的气体。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述热交换管路还包括补水阀以及第三三通阀，所述除气水阀与所述补水阀两者通过所述第三三通阀一并连接至所述水泵。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一空调机构、所述第二空调机构均为用于乘客区域温度管理的空调机构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过在板式换热装置中设置两个板式换热器，将客车电池组的热量通过热交换管路中的热交换液体分别传递至两个板式换热器中，设置两个空调机构，空调机构与板式换热器一对一进行热交换，并将热交换后的热交换液体再通过液体输送装置转移至客车电池组位置，继续传递客车电池组的热量，如此循环传递热量、热量交换，从而对客车电池组快速降温，以达到目前新能源客车中大功率电池组的热交换需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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例，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的附图。

图1是本实用新型一实施例中热管理设备与客车电池组的结构框图；

图2是本实用新型一实施例中热管理设备与客车电池组的连接关系图。

其中附图中所涉及的标号如下：

热交换管路1，第一三通阀11，第二三通阀12，第三三通阀13，补水阀14，第一进口管151，第二进口管152，液体输送装置/水泵16，第一出口管171，第二出口管172，除气水阀18，膨胀水箱19，第一板式换热器31，第二板式换热器32，第一空调机构51，第一蒸发器511，第二空调机构52，第二蒸发器522，电子膨胀阀53。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施方式及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通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。

下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图2所示，本实用新型一实施例提供了一种客车电池组的热管理设备，包括：

板式换热装置，包括第一板式换热器31以及第二板式换热器32，第一板式换热器31、第二板式换热器32分别与客车电池组连接；

热交换管路1，包括进口管、出口管以及液体输送装置16，热交换管路1构造成闭环管路，用于容纳热交换液体，出口管通过液体输送装置16连接进口管；进口管包括第一进口管151以及第二进口管152，客车电池组通过第一进口管151与第一板式换热器31连接，客车电池组通过第二进口管152与第二板式换热器32连接，用于将客车电池组中的热量通过热交换液体分别传递至两个板式换热器中；出口管包括第一出口管171以及第二出口管172，第一板式换热器31与第一出口管171连接，第二板式换热器32与第二出口管172连接，第一出口管171以及第二出口管172均连接至客车电池组，用于将两个板式换热器中的热量通过热交换液体分别传递至客车电池组中；

以及空调装置，包括第一空调机构51以及第二空调机构52，第一空调机构51与第一板式换热器31连接，用于与流经第一板式换热器31的热交换液体进行热交换；第二空调机构52与第二板式换热器32连接，用于与流经第二板式换热器32的热交换液体进行热交换。

具体的，通过在板式换热装置中设置两个板式换热器，将客车电池组的热量通过热交换管路1中的热交换液体分别传递至两个板式换热器中，设置两个空调机构，空调机构与板式换热器一对一进行热交换，并将热交换后的热交换液体再通过液体输送装置16转移至客车电池组位置，继续传递客车电池组的热量，如此循环传递热量、热量交换，从而对客车电池组快速降温，以达到目前新能源客车中大功率电池组的热交换需求。

上述热管理设备可在高温条件下对电池组进行降温，也可在低温情况下进行加热，以保持电池组温度均衡。

在实际使用中，为了满足12箱电池行车/充电制冷8KW功率的需求，在现有客车系统中一套板换热管理系统的基础上，再加装一套板换热管理系统，使得两套系统都带板式换热器来进行热交换。

