CN222168495U - 车用电池包冷却系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车用电池包冷却系统及车辆，本实用新型的车用电池包冷却系统包括压缩机、制冷剂冷却装置、中间换热器、制冷剂膨胀装置、气液分离装置和冷却板；所述中间换热器内具有供制冷剂流通的高温流道和低温流道，所述高温流道和低温流道内的制冷剂能够进行热交换，所述冷却板内设有供制冷剂流通的冷却流道，所述冷却流道内的制冷剂能够直接与电池包进行热交换；所述压缩机、制冷剂冷却装置、高温流道、制冷剂膨胀装置、气液分离装置和冷却板依次连通形成制冷剂进液回路，所述冷却板、低温流道和压缩机依次连通形成制冷剂回液回路。本实用新型的车用电池包冷却系统，可以提高电池包的冷却效率，而有利于提升电池包工作的稳定性。

Description

车用电池包冷却系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆电池包热管理技术领域，特别涉及一种车用电池包冷却系统。本实用新型还涉及设有上述车用电池包冷却系统的车辆。

背景技术

随着技术的发展，新能源车辆的普及率越来越高。在新能源车辆中，电池包作为核心部件之一，其在放电的过程中会产生热量，当电池包内的热生成速率大于热散失速率时，电池包内反应物的温度就会不断上升，若温度的上升得不到控制，便会造成极端情况发生。因此，在车辆中需要通过冷却系统对电池包进行冷却，以使得电池包在稳定工况下工作。

现阶段，新能源车辆中的电池包冷却方式主要为冷却液间接冷却，并且在冷却液间接冷却方式中需要进行多次换热，也即电池包的热量先传递给冷却液，冷却液再传递给制冷剂，制冷剂最后将热量传递到空气中。这种方式虽然能够实现对电池包的冷却，不过，其也存在转换次数较多，冷却效率较低的缺点，而不利于电池包工作稳定性的提升。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种车用电池包冷却系统，以能够提高电池包的冷却效率，而有利于提升电池包工作的稳定性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车用电池包冷却系统，包括压缩机、制冷剂冷却装置、中间换热器、制冷剂膨胀装置、气液分离装置和冷却板；

所述中间换热器内具有供制冷剂流通的高温流道和低温流道，所述高温流道和所述低温流道内的制冷剂能够进行热交换，所述冷却板内设有供制冷剂流通的冷却流道，所述冷却流道内的制冷剂能够直接与电池包进行热交换；

所述压缩机、所述制冷剂冷却装置、所述高温流道、所述制冷剂膨胀装置、所述气液分离装置和所述冷却板依次连通形成制冷剂进液回路，所述冷却板、所述低温流道和所述压缩机依次连通形成制冷剂回液回路。

进一步的，所述制冷剂冷却装置包括冷凝器，所述冷凝器的进口与所述压缩机的出口连通，所述冷凝器的出口与所述高温流道的进口连通。

进一步的，所述制冷剂冷却装置还包括位于所述冷凝器一侧的冷却风扇。

进一步的，所述中间换热器采用板式换热器。

进一步的，所述制冷剂膨胀装置包括电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的进口与所述高温流道的出口连通，所述电子膨胀阀的出口与所述气液分离装置的进口连通。

进一步的，所述气液分离装置的进口设有进液管，所述气液分离装置的出口设有出液管；

所述进液管与所述制冷剂膨胀装置的出口连通，所述出液管与所述冷却板的进口连通，且所述进液管的出口位于所述气液分离装置内的顶部，所述出液管的进口位于所述气液分离装置内的底部。

进一步的，所述中间换热器、所述制冷剂膨胀装置和所述气液分离装置中的任意两个集成设置在一起，或者，所述中间换热器、所述制冷剂膨胀装置和所述气液分离装置全部集成设置在一起。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的车用电池包冷却系统，通过采用中间换热器和冷却板，不仅可利用冷却板内制冷剂与电池包之间的直接换热，实现制冷剂对电池包的直接冷却，同时也可利用中间换热器中高温流道与低温流道内制冷剂的换热，降低进入制冷剂膨胀装置的制冷剂的温度，增加进入冷却板的制冷剂的制冷能力，由此，其经由中间换热器与冷却板的协同作用，可以提高电池包的冷却效率，而有利于电池包工作稳定性的提升。

