CN217623212U - 基于高压气源的锂电池热交换系统和电动重型卡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于高压气源的锂电池热交换系统和电动重型卡车，属于新能源汽车设备技术领域。该热交换系统包括电池箱、液体介质存储箱、增压泵、气液换热器、三位四通阀和涡流管。电池箱上具有液冷输入口和液冷输出口，电池箱内部具有冷却管，电池箱与液体介质存储箱、增压泵、气液换热器形成液冷循环。涡流管具有气体输入端、热气流输出端和冷气流输出端，三位四通阀具有第一输入口、第二输入口、第一输出口和第二输出口，热气流输出端与第一输入口连通，冷气流输出端与第二输入口连通，第二输出口与气液换热器的进气口连接，气液换热器还具有排气口。该锂电池热交换系统集成度高，结构简单且占用空间小，能够有效提高能效。

Description

基于高压气源的锂电池热交换系统和电动重型卡车

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车设备技术领域，特别涉及一种基于高压气源的锂电池热交换系统和电动重型卡车。

背景技术

目前用于新能源汽车内的锂电池能量储存性能越来越高，在使用过程中因高倍率的充放电，会导致电池温升过高，从而影响其性能和寿命等，如果温升得不到有效处理甚至可能引起热失控，危及到使用者的生命安全。而在极端低温天气下，过低的温度会降低锂化合物的活性，导致续航变短。因此在通常在用于储存新能源电池的电池箱内也需要做好均温设计以提高电池模组的使用寿命。

在相关技术中，新能源汽车内的电池热管理系统往往采用液冷系统给电池箱底部的液冷管提供冷却液，实现与电池箱内的锂电池进行换热均温；而电池在低温环境下则通过PTC加热片对电池箱内的锂电池进行加热。

采用相关技术中的散热和加热系统，其需要对液冷管路循环以及PTC加热片分别配置液冷机组和PTC加热直流回路进行调节，系统复杂，零部件数量多，导致配置成本高且占用车内空间大，进而使整车质量增加，能效低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种基于高压气源的锂电池热交换系统和电动重型卡车，其用于对锂电池进行散热加温的热交换系统集成度高，结构简单且占用空间小，能够有效提高能效。所述技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于高压气源的锂电池热交换系统，包括：

电池箱、液体介质存储箱、增压泵、气液换热器、三位四通阀和涡流管，

所述电池箱上具有液冷输入口和液冷输出口，所述电池箱内部具有冷却管，所述冷却管的两端分别与所述液冷输入口和所述液冷输出口连通，所述液冷输出口与所述液体介质存储箱的进口连通，所述液体介质存储箱的出口与所述增压泵的进口连通，所述增压泵的出口与所述气液换热器的进液口连通，所述气液换热器的出液口与所述液冷输入口连通；

所述涡流管具有气体输入端、热气流输出端和冷气流输出端，所述气体输入端用于与车辆的气体制动管路连通，所述三位四通阀具有第一输入口、第二输入口、第一输出口和第二输出口，所述热气流输出端与所述第一输入口连通，所述冷气流输出端与所述第二输入口连通，所述第二输出口与所述气液换热器的进气口连接，所述气液换热器还具有用于与外界连通的排气口。

可选地，所述液体介质存储箱内存储的液体介质为冷却油。

可选地，还包括电磁调速阀，所述电磁调速阀的进口用于与所述车辆的气体制动管路连通，所述电磁调速阀的出口与所述气体输入端连通。

可选地，所述三位四通阀为气动三位四通阀。

可选地，所述电池箱上具有温度传感器和报警装置，所述温度传感器与所述报警装置电连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电动重型卡车，包括如前述第一方面所述的基于高压气源的锂电池热交换系统，还包括高压储气筒和用于供电的锂电池包，所述锂电池包设置于所述电池箱中，所述高压储气筒与所述气体输入端连通。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

采用本实用新型所提供的锂电池热交换系统，其利用车辆内气体制动管路中提供的高温高压气体作为气源，利用涡流管将高温高压气体进行分离处理从而得到热气流和冷气流，最后通过三位四通阀针对不同的天气情况将热气流和冷气流适应性的通入到气液换热器中对循环的常温液体介质进行换热，并利用换热后的液体介质对锂电池进行加热或者散热。系统整体集成度高，结构简单且占用空间小，能够有效提高使用锂电池作为电源的整车能效。

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是本实用新型实施例提供的基于高压气源的锂电池热交换系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电池箱的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的气液换热器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的三位四通阀的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的涡流管的结构示意图。

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，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在相关技术中，新能源汽车内的电池热管理系统往往采用液冷系统给电池箱底部的液冷管提供冷却液，实现与电池箱内的锂电池进行换热均温；而电池在低温环境下则通过PTC加热片对电池箱内的锂电池进行加热。

