CN217623062U - 直冷系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种直冷系统及车辆，涉及车辆技术领域。直冷系统用于与动力电池进行换热，包括：第一冷却装置，具有压缩机、冷凝器及蒸发器，压缩机的出口与冷凝器连接，蒸发器分别与压缩机的入口及冷凝器连接；第二冷却装置，具有可控阻力阀，第二冷却装置的一端连接于冷凝器与蒸发器之间，其另一端连接于蒸发器与压缩机的入口之间，以用于与动力电池的直冷板进行换热。第二冷却装置具有可控阻力阀，可单独调节直冷板的蒸发温度，进而更大限度调节乘员舱和动力电池的舒适性。

Description

直冷系统及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种直冷系统及车辆。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分，对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

在相关的技术中，对动力电池的动力性能、安全性和受用寿命等要求的提升，动力电池系统迫切需要一种高效的电池管理系统，以满足电池对散热、温度边界的要求。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种直冷系统及车辆，可精确控制电池直冷板的蒸发温度，可以更大限度调节乘员舱和电池的舒适性。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种直冷系统，所述直冷系统用于与动力电池进行换热，所述直冷系统包括：第一冷却装置，具有压缩机、冷凝器及蒸发器，所述压缩机的出口与所述冷凝器连接，所述蒸发器分别与所述压缩机的入口及所述冷凝器连接；第二冷却装置，具有可控阻力阀，所述第二冷却装置的一端连接于所述冷凝器与所述蒸发器之间，其另一端连接于所述蒸发器与所述压缩机的入口之间，以用于与所述动力电池的直冷板进行换热。

在上述实现的过程中，压缩机将冷媒压缩为高温高压气体，高温高压气体进入到冷凝器，散去系统的热量，并冷却为过冷高压液冷，液态冷媒一部分流至蒸发器，吸收热量蒸发为过热气相冷媒后，回到压缩机的入口，另一部分流至第二冷却装置与动力电池的直冷板进行换热，并回到压缩机的入口，以此继续循环，同时第二冷却装置具有可控阻力阀，可单独调节直冷板的蒸发温度，进而更大限度调节乘员舱和动力电池的舒适性。

在一些实施例中，所述第二冷却装置还具有中间换热器，所述中间换热器设置有第一换热管道及第二换热管道，所述第一换热管道被配置为连接所述压缩机的入口与所述直冷板的管道的一部分，所述第二换热管道的一端被配置为连接所述冷凝器与所述蒸发器之间，其另一端连接所述直冷板的管道的一部分。

在上述实现的过程中，中间换热器设置第一换热管道及第二换热管道，通过第一换热管道及第二换热管道能够实现对直冷板的换热，同时中间换热器也能够与蒸发器进行换热，实现降温，达到控制热源设备温度的目的。

在一些实施例中，所述可控阻力阀配置于所述第一换热管道与所述直冷板之间，能够单独调节直冷板的蒸发温度，可以更大限度调节乘员舱和动力电池的舒适性，同时也可有效利用直冷板的能量，提高了整车能量的利用率。

在一些实施例中，所述第二冷却装置还具有第一膨胀阀，所述第一膨胀阀配置于所述第二换热管道与所述直冷板之间，能够根据热度信号控制其自身的开度，能够更好地满足动力电池控温快速响应的需求。

在一些实施例中，所述第二冷却装置还具有传感器，所述传感器配置于所述第一换热管道与所述压缩机的入口之间，用于检测中间换热器的压力和温度，并根据检测到的压力和温度确定对应的过热度。

在一些实施例中，所述第一冷却装置还具有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀配置于所述冷凝器与所述蒸发器之间的管路上，能够根据热度信号控制其自身的开度，能够更好地满足动力电池控温快速响应的需求。

在一些实施例中，所述直冷系统还包括第一散热件，所述第一散热件配置于所述冷凝器处，以用于所述冷凝器的散热。

在一些实施例中，所述直冷系统还包括第二散热件，所述第二散热件配置于所述蒸发器处，以用于所述蒸发器的散热。

第二方面，本申请还提供一种车辆，包括：动力电池，具有直冷板；和如上述任一项所述的直冷系统，所述直冷系统的第二冷却装置与所述直冷板进行连接。

在上述实现的过程中，第二冷却装置上设置有可控阻力阀，可控阻力阀能够单独对动力电池的直冷板的蒸发温度进行调节，能够解决动力电池温度控制问题，提高系统的稳定性，同时利用了直冷板的能量，提高了整车能量利用率，也可匹配整车不同的应用场景，输出不同的温控策略，满足客户的快充需求，提升客户满意度。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术使用者来讲，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是本申请实施例公开的一种直冷系统的结构示意图。

附图标记

100、压缩机；200、冷凝器；201、第一散热件；300、蒸发器；301、第二膨胀阀；302、第二散热件；400、中间换热器；500、传感器；600、第一膨胀阀；700、动力电池；701、直冷板；800、可控阻力阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术使用者在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请的描述中，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使用者而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