此外，制冷剂冷却装置采用冷凝器，结构简单，技术成熟，并且通过设置冷却风扇可保证冷凝器中制冷剂的散热效果。而中间换热器采用板式换热器，制冷剂膨胀装置采用电子膨胀阀，也有着结构简单，技术成熟的优点。

其次，在气液分离装置位于制冷剂膨胀装置与冷却板之间的基础上，使得气液分离装置上进液管的出口位于气液分离装置内的顶部，以及出液管的进口位于气液分离装置内的底部，可使进入冷却板内的制冷剂全部为液态，能够提高制冷剂在冷却板内分布的均匀性和换热效率，有助于降低电池包不同位置间的温差。

另外，通过使得中间换热器、制冷剂膨胀装置以及气液分离装置中的部分或全部集成设置在一起，可使得冷却系统整体结构上更为紧凑，可减少系统空间占用，而有利于冷却系统在车辆中的布置。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，所述车辆中设有电池包，以及如上所述的车用电池包冷却系统。

本实用新型所述的车辆通过设置上述车用电池包冷却系统，可提高电池包的冷却效率，也能够增加电池包各位置温度的平衡性，而有利于提升电池包工作的稳定性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的车用电池包冷却系统的构成示意图；

图2为本实用新型实施例所述的中间换热器采用板式换热器时的示意图；

图3为本实用新型实施例所述的气液分离装置的进液管与出液管的设置示意图；

图4为本实用新型实施例所述的中间换热器与制冷剂膨胀装置集成设置的示意图；

图5为本实用新型实施例所述的制冷剂膨胀装置与气液分离装置集成设置的示意图；

图6为本实用新型实施例所述的中间换热器与气液分离装置集成设置的示意图；

图7为本实用新型实施例所述的中间换热器、制冷剂膨胀装置和气液分离装置集成设置的示意图；

附图标记说明：

1、压缩机；2、制冷剂冷却装置；3、冷凝器；4、冷却风扇；5、冷却板；6、中间换热器；7、制冷剂膨胀装置；8、气液分离装置；9、电池包；

6a、高温制冷剂进口；6b、高温制冷剂出口；6c、低温制冷剂进口；6d、低温制冷剂出口；8a、进液管；8b、出液管；

100、制冷剂进液回路；200、制冷剂回液回路；300、集成部件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其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，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种车用电池包冷却系统(以下可简称冷却系统)，其应用在设置有电池包9的新能源车辆上，且通过采用该冷却系统，有利于提升电池包9工作的稳定性。

整体构成上，结合图1中所示，本实施例的冷却系统由压缩机1、制冷剂冷却装置2、中间换热器6、制冷剂膨胀装置7、气液分离装置8和冷却板5构成。

其中，中间换热器6内具有供制冷剂流通的高温流道和低温流道，并且中间换热器6内的高温流道和低温流道内的制冷剂能够进行热交换。在冷却板5内也设置有供制冷剂流通的冷却流道，且该冷却流道内的制冷剂能够直接与电池包9进行热交换。

此外，上述压缩机1、制冷剂冷却装置2、中间换热器6内的高温流道、制冷剂膨胀装置7、气液分离装置8以及冷却板5依次连通形成制冷剂进液回路100，上述冷却板5、中间换热器6内的低温流道和压缩机1则依次连通形成制冷剂回液回路200。

而且，经压缩机1压缩后的制冷剂通过上述制冷剂进液回路100进入冷却板5，以与电池包9换热而冷却电池包9，冷却电池包9后的制冷剂再通过上述制冷剂回液回路200回到压缩机1，便形成制冷剂的工作循环。