采用相关技术中的散热和加热系统，其需要对液冷管路循环以及PTC加热片分别配置液冷机组和PTC加热直流回路进行调节，系统复杂，零部件数量多，导致配置成本高且占用车内空间大，进而使整车质量增加，能效低。

图1是本实用新型实施例提供的基于高压气源的锂电池热交换系统的结构示意图。图2是本实用新型实施例提供的电池箱的结构示意图。图3是本实用新型实施例提供的气液换热器的结构示意图。图4是本实用新型实施例提供的三位四通阀的结构示意图。图5是本实用新型实施例提供的涡流管的结构示意图。如图1至5所示，通过实践，本申请人提供了一种基于高压气源的锂电池热交换系统，包括电池箱1、液体介质存储箱2、增压泵3、气液换热器4、三位四通阀5和涡流管6，

电池箱1上具有液冷输入口11和液冷输出口12，电池箱1内部具有冷却管，冷却管的两端分别与液冷输入口11和液冷输出口12连通，液冷输出口12与液体介质存储箱2的进口连通，液体介质存储箱2的出口与增压泵3的进口连通，增压泵3的出口与气液换热器4的进液口41连通，气液换热器4的出液口42 与液冷输入口11连通；

涡流管6具有气体输入端61、热气流输出端62和冷气流输出端63，气体输入端61用于与车辆的气体制动管路连通，三位四通阀5具有第一输入口51、第二输入口52、第一输出口53和第二输出口54，热气流输出端62与第一输入口51连通，冷气流输出端63与第二输入口52连通，第二输出口54与气液换热器4的进气口43连接，气液换热器4还具有用于与外界连通的排气口44。

在本实用新型实施例中，可以通过电池箱1对新能源汽车上的锂电池进行承装。当锂电池进行工作驱动新能源汽车行驶时，通过启动增压泵3对液体介质存储箱2中的液体介质进行抽取和打压，使常温液体介质能够沿液体介质存储箱2、气液换热器4和电池箱1中的冷却管进行循环。同时，可以通过车辆的气体制动管路向涡流管6通入高温高压的气体，这部分高温高压气体由气体输入端61进入涡流管6后，会在内部进行高速旋转并流向一端，在这股气流运动过程中，外层的气体发热，并由一端的热气流输出端62输出。与之相反的是，内层的气体变冷，运动至一端时冷气流会沿着涡流的中心反向回流，形成制冷源并由另一端的冷气流输出端63输出。通过涡流管6分流的热气流和冷气流会分别流入到三位四通阀5的第一输入口51和第二输入口52。其中三位四通阀5 的第一输出口53封闭，三位四通阀5具有使第一输入口51与第一输出口53连通，第二输入口52与第二输出口54连通的冷却气体位；使第一输入口51与第二输出口54连通，第二输入口52与第一输出口53连通的高温气体位；以及第一输入口51、第二输入口52均封闭的高压气体停止位。

当处于低温天气时，可以通过将三位四通阀5由高压气体停止位调节到高温气体位，使热气流进入到气液换热器4中对循环的常温液体介质进行加热，经过加热的高温液体介质即可流入到电池箱1中对锂电池进行加热；当处于高温天气时，则可以通过将三位四通阀5由高压气体停止位调节到冷却气体位，使冷气流进入到气液换热器4中对循环的常温液体介质进行冷却，经过吸热冷却的低温液体介质即可流入到电池箱1中对锂电池进行散热降温。

采用本实用新型所提供的锂电池热交换系统，其利用车辆内气体制动管路中提供的高温高压气体作为气源，利用涡流管6将高温高压气体进行分离处理从而得到热气流和冷气流，最后通过三位四通阀针对不同的天气情况将热气流和冷气流适应性的通入到气液换热器4中对循环的常温液体介质进行换热，并利用换热后的液体介质对锂电池进行加热或者散热。系统整体集成度高，结构简单且占用空间小，能够有效提高使用锂电池作为电源的整车能效。

可选地，液体介质存储箱2内存储的液体介质为冷却油。示例性的，在本实用新型实施例中，采用冷却油作为液冷循环中的介质，相比常用的冷却水循环，冷却油的热传导能力更强，能够提高与锂电池的热交换效率。且其凝固点更低，在低温天气下能够防冻，保证液体介质在管道中的正常循环。而相比常用的防冻冷却液，其成分不含抗气泡添加剂、防腐剂、防垢剂等添加剂，对循环管路的腐蚀性也更低，能够有效提高锂电池热交换系统的换热效率和整体使用寿命。