进一步的，热交换管路1还包括：

第一三通阀11，第一出口管171、第二出口管172两者通过第一三通阀11一并连接至液体输送装置16；

以及第二三通阀12，液体输送装置16通过第二三通阀12分别连接第一进口管151、第二进口管152。

如此，将两个出口管合并到一起，通过一个共享式液体输送装置16 来输送热交换液体，并通过第二三通阀12分别运送至两个进口管中，以便继续传递客车电池组的热量。

即，两个热交换路线共用一个液体输送装置16，两个热交换路线中热交换液体同时流通、两个热交换路线同时进行热交换，热交换速度快、效率高。

进一步的，客车电池组包括：

车顶电池组，通过第一进口管151与第一板式换热器31连接；

以及车底电池组，通过第二进口管152与第二板式换热器32连接。

在实际使用中，新能源客车上配置两组电池组，分别设置于车顶与车底，两个板式换热器分别与这两个电池组建立热交换连接，两个热交换路线分别对这两个电池组进行热交换。

进一步的，第一空调机构51包括第一蒸发器511，第一蒸发器511 与第一板式换热器31连接，用于将第一蒸发器511中的制冷剂与流经第一板式换热器31的热交换液体两种液体进行热交换；

第二空调机构52包括第二蒸发器522，第二蒸发器522与第二板式换热器32连接，用于将第二蒸发器522中的制冷剂与流经第二板式换热器32的热交换液体两种液体进行热交换。

在实际使用中，客车电池组的散热需求最为重要，此时，空调机构与板式换热器的热交换形式为液体与液体进行热交换，空调机构中蒸发器中的制冷剂吸收热交换液体的热量并挥发，带走热交换液体中大量热量，热交换液体被冷却并通过出口管输出。

通过板式换热器，此种热交换形式的热交换效率高、冷却速度快，可快速对客车电池组进行降温冷却。

即，当电池放电需要大冷量来降温时，上述热管理设备能迅速将温度降到25℃，从而为电动客车驻车充电和行驶运行放电这两个工况环节的电池冷却需求提供精准的冷量输入，整体设备结构简单、成本低、冷却效率高。

其中，热管理设备基于自主设计开发的控制程序，可实时采集空调运行参数，来自动作出判断并进行控制调整，最终实现电动客车不同工况下客车电池组的最佳运转状态。

进一步的，第一蒸发器511通过电子膨胀阀53与第一板式换热器31 连接，第二蒸发器522通过电子膨胀阀53与第二板式换热器32连接，用于根据客车电池组负荷来调节蒸发器中制冷剂通过板式换热器的供液量。

在实际使用中，采用电子膨胀阀53来控制冷量输入，电子膨胀阀53 可根据电池的负荷变化来精确调节冷量，从而恒定控制热交换液体的温度，最终调节电池热量，使得电池一 直处于最佳工作温度。

