CN219017757U - 一种储能热泵型电池热能管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种储能热泵型电池热能管理装置，包括制冷组件、电池冷却组件、除湿组件，制冷组件包括压缩机、四通阀、换热器组和气液分流器，换热器组包括板式换热器、经济器、翅片式换热器，翅片式换热器安装有自然冷却换热器，电池冷却组件包括电池包管理组、水泵、膨胀罐、三通阀，采用本结构的制冷组件与电池冷却组件、除湿组件，结构紧凑，可以满足夏季供冷、冬季供暖的同时，有效地控制电池管理组的环境湿度，始终保持电池使用保持在特定的温度与湿度，确保电池使用性能适用性广泛，且在自然冷却换热器作用下实现节能，节省运行成本。

Description

一种储能热泵型电池热能管理装置

技术领域

本实用新型涉及电池热能管理装置的技术领域，具体说是一种储能热泵型电池热能管理装置。

背景技术

目前，电池储能技术具有削峰填谷、保障电力系统安全稳定运行等方面作用，其将成为实现电力系统碳中和的关健支撑。

其中，液冷电池热管理机组作为电池储能系统的核心，其具有载热量大，换热效率高，节省占地面积等优点。但是，在实际应用中，在高温高湿地区，除了电池需要维持适宜的温度范围外，对储能电池外部环境的控温控湿也是必不可少的。

为此，现有中国专利号为CN202220134827.1公开了一种带环境除湿功能的液冷储能电池热管理装置，其将环境除湿组件与液冷储能电池的热管理组件进行集成，可取代除湿机或精密空调除湿的形式，保证储能电池冷却需求的前提下，可对电池环境湿度进行调控。

但是，该带环境除湿功能的液冷储能电池热管理装置存在以下问题：

1)只能实现单冷模式，不能供暖，不适应低温地区使用；

2)耗能大，需要压缩机不停工作才能对电池保持在特定温度，耗电量大。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种储能热泵型电池热能管理装置,结构紧凑，具有供冷供热功能又具备除湿功能，适用性广泛，且节能，节省运行成本。

本实用新型的发明目的是这样实现的：一种储能热泵型电池热能管理装置，包括制冷组件、电池冷却组件、除湿组件，所述制冷组件包括压缩机、四通阀、换热器组和气液分离器，其中，所述换热器组包括板式换热器、经济器、翅片式换热器，所述压缩机、四通阀、板式换热器、经济器、翅片式换热器、气液分离器通过管道依次连通，所述翅片式换热器安装有自然冷却换热器，所述电池冷却组件包括电池包管理组、水泵、膨胀罐、三通阀，所述电池包管理组的的进液端与板式换热器的出水端连通，电池包管理组的出液端与水泵的进液端连通，水泵的出液端与膨胀罐的进水端连通，膨胀罐的出水端通过三通阀与自然冷却换热器的进液端连通，所述自然冷却换热器的出液端与板式换热器的进液端连通。

根据上述进行优化，所述翅片式换热器设有与经济器通断用的第一节流阀，所述第一节流阀的两端口分别与翅片式换热器、经济器连接。

根据上述进行优化，所述翅片式换热器设有与除湿组件通断用的第二节流阀，第二节流阀的两端口分别与翅片式换热器、除湿组件连接。

根据上述进行优化，所述自然冷却换热器设为微通道换热器。

根据上述进行优化，所述除湿组件包括蒸发器和送风机，蒸发器的两端口分别与翅片式换热器、气液分离器连接，送风机的进风口与出风口分别与电池包管理组的出风口、蒸发器的进风口连通，所述蒸发器的出风口与电池包管理组的进风口连通。

