電動車的電池冷卻系統的製作方法

2023-07-07 11:34:26

本實用新型涉及電池冷卻技術領域，尤其涉及一種電動車的電池冷卻系統。

背景技術：

目前電動車熱泵系統的電池冷卻多採用雙蒸發雙冷凝系統，系統在夏季時一路蒸發系統通過板式換熱器或者其他換熱器與水路進行換熱，再通過水泵將冷卻後的水通入電池側的管路中，對電池進行冷卻；冬季則通過低溫水箱與外界換熱，再將冷卻後的水由水泵系統導入電池側的管路中，對電池進行冷卻。然而該系統部件繁多，需要包括水路系統、蒸發系統、與水進行換熱的換熱器、低溫水箱系統，其中水路系統包括低溫水箱、管路、膨脹水箱等重量較大的部件，其他系統的子部件也比較繁多，且重量都比較大，從而無法滿足對電動車的減重要求。

公開號為CN 104822550 A的中國專利提出了一種熱泵式空調裝置，其具有：電動壓縮機，其配置在電動汽車的電動機室內；冷凝器，其配置在車室內；以及冷媒排出管，其將所述電動壓縮機和所述冷凝器連結，使冷媒從所述電動壓縮機向所述冷凝器流動，在所述冷媒排出管的中途位置設置脈動抑制單元，該脈動抑制單元抑制從所述電動壓縮機排出的冷媒的脈動，將所述脈流抑制單元配置在與所述電動壓縮機的冷媒排出口相比的車輛上方位置，將所述脈流抑制單元的冷媒流入口設定在與所述脈流抑制單元的冷媒流出口相比的車輛上方位置。

上述熱泵式空調裝置相對而言整機重量較小，但是該裝置沒有考慮對電池的冷卻，不適用於電池車的熱泵系統。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種結構簡單、重量小的電動車的電池冷卻系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為：

一種電動車的電池冷卻系統，包括電池組件、製冷組件和散熱件，所述製冷組件通過第一管道與所述散熱件的進口和出口連通，所述散熱件與所述電池組件的表面接觸。

進一步的，所述散熱件為微通道鋁扁管，所述製冷組件包括壓縮機、內部冷凝器、外部冷凝器、蒸發器和氣液分離器，所述壓縮機、內部冷凝器、外部冷凝器、蒸發器和氣液分離器通過第二管道依次首尾連接，所述外部冷凝器通過第三管道與所述氣液分離器連接，所述外部冷凝器、微通道鋁扁管、氣液分離器通過第一管道依次連接，所述內部冷凝器、微通道鋁扁管、氣液分離器通過第一管道依次連接。

進一步的，還包括第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門，所述第一閥門設於內部冷凝器和外部冷凝器之間，所述第三閥門設於外部冷凝器和蒸發器之間，所述第三閥門還通過第三管道和氣液分離器連接，所述第四閥門設於內部冷凝器和微通道鋁扁管之間，所述第二閥門設於內部冷凝器和第四閥門之間。

進一步的，還包括第一節流管，所述第一節流管與所述第一閥門並聯。

進一步的，還包括單向閥，所述第三閥門和微通道鋁扁管分別通過所述單向閥與氣液分離器連接。

進一步的，還包括第二節流管，所述第二節流管設於第三閥門與蒸發器之間。

進一步的，還包括冷卻風扇，所述冷卻風扇設於所述外部冷凝器的一側。

進一步的，還包括泵、功率元件、電動機和散熱水箱，所述功率元件和電動機上分別設有散熱裝置，所述泵、散熱水箱和功率元件的散熱裝置通過第四管道依次首尾連接，泵、散熱水箱和電動機的散熱裝置通過第四管道依次首尾連接，所述散熱水箱靠近並設於所述外部冷凝器的另一側。