一拖多多联机制冷系统多见于中央空调，多温区冰箱等，此类制冷系统多通过调节鼓风机的风量大小或者二级冷却回路的冷却液流量来控制各支路的冷媒分配；电池直冷系统也是一拖多制冷系统中的一种，与以上一拖多制冷系统不同，电池的热量直接传递给冷媒，并未经过冷却液或者空气等介质，此种热负荷直接传递给冷媒的方式也叫做直冷。

一拖多直冷系统中直冷板冷媒流量分配只能根据冷板热负荷和开关阀控制，这是一种被动的分配方式，因此热源设备的温度不能精确的控制，且支路有通断动作，影响系统稳定。同时对于直冷板的蒸发温度，一拖多直冷系统无法单独进行调节，因此也无法提前根据整车工况做温控策略，如快充等。

鉴于此，如图1所示，第一方面，本申请提供一种直冷系统，所述直冷系统用于与动力电池700进行换热，所述直冷系统包括：第一冷却装置，具有压缩机100、冷凝器200及蒸发器300，所述压缩机100的出口与所述冷凝器200连接，所述蒸发器300分别与所述压缩机100的入口及所述冷凝器200连接；第二冷却装置，具有可控阻力阀800，所述第二冷却装置的一端连接于所述冷凝器200与所述蒸发器300之间，其另一端连接于所述蒸发器300与所述压缩机100的入口之间，以用于与所述动力电池 700的直冷板701进行换热。

示例性的，对于汽车领域的直冷系统，动力电池700的理想工作温度区间为25～35℃，车内蒸发器300的工作温度一般小于10℃，系统工作时，一般调节所述压缩机100的转速来控制所述蒸发器300的温度，即系统最低压力，通过控制所述可控阻力阀800的流阻来调节所述直冷板701与系统最低压力差，实现直冷板701饱和压力和温度的控制，在应用中，可根据所述动力电池700的温度调节所述可控阻力阀800的开度，以达到控制所述动力电池700温度的目的。

在上述实现的过程中，压缩机100将冷媒压缩为高温高压气体，高温高压气体进入到冷凝器200，散去系统的热量，并冷却为过冷高压液冷，液态冷媒一部分流至蒸发器300，吸收热量蒸发为过热气相冷媒后，回到压缩机100的入口，另一部分流至第二冷却装置与动力电池700的直冷板 701进行换热，并回到压缩机100的入口，以此继续循环，同时第二冷却装置具有可控阻力阀800，可单独调节直冷板701的蒸发温度，进而更大限度调节乘员舱和动力电池700的舒适性。

如图1所示，所述第二冷却装置还具有中间换热器400，所述中间换热器400设置有第一换热管道及第二换热管道，所述第一换热管道被配置为连接所述压缩机100的入口与所述直冷板701的管道的一部分，所述第二换热管道的一端被配置为连接所述冷凝器200与所述蒸发器300之间，其另一端连接所述直冷板701的管道的一部分。

在上述实现的过程中，中间换热器400设置第一换热管道及第二换热管道，通过第一换热管道及第二换热管道能够实现对直冷板701的换热，同时中间换热器400也能够与蒸发器300进行换热，实现降温，达到控制热源设备温度的目的。

在一些实施例中，所述可控阻力阀800配置于所述第一换热管道与所述直冷板701之间，所述可控阻力阀800可用于调节所述压缩机100的入口与所述蒸发器300之间的压力差，且所述可控阻力阀800的开度可根据所述直冷板701的压力或者温度或者热源的温度进行控制，能够单独调节直冷板701的蒸发温度，可以更大限度调节乘员舱和动力电池700的舒适性，同时也可有效利用直冷板701的能量，提高了整车能量的利用率。

在一些实施例中，所述第二冷却装置还具有第一膨胀阀600，所述第一膨胀阀600配置于所述第二换热管道与所述直冷板701之间，所述第一膨胀阀600的跨度也根据第二冷却装置的传感器500反馈的过热度进行控制，所述第一膨胀阀600可选用热力膨胀阀或者电子膨胀阀，能够根据热度信号控制其自身的开度，能够更好地满足动力电池700控温快速响应的需求。

在一些实施例中，所述第二冷却装置还具有传感器500，所述传感器 500配置于所述第一换热管道与所述压缩机100的入口之间，用于检测中间换热器400的压力和温度，并根据检测到的压力和温度确定对应的过热度。

具体而言，本实施例中所述传感器500反馈所述中间换热器400的出口处的过热度；对于过热度而言，同一温度下，压力越大，则过热度越大；同一压力状态下，温度越高，则过热度越大，根据压力和温度，可以确定对应的过热度。所述传感器500根据检测到的当前压力和温度数据，转换为对应的过热度，并生成过热度信号，将过热度信号发送给所述第一膨胀阀600，所述第一膨胀阀600响应接收到所述过热度信号，根据所述热度信号控制其自身开度。如此，即将冷媒系统过热段移动至中间换热器400，通过该方法减小甚至消除蒸发器300的过热段，提高了直冷板701的温度均匀性，有利提高电池能效。

