CN218228577U - 集成乘员舱空调电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了集成乘员舱空调电池热管理系统，属于电池热管理技术领域。包括电池热管理系统与客车空调系统，电池热管理系统包括有电池热管理回路，电池热管理回路通过板式换热器连接冷却液回路和制冷剂回路；客车空调系统包括有客车空调回路，客车空调回路与电池热管理回路上的制冷剂回路并联。采用R410a制冷剂，可以减少压缩机排量和制冷剂灌注量，同时系统将客车空调回路和电池热管理回路并联，共用一个压缩机，共用一个冷凝器，共用一个冷凝风机，共用一个储液罐，简化了系统的结构，减小了系统的尺寸，减少了系统的能耗，降低了系统的成本，并且能够减小整车总质量，同时提高纯电动客车的续驶里程。

Description

集成乘员舱空调电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池热管理技术领域，特别涉及于集成乘员舱空调电池热管理系统。

背景技术

现阶段纯电动客车空调应用最为广泛的制冷剂主要是R134a。R134a制冷剂的容量和压力都比R410a制冷剂的小，所以相同能力的R134a制冷剂空调需要一台更大排气量的压缩机，更大的蒸发器、冷凝器和更大直径的管路。这样最终所导致的是，制造和运行一个和R410a制冷剂相同冷量的系统，R134a制冷剂系统会需要更高的成本。

对于纯电动客车来说，现有的对乘员舱和动力电池组进行降温的制冷系统是两套相对独立的系统。客车车内空调系统多采用直膨式空调组，机组布置在整车顶部，在车顶内部布置出风口，而电池热管理系统对电池冷却对采用液冷的方式，两个系统独立运行，分别对乘员舱和动力电池组进行温度调节。公告号为CN209071571U公开的专利名称为“一种动力电池热管理装置及电动汽车”中包括：空调系统，包括压缩机和第一冷凝器；电池热管理系统，包括第二冷凝器和水系统，所述第二冷凝器并联于所述水系统并与所述第一冷凝器集成，所述第二冷凝器及所述水系统均与所述电池水路连通，所述水系统中流动的高温介质能与所述空调系统中流动的冷媒进行热交换；在第一预设气温下对电池进行降温时，开启压缩机，压缩机驱动冷媒流动，一路进行空调制冷，另一路通过水系统对电池进行降温冷却。但是两个独立的系统总体上占用更大的空间，成本和综合能耗都比较高。

实用新型内容

(1)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供集成乘员舱空调电池热管理系统，包括电池热管理系统与客车空调系统，电池热管理系统包括有电池热管理回路，电池热管理回路通过板式换热器连接冷却液回路和制冷剂回路；客车空调系统包括有客车空调回路，客车空调回路与电池热管理回路上的制冷剂回路并联。

优选地，所述电池热管理系统包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀二、膨胀阀二、板式换热器、电池液冷板和水泵，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀二、膨胀阀二、板式换热器、电池液冷板和水泵之间通过连接管进行连接，所述连接管上安装有温度传感器和压力传感器。

优选地，所述客车空调系统包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀一、膨胀阀一、蒸发器和蒸发风机，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀一、膨胀阀一、蒸发器和蒸发风机之间通过连接管进行连接，所述连接管上安装有压力传感器。

优选地，所述冷却液回路包括水泵、电池液冷板和板式换热器之间通过连接管进行连接，所述板式换热器包含冷却液通道和制冷剂通道，两个通道物质彼此隔离，相互交换热量。

优选地，所述制冷剂回路包括板式换热器、压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀二和膨胀阀二之间通过连接管进行连接。

优选地，所述客车空调回路包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀一、膨胀阀一、蒸发器和蒸发风机之间通过连接管进行连接，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机和储液罐与电池热管理回路共用。

(2)有益效果

本实用新型提供集成乘员舱空调电池热管理系统及控制方法，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：在纯电动客车内设计一种采用R410a制冷剂的客车空调与电池热管理集成系统能够在保持空调系统对乘员舱具有良好的温度调节基础上，也能对动力电池组进行良好的热管理。这一系统能够保证电池处在适宜的工作范围之内，使电池具有良好的充放电能力，延长电池使用寿命。采用R410a制冷剂，利用R410a制冷剂的高压力和高气体密度的特点，可以减少压缩机排量和制冷剂灌注量，同时系统将客车空调回路和电池热管理回路并联，共用一个压缩机，共用一个冷凝器，共用一个冷凝风机，共用一个储液罐，简化了系统的结构，减小了系统的尺寸，减少了系统的能耗，降低了系统的成本，并且能够减小整车总质量，同时提高纯电动客车的续驶里程。

附图说明

图1为本实用新型的连接结构示意图。

附图标记为：1-水泵；2-压缩机；3-蒸发器；4-蒸发风机；5-冷凝器；6-膨胀阀一；7-电磁阀一；8-储液罐；9-冷凝风机；10-电磁阀二；11-膨胀阀二；12- 板式换热器；13-电池液冷板。

具体实施方式

实施例1

结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型所述的集成乘员舱空调电池热管理系统，包括电池热管理系统与客车空调系统，电池热管理系统包括有电池热管理回路，电池热管理回路通过板式换热器12连接冷却液回路和制冷剂回路；客车空调系统包括有客车空调回路，客车空调回路与电池热管理回路上的制冷剂回路并联，共用压缩机2、冷凝器5、冷凝风机9、储液罐8，压缩机2采用全直流变频压缩机，可根据客车空调负荷和电池负荷的变化自动调节压缩机输出，减少压缩机启停次数，实现精确控温和节能；冷凝风机9采用全直流无数冷凝风机，在制冷模式状态下，根据压力和温度自动调节风机转速，保证系统运行可靠。