根据上述进行优化，所述制冷组件设有喷气增焓路径，所述喷气增焓路径的一端连通在板式换热器的出口端，喷气增焓路径途经经济器且其另一端与压缩机的增焓口连通。

根据上述进行优化，所述板式换热器设有与喷气增焓路径通断用的第三节流阀，第三节流阀的两端口分别与板式换热器、经济器连接。

根据上述进行优化，所述水泵与膨胀罐之间安装有辅助电热器。

本实用新型的优点在于：

1)采用本结构的制冷组件和除湿组件，可以满足夏季供冷、冬季供暖的同时，有效地控制电池管理组的环境湿度，始终保持电池使用保持在特定的温度与湿度，确保电池使用性能。

2)能过在制冷组件上增设自然冷却换热器，可以在压缩机不启动的情况下，利用风冷形式对电池冷却水进行自然冷却，降低能耗，减少运行成本。

附图说明

附图1为本实用新型较佳实施例制冷组件和除湿组件的工作原理图。

附图2为本实用新型较佳实施例电池冷却组件冷却水的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

根据附图1至图2所示，本实用新型的储能热泵型电池热能管理装置，包括制冷组件、电池冷却组件、除湿组件，所述制冷组件包括压缩机1、四通阀2、换热器组和气液分离器3。其中，所述换热器组包括板式换热器4、经济器5、翅片式换热器6，所述压缩机1、四通阀2、板式换热器4、经济器5、翅片式换热器6、气液分离器3通过管道依次连通。所述翅片式换热器6安装有自然冷却换热器7，所述电池冷却组件包括电池包管理组8、水泵9、膨胀罐10、三通阀11，所述电池包管理组8的的进液端与板式换热器4的出水端连通。所述电池包管理组8的出液端与水泵9的进液端连通，水泵9的出液端与膨胀罐10的进水端连通，膨胀罐10的出水端通过三通阀11与自然冷却换热器7的进液端连通，所述自然冷却换热器7的出液端与板式换热器4的进液端连通。

参照图1至图2所示，所述翅片式换热器6设有与经济器5通断用的第一节流阀12，所述第一节流阀12的两端口分别与翅片式换热器6、经济器5连接。所述翅片式换热器6设有与除湿组件通断用的第二节流阀13，第二节流阀13的两端口分别与翅片式换热器6、除湿组件连接。

而且，所述制冷组件设有喷气增焓路径16，所述喷气增焓路径16的一端连通在板式换热器4的出口端，喷气增焓路径16途经经济器5且其另一端与压缩机1的增焓口连通。所述板式换热器4设有与喷气增焓路径16通断用的第三节流阀17，第三节流阀17的两端口分别与板式换热器4、经济器5连接。

另外，所述除湿组件包括蒸发器14和送风机15。蒸发器14的两端口分别与翅片式换热器6、气液分离器3连接，送风机15的进风口与出风口分别与电池包管理组8的出风口、蒸发器14的进风口连通，所述蒸发器14的出风口与电池包管理组8的进风口连通。

制冷模式运行的工作原理：

压缩机1运行，冷媒经过压缩机1变成高温高压蒸汽，经四通阀2进入翅片式换热器6冷却换热，冷媒蒸汽被冷凝成液体，此时第一节流阀12开启，液体冷媒经第一节流阀12进入经济器5，进一步使冷媒二次降温，再输送到板式换热器4进行换热，实现对电池包管理的冷却水进行冷却，此时冷媒吸热蒸发并通过四通阀2、气液分离器3后被压缩机1吸入，周而复始，实现制冷循环。

期间，需要对电池包管理组8进行湿度控制时，第二节流阀13开启，使经过翅片换热器的部分液体冷媒经过第二节流阀13通往除湿组件的蒸发器14，在蒸发器14内进行热交换，使电池包管理组8内的空气进行降温并除湿，然后通过气液分离器3回到压缩机1，从而实现调控电池包管理组8使用环境的温度和湿度。当电池包管理组8使用环境的温度和湿度达到指定值时，第二节流阀13可以关闭。

制热模式运行的工作原理：

压缩机1排出高压制冷蒸汽，通过四通阀2转向热泵工作位置以流入板式换热器4进行热交换，冷媒蒸气遇冷放出的潜热，将电池包管理组8的冷却水进行加热，达到对电池包管理组8供暖后，冷凝后的液态冷媒，途经经济器5进行冷凝后的液态冷媒，经第一节流阀12进入翅片式换热器6，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的冷媒经过四通阀2、气液分离器3后被压缩机1吸入，完成制热循环。

期间，由于增设有喷气增焓路径16，在第三节流阀17控制喷气增焓路径16打开，途经经济器5后的冷媒通过喷气增焓路径16快速通往压缩机1的增焓口，提升压缩机1在低温温度环境下的排气量，增加制热量，提升换热效率。