進一步的，還包括空調加熱器和鼓風機，所述空調加熱器和鼓風機設置於所述蒸發器的一側。

進一步的，所述電池組件表面設置有PTC加熱器。

本實用新型的有益效果在於：通過製冷組件對車廂內製冷，散熱件與電池組件的表面接觸，製冷組件通過散熱件與電池組件換熱，實現對電池的冷卻。本實用新型無需低溫水箱、水路管道、膨脹水箱、板式蒸發器等部件，在不影響車廂製冷和電池冷卻的情況下，極大地減少了整機的重量。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的電動車的熱管理系統的連接結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例一的電動車的熱管理系統的連接結構示意圖。

標號說明：

100、電池組件；200、製冷組件；300、散熱件；1、壓縮機；2、內部冷凝器；3、外部冷凝器；4、蒸發器；5、氣液分離器；6、第一閥門；7、第二閥門；8、第三閥門；9、第四閥門；10、第一節流管；11、單向閥；12、第二節流管；13、冷卻風扇；14、泵；15、功率元件；16、電動機；17、散熱水箱；18、空調加熱器；19、鼓風機；20、膨脹水箱。

具體實施方式

為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。

本實用新型最關鍵的構思在於：製冷迴路通過散熱件與電池接觸，直接對電池進行冷卻。

請參閱圖1，本實用新型提供一種電動車的電池冷卻系統，包括電池組件100、製冷組件200和散熱件300，所述製冷組件200通過第一管道與所述散熱件300的進口和出口連通，所述散熱件300與所述電池組件100的表面接觸。

從上述描述可知，所述散熱件可圍繞所述電池組件設置，也可貫穿電池組件的中間空隙處，例如，電池組件包括多個電池，散熱件設於電池與電池之間的空隙處。

進一步的，所述散熱件300為微通道鋁扁管，所述製冷組件200包括壓縮機1、內部冷凝器2、外部冷凝器3、蒸發器4和氣液分離器5，所述壓縮機1、內部冷凝器2、外部冷凝器3、蒸發器4和氣液分離器5通過第二管道依次首尾連接，所述外部冷凝器3通過第三管道與所述氣液分離器5連接，所述外部冷凝器3、微通道鋁扁管、氣液分離器5通過第一管道依次連接，所述內部冷凝器2、微通道鋁扁管、氣液分離器5通過第一管道依次連接。

從上述可知，本實用新型的有益效果在於：壓縮機、內部冷凝器、外部冷凝器、蒸發器、氣液分離器通過第二管道依次首尾連接，可以實現車廂內的製冷和制熱的切換；外部冷凝器、微通道鋁扁管、氣液分離器通過第一管道依次連接，內部冷凝器、微通道鋁扁管、氣液分離器通過第一管道依次連接，微通道鋁扁管與電池接觸，通過微通道鋁扁管與電池接觸，微通道鋁扁管內的製冷劑直接與電池進行換熱，實現對電池的冷卻。

進一步的，還包括第一閥門6、第二閥門7、第三閥門8和第四閥門9，所述第一閥門6設於內部冷凝器2和外部冷凝器3之間，所述第三閥門8設於外部冷凝器3和蒸發器4之間，所述第三閥門8還通過第三管道和氣液分離器5連接，所述第四閥門9設於內部冷凝器2和微通道鋁扁管之間，所述第二閥門7設於內部冷凝器2和第四閥門9之間。

從上述可知，通過控制第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門的開合狀態，能夠控制系統實現不同的冷卻模式，以應對不同的環境。如夏季將第一閥門開啟、第二閥門關閉、第三閥門開啟、第四閥門開啟，利用外部冷凝器冷凝，蒸發器供車廂內環境降溫以及電池冷卻；而冬季將第一閥門關閉、第二閥門開啟、第三閥門開啟、第四閥門開啟，利用內部冷凝器冷凝，蒸發器供電池冷卻。

