CN218731245U - 电池热管理系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种电池热管理系统及工程机械。电池热管理系统包括：热交换回路、循环回路及冷却回路，热交换回路适于与电池组发生热交换；循环回路具有第一换热器、第二换热器，循环回路中的制冷剂与热交换回路中的第一冷却剂在第一换热器中发生热交换；冷却回路包括依次连接的第二换热器、第一散热器及第二水泵，循环回路中的制冷剂与冷却回路中的第二冷却剂在第二换热器中发生热交换，冷却回路中的第二冷却剂通过第一散热器散热，以降低第二冷却剂的温度。第二换热器相当于冷凝器的作用，通过冷却回路间接对电池组散热，并且冷却回路通过液冷的形式来进行散热，不易发生脏堵。

Description

电池热管理系统及工程机械

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种电池热管理系统及工程机械。

背景技术

目前，电动化工程机械快速发展，纯电挖掘机等工程机械上设置有电池作为动力源，为保证电池温度的合理性，相应地设置有电池热管理系统。现有技术中的电池热管理系统中所用的冷凝器通常是风冷式的冷凝器，不仅占用空间大，而且由于工程机械的工况较为恶劣，导致风冷式冷凝器极易脏堵，脏堵后的冷凝器清理难度较大，使得电池热管理系统的维护难度较大。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的电池热管理系统易脏堵的缺陷，从而提供一种不易脏堵的电池热管理系统及工程机械。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电池热管理系统，包括：热交换回路，适于与电池组发生热交换；循环回路，具有第一换热器、第二换热器，循环回路中的制冷剂与热交换回路中的第一冷却剂在第一换热器中发生热交换；冷却回路，包括依次连接的第二换热器、第一散热器及第二水泵，循环回路中的制冷剂与冷却回路中的第二冷却剂在第二换热器中发生热交换，冷却回路中的第二冷却剂通过第一散热器散热，以降低第二冷却剂的温度。

可选的，热交换回路包括依次连接的液冷板、第一换热器及第一水泵，液冷板适于与电池组发生热交换。

可选的，循环回路还包括：压缩机，第一换热器、压缩机及第二换热器依次连接。

可选的，第一换热器和第二换热器均为板式换热器。

可选的，循环回路还包括：热力膨胀阀，热力膨胀阀设置在第一换热器和第二换热器之间，以调节制冷剂的流量。

可选的，热交换回路还包括：加热器，加热器设置在液冷板的上游，加热器选择性地加热第一冷却剂，以升高电池组的温度。

可选的，加热器为WPTC加热器。

本实用新型还提供了一种工程机械，包括：热管理系统，热管理系统包括上述的电池热管理系统。

可选的，热管理系统还包括：电机冷却系统，电机冷却系统包括第二散热器，第二散热器与工程机械的电机及电气元件对应设置，以降低电机及电气元件的温度。

可选的，电池热管理系统还包括冷却风扇，冷却风扇与第二散热器和第一散热器对应设置，冷却风扇适于同时向第二散热器和第一散热器吹风。

本实用新型具有以下优点：

通过设置热交换回路与电池组发生热交换，设置循环回路中的制冷剂与热交换回路中的第一冷却剂在第一换热器中发生热交换，实现对第一冷却剂的温度的改变，同时，设置循环回路中的制冷剂与冷却回路中的第二冷却剂在第二换热器中发生热交换，第二换热器相当于冷凝器的作用，以实现对制冷剂的冷凝，通过第一散热器实现第二冷却剂的散热，从而通过冷却回路间接对电池组散热，并且冷却回路通过液冷的形式来进行热交换及散热，与传统的风冷式冷凝器相比，不易发生脏堵，便于清理，体积更小，提高了空间布置的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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示出了本实用新型实施例的电池热管理系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、液冷板；2、第一换热器；3、压缩机；4、第二换热器；5、第一散热器；6、第二水泵；7、热力膨胀阀；8、加热器；9、第一水泵；10、第二散热器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本实施例的电池热管理系统包括：热交换回路、循环回路及冷却回路，热交换回路适于与电池组发生热交换；循环回路具有第一换热器2、第二换热器4，循环回路中的制冷剂与热交换回路中的第一冷却剂在第一换热器2中发生热交换；冷却回路包括依次连接的第二换热器4、第一散热器5及第二水泵6，循环回路中的制冷剂与冷却回路中的第二冷却剂在第二换热器4中发生热交换，冷却回路中的第二冷却剂通过第一散热器5散热，以降低第二冷却剂的温度。