由此，如上设置，本实施例通过采用中间换热器6和冷却板5，便可利用冷却板5内制冷剂与电池包9之间的直接换热，实现制冷剂对电池包9的直接冷却。与此同时，也能够利用中间换热器6中高温流道与低温流道内制冷剂的换热，降低进入制冷剂膨胀装置7的制冷剂的温度，而可增加进入冷却板5的制冷剂的制冷能力。

基于如上整体介绍，具体来说，上述冷却板5中冷却流道内的制冷剂能够直接与电池包9进行热交换，也即相对于制冷剂通过冷却液与电池包9间接换热来说，如上所述的，制冷剂可与电池包9之间直接换热，从而能够省去冷却液这一中间媒介，提高冷却效率。

此外，本实施例中的压缩机1一般可采用现有新能源车辆中常用的电子压缩机，以具有结构简单、高效节能，以及运行稳定、噪音小和控制准确性高等有点。

另外，作为一种优选的实施形式，上述制冷剂冷却装置2例如可包括冷凝器3，该冷凝器3也采用现有车辆热管理系统中的常规产品即可，且该冷凝器3的进口与压缩机1的出口连通，其出口则与中间换热器6内的高温流道的进口连通。与此同时，作为进一步优选的实施形式，本实施例的制冷剂冷却装置2还可包括位于上述冷凝器3一侧的冷却风扇4。

上述冷却风扇4同样采用现有车辆中的常规风扇产品即可，并且可以理解的是，使得制冷剂冷却装置2采用冷凝器3，也有着结构简单，技术成熟的优点，并且通过进一步设置冷却风扇4，则可保证冷凝器3中制冷剂的散热效果，以更好地满足电池包9的冷却需求。

本实施例中，在具体实施时，作为一种可行的实施形式，上述中间换热器6例如可采用板式换热器，且该板式换热器的一种示例可如图2中所示。此时，使得中间换热器6采用板式换热器，有着结构简单，技术成熟的优点。并且，在作为中间换热器6的板式换热器中，来自制冷剂冷却装置2的制冷剂经高温制冷剂进口6a进入，并从高温制冷剂出口6b流出，而由冷却板5流程的制冷剂则从低温制冷剂进口6c进入，且从低温制冷剂出口6d流出。

其中，上述板式换热器中，位于高温制冷剂进口6a与高温制冷剂出口6b之间的部分即为中间换热器6内的高温流道，同理，位于低温制冷剂进口6c与低温制冷剂出口6d之间的部分则为中间换热器6内的低温流道。同时，在板式换热器中，高温流道与低温流道由叠置在一起的换热器叠片隔开，且高温流道与低温流道中的制冷剂也通过上述换热器叠片进行热量交换。

本实施例中，具体实施时，作为优选的实施形式，上述制冷剂膨胀装置7例如可包括电子膨胀阀，且该电子膨胀阀的进口与中间换热器6内的高温流道的出口连通，电子膨胀阀的出口则与气液分离装置8的进口连通。

可以理解的是，使得制冷剂膨胀装置7采用电子膨胀阀，其也有着结构简单，技术成熟的优点。不过，需注意的是，除了采用电子膨胀阀，当然采用其它满足使用需要的膨胀阀产品也是可以的。

本实施例中，在气液分离装置8的进口设置有进液管8a，同时在气液分离装置8的出口设有出液管8b，进液管8a与制冷剂膨胀装置7，也即电子膨胀阀的出口连通，而出液管8b则与冷却板5的进口连通。

此外，在具体实施时，上述气液分离装置8例如可采用现有常见的气液分离器产品。不过，基于现有的气液分离器产品，作为一种优选的实施形式，继续如图3中所示，本实施例也进一步使得进液管8a的出口位于气液分离装置8内的顶部，同时使得出液管8b的进口位于气液分离装置8内的底部。

