CN117335056A - 一种电池热管理系统 - Google Patents
一种电池热管理系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117335056A CN117335056A CN202311343690.6A CN202311343690A CN117335056A CN 117335056 A CN117335056 A CN 117335056A CN 202311343690 A CN202311343690 A CN 202311343690A CN 117335056 A CN117335056 A CN 117335056A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermal management
- battery
- way valve
- refrigerant
- management system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 72
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 45
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 28
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 21
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6567—Liquids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
本发明公开一种电池热管理系统,包括制冷剂系统、冷却液系统和控制系统,所述制冷剂系统包括依次设置的压缩机、第一电子膨胀阀、液体冷凝器、第二电子膨胀阀和冷却器,所述冷却液系统包括散热器、第一水泵、电池换热器和第二水泵、多通阀或阀组,所述控制系统根据电池的温度控制多通阀或阀组的工作状态、制冷剂系统的开闭和第一电子膨胀阀的开度,以实现多种模式下的电池热管理,模式切换更加简单方便精准,热管理效果较好。本发明所述电池热管理系统外形尺寸较小,对安装空间要求较低;还能满足多温区范围内的热管理效果,系统能效较高。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术电池热管理领域,特别涉及一种电池热管理系统。
背景技术
新能源汽车、充电桩以及储能电站中的锂电池需要工作在适宜温度下。当温度过高时,电池存在失效甚至起火的风险;当温度过低时,电池无法正常工作。因此需要辅助设备对其进行热管理,提供其适宜的工作温度。
传统的电池热管理技术,一般是风冷+PTC加热器或者单冷机组+PTC加热器。当加热时,使用PTC加热效率小于1,车上的电池能量非常珍贵,这种加热效率低的方式将逐渐被市场淘汰。
现有的电池热管理系统包括冷却液系统和制冷剂系统,通过制冷剂系统调节冷却液的温度,从而对电池进行热管理。然而,现有的电池热管理系统体型均较为庞大,安装空间要求较大,在新能源汽车或充电桩中安装十分受限。同时在冬季,电池温度较低时,现有的电池热管理系统无法工作,或者依靠PTC来辅助加热才能保证机组在低温下工作,效率较低。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出电池热管理系统一种电池热管理系统,以满足机组小型化、电池热管理效率高、低温下仍可高效运行的技术效果。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
电池热管理系统系统,包括制冷剂系统、冷却液系统和控制系统,所述制冷剂系统包括依次设置的压缩机、第一电子膨胀阀、液体冷凝器、第二电子膨胀阀和冷却器,所述冷却液系统包括散热器、第一水泵、电池换热器和第二水泵,所述冷却液系统中冷却液分别在液体冷凝器和冷却器中与制冷剂进行热交换;所述冷却液系统还包括多通阀或阀组,所述控制系统根据电池的温度控制多通阀或阀组的工作状态、制冷剂系统的开闭和第一电子膨胀阀的开度,以实现多种模式下的电池热管理。