可选地，还包括电磁调速阀7，电磁调速阀7的进口用于与车辆的气体制动管路连通，电磁调速阀7的出口与气体输入端61连通。示例性的，在本实用新型实施例中，通过在涡流管6的气体输入端61前设置电磁调速阀7，可以对由车辆的气体制动管路通入的高温高压气体的流量和流速进行调节，以适应性的调整经过涡流管6处理后的热气流和冷气流的温度，从而达到调节液冷循环中液体介质温度的目的，以适应不同的工况。进一步提高了锂电池热交换系统的实用性。

可选地，三位四通阀5为气动三位四通阀。示例性的，在本实用新型实施例中，采用气动阀形式的三位四通阀5，其驱动过程中的启闭速度更快，相应更加灵敏。且气动调节的阀体整体体积相比电动调节阀的体积更小，更容易适配安装到新能源汽车的车体中，进一步提高了锂电池热交换系统的实用性。

可选地，电池箱1上具有温度传感器13和报警装置14，温度传感器13与报警装置14电连接。示例性的，在本实用新型实施例中，通过在电池箱1上设置温度传感器13和报警装置14，可以通过温度传感器13对电池箱1内锂电池的工作温度进行实时探测，当超过或者低于正常工作温度时，即代表液冷循环，以及整个锂电池热交换系统的工作出现了故障，并通过报警装置14向驾乘人员发送声光信号，方便即是进行修理维护，进一步提高了锂电池热交换系统的实用性。

本实用新型实施例还提供了一种电动重型卡车，包含如图1至图5所示的基于高压气源的锂电池热交换系统。该电动重型卡车还包括高压储气筒8和用于供电的锂电池包，锂电池包设置于电池箱1中，高压储气筒8与气体输入端 61连通。本实用新型实施例所提供的电动重型卡车，其制动刹车系统在刹车时会通过发动机动力的传动，利用空压机将高压气体进行压缩并储存在高压储气筒8中，通过将高压储气筒8对锂电池热交换系统进行供气。利用车辆内气体制动管路中提供的高温高压气体作为气源，利用涡流管6将高温高压气体进行分离处理从而得到热气流和冷气流，最后通过三位四通阀针对不同的天气情况将热气流和冷气流适应性的通入到气液换热器4中对循环的常温液体介质进行换热，并利用换热后的液体介质对锂电池进行加热或者散热。系统整体集成度高，结构简单且占用空间小，能够有效提高使用锂电池作为电源的整车能效。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并不用以限制本实用新型，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 (6)

1.一种基于高压气源的锂电池热交换系统，其特征在于，包括：电池箱(1)、液体介质存储箱(2)、增压泵(3)、气液换热器(4)、三位四通阀(5)和涡流管(6)，

所述电池箱(1)上具有液冷输入口(11)和液冷输出口(12)，所述电池箱(1)内部具有冷却管，所述冷却管的两端分别与所述液冷输入口(11)和所述液冷输出口(12)连通，所述液冷输出口(12)与所述液体介质存储箱(2)的进口连通，所述液体介质存储箱(2)的出口与所述增压泵(3)的进口连通，所述增压泵(3)的出口与所述气液换热器(4)的进液口(41)连通，所述气液换热器(4)的出液口(42)与所述液冷输入口(11)连通；

所述涡流管(6)具有气体输入端(61)、热气流输出端(62)和冷气流输出端(63)，所述气体输入端(61)用于与车辆的气体制动管路连通，所述三位四通阀(5)具有第一输入口(51)、第二输入口(52)、第一输出口(53)和第二输出口(54)，所述热气流输出端(62)与所述第一输入口(51)连通，所述冷气流输出端(63)与所述第二输入口(52)连通，所述第二输出口(54)与所述气液换热器(4)的进气口(43)连接，所述气液换热器(4)还具有用于与外界连通的排气口(44)。

2.根据权利要求1所述的基于高压气源的锂电池热交换系统，其特征在于，所述液体介质存储箱(2)内存储的液体介质为冷却油。

3.根据权利要求2所述的基于高压气源的锂电池热交换系统，其特征在于，还包括电磁调速阀(7)，所述电磁调速阀(7)的进口用于与所述车辆的气体制动管路连通，所述电磁调速阀(7)的出口与所述气体输入端(61)连通。

4.根据权利要求2所述的基于高压气源的锂电池热交换系统，其特征在于，所述三位四通阀(5)为气动三位四通阀。

5.根据权利要求1所述的基于高压气源的锂电池热交换系统，其特征在于，所述电池箱(1)上具有温度传感器(13)和报警装置(14)，所述温度传感器(13)与所述报警装置(14)电连接。

6.一种电动重型卡车，包括如权利要求1至5任一项所述的基于高压气源的锂电池热交换系统，其特征在于：还包括高压储气筒(8)和用于供电的锂电池包，所述锂电池包设置于所述电池箱(1)中，所述高压储气筒(8)与所述气体输入端(61)连通。

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