CN219534654U - 一种紧凑型电池液冷机组 - Google Patents

Abstract

一种紧凑型电池液冷机组，包括制冷系统和三通管组，三通管组包括端头同时连接的第一支管、第二支管和第三支管，三个支管的尾端分别为第一管口、第二管口和第三管口，工作时第一支管和第三支管其一不流通流体；第二管口与电池内冷却器连接，电池内冷却器通过换热管路与第一管口连通，换热管路上串联加热器、第一泵和制冷系统的蒸发器；散热管路依次串联第二泵、电池外冷却器、单向阀，散热管路的两端分别与制冷系统的冷凝器连通，散热管路与第三管口连接；电池外冷却器一侧设置风扇；散热管路通过连通管与第一管口连接；换热管路连接有补水系统，从而便于电池液冷机组的安装布置，减少压缩机的工作时间，减少机组的整体功耗，延长电池的续航时间。

Description

一种紧凑型电池液冷机组

技术领域

本实用新型涉及电池热管理技术领域，尤其是一种紧凑型电池液冷机组。

背景技术

锂电池合理的温度范围为20到40度，超出这个范围，锂电池安全性和工作寿命将降低。现有技术中通常采用一个独立的电池液冷机组来进行电池温度控制。

该电池液冷机组包含壳体、冷凝器、压缩机、蒸发器、冷凝器的散热回路、电池内冷却器的换热回路以及换热回路上的PTC加热器等。散热回路对冷凝器进行散热，通过换热回路与蒸发器换热对电池内冷却器中流体冷却，PTC加热器用于电池内冷却器中流体的加热。

该机组由于散热回路自带风扇，体积庞大，在整机中不容易布置。另外无论环境温度高低，仅靠压缩机制冷来冷却电池内冷却器中流体，功耗大，降低了电池的续航时间。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种紧凑型电池液冷机组，从而便于电池液冷机组的安装布置，减少压缩机的工作时间，减少机组的整体功耗，延长电池的续航时间。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种紧凑型电池液冷机组，包括制冷系统，所述制冷系统包括依次通过管路串联并形成回路的气液分离器、压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀和蒸发器，

还包括三通管组，所述三通管组包括第一支管、第二支管和第三支管，第一支管、第二支管和第三支管的端头同时连接，所述第一支管的尾端为第一管口，所述第二支管的尾端为第二管口，所述第三支管的尾端为第三管口，工作时第一支管和第三支管其一不流通流体；

所述第二管口与电池内冷却器的一端连接，所述电池内冷却器的另一端通过换热管路与第一管口连通，所述换热管路上串联有加热器、第一泵和所述蒸发器；

还包括散热管路，所述散热管路依次串联有第二泵、电池外冷却器和单向阀，所述散热管路的两端分别与所述冷凝器连通，所述电池外冷却器和第二泵之间的散热管路与第三管口连接；

电池外冷却器一侧设置有风扇，所述风扇用于带动环境空气与所述电池外冷却器换热；

所述单向阀和电池外冷却器之间的散热管路通过连通管与第一管口连接；

所述换热管路连接有补水系统。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一支管上设置有第一电磁阀，所述第三支管上设置有第二电磁阀。

还包括三通阀，所述第一支管、第二支管和第三支管的端头分别与三通阀的三个接口连接。

所述补水系统的结构为：包括第一补水管路，所述第一补水管路的一端与所述换热管路连接，所述第一补水管路的另一端连接有膨胀罐，所述第一补水管路上设置有分支管路，所述分支管路上设置有补水阀，所述膨胀罐的出口与所述分支管路之间的第一补水管路上设置截止阀。

所述电池外冷却器与电池液冷机组附近的其他设备共用所述风扇。

所述加热器为电加热器或热流体加热器。

所述电池外冷却器为板式换热器、铝合金板翅式换热器或铝合金管带式换热器。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，通过设置电池外冷却器，将用于给冷凝器散热的风扇置于制冷系统外部，便于电池液冷机的安装布置；通过连通管和可改变流体流通路径的三通管组将电池内冷却器的换热回路和冷凝器的散热回路耦合，在保持机组管路简洁的同时，使风扇不仅可以给冷凝器散热，也可以给电池内冷却器散热，减少压缩机的工作时间，减少机组的整体功耗，延长电池的续航时间，同时补水系统在多个模式均可随时补充换热介质以及给换热介质提供膨胀空间。