作为本发明的优选方案之一,所述多种模式下的电池热管理包括自循环模式、散热模式、制冷模式、制热模式和低温加热模式;自循环模式和散热模式下制冷剂系统不工作,制冷模式、制热模式和低温加热模式下制冷剂系统工作,且制冷剂流动方向相同。
作为本发明的优选方案之一,所述制冷模式下,控制系统还根据液体冷凝器出口的制冷剂过冷度调节第一电子膨胀阀的开度;制热模式下,控制系统还根据压缩机的压缩比来调节第一电子膨胀阀的开度。
作为本发明的优选方案之一,所述冷却液是乙二醇溶液,所述制冷剂是R134a,R407C,R290,R410a中的任一种或多种。
作为本发明的优选方案之一,所述多通阀为八通阀,八通阀的第一至第八接口分别连接至电池换热器的出口、第二水泵的入口、冷却器出口、冷却器入口、液体冷凝器出口、液体冷凝器入口、第一水泵出口和散热器的入口。
作为本发明的优选方案之一,所述阀组包括第一四通阀、第二四通阀和三通阀,
第一四通阀的第一至第四接口分别连接冷却器出口、电池换热器入口、液体冷凝器出口和三通阀的第一接口;第二四通阀的第一至第四接口分别连接液体冷凝器入口、第二水泵出口、冷却器入口和第一水泵出口;三通阀的第二接口连接至第一水泵入口,三通阀的第三接口连接散热器的入口。
作为本发明的优选方案之一,所述冷却液系统集成一体设置,所述制冷剂系统集成一体设置,冷却液系统通过管道与制冷剂系统中的液体冷凝器与冷却器连接。
作为本发明的优选方案之一,所述散热器为风冷散热器。
作为本发明的优选方案之一,所述控制系统具体用于:
若动力电池的温度<第一预设阈值,控制电池热管理系统进入低温加热模式;
若第一预设阈值≤动力电池温度<第二预设阈值,控制电池热管理系统进入制热模式;
若第二预设阈值≤动力电池温度<第三预设阈值,控制电池热管理系统进入散热模式;
若第三预设阈值≤动力电池温度<第四预设阈值,控制电池热管理系统进入自循环模式;
若动力电池温度≥第四预设阈值,控制电池热管理系统进入制冷模式。
相对于现有技术,本发明具有以下优势:
(1)本发明所述电池热管理系统,在压缩机与液体冷凝器之间设置第一电子膨胀阀,冷却液系统中设置多通阀或阀组,控制系统根据电池的温度控制多通阀或阀组的工作状态、制冷剂系统的开闭和第一电子膨胀阀的开度,即可实现多种模式下的电池热管理,模式切换更加简单方便精准,热管理效果较好。
(2)本发明通过调节第一电子膨胀阀的开度,既可以优化制冷剂侧和冷却液侧的负荷匹配,提升换热效率;又可以调节压缩机的排气压力,使压缩机的排气压力与系统蒸发冷凝压力一致,避免过压缩或欠压缩,提升系统能效,同时增加机组在低温下的热管理效果,解决冬天热泵加热慢的问题。
(3)本发明通过采用八通阀或者四通阀和三通阀的组合,减少了冷却液回路接口的安装难度,降低了冷却液回路的泄露风险。冷却液系统与制冷剂系统可以分开布置,两个系统仅通过冷却液管道连通,使得机组外形尺寸较小,对空间要求较小。
(4)本发明所述电池热管理系统,制冷剂系统中制冷剂的流动方向在制冷、制热和低温加热模式下均相同,因此冷媒回路较短,容积较小,所使用的冷媒充注量比较少,可以应用R290等特殊冷媒,提高能效,降低成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例提供的电池热管理系统一种电池热管理系统流程示意图;
图2为本申请实施例提供的热管理系统在散热模式下的流程示意图;
图3为本申请实施例提供的热管理系统在自循环模式下的流程示意图;
图4为本申请实施例提供的热管理系统在制冷模式下的流程示意图;
图5为本申请实施例提供的热管理系统在制热模式下的流程示意图;
图6为本申请实施例提供的热管理系统在低温加热模式下的流程示意图;
图7为本申请实施例提供的另电池热管理系统一种电池热管理系统流程示意图;
图8为本申请实施例提供的另一种热管理系统在散热模式下的流程示意图;
图9为本申请实施例提供的另一种热管理系统在自循环模式下的流程示意图;
图10为本申请实施例提供的另一种热管理系统在制冷模式下的流程示意图;