应用本实施例的电池热管理系统，通过设置热交换回路与电池组发生热交换，设置循环回路中的制冷剂与热交换回路中的第一冷却剂在第一换热器2中发生热交换，实现对第一冷却剂的温度的改变，同时，设置循环回路中的制冷剂与冷却回路中的第二冷却剂在第二换热器4中发生热交换，第二换热器4相当于冷凝器的作用，以实现对制冷剂的冷凝，通过第一散热器5实现第二冷却剂的散热，从而通过冷却回路间接对电池组散热，并且冷却回路通过液冷的形式来进行热交换及散热，与传统的风冷式冷凝器相比，不易发生脏堵，便于清理，体积更小，提高了空间布置的灵活性。

在本实施例中，热交换回路包括依次连接的液冷板1、第一换热器2及第一水泵9，液冷板1适于与电池组发生热交换。循环回路还包括：压缩机3，第一换热器2、压缩机3及第二换热器4依次连接。

需要说明的是，第一冷却剂在热交换回路中循环，第一水泵9为第一冷却剂的循环提供驱动力；制冷剂在循环回路中循环，压缩机3为制冷剂的循环提供驱动力；第二冷却剂在冷却回路中循环，第二水泵6为第二冷却剂的循环提供驱动力。电池组是电动工程机械中作为动力源的电池组，电池组在为工程机械提供动力过程中，其自身发热，为保障电池组在合适的温度范围内工作，保障电池组的正常运行，设置本实施例的电池热管理系统与电池组进行热交换。液冷板1与电池组对应设置，在电池组工作过程中温度过高而需要冷却时，液冷板1中的第一冷却剂通过带走电池组的热量实现对电池组的冷却；而当冬季低温环境时，为保障电池正常工作，液冷板1中的第一冷却液为温度偏高的液体，通过向电池组放热来加热电池组。循环回路具有制冷模式(无制热模式)，液冷板1用于冷却电池组时，循环回路为制冷模式，用于冷却第一冷却剂；其中，图1中箭头所示的是制冷模式时的制冷剂的流动方向，此时，与第一冷却剂发生热交换后的制冷剂由于吸热汽化，从第一换热器2流出，依次经过压缩机3的压缩及第二换热器4冷凝，再次液化后流回到第一换热器2中，以继续和第一冷却剂发生热交换，降低第一冷却剂的温度。

本实施例的电池热管理系统对动力电池冷却过程为：电池组的热量经过第一换热器2与制冷剂热交换，制冷剂经第一换热器2蒸发，吸热后的冷媒经过压缩机3变为高温高压状态，再经第二换热器4冷凝，将冷媒侧吸收的热量交换至电池冷却回路中，最后通过第一散热器5将热量散出，依次循环，实现动力电池的冷却。

在本实施例中，第二换热器4为板式换热器，第一换热器2为板式换热器，板式换热器换热效率高、体积小，有利于减小整个系统的整体体积。

在本实施例中，循环回路还包括：热力膨胀阀7，热力膨胀阀7设置在第一换热器2和第二换热器4之间，以调节制冷剂的流量，热力膨胀阀7应用广泛且调节效果好。

在本实施例中，热交换回路还包括：加热器8，加热器8设置在液冷板1的上游，加热器8选择性地加热第一冷却剂，以升高电池组的温度。在冬季低温环境下，动力电池组需要加热时，开启加热器8来加热第一冷却剂，第一冷却剂通过液冷板1与电池组接触，第一冷却剂的温度高于电池的温度，从而通过热交换来提高电池组的温度，保障动力电池和合适的温度工作，以保障电池正常运行。