本实用新型还包括如下优点：

(1)电池外冷却器和工程机械的其他冷却器比如液压油冷却器、电机冷却器组合在一起构成一个冷却模块，共用一个风扇，将这些冷却器和风扇布置在工程机械通风良好的部位，使电池液冷机组主体部分不包含风扇，甚至可以取消外壳，体积将大幅降低，使工程机械的热管理系统的布局变得非常紧凑、方便。

(2)对工程机械应用，加热器可以为热流体加热器，便于工程机械中的热回收，降低整体能耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图(制冷工作模式)。

图2为本实用新型实施例一的结构示意图(中低温工作模式)。

图3为本实用新型实施例一的结构示意图(加热工作模式)。

图4为本实用新型实施例二的结构示意图(制冷工作模式)。

其中：11、第一支管；110、第一管口；111、第一电磁阀；12、第二支管；120、第二管口；13、第三支管；130、第三管口；131、第二电磁阀；10、三通阀；

2、换热管路；21、第一泵；22、加热器；3、散热管路；31、电池外冷却器；310、风扇；32、单向阀；33、第二泵；

4、连通管；5、电池内冷却器；6、制冷系统；61、气液分离器；62、压缩机；63、蒸发器；64、膨胀阀；65、干燥过滤器；66、冷凝器；

7、补水系统；71、第一补水管路；72、补水阀；73、截止阀；74、膨胀罐；75、自动排气阀。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

实施例一：

如图1-图3所示，本实施例的紧凑型电池液冷机组，包括制冷系统6，制冷系统6包括依次通过管路串联并形成回路的气液分离器61、压缩机62、冷凝器66、干燥过滤器65、膨胀阀64和蒸发器63。

还包括三通管组，三通管组包括第一支管11、第二支管12和第三支管13，第一支管11、第二支管12和第三支管13的端头同时连接，第一支管11的尾端为第一管口110，第二支管12的尾端为第二管口120，第三支管13的尾端为第三管口130，工作时第一支管11和第三支管13其一不流通流体。

具体来说，工作时第一支管11和第三支管13其一不流通流体的状态有两种情况；一种情况为第一支管11和第二支管12连通，流体从第一管口110流向第二管口120；另一种情况为第三支管13和第二支管12连通，流体从第三管口130流向第二管口120，这两种情况可以通过多种管路阀门切断流体流通路径来实现。

第二管口120与电池内冷却器5的一端连接，电池内冷却器5的另一端通过换热管路2与第一管口110连通，换热管路2上串联有加热器22、第一泵21和蒸发器63。

具体来说，换热管路2与三通管组的第一支管11和第二支管12连接，形成电池内冷却器5的换热回路，由第一泵21驱动换热介质流动。

还包括散热管路3，散热管路3依次串联有第二泵33、电池外冷却器31和单向阀32，散热管路3的两端分别与冷凝器66连通，电池外冷却器31和第二泵33之间的散热管路3与第三管口130连接。电池外冷却器31一侧设置有风扇310，风扇310用于带动环境空气与电池外冷却器31换热。

具体来说，散热管路3串联电池外冷却器31、单向阀32、电池外冷却器31和第二泵33形成冷凝器66的散热回路。在第二泵33驱动下散热回路中的换热介质将冷凝器66的热量在电池外冷却器31处与环境空气进行热交换。

单向阀32和电池外冷却器31之间的散热管路3通过连通管4与第一管口110连接。

换热管路2连接有补水系统7。

具体来说，单向阀32处的流体只能从冷凝器66流向电池外冷却器31；在散热回路中设置电池外冷却器31，将用于给冷凝器66散热的风扇310置于制冷系统6的外部，散热管路3与第三管口130连接的同时还通过连通管4与第一管口110连接，使散热管路3上的电池外冷却器31与换热回路耦合；补水系统7可随时给连接的管路补充换热介质以及给换热介质提供膨胀空间。