图11为本申请实施例提供的另一种热管理系统在制热模式下的流程示意图;
图12为本申请实施例提供的另一种热管理系统在低温加热模式下的流程示意图;
附图标记说明:
1-压缩机,2-第一电子膨胀阀,3-液体冷凝器,4-第二电子膨胀阀,5-冷却器,6-第一四通阀,7-三通阀,8-散热器,9-风扇,10-第二四通阀,11-第一水泵,12-第二水泵,13-电池换热器;14-八通阀。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解,下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。
需要说明,本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语,诸如:“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“乙二醇溶液平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等,仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等,仅为了便于描述本发明,而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本发明的描述中,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;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,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
请参阅图1,本申请的一实施例提供电池热管理系统一种电池热管理系统,包括制冷剂系统、冷却液系统和控制系统,所述制冷剂系统包括依次设置的压缩机1、第一电子膨胀阀2、液体冷凝器3、第二电子膨胀阀4和冷却器5,所述冷却液系统包括散热器8、第一水泵11、电池换热器13和第二水泵12,所述冷却液系统中冷却液分别在液体冷凝器3和冷却器4中与制冷剂进行热交换。优选地,散热器8为风冷换热器,包括风扇9。
本实施例中,所述冷却液系统还包括第一四通阀6、第二四通阀10和三通阀7,第一四通阀6的第一至第四接口分别连接冷却器5出口、电池换热器13入口、液体冷凝器3出口和三通阀7的第一接口;第二四通阀10的第一至第四接口分别连接液体冷凝器3入口、第二水泵12出口、冷却器5入口和第一水泵11出口;三通阀7的第二接口连接至第一水泵11入口,三通阀7的第三接口连接散热器8的入口。
本实施例中,所述控制系统根据电池的温度控制第一四通阀、第二四通阀和三通阀的工作状态、制冷剂系统的开闭和第一电子膨胀阀的开度,可以实现多种模式下的电池热管理。
所述多种模式下的电池热管理包括自循环模式、散热模式、制冷模式、制热模式和低温加热模式。
请参阅图2,本实施例所述电池热管理系统在自循环模式下,第一四通阀的第一接口和第二接口连通,第二四通阀的第二接口和第三接口连通。
制冷剂系统不工作,冷却液系统中,冷却液回路为:第二水泵12-第二四通阀10-冷却器5-第一四通阀6-电池换热器13-第二水泵12。该模式下,水泵驱动冷却液在电池和冷却器中流动,平衡电池内部的温度。
请参阅图3,本实施例所述电池热管理系统在散热模式下,第一四通阀的第一接口和第四接口连通、第二接口和第三接口连通,第二四通阀的第二接口和第三接口连通、第一接口和第四接口连通,三通阀的第一接口和第三接口连通。
制冷剂系统不工作,冷却液系统中,冷却液回路:第二水泵12-第二四通阀10-冷却器5-第一四通阀6-散热器8-第一水泵11-第二四通阀10-液体冷凝器5-第一四通乙二醇溶液阀6-电池换热器13-第二水泵12。该模式下,冷却液通过散热器8降温,而后冷却液进入电池换热器13对电池降温。
请参阅图4,本实施例所述电池热管理系统在制冷模式下,第一四通阀的第一接口和第二接口连通、第三接口和第四接口连通,第二四通阀的第二接口和第三接口连通、第一接口和第四接口连通,三通阀的第一接口和第三接口连通。
