CN215377503U - 一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，包括电池装置、冷凝器，其特征在于：还包括直冷系统、液冷系统，所述电池装置中设置有温度传感器，所述温度传感器连接有PLC控制器，所述电池装置通过直冷系统连接有冷凝器，形成直冷降温回路，所述液冷系统包括冷却系统和制冷系统，所述冷却系统与制冷系统之间设置有换热器，所述电池装置连接在冷却系统中，形成液冷降温回路，所述冷凝器连接在制冷系统中，形成冷却液换热降温回路，所述PLC控制器上分别连接直冷系统、冷却系统、制冷系统。本实用新型根据温度传感器检测到的电池温度，由PLC控制器控制直冷系统、冷却系统、制冷系统运行，实现多种降温模式为电动汽车动力电池降温。

Description

一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车动力电池热管理技术领域，具体涉及为一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置。

背景技术

在石油资源短缺以及环境污染的双重危机下,电动汽车日渐成为了城市交通任务的主要承担者。基于锂离子电池的电动汽车具有零排放、续航久等优势，因此以锂电池为动力源的电动汽车越来越多，动力电池的使用寿命以及安全性是当前锂离子电动汽车的主要技术瓶颈之一，电池的工作温度会直接的影响到电池的循环使用寿命和安全性能。研究表明，电池温度过高会造成固体电解质界面膜的生成和不断增长，使得阳极电阻增加，活性物质衰减，从而导致内阻增加，致使电池的容量和功率衰减。所以，动力电池的冷却装置对于延长电池的使用寿命具有重要意义。

目前市场上大部分的电动汽车往往只采取了风冷、液冷和直冷中的一种冷却方式为动力电池进行冷却，风冷、液冷的方式冷却效率低，直冷的方式虽然冷却效率高，但均温性差，对电池的寿命有较大影响。

实用新型内容

针对背景技术中现有电动车的动力电池降温的方式存在的不足，本实用新型提供了一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置。

为达到上述目的本实用新型采用了以下技术方案：一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，包括电池装置、冷凝器，其特征在于：还包括直冷系统、液冷系统，所述电池装置中设置有温度传感器，所述温度传感器连接有PLC控制器，所述电池装置通过直冷系统连接有冷凝器，形成直冷降温回路，所述液冷系统包括冷却系统和制冷系统，所述冷却系统与制冷系统之间设置有换热器，用于冷却液的热交换，所述电池装置连接在冷却系统中，形成液冷降温回路，所述冷凝器连接在制冷系统中，形成冷却液换热降温回路，所述PLC控制器分别连接直冷系统、冷却系统、制冷系统中。

优选的，所述电池装置包括锂离子电池、电池箱，所述电池箱内设置有锂离子电池，所述温度传感器设置在电池箱的内部，所述电池箱内设置有冷却液。

优选的，所述直冷系统包括蒸发器、第一压缩机、第二电子膨胀阀，所述蒸发器安装在电池箱上，并连通电池箱的内部，所述蒸发器的出口通过管道连接第一压缩机的进口，所述第一压缩机的出口通过管道连接冷凝器的第一进口，所述冷凝器的第一出口通过管道连接第二电子膨胀阀的输入端，所述第二电子膨胀阀的输出端通过管道连接蒸发器的进口，所述PLC控制器连接第一压缩机和第二电子膨胀阀。

优选的，所述冷却系统包括水泵、第一电子膨胀阀，所述水泵的进口通过管道连接电池箱的出口，所述水泵的出口通过管道连接换热器的热流进口，所述换热器的热流出口通过管道连接第一电子膨胀阀的输入端，所述第一电子膨胀阀的输出端通过管道连接电池箱的进口，所述PLC控制器连接水泵和第一电子膨胀阀。

优选的，所述制冷系统包括第二压缩机、第三电子膨胀阀，所述第二压缩机的进口通过管道连接换热器的冷流出口，所述第二压缩机的出口通过冷凝器的冷流进口，所述冷凝器的第二出口通过管道连接第三电子膨胀阀的输入端，第三电子膨胀阀的输出端通过管道连接换热器的第二进口，所述PLC控制器连接第二压缩机和第三电子膨胀阀。

优选的，所述温度传感器为DSB数字温度传感器。

与现有技术相比本实用新型具有以下优点：本实用新型利用液冷系统与直冷系统结合方式为动力电池冷却降温，使PLC控制器能够根据锂电池的实时温度，选择最合适的方式对动力电池进行降温，使降温效率更高、均温性更好，延长了动力电池的寿命，进一步提升了电动汽车的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例的工作原理图；

图3是本实用新型的实施例的PLC控制器的控制流程图。

图中：锂离子电池为1、电池箱为2、温度传感器为3、水泵为4、第一电子膨胀阀为5、第一压缩机为6、换热器为7、第二电子膨胀阀为8、第二压缩机为9、第三电子膨胀阀为10、冷凝器为11、蒸发器为12、PLC控制器为13。