如图1所示，环境温度高时，制冷系统6工作，电池液冷机组为制冷工作模式，通过控制三通管组的第三支管13不流通流体，此时换热回路中的换热介质在第一泵21的驱动下稳定循环流动，散热回路中的换热介质在第二泵33的驱动下稳定循环流动，电池外冷却器31给冷凝器66散热，蒸发器63给电池内冷却器5降温。

制冷工作模式中为双回路，散热回路和换热回路中的换热介质相同，均为水。由于两个回路通过连通管4连通，当回路中缺水时，可及时通过补水系统7补水；当两回路中任一一个回路介质膨胀时，可及时进入补水系统7中。

如图2所示，环境温度为中低温时，制冷系统6不工作，电池液冷机组为中低温模式，通过控制三通管组的第一支管11不流通流体，使换热回路中局部路径改变形成新的换热回路，换热管路2中的换热介质在第一泵21的驱动流经电池外冷却器31，与环境空气进行热交换后进入电池内冷却器5给电池进行散热，减少压缩机的工作时间。

在满足电池的冷量需求的同时，减少压缩机62的工作时间，减少机组的整体功耗，延长电池的续航时间。

如图3所示，环境温度为低温时，制冷系统6不工作，电池液冷机组为加热工作模式。通过控制三通管组的第三支管13不流通流体，此时换热回路中的换热介质在第一泵21的驱动下循环流动并被加热器22加热，加热后的换热介质流向电池内冷却器5，对电池进行加热。

中低温模式和加热工作模式中均为单回路，补水系统7可随时给回路补充换热介质以及给换热介质提供膨胀空间。

通过设置电池外冷却器31，将用于给冷凝器66散热的风扇310置于制冷系统6外部，便于电池液冷机的安装布置；通过连通管4和可改变流体流通路径的三通管组将电池内冷却器5的换热回路和冷凝器66的散热回路耦合，在保持机组管路简洁的同时，使风扇310不仅可以给冷凝器66散热，也可以给电池内冷却器5散热，减少压缩机62的工作时间，减少机组的整体功耗，延长电池的续航时间，同时补水系统7在多个模式均可随时补充换热介质以及给换热介质提供膨胀空间。

为了便于电池液冷机组的控制，在第二支管12、换热管路2上分别设置温度压力传感器，用于检测电池液冷机组的进水和出水温度。

如图1-图3所示，进一步的，设计三通管组的具体结构时，在第一支管11上设置有第一电磁阀111，第三支管13上设置有第二电磁阀131。工作时通过控制第一电磁阀111和第二电磁阀131的开闭保证第一支管11和第三支管13其一不流通流体。第一电磁阀111和第二电磁阀131为电磁二通阀。

进一步的，补水系统7的结构为：包括第一补水管路71，第一补水管路71的一端与换热管路2连接，第一补水管路71的另一端连接有膨胀罐74，第一补水管路71上设置有分支管路，分支管路上设置有补水阀72，膨胀罐74的出口与分支管路之间的第一补水管路71上设置截止阀73。膨胀罐74上设置有自动排气阀75，膨胀罐74用于给机组补水和提供膨胀空间，膨胀罐74缺水时通过分支管路补水。

进一步的，电池外冷却器31与电池液冷机组附近的其他设备共用风扇310。

具体来说，电池外冷却器31可以独立出来和工程机械的其他冷却器比如液压油冷却器、电机冷却器组合在一起构成一个冷却模块，共用一个风扇310，将这些冷却器和风扇310布置在工程机械通风良好的部位，使电池液冷机组主体部分不包含风扇，甚至可以取消外壳，体积将大幅降低，使工程机械的热管理系统的布局变得非常紧凑、方便。