制冷剂系统开始工作,制冷剂回路:压缩机1-第一电子膨胀阀2-液体冷凝器3-第二电子膨胀阀4-冷却器5-压缩机1。
冷却液系统中的冷却液包括两个回路:
冷却液回路1:第一水泵11-第二四通阀10-液体冷凝器3-第一四通阀6-散热器8-第一水泵11。
冷却液回路2:第二水泵12-第二四通乙二醇溶液阀10-冷却器5-第一四通阀6-电池换热器13-第二水泵12。
制冷剂系统中,制冷剂通过压缩机压缩成为高温高压的气体,经过液体冷凝器冷凝成高温高压的液体,通过电子膨胀阀节流成为低温低压的两相流,再进入冷却器蒸发吸热,回到压缩机。
在冷却器5中,制冷剂蒸发吸热,将冷却液降温,冷却进入电池换热器13对电池进行降温。在液体冷凝器3中,制冷剂冷凝,被冷却液带走热量,而后冷却液进入散热器8向空气中散热。
该模式下,控制系统可以根据冷凝器出口制冷剂的过冷度,来调节第一电子膨胀阀2的开度;开度减小可以降低过冷度,开度变大可增加过冷度。当过冷度适当时,可保持第一电子膨胀阀全开,降低制冷剂的流动阻力,增加制冷剂与冷却液的换热效率。
请参阅图5,本实施例所述电池热管理系统在制热模式下,第一四通阀的第一接口和第四接口连通、第二接口和第三接口连通,第二四通阀的第一接口和第二接口连通、第三接口和第四接口连通,三通阀的第一接口和第三接口连通。
制冷剂系统开始工作,制冷剂回路:压缩机1-第一电子膨胀阀2-液体冷凝器3-第二电子膨胀阀4-冷却器5-压缩机1。
冷却液系统中的冷却液包括两个回路:
冷却液回路1:第一水泵11-第二四通阀10-冷却器5-第一四通阀6-散热器8-第一水泵11。
冷却液回路2:第二水泵12-第二四通阀10-液体冷凝器3-第一四通阀6-电池换热器13-第二水泵12。
在冷却器5中,制冷剂蒸发吸热,将冷却液降温,冷却液从空气中吸热。
在液体冷凝器3中,制冷剂冷凝,被冷却液带走热量,而后冷却液进入电池换热器13对电池进行加热。
该模式下,控制系统可以根据电池的温度,来调节第一电子膨胀阀2的开度,使其调节压缩机的压缩比;开度减小可以增加压缩机的压缩比,以增加制热量。当制热温度合适时,可保持第一电子膨胀阀全开,降低制冷剂的流动阻力,增加制冷剂与冷却液的换热效率。
请参阅图6,本实施例所述电池热管理系统在低温加热模式下,第一四通阀的第一接口和第四接口连通、第二接口和第三接口连通,第二四通阀的第一接口和第四接口连通、第二接口和第三接口连通,三通阀的第一接口和第二接口连通。制冷剂系统开始工作,制冷剂回路:压缩机1-第一电子膨胀阀2-液体冷凝器3-第二电子膨胀阀4-冷却器5-压缩机1。
冷却液回路:第二水泵12-第二四通阀10-冷却器5-第一四通阀6-散热器8-第一水泵11-第二四通阀10-液体冷凝器3-第一四通阀6-电池换热器13-第二水泵12。
该模式下,控制系统可以根据电池的温度,调节电子膨胀阀的开度,从而调节压缩机排气口到液体冷凝器的阻力,进而增加压缩机和液体冷凝器的压力差,这就需要压缩机排气压力更高。压缩机的吸气压力不变,排气压力增加,压缩机输出做功多,可以解决冬天热泵加热慢的问题。
本发明通过调节第一电子膨胀阀的开度,既可以优化制冷剂侧和冷却液侧的负荷匹配,提升换热效率;又可以调节压缩机的排气压力,使压缩机的排气压力与系统蒸发冷凝压力一致,避免过压缩或欠压缩,提升系统能效,同时增加机组在低温下的热管理效果,解决冬天热泵加热慢的问题。
本实施例所述电池热管理系统中,冷却液系统和制冷剂系统可以分开布置,对安装空间要求较小,冷却液系统和制冷剂系统均可以集成一体设置,两个系统通过管道耦合连接即可。因此,本发明所述热管理机组整体外形尺寸较小,机组内部的两个回路可以随意布置,灵活性更高。
本实施例所述冷却液是乙二醇溶液,所述制冷剂是R134a,R407C,R290,R410a中的任一种或多种。由于本实施例所述热管理机组中制冷、制热和低温加热模式下,制冷剂的流动方向始终保持不变,因此冷媒回路路程较短,与乙二醇溶液换热所需的冷媒充注量较少,因此,可采用R290这种新型制冷剂,达到降本增效的效果。虽然R290易燃易爆,在汽车上应用很少,但是,由于本实施例所述热管理机组中冷媒的充注量较少,结合防燃防爆的管道材料即可满足汽车使用标准,达到较高的热管理效果。