進一步的，還包括第一節流管10，所述第一節流管10與所述第一閥門6並聯。

從上述描述可知，節流管能夠通過改變節流截面或節流長度控制流體流量，設置第一節流管與第一閥門並聯，形成簡易的流量控制閥，實現流量調節。除了節流管，也可以採用現有技術中其他能夠進行節流控制的器件或裝置。其中，第一閥門、第二閥門採用普通的電磁閥即可，第三閥門採用三通閥，通過調節三通閥的流通方向控制外部冷凝器出來的製冷劑流向哪個迴路，第四閥門採用電子膨脹閥，達到流量控制的目的。

進一步的，還包括單向閥11，所述第三閥門8和微通道鋁扁管分別通過所述單向閥11與氣液分離器5連接。

進一步的，還包括第二節流管12，所述第二節流管12設於第三閥門8與蒸發器4之間。

從上述描述可知，通過第二節流管實現節流作用。

進一步的，還包括冷卻風扇13，所述冷卻風扇13設於所述外部冷凝器3的一側。

從上述描述可知，設置冷卻風扇可將空氣中的熱量傳至外部冷凝器上，以提高制熱量，降低外部冷凝器結霜的可能。

進一步的，還包括泵14、功率元件15、電動機16和散熱水箱17，所述功率元件15和電動機16上分別設有散熱裝置，所述泵14、散熱水箱17和功率元件15的散熱裝置通過第四管道依次首尾連接，泵14、散熱水箱17和電動機16的散熱裝置通過第四管道依次首尾連接，所述散熱水箱17靠近並設於所述外部冷凝器3的另一側。

從上述描述可知，電動機和功率元件可通過散熱水箱進行散熱，然後通過冷卻風扇將散熱水箱中的熱量傳至外部冷凝器，以進行餘熱的回收。

進一步的，還包括空調加熱器18和鼓風機19，所述空調加熱器18和鼓風機19設置於所述蒸發器4的一側。

從上述描述可知，車廂內製熱時，當設定的溫度與車內溫度差異較大時，可啟動鼓風機，控制空調加熱器進行加熱。

進一步的，所述電池組件100表面設置有PTC加熱器。

從上述描述可知，當電池溫度低於正常工作溫度時，能夠利用PTC加熱器對電池進行加熱，使電池溫度達到正常工作溫度。該PTC加熱器可為採用PTC製作的發熱膜。

請參照圖2，本實用新型的實施例一為：

一種電動車的電池冷卻系統，包括電池組件100、製冷組件200和微通道鋁扁管，所述製冷組件200包括壓縮機1、內部冷凝器2、外部冷凝器3、蒸發器4和氣液分離器5，所述電池冷卻系統還包括第一閥門、第一節流管、第二閥門、冷卻風扇、第三閥門、第二節流管、第四閥門、單向閥、空調加熱器、鼓風機、泵、功率元件、電動機、散熱水箱和膨脹水箱，所述功率元件和電動機上分別設有散熱裝置；

所述壓縮機1、內部冷凝器2、並聯的所述第一閥門6和第一節流管10、外部冷凝器3、第三閥門8、第二節流管12、蒸發器4和氣液分離器5通過第二管道依次首尾連接，形成第一迴路；

其中，所述外部冷凝器3通過第二管道與第三閥門8的入口連接，第三閥門8的第一出口通過第一管道與第一節流管10連接；

所述第三閥門8的第二出口通過第三管道與單向閥11的一端連接，單向閥11的另一端通過第三管道與氣液分離器5連接，所述壓縮機1、內部冷凝器2、並聯的所述第一閥門6和第一節流管10、外部冷凝器3、第三閥門8、單向閥11、氣液分離器5組成第二迴路；

所述外部冷凝器3、第四閥門9、微通道鋁扁管、單向閥11、氣液分離器5還通過第一管道依次連接，壓縮機1、內部冷凝器2、並聯的所述第一閥門6和第一節流管10、外部冷凝器3、第四閥門9、微通道鋁扁管、單向閥11、氣液分離器5組成第三迴路；

所述內部冷凝器2、第二閥門7、第四閥門9、微通道鋁扁管、單向閥11、氣液分離器5通過第一管道依次連接，壓縮機1、內部冷凝器2、第二閥門7、第四閥門9、微通道鋁扁管、單向閥11、氣液分離器5組成第四迴路；如圖2所示；