电池热管理系统包括压缩机2、冷凝器3、冷凝风机9、储液罐8、电磁阀二10、膨胀阀二11、板式换热器12、电池液冷板13和水泵1，压缩机2、冷凝器3、冷凝风机9、储液罐8、电磁阀二10、膨胀阀二11、板式换热器12、电池液冷板13和水泵1之间通过连接管进行连接，所述连接管上安装有温度传感器和压力传感器。

客车空调系统包括压缩机2、冷凝器3、冷凝风机9、储液罐8、电磁阀一7、膨胀阀一6、蒸发器3和蒸发风机4，压缩机2、冷凝器3、冷凝风机9、储液罐 8、电磁阀一7、膨胀阀一6、蒸发器3和蒸发风机4之间通过连接管进行连接，所述连接管上安装有压力传感器。

冷却液回路包括水泵1、电池液冷板13、板式换热器12，水泵1为电池热管理回路中冷却液的循环提供动力；电池液冷板13在冷却液流经电池液冷板13 时对动力电池进行温度调节，实现电池的冷却；板式换热器12包含冷却液通道和制冷剂通道，两个通道物质彼此隔离，相互交换热量。

制冷剂回路包括板式换热器12、压缩机2、冷凝器3、冷凝风机9、储液罐 8、电磁阀二10和膨胀阀二11，压缩机2压缩R410a制冷剂；冷凝器3对R410a 制冷剂进行冷凝；冷凝风机9对冷凝器3进行散热降温；储液罐8储存、干燥、过滤R410a制冷剂；电磁阀二10：电池热管理回路电磁阀，控制R410a制冷剂在该回路的流量；膨胀阀二11：电池热管理回路膨胀阀，对R410a制冷剂进行节流降压。

客车空调回路包括压缩机2、冷凝器3、冷凝风机9、储液罐8、电磁阀一7、膨胀阀一6、蒸发器3和蒸发风机4；电磁阀一7：客车空调回路电磁阀，控制R410a制冷剂在该回路的流量；膨胀阀一6：客车空调回路膨胀阀，对R410a制冷剂进行节流降压；蒸发器3，对乘员舱进行温度调节，实现乘员舱的冷却；蒸发风机4强制空气对流，促使乘员舱内气体经过蒸发器3，以实现降温。

系统工作原理：

冷却液回路：水泵1→板式换热器12冷却液通道→电池液冷板13→水泵1，形成一个无限循环的动力电池冷却液回路，内部冷却介质为50％乙二醇水溶液；

制冷剂回路：压缩机2→冷凝器3→储液罐8→电磁阀二10→膨胀阀二11 →板式换热器12制冷剂通道→压缩机2，形成一个无限循环的制冷剂回路，内部流通冷却介质为R410a制冷剂。

电池热管理回路通过板式换热器12将冷却液回路中的热量带到制冷剂回路，实现对冷却液的降温，从而使得经过电池液冷板13的冷却液实现对动力电池的降温。在这个过程中，制冷剂回路和冷却液回路，相辅相成，不断对动力电池进行降温散热。

水泵1→板式换热器12冷却液通道→电池液冷板13→水泵1，形成一个无限循环的动力电池冷却液回路，内部冷却介质为50％乙二醇水溶液。该模式下，电池热管理系统制冷剂回路不运行，冷却液回路持续给动力电池散热，降低各电池包间的温差，以达到均温效果。

客车空调回路：压缩机2→冷凝器3→储液罐8→电磁阀一7→膨胀阀一6 →蒸发器3→压缩机2，形成一个无限循环的客车空调回路，内部流通冷却介质为R410a制冷剂。该模式下，客车空调回路通过蒸发风机4强制空气对流，促使乘员舱内热的气体经过蒸发器3，热量通过蒸发器3内的R410a制冷剂带走，实现对乘员舱的冷却。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.集成乘员舱空调电池热管理系统，其特征在于，包括电池热管理系统与客车空调系统，电池热管理系统包括有电池热管理回路，电池热管理回路通过板式换热器连接冷却液回路和制冷剂回路；客车空调系统包括有客车空调回路，客车空调回路与电池热管理回路上的制冷剂回路并联。

2.根据权利要求1所述的集成乘员舱空调电池热管理系统，其特征在于，所述电池热管理系统包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀二、膨胀阀二、板式换热器、电池液冷板和水泵，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀二、膨胀阀二、板式换热器、电池液冷板和水泵之间通过连接管进行连接，所述连接管上安装有温度传感器和压力传感器。

3.根据权利要求1所述的集成乘员舱空调电池热管理系统，其特征在于，所述客车空调系统包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀一、膨胀阀一、蒸发器和蒸发风机，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀一、膨胀阀一、蒸发器和蒸发风机之间通过连接管进行连接，所述连接管上安装有压力传感器。

4.根据权利要求1所述的集成乘员舱空调电池热管理系统，其特征在于，所述冷却液回路包括水泵、电池液冷板和板式换热器之间通过连接管进行连接，所述板式换热器包含冷却液通道和制冷剂通道，两个通道物质彼此隔离，相互交换热量。

5.根据权利要求1所述的集成乘员舱空调电池热管理系统，其特征在于，所述制冷剂回路包括板式换热器、压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀二和膨胀阀二之间通过连接管进行连接。

6.根据权利要求1所述的集成乘员舱空调电池热管理系统，其特征在于，所述客车空调回路包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、储液罐、电磁阀一、膨胀阀一、蒸发器和蒸发风机之间通过连接管进行连接，所述压缩机、冷凝器、冷凝风机和储液罐与电池热管理回路共用。

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