进一步的，加热器22为电加热器或热流体加热器。

具体来说，热流体加热器为通过热水或热油等进行换热的加热器，如利用机器液压油或电机冷却水的热回收换热器。

对储能应用，加热器22为电加热器。

对工程机械应用，加热器22可以为热流体加热器，便于工程机械中的热回收，降低整体能耗。

进一步的，电池外冷却器31为板式换热器、铝合金板翅式换热器或铝合金管带式换热器，提高电池液冷机组的换热效果。

本实施例的电池液冷机组的几种工作模式如下：

一、制冷工作模式

第一电磁阀111开、第二电磁阀131关；

压缩机62开，第一泵21开，第二泵33开，风扇310开，加热器22关，补水阀72关，截止阀73开；

电池液冷机组的进水温度为20-30℃，出水温度为10-15℃。

二、中低温工作模式

第一电磁阀111关、第二电磁阀131开；

压缩机62关，第一泵21开，第二泵33关，风扇310开，加热器22关，补水阀72关，截止阀73开；

电池液冷机组的进水温度为20-35℃，出水温度为15-20℃；

环境温度低于20℃。

三、加热工作模式

第一电磁阀111开、第二电磁阀131关；

压缩机62关，第一泵21开，第二泵33关，风扇310关，加热器22开，补水阀72关，截止阀73开；

电池液冷机组的进水温度为-30-0℃，出水温度为15-40℃。

实施例二：

如图4所示，与实施例一不同的是，三通管组的具体结构包括三通阀10，第一支管11、第二支管12和第三支管13的端头分别与三通阀10的三个接口连接。工作时通过三通阀10的切换保证第一支管11和第三支管13其一不流通流体。采用三通阀10便于整个系统控制线路的连接，减少装配量。

通过三通阀10的切换，可实现电池液冷机组制冷工作模式、中低温工作模式和加热工作模式的切换。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (7)

1.一种紧凑型电池液冷机组，包括制冷系统(6)，所述制冷系统(6)包括依次通过管路串联并形成回路的气液分离器(61)、压缩机(62)、冷凝器(66)、干燥过滤器(65)、膨胀阀(64)和蒸发器(63)，其特征在于：还包括三通管组，所述三通管组包括第一支管(11)、第二支管(12)和第三支管(13)，第一支管(11)、第二支管(12)和第三支管(13)的端头同时连接，所述第一支管(11)的尾端为第一管口(110)，所述第二支管(12)的尾端为第二管口(120)，所述第三支管(13)的尾端为第三管口(130)，工作时第一支管(11)和第三支管(13)其一不流通流体；

所述第二管口(120)与电池内冷却器(5)的一端连接，所述电池内冷却器(5)的另一端通过换热管路(2)与第一管口(110)连通，所述换热管路(2)上串联有加热器(22)、第一泵(21)和所述蒸发器(63)；

还包括散热管路(3)，所述散热管路(3)依次串联有第二泵(33)、电池外冷却器(31)和单向阀(32)，所述散热管路(3)的两端分别与所述冷凝器(66)连通，所述电池外冷却器(31)和第二泵(33)之间的散热管路(3)与第三管口(130)连接；

电池外冷却器(31)一侧设置有风扇(310)，所述风扇(310)用于带动环境空气与所述电池外冷却器(31)换热；

所述单向阀(32)和电池外冷却器(31)之间的散热管路(3)通过连通管(4)与第一管口(110)连接；

所述换热管路(2)连接有补水系统(7)。

2.如权利要求1所述的一种紧凑型电池液冷机组，其特征在于：所述第一支管(11)上设置有第一电磁阀(111)，所述第三支管(13)上设置有第二电磁阀(131)。

3.如权利要求1所述的一种紧凑型电池液冷机组，其特征在于：还包括三通阀(10)，所述第一支管(11)、第二支管(12)和第三支管(13)的端头分别与三通阀(10)的三个接口连接。

4.如权利要求1所述的一种紧凑型电池液冷机组，其特征在于：所述补水系统(7)的结构为：包括第一补水管路(71)，所述第一补水管路(71)的一端与所述换热管路(2)连接，所述第一补水管路(71)的另一端连接有膨胀罐(74)，所述第一补水管路(71)上设置有分支管路，所述分支管路上设置有补水阀(72)，所述膨胀罐(74)的出口与所述分支管路之间的第一补水管路(71)上设置截止阀(73)。

5.如权利要求1所述的一种紧凑型电池液冷机组，其特征在于：所述电池外冷却器(31)与电池液冷机组附近的其他设备共用所述风扇(310)。

6.如权利要求1所述的一种紧凑型电池液冷机组，其特征在于：所述加热器(22)为电加热器或热流体加热器。

7.如权利要求1所述的一种紧凑型电池液冷机组，其特征在于：所述电池外冷却器(31)为板式换热器、铝合金板翅式换热器或铝合金管带式换热器。