在本实施例中，加热器8为WPTC加热器，WPTC加热器应用广泛、发热效果好且稳定可靠。

在本实施例中，第一冷却剂和第二冷却剂均为防冻液，用防冻液作为冷却剂的冷却效果好且成本低。

优选地，液冷板1为水冷板，第一散热器5为水散热器。

本实用新型还提供了一种工程机械，其包括：热管理系统，热管理系统包括上述的电池热管理系统。

在本实施例中，热管理系统还包括：电机冷却系统，电机冷却系统包括第二散热器10，第二散热器10与工程机械的电机及电气元件对应设置，以降低电机及电气元件的温度。电机冷却系统包括电机、控制器、水泵、第二散热器10等，第二散热器10、电机、控制器及水泵依次连接并形成电机冷却回路，第二散热器10用于对电机冷却回路中的冷却液进行散热。需要说明的是，电机、控制器中均设有供冷却液流动的冷却通道。

在本实施例中，电池热管理系统还包括冷却风扇，冷却风扇与第二散热器10和第一散热器5对应设置，冷却风扇适于同时向第二散热器10和第一散热器5吹风，以加快散热速率，第二散热器10和第一散热器5共用一个冷却风扇，可提高零部件利用率，降低电池热管理维护的难度。

在本实施例中，工程机械为电动工程机械，可以是电动挖掘机、电动起重机、电动旋挖钻机等等。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：

1、采用板式换热器替代风冷式冷凝器的方式实现制冷剂循环，可以减小电池热管理系统的体积，避免风冷式冷凝器由于需要不断地吹风而造成的易脏堵情况的出现，降低系统的维护难度；

2、冷却回路的第一散热器5与电机冷却系统的第二散热器10并排布置，共用冷却风扇，可提高零部件利用率，降低电池热管理维护的难度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括：

热交换回路，适于与电池组发生热交换；

循环回路，具有第一换热器(2)、第二换热器(4)，所述循环回路中的制冷剂与所述热交换回路中的第一冷却剂在所述第一换热器(2)中发生热交换；

冷却回路，包括依次连接的所述第二换热器(4)、第一散热器(5)及第二水泵(6)，所述循环回路中的制冷剂与冷却回路中的第二冷却剂在所述第二换热器(4)中发生热交换，所述冷却回路中的第二冷却剂通过所述第一散热器(5)散热，以降低所述第二冷却剂的温度。

2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述热交换回路包括依次连接的液冷板(1)、第一换热器(2)及第一水泵(9)，所述液冷板(1)适于与电池组发生热交换。

3.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述循环回路还包括：压缩机(3)，所述第一换热器(2)、压缩机(3)及第二换热器(4)依次连接。

4.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第一换热器(2)和所述第二换热器(4)均为板式换热器。

5.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述循环回路还包括：热力膨胀阀(7)，所述热力膨胀阀(7)设置在所述第一换热器(2)和所述第二换热器(4)之间，以调节所述制冷剂的流量。

6.根据权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于，所述热交换回路还包括：加热器(8)，所述加热器(8)设置在所述液冷板(1)的上游，所述加热器(8)选择性地加热所述第一冷却剂，以升高所述电池组的温度。

7.根据权利要求6所述的电池热管理系统，其特征在于，所述加热器(8)为WPTC加热器。

8.一种工程机械，其特征在于，包括：热管理系统，所述热管理系统包括权利要求1-7中任意一项所述的电池热管理系统。

9.根据权利要求8所述的工程机械，其特征在于，所述热管理系统还包括：电机冷却系统，所述电机冷却系统包括第二散热器(10)，所述第二散热器(10)与所述工程机械的电机及电气元件对应设置，以降低所述电机及所述电气元件的温度。

10.根据权利要求9所述的工程机械，其特征在于，所述电池热管理系统还包括冷却风扇，所述冷却风扇与所述第二散热器(10)和所述第一散热器(5)对应设置，所述冷却风扇适于同时向所述第二散热器(10)和所述第一散热器(5)吹风。

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