由于不同类型电池有不同冷量需求，在实际使用中，热管理设备可达到2～10kw的制冷量调节范围，且可根据实际需求来定制设计。

进一步的，热交换液体为冷却水，液体输送装置16构造为水泵16。

进一步的，热交换管路1还包括除气水阀18，除气水阀18设于第一三通阀11与水泵16之间，用于清除出口管中冷却水中的气体。

进一步的，热交换管路1还包括膨胀水箱19，膨胀水箱19分别与第一进口管151、第二进口管152以及除气水阀18连接，用于排出闭环管路中冷却水中的气体。

在实际使用中，热交换液体普遍采用液态水，即采用冷却水来对客车电池组进行降温，此时，液体输送装置16采用水泵16，通过一个共享式水泵16来输送两路冷却线路中的水。

其中，设置除气水阀18来清除出口管中的气体，通过膨胀水箱19 来排出整体管路中的气体，保证整体管路中压力平衡。

进一步的，热交换管路1还包括补水阀14以及第三三通阀13，除气水阀18与补水阀14两者通过第三三通阀13一并连接至水泵16。

此外，还设置补水阀14对整体管路进行补水，以保证整体管路中水量供液量，实现水压平衡。

进一步的，第一空调机构51、第二空调机构52均为用于乘客区域温度管理的空调机构。

在实际使用中，空调机构均借用乘客区域的空调机构，从而充分利用客车自身装置与资源，简化结构与设计、降低成本、节能环保。

此外，热管理设备还包括三级绝缘及防火设计、高压防反接设计，以保证整体安全性；还包括流程化产品设计、氦气检漏设计、电检测试设计等结构，可保证产品可靠稳定。

在实际运行中，当空调装置制冷功率为11-30KW时，可满足8-12M 客车的空调使用要求。此时，蒸发风量≤6000(m³/h)，冷凝风量≤10000 (m³/h)，乘客区冷量功率为22kw，电池冷量功率为8kw，电池冷却水量为45L/min，行车电池温度范围为11～20℃，充电电池温度为7～15℃，整体热管理设备热管理能力可满足实际需要。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种客车电池组的热管理设备，其特征在于，包括：

板式换热装置，包括第一板式换热器以及第二板式换热器，所述第一板式换热器、所述第二板式换热器分别与所述客车电池组连接；

热交换管路，包括进口管、出口管以及液体输送装置，所述热交换管路构造成闭环管路，用于容纳热交换液体，所述出口管通过所述液体输送装置连接所述进口管；所述进口管包括第一进口管以及第二进口管，所述客车电池组通过所述第一进口管与所述第一板式换热器连接，所述客车电池组通过所述第二进口管与所述第二板式换热器连接，用于将所述客车电池组中的热量通过所述热交换液体分别传递至两个板式换热器中；所述出口管包括第一出口管以及第二出口管，所述第一板式换热器与所述第一出口管连接，所述第二板式换热器与所述第二出口管连接，所述第一出口管以及所述第二出口管均连接至所述客车电池组，用于将两个板式换热器中的热量通过所述热交换液体分别传递至所述客车电池组中；

以及空调装置，包括第一空调机构以及第二空调机构，所述第一空调机构与所述第一板式换热器连接，用于与流经所述第一板式换热器的热交换液体进行热交换；所述第二空调机构与所述第二板式换热器连接，用于与流经所述第二板式换热器的热交换液体进行热交换。

2.根据权利要求1所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述热交换管路还包括：

第一三通阀，所述第一出口管、所述第二出口管两者通过所述第一三通阀一并连接至所述液体输送装置；

以及第二三通阀，所述液体输送装置通过所述第二三通阀分别连接所述第一进口管、所述第二进口管。

3.根据权利要求2所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述客车电池组包括：

车顶电池组，通过所述第一进口管与所述第一板式换热器连接；

以及车底电池组，通过所述第二进口管与所述第二板式换热器连接。

4.根据权利要求3所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述第一空调机构包括第一蒸发器，所述第一蒸发器与所述第一板式换热器连接，用于将所述第一蒸发器中的制冷剂与流经所述第一板式换热器的热交换液体两种液体进行热交换；

第二空调机构包括第二蒸发器，所述第二蒸发器与所述第二板式换热器连接，用于将所述第二蒸发器中的制冷剂与流经所述第二板式换热器的热交换液体两种液体进行热交换。

5.根据权利要求4所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述第一蒸发器通过电子膨胀阀与所述第一板式换热器连接，所述第二蒸发器通过电子膨胀阀与所述第二板式换热器连接，用于根据所述客车电池组负荷来调节蒸发器中制冷剂通过板式换热器的供液量。

6.根据权利要求5所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述热交换液体为冷却水，所述液体输送装置构造为水泵。

7.根据权利要求6所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述热交换管路还包括除气水阀，所述除气水阀设于所述第一三通阀与所述水泵之间，用于清除所述出口管中冷却水中的气体。

8.根据权利要求7所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述热交换管路还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱分别与所述第一进口管、所述第二进口管以及所述除气水阀连接，用于排出所述闭环管路中冷却水中的气体。

9.根据权利要求7所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述热交换管路还包括补水阀以及第三三通阀，所述除气水阀与所述补水阀两者通过所述第三三通阀一并连接至所述水泵。

10.根据权利要求1所述的客车电池组的热管理设备，其特征在于，所述第一空调机构、所述第二空调机构均为用于乘客区域温度管理的空调机构。

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