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型的技术方案，下面通过实施例对本实用新型进行进一步说明。

如附图1和2所示，一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，包括电池装置、冷凝器11，其特征在于：还包括直冷系统、液冷系统，所述电池装置中设置有温度传感器3，所述电池装置包括锂离子电池1、电池箱2，所述电池箱2内设置有锂离子电池1，所述温度传感器3设置在电池箱2的内部，所述电池箱2内设置有冷却液，所述温度传感器3连接有PLC控制器13，所述直冷系统包括蒸发器12、第一压缩机6、第二电子膨胀阀8，所述蒸发器12安装在电池箱2上，并连通电池箱2的内部，所述蒸发器12的出口通过管道连接第一压缩机6的进口，所述第一压缩机6的出口通过管道连接冷凝器11的第一进口，所述冷凝器11的第一出口通过管道连接第二电子膨胀阀8的输入端，所述第二电子膨胀阀8的输出端通过管道连接蒸发器12的进口，所述PLC控制器13连接第一压缩机6和第二电子膨胀阀8，形成直冷降温回路；所述液冷系统包括冷却系统和制冷系统，所述换热器7用于冷却液的热交换，所述冷却系统包括水泵4、第一电子膨胀阀5，所述水泵4的进口通过管道连接电池箱2的出口，所述水泵4的出口通过管道连接换热器7的热流进口，所述换热器7的热流出口通过管道连接第一电子膨胀阀5的输入端，所述第一电子膨胀阀5的输出端通过管道连接电池箱2的进口，所述PLC控制器13连接水泵4和第一电子膨胀阀5，形成液冷降温回路；所述制冷系统包括第二压缩机9、第三电子膨胀阀10，所述第二压缩机9的进口通过管道连接换热器7的冷流出口，所述第二压缩机9的出口通过冷凝器11的冷流进口，所述冷凝器11的第二出口通过管道连接第三电子膨胀阀10的输入端，第三电子膨胀阀10的输出端通过管道连接换热器7的第二进口，所述PLC控制器13连接第二压缩机9和第三电子膨胀阀10，形成冷却液换热降温回路；所述PLC控制器13分别连接直冷系统、冷却系统、制冷系统中。

所述温度传感器3为DS18B20数字温度传感器。

以上实施例中，所述PLC控制器13用于接受温度传感器3采集的温度信息和控制直冷系统和液冷系统的运行。

其工作原理：如附图3所示，本实用新型通过所述蒸发器12安装在电池箱2上，并连通电池箱2的内部，所述蒸发器12的出口通过冷凝管连接第一压缩机6的进口，所述第一压缩机6的出口通过冷凝管连接冷凝器11的第一进口，所述冷凝管连接冷凝器11的第一出口通过冷凝管连接第二电子膨胀阀8的输入端，所述第二电子膨胀阀8的输出端通过冷凝管连接蒸发器12的进口，形成形成直冷降温回路；本实用新型通过所述水泵4的进口通过冷凝管连接电池箱2的出口，所述水泵4的出口通过冷凝管连接换热器7的第一进口，所述换热器7的第一出口通过冷凝管连接第一电子膨胀阀5的输入端，所述第一电子膨胀阀5的输出端通过冷凝管连接电池箱2的进口，所述PLC控制器13分别连接在水泵4和第一电子膨胀阀5上形成液冷降温回路；本实用新型通过所述第二压缩机9的进口通过冷凝管连接换热器7的第二出口，所述第二压缩机9的出口通过冷凝器11的第二进口，所述冷凝管连接冷凝器11的第二出口通过冷凝管连接第三电子膨胀阀10的输入端，第三电子膨胀阀10的输出端通过冷凝管连接换热器7的第二进口，所述PLC控制器13分别连接在第二压缩机9和第三电子膨胀阀10上形成冷却液换热降温回路。

上述三个冷却液降温回路通过连接PLC控制器13，由PLC控制器13编辑设定直冷预设温度和液冷预设温度，再与温度传感器采集电池箱2内的温度进行判断，以此控制三个冷却液降温回路的运行达到控制冷却液流向的目的，从而实现锂离子电池1的降温。

其中，温度的设定直冷预设温度和液冷预设温度根据具体电池的型号、种类、容量、个数、连接负荷等等情况具体设置。

基于上述装置的制冷控制方式，PLC控制器13接收温度传感器3采集的电池温度，当PLC控制器13判断电池箱2内部温度满足直冷预设温度值时，PLC控制器13启动直冷系统为锂离子电池1进行降温；当PLC控制器13判断电池箱2内部温度满足液冷预设温度值时，PLC控制器13启动液冷系统为锂离子电池1进行降温；当PLC控制器13判断电池箱2内部温度处于直冷预设温度值与液冷预设温度值之间时，PLC控制器13启动直冷系统和液冷系统共同为锂离子电池1进行降温。