上述微通道鋁扁管與電池組件100接觸，所述電池組件100表面還設有PTC製成的發熱膜。

所述鼓風機19和空調加熱器18設於蒸發器4的一側，冷卻風扇13設於外部冷凝器3的一側，散熱水箱17設於外部冷凝器3的另一側；所述泵14、散熱水箱17和功率元件15的散熱裝置通過第四管道依次首尾連接，泵14、散熱水箱17和電動機16的散熱裝置通過第四管道依次首尾連接，所述泵14還通過第四管道與膨脹水箱20連接。

下面對上述電動車的電池冷卻系統的工作原理進行描述，主要包括四種工作模式：

夏季模式：第一閥門6開啟，第二閥門7關閉，第三閥門8開啟，第四閥門9開啟，此時為雙蒸發單冷凝模式，壓縮機1將製冷劑壓縮成高壓氣態，外部冷凝器3將該高壓氣態製冷劑冷凝成液態，液態製冷劑到達蒸發器4供車廂內環經降溫，到達微通道鋁扁管內供電池冷卻，最終蒸發器4和微通道鋁扁管出來的氣態製冷劑混合後進入壓縮機1吸氣口。

冬季模式：即空調採暖電池冷卻模式，第一閥門6關閉，第二閥門7開啟，第三閥門8開啟，第四閥門9開啟，此時為雙蒸發單冷凝模式，壓縮機1將製冷劑壓縮成高壓氣態，起冷凝作用的為內部冷凝器2，外部冷凝器3作為蒸發器4在室外進行換熱，微通道鋁扁管內的製冷劑供電池冷卻，最終雙蒸發器4(即外部冷凝器3和微通道鋁扁管)出來的氣態製冷劑混合後經單向閥11進入壓縮機1吸氣口；

春秋季模式：第一閥門6關閉，第二閥門7開啟，第四閥門9開啟，壓縮機1將製冷劑壓縮成高壓氣態，起冷凝器作用的是內部冷凝器2，外部冷凝器3和微通道鋁扁管作為蒸發器4，並根據環境溫度情況，調節空調加熱器18的風門及第三閥門8的流通方向；

低溫電池加熱模式：第一閥門6關閉，第二閥門7開啟，第四閥門9關閉，起冷凝器作用的是內部冷凝器2，外部冷凝器3作為蒸發器4，電池組件表面的發熱膜為電池加熱，並根據環境溫度情況，調節空調風門及三通閥7的流通方向；

以上述冬季模式、春秋季模式、低溫電池加熱模式工作時，室外溫度都較低，現有的熱泵系統在低溫度下製冷劑吸氣比容增大，壓縮機的吸氣量會迅速降低，壓縮機壓比增大，系統的性能係數不斷降低，且排氣溫度也會不斷升高，壓縮機常常會因過熱保護而停機，而本實用新型電動車的電池冷卻系統，冷卻電池的蒸發器蒸發溫度相對較高，雙蒸發器出口製冷劑混合後提高了壓縮機的進氣壓力，降低了壓縮機吸氣口製冷劑的比容，提高了製冷劑的吸氣量，降低了壓縮機壓比，從而提高系統的性能係數；

化霜模式：電動機16、功率元件15通過散熱水箱17散熱時，可通過冷卻風扇13將散熱水箱17中的熱量傳至外部冷凝器3上，以提高熱量，降低結霜的可能。同時可增加外部冷凝器3的進風溫度，提高整個系統的制熱量。

綜上所述，本實用新型提供的電動車的電池冷卻系統，能夠根據實際環境採用不同的模式對電池進行冷卻，減小了系統運行能耗，並且既能實現對車廂內的製冷，又能達到對電池的冷卻目的，無需低溫水箱、水路管道、膨脹水箱、板式蒸發器等部件，極大地減少了整機的重量。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。