这样，采用本结构的制冷组件和除湿组件，可以满足夏季供冷、冬季供暖的同时，有效地控制电池管理组的环境湿度，始终保持电池使用保持在特定的温度与湿度，确保电池使用性能。

还有，由于在翅片式换热器6增设自然冷却换热器7，充分利用环境温度差，提升换热效率，减少耗能。

参照图1至图2所示，进一步细化，所述自然冷却换热器7设为微通道换热器，所述水泵9与膨胀罐10之间安装有辅助电热器18。

即，制冷或制热模式时电池包管理组8件的冷却水工作原理：

运行时，水泵9工作，将电池包管理组8的冷却水抽到膨胀罐10，利用三通阀11使冷却水流到自然冷却换热器7内，由于本自然冷却换热器7利用风冷的形式，充分利用环境温度对冷却水进行降温或加热后，再通往板式换热器4进行热交换，进一步实现供电池包管理组8件制冷、制热或除霜，以适应低温、高温、高湿地区使用。同时，在自然冷却换热器7的作用下，可以在压缩机1不启动的情况下，利用风冷形式对电池冷却水进行自然冷却或预热，降低能耗，减少运行成本。

上述具体实施例仅为本实用新型效果较好的具体实施方式，凡与本实用新型的储能热泵型电池热能管理装置相同或等同的结构，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种储能热泵型电池热能管理装置，包括制冷组件、电池冷却组件、除湿组件，所述制冷组件包括压缩机(1)、四通阀(2)、换热器组和气液分离器(3)，其特征在于：所述换热器组包括板式换热器(4)、经济器(5)、翅片式换热器(6)，所述压缩机(1)、四通阀(2)、板式换热器(4)、经济器(5)、翅片式换热器(6)、气液分离器(3)通过管道依次连通，所述翅片式换热器(6)安装有自然冷却换热器(7)，所述电池冷却组件包括电池包管理组(8)、水泵(9)、膨胀罐(10)、三通阀(11)，所述电池包管理组(8)的进液端与板式换热器(4)的出水端连通，电池包管理组(8)的出液端与水泵(9)的进液端连通，水泵(9)的出液端与膨胀罐(10)的进水端连通，膨胀罐(10)的出水端通过三通阀(11)与自然冷却换热器(7)的进液端连通，所述自然冷却换热器(7)的出液端与板式换热器(4)的进液端连通。

2.根据权利要求1所述储能热泵型电池热能管理装置，其特征在于：所述翅片式换热器(6)设有与经济器(5)通断用的第一节流阀(12)，所述第一节流阀(12)的两端口分别与翅片式换热器(6)、经济器(5)连接。

3.根据权利要求1所述储能热泵型电池热能管理装置，其特征在于：所述翅片式换热器(6)设有与除湿组件通断用的第二节流阀(13)，第二节流阀(13)的两端口分别与翅片式换热器(6)、除湿组件连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述储能热泵型电池热能管理装置，其特征在于：所述自然冷却换热器(7)设为微通道换热器。

5.根据权利要求1或3所述储能热泵型电池热能管理装置，其特征在于：所述除湿组件包括蒸发器(14)和送风机(15)，蒸发器(14)的两端口分别与翅片式换热器(6)、气液分离器(3)连接，送风机(15)的进风口与出风口分别与电池包管理组(8)的出风口、蒸发器(14)的进风口连通，所述蒸发器(14)的出风口与电池包管理组(8)的进风口连通。

6.根据权利要求1至3任一项所述储能热泵型电池热能管理装置，其特征在于：所述制冷组件设有喷气增焓路径(16)，所述喷气增焓路径(16)的一端连通在板式换热器(4)的出口端，喷气增焓路径(16)途经经济器(5)且其另一端与压缩机(1)的增焓口连通。

7.根据权利要求6所述储能热泵型电池热能管理装置，其特征在于：所述板式换热器(4)设有与喷气增焓路径(16)通断用的第三节流阀(17)，第三节流阀(17)的两端口分别与板式换热器(4)、经济器(5)连接。

8.根据权利要求1所述储能热泵型电池热能管理装置，其特征在于：所述水泵(9)与膨胀罐(10)之间安装有辅助电热器(18)。

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