由此，在气液分离装置8位于制冷剂膨胀装置7与冷却板5之间的基础上，通过使气液分离装置8上进液管8a的出口位于气液分离装置8内的顶部，以及出液管8b的进口位于气液分离装置8内的底部，其便可使进入冷却板5内的制冷剂全部为液态，能够提高制冷剂在冷却板5内分布的均匀性和换热效率，进而有助于降低电池包9不同位置间的温差。

而如果电池包9不同位置的温度分布不均匀，便会导致部分电池单体或区域的温度过高或过低，并继而会导致电池单体的反应速率变化，电解质活性降低，电极材料性能下降等，从而会造成电池包9容量减小、放电速率降低以及电池包9效率下降等问题。

本实施例中，在具体实施时，上述冷却板5同样采用现有常规结构即可，且在车辆中，冷却板5一般可布置在电池包9的外壳内，以更好地与电池包9中的模组以及其它需冷却的电气部件进行热交换。不过，基于电池包9自身结构设计，在满足电池包9冷却需求的基础上，使得冷却板5采用其它方式设置在车辆中，并使得其内的制冷剂与电池包9进行直接的热交换，其当然也可以的，在此将不再赘述。

继续如图4中所示，本实施例中作为一种优选的实施形式，在具体设置上，例如可将中间换热器6和制冷剂膨胀装置7集成设置在一起。此时，上述中间换热器6和制冷剂膨胀装置7的集成设置，例如可使得两者共用一个壳体结构，或者使两者位于同一安装基础上，以形成一个集成部件300。而通过该集成部件300，便可利用上述共用的壳体结构或安装基础同时实现中间换热器6与制冷剂膨胀装置7在车辆中的布置。

本实施例中，除了将中间换热器6和制冷剂膨胀装置7集成设置在一起，当然，如图5至图7中所示的，也可将制冷剂膨胀装置7和气液分离装置8集成设置在一起，或者，将中间换热器6和气液分离装置8集成设置在一起，或者将中间换热器6、制冷剂膨胀装置7和气液分离装置8集成设置在一起，以同样使它们组成一个集成部件300。

此时，在将制冷剂膨胀装置7和气液分离装置8集成设置时，以及在将中间换热器6、制冷剂膨胀装置7和气液分离装置8集成设置时，其同样可为共用壳体结构，或是设置在同一安装基础上。而且，可以理解的是，通过使得中间换热器6、制冷剂膨胀装置7以及气液分离装置8中的部分或全部集成设置在一起，本实施例可使得冷却系统整体结构上更为紧凑，可减少系统空间占用，从而有利于冷却系统在车辆中的布置。

值得说明的是，本实施例的冷却系统中，上述压缩机1、制冷剂冷却装置2、中间换热器6、制冷剂膨胀装置7、气液分离装置8以及冷却板5之间采用满足制冷剂流通要求的管路结构进行连接即可。

而在工作时，在制冷剂进液回路100，经压缩机1压缩后，制冷剂处于高压状态，接着，制冷剂在制冷剂冷却装置2处向外界放热，并变为液态，接着，制冷剂流经中间换热器6内的高温流道，且通过与中间换热器6内低温流道中的制冷剂换热进一步降低温度。然后，制冷剂经过制冷剂膨胀装置7，高压制冷剂经历等焓压力下降过程，并变为气液混合态，接着混合态的制冷剂经过气液分离装置8，在气液分离装置8中分离后，液态的制冷剂进入冷却板5内，气态制冷剂则会回流至压缩机1。

进入冷却板5的冷却流道内的制冷剂充分吸收电池包9的热量蒸发，然后在制冷剂回液回路200，冷却板5内吸热后的制冷剂进入中间换热器6的低温流道内，并与中间换热器6内高温流道中的制冷剂进行热交换。中间换热器6的低温流道内的制冷剂与高温流道中制冷剂换热后为气态，并最终返回压缩机1完成工作循环。

本实施例的冷却系统，采用如上结构，一方面可利用冷却板5内制冷剂与电池包9之间的直接换热，实现制冷剂对电池包9的直接冷却，另一方面也可利用中间换热器6中高温流道与低温流道内制冷剂的换热，降低进入制冷剂膨胀装置7的制冷剂的温度，增加进入冷却板5的制冷剂的制冷能力，以及利用气液分离装置8中进、出液管的布置，增加冷却板5内制冷剂的均匀性。