在一些实施例中，所述第一冷却装置还具有第二膨胀阀301，所述第二膨胀阀301配置于所述冷凝器200与所述蒸发器300之间的管路上，所述第二膨胀阀301可选用热力膨胀阀或者电子膨胀阀，能够根据热度信号控制其自身的开度，能够更好地满足动力电池700控温快速响应的需求。

在一些实施例中，所述直冷系统还包括第一散热件201，所述第一散热件201包括但不局限于冷却风扇，所述第一散热件201配置于所述冷凝器200处，以用于所述冷凝器200的散热。

示例性的，所述压缩机100是所述直冷系统的动力源，当需要对动力电池700进行冷却时，所述压缩机100用于将低压低温气相冷媒压缩为高温高压气相冷媒；所述高温高压气相冷媒经过所述冷凝器200，并在第一散热件201的冷却下，冷凝为高温高压液相冷媒；所述高温高压液相冷媒一路经过所述第二膨胀阀301后，由液相转变为低温低压两相态，然后在所述蒸发器300吸热蒸发，以吸收车内热量，最后流回所述压缩机100，对应所述第一冷却装置的回路循环；所述高温高压液相冷媒另一路通过中间换热器400的第二换热管道进入所述第一膨胀阀600后，由液相转变为低温低压两相态，然后在所述动力电池700的直冷板701内吸热，实现动力电池700冷却功能，吸热后从所述直冷板701流出的高温冷媒经过所述中间换热器400的第一换热管道流回所述压缩机100，对应所述第二冷却装置的回路循环。需说明的是，在直冷系统中增加设置一中间换热器400，利用该中间换热器400将低温冷量传递到高温冷媒，回收系统冷量，能够提高汽车动力电池700系统的值，节约能源。

在一些实施例中，所述直冷系统还包括第二散热件302，所述第二散热件302包括但不局限于冷却风扇，所述第二散热件302配置于所述蒸发器300处，以用于所述蒸发器300的散热。

第二方面，本申请还提供一种车辆，包括：动力电池700，具有直冷板701；和如上述任一项所述的直冷系统，所述直冷系统的第二冷却装置与所述直冷板701进行连接。可以理解的是，对于快充，提前加热所述动力电池700至快充最大倍率阈值(如35℃)，当快充开始，控制所述第一膨胀阀600开度最大，调节所述直冷板701蒸发温度到5～8℃，而乘员舱的蒸发器300则控制蒸发温度为10℃，动力电池700的冷媒流量最大来抑制所述动力电池700温升，缩短动力电池700快充时间和保证动力电池 700温度不超过安全阈值(如45℃)。

在上述实现的过程中，第二冷却装置上设置有可控阻力阀800，可控阻力阀800能够单独对动力电池700的直冷板701的蒸发温度进行调节，能够解决动力电池700温度控制问题，提高系统的稳定性，同时利用了直冷板701的能量，提高了整车能量利用率，也可匹配整车不同的应用场景，输出不同的温控策略，满足客户的快充需求，提升客户满意度。

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

Claims (9)

1.一种直冷系统，其特征在于，所述直冷系统用于与动力电池进行换热，所述直冷系统包括：

第一冷却装置，具有压缩机、冷凝器及蒸发器，所述压缩机的出口与所述冷凝器连接，所述蒸发器分别与所述压缩机的入口及所述冷凝器连接；

第二冷却装置，具有可控阻力阀，所述第二冷却装置的一端连接于所述冷凝器与所述蒸发器之间，其另一端连接于所述蒸发器与所述压缩机的入口之间，以用于与所述动力电池的直冷板进行换热。

2.根据权利要求1所述的直冷系统，其特征在于，所述第二冷却装置还具有中间换热器，所述中间换热器设置有第一换热管道及第二换热管道，所述第一换热管道被配置为连接所述压缩机的入口与所述直冷板的管道的一部分，所述第二换热管道的一端被配置为连接所述冷凝器与所述蒸发器之间，其另一端连接所述直冷板的管道的一部分。

3.根据权利要求2所述的直冷系统，其特征在于，所述可控阻力阀配置于所述第一换热管道与所述直冷板之间。

4.根据权利要求2所述的直冷系统，其特征在于，所述第二冷却装置还具有第一膨胀阀，所述第一膨胀阀配置于所述第二换热管道与所述直冷板之间。

5.根据权利要求2所述的直冷系统，其特征在于，所述第二冷却装置还具有传感器，所述传感器配置于所述第一换热管道与所述压缩机的入口之间。

6.根据权利要求1所述的直冷系统，其特征在于，所述第一冷却装置还具有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀配置于所述冷凝器与所述蒸发器之间的管路上。

7.根据权利要求1所述的直冷系统，其特征在于，所述直冷系统还包括第一散热件，所述第一散热件配置于所述冷凝器处，以用于所述冷凝器的散热。

8.根据权利要求1所述的直冷系统，其特征在于，所述直冷系统还包括第二散热件，所述第二散热件配置于所述蒸发器处，以用于所述蒸发器的散热。

9.一种车辆，其特征在于，包括：

动力电池，具有直冷板；和

如权利要求1-8任一项所述的直冷系统，所述直冷系统的第二冷却装置与所述直冷板进行连接。

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