上述实施例中，PLC控制器13接收温度传感器3传递的电池温度，根据温度判断该使用哪种方式对电池进行冷却，选定冷却方式后，控制水泵、压缩机的开启或关闭，同时通过控制电子膨胀阀的开度，调节冷却液流量，将电池温度控制在25℃以内的最佳工作温度。本发明可以对电池温度进行最优化控制，使降温效率更高、均温性更好，延长了动力电池的寿命，进一步提升了电动汽车的安全性。

如附图3所示，一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置(以下简称该装置)，PLC控制器的控制流程如下：PLC控制器13实时接收温度传感器3传递的电池箱2内的温度T，当电池温度T大于25℃小于或等于30℃时，该装置进入液冷模式，采用液冷系统为电池降温，PLC控制器13控制开启水泵4、第二压缩机9，并调节第一电子膨胀阀5和第三电子膨胀阀10的开度；当电池温度T大于30℃小于或等于38℃时，该装置进入直冷模式，采用直冷系统为电池降温，PLC控制器13控制关闭水泵4、第二压缩机9、第一电子膨胀阀5、第三电子膨胀阀10，开启第一压缩机6，调节第二电子膨胀阀8的开度；当电池温度T大于38℃时，该装置进入直冷和液冷混合模式，采用直冷系统和液冷系统共同降温，PLC控制器13控制开启水泵4、第一压缩机6、第二压缩机9，调节第一电子膨胀阀5的开度、第二电子膨胀阀8的开度、第三电子膨胀阀10的开度；当电池温度T降低至25℃以下时，PLC控制器13控制关闭水泵4、第一压缩机6、第二压缩机9，调节第一电子膨胀阀5、第二电子膨胀阀8、第三电子膨胀阀10。

以上显示和描述了本实用新型的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，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，各实施例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。

Claims (6)

1.一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，包括电池装置、冷凝器(11)，其特征在于：还包括直冷系统、液冷系统，所述电池装置中设置有温度传感器(3)，所述温度传感器(3)连接有PLC控制器(13)，所述电池装置通过直冷系统连接有冷凝器(11)，形成直冷降温回路，所述液冷系统包括冷却系统和制冷系统，所述冷却系统与制冷系统之间设置有换热器(7)，用于冷却液的热交换，所述电池装置连接在冷却系统中，形成液冷降温回路，所述冷凝器(11)连接在制冷系统中，形成冷却液换热降温回路，所述PLC控制器(13)分别连接在直冷系统、冷却系统、制冷系统中。

2.根据权利要求1所述的一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，其特征在于：所述电池装置包括锂离子电池(1)、电池箱(2)，所述电池箱(2)内设置有锂离子电池(1)，所述温度传感器(3)设置在电池箱(2)的内部，所述电池箱(2)内设置有冷却液。

3.根据权利要求2所述的一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，其特征在于：所述直冷系统包括蒸发器(12)、第一压缩机(6)、第二电子膨胀阀(8)，所述蒸发器(12)安装在电池箱(2)上，并连通电池箱(2)的内部，所述蒸发器(12)的出口通过管道连接第一压缩机(6)的进口，所述第一压缩机(6)的出口通过管道连接冷凝器(11)的第一进口，所述冷凝器(11)的第一出口通过管道连接第二电子膨胀阀(8)的输入端，所述第二电子膨胀阀(8)的输出端通过管道连接蒸发器(12)的进口，所述PLC控制器(13)连接第一压缩机(6)和第二电子膨胀阀(8)。

4.根据权利要求2所述的一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，其特征在于：所述冷却系统包括水泵(4)、第一电子膨胀阀(5)，所述水泵(4)的进口通过管道连接电池箱(2)的出口，所述水泵(4)的出口通过管道连接换热器(7)的热流进口，所述换热器(7)的热流出口通过管道连接第一电子膨胀阀(5)的输入端，所述第一电子膨胀阀(5)的输出端通过管道连接电池箱(2)的进口，所述PLC控制器(13)连接水泵(4)和第一电子膨胀阀(5)。

5.根据权利要求1所述的一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，其特征在于：所述制冷系统包括第二压缩机(9)、第三电子膨胀阀(10)，所述第二压缩机(9)的进口通过管道连接换热器(7)的冷流出口，所述第二压缩机(9)的出口通过冷凝器(11)的冷流进口，所述冷凝器(11)的第二出口通过管道连接第三电子膨胀阀(10)的输入端，第三电子膨胀阀(10)的输出端通过管道连接换热器(7)的第二进口，所述PLC控制器(13)连接第二压缩机(9)和第三电子膨胀阀(10)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种液冷与直冷结合的电动汽车动力电池冷却装置，其特征在于：所述温度传感器(3)为DS18B20数字温度传感器。

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