由此，本实施例经由中间换热器6、气液分离装置8以及冷却板5的协同作用，可提高电池包9的冷却效率，也可增加电池包9不同位置之间的温度均匀性，其既能够将电池包9产生的余热快速的散出去，又能够保证电池包9各个位置的温度平衡性，而有利于提升电池包9工作的稳定性。

实施例二

本实施例涉及一种车辆，该车辆中设置有电池包9，同时也设置有实施例一中的车用电池包冷却系统。

其中，上述车用电池包冷却系统中的压缩机1、冷凝器3、冷却风扇4，部分或全部集成设置在一起的中间换热器6、制冷剂膨胀装置7和气液分离装置8在车辆中的布置，以及冷却板5在电池包9处的布置等，其均参考现有新能源车型中的相关部件的设置方式，而采用常规形式进行布置便可。

此外，本实施例的车辆通过设置实施例一中的车用电池包冷却系统，可提高电池包9的冷却效率，也能够增加电池包9各位置温度的平衡性，有利于提升电池包9工作的稳定性，而具有很好的实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (8)

1.一种车用电池包冷却系统，其特征在于：

包括压缩机(1)、制冷剂冷却装置(2)、中间换热器(6)、制冷剂膨胀装置(7)、气液分离装置(8)和冷却板(5)；

所述中间换热器(6)内具有供制冷剂流通的高温流道和低温流道，所述高温流道和所述低温流道内的制冷剂能够进行热交换，所述冷却板(5)内设有供制冷剂流通的冷却流道，所述冷却流道内的制冷剂能够直接与电池包(9)进行热交换；

所述压缩机(1)、所述制冷剂冷却装置(2)、所述高温流道、所述制冷剂膨胀装置(7)、所述气液分离装置(8)和所述冷却板(5)依次连通形成制冷剂进液回路(100)，所述冷却板(5)、所述低温流道和所述压缩机(1)依次连通形成制冷剂回液回路(200)。

2.根据权利要求1所述的车用电池包冷却系统，其特征在于：

所述制冷剂冷却装置(2)包括冷凝器(3)，所述冷凝器(3)的进口与所述压缩机(1)的出口连通，所述冷凝器(3)的出口与所述高温流道的进口连通。

3.根据权利要求2所述的车用电池包冷却系统，其特征在于：

所述制冷剂冷却装置(2)还包括位于所述冷凝器(3)一侧的冷却风扇(4)。

4.根据权利要求1所述的车用电池包冷却系统，其特征在于：

所述中间换热器(6)采用板式换热器。

5.根据权利要求1所述的车用电池包冷却系统，其特征在于：

所述制冷剂膨胀装置(7)包括电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的进口与所述高温流道的出口连通，所述电子膨胀阀的出口与所述气液分离装置(8)的进口连通。

6.根据权利要求1所述的车用电池包冷却系统，其特征在于：

所述气液分离装置(8)的进口设有进液管(8a)，所述气液分离装置(8)的出口设有出液管(8b)；

所述进液管(8a)与所述制冷剂膨胀装置(7)的出口连通，所述出液管(8b)与所述冷却板(5)的进口连通，且所述进液管(8a)的出口位于所述气液分离装置(8)内的顶部，所述出液管(8b)的进口位于所述气液分离装置(8)内的底部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车用电池包冷却系统，其特征在于：

所述中间换热器(6)、所述制冷剂膨胀装置(7)和所述气液分离装置(8)中的任意两个集成设置在一起，或者，所述中间换热器(6)、所述制冷剂膨胀装置(7)和所述气液分离装置(8)全部集成设置在一起。

8.一种车辆，其特征在于：

所述车辆中设有电池包(9)，以及权利要求1至7中任一项所述的车用电池包冷却系统。