本实施例所述热管理机组在低温加热模式下,制冷剂的流动方向依然是先经过液体冷凝器与乙二醇溶液换热之后,再经过第二电子膨胀阀进入冷却器中与乙二醇溶液换热之后,进入电池换热器加热电池,因此,制冷剂换热器不会产生结霜现象。冬季低温状态下,只可能在风冷散热器处结霜,相比于现有热泵热管理机组,本申请所述热管理机组的除霜更为方便快捷。
请参阅图7,本申请实施例提供另一种电池热管理系统,包括制冷剂系统、冷却液系统和控制系统,所述制冷剂系统包括依次设置的压缩机1、第一电子膨胀阀2、液体冷凝器3、第二电子膨胀阀4和冷却器5,所述冷却液系统包括散热器8、第一水泵11、电池换热器13和第二水泵12,所述冷却液系统中冷却液分别在液体冷凝器3和冷却器4中与制冷剂进行热交换。
本实施例中,冷却液系统还包括八通阀14,八通阀14的第一至第八接口分别连接至电池换热器13的出口、第二水泵12的入口、冷却器5出口、冷却器5入口、液体冷凝器3出口、液体冷凝器3入口、第一水泵11出口和散热器8的入口。
本实施例中,所述控制系统根据电池的温度控制八通阀14的工作状态、制冷剂系统的开闭和第一电子膨胀阀的开度,可以实现多种模式下的电池热管理。
所述多种模式下的电池热管理包括自循环模式、散热模式、制冷模式、制热模式和低温加热模式。
请参阅图8,本实施例所述电池热管理系统在自循环模式下,八通阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通。制冷剂系统不工作,冷却液系统中,冷却液回路为:第二水泵12-电池换热器13-冷却器5第二水泵12。该模式下,水泵驱动冷却液在电池和冷却器中流动,平衡电池内部的温度。
请参阅图9,本实施例所述电池热管理系统在散热模式下,八通阀的第一接口与第八接口连通、第二接口与第七接口连通。制冷剂系统不工作,冷却液系统中,冷却液回路:第二水泵12-电池换热器13-散热器8第二水泵12。该模式下,冷却液通过散热器8降温,而后冷却液进入电池换热器13对电池降温。
请参阅图10,本实施例所述电池热管理系统在制冷模式下,八通阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通、第五接口与第八接口连通、第六接口与第七接口连通。制冷剂系统开始工作,制冷剂回路:压缩机1-第一电子膨胀阀2-液体冷凝器3-第二电子膨胀阀4-冷却器5-压缩机1。
冷却液系统中的冷却液包括两个回路:
冷却液回路1:第一水泵11-液体冷凝器3-散热器8-第一水泵11。
冷却液回路2:第二水泵12-电池换热器13-冷却器5-第二水泵12。
制冷剂系统中,制冷剂通过压缩机压缩成为高温高压的气体,经过液体冷凝器冷凝成高温高压的液体,通过电子膨胀阀节流成为低温低压的两相流,再进入冷却器蒸发吸热,回到压缩机。
在冷却器5中,制冷剂蒸发吸热,将冷却液降温,冷却进入电池换热器13对电池进行降温。在液体冷凝器3中,制冷剂冷凝,被冷却液带走热量,而后冷却液进入散热器8向空气中散热。
该模式下,控制系统可以根据冷凝器出口制冷剂的过冷度,来调节第一电子膨胀阀2的开度;开度减小可以降低过冷度,开度变大可增加过冷度。当过冷度适当时,可保持第一电子膨胀阀全开,降低制冷剂的流动阻力,增加制冷剂与冷却液的换热效率。
请参阅图11,本实施例所述电池热管理系统在制热模式下,八通阀的第一接口与第六接口连通、第二接口与第四接口连通、第三接口与第八接口连通、第四接口与第七接口连通。制冷剂系统开始工作,制冷剂回路:压缩机1-第一电子膨胀阀2-液体冷凝器3-第二电子膨胀阀4-冷却器5-压缩机1。
冷却液系统中的冷却液包括两个回路:
冷却液回路1:第一水泵11-冷却器5-散热器8-第一水泵11。
冷却液回路2:第二水泵12-电池换热器13-液体冷凝器3-第二水泵12。
在冷却器5中,制冷剂蒸发吸热,将冷却液降温,冷却液从空气中吸热。
在液体冷凝器3中,制冷剂冷凝,被冷却液带走热量,而后冷却液进入电池换热器13对电池进行加热。
该模式下,控制系统可以根据电池的温度,来调节第一电子膨胀阀2的开度,使其调节压缩机的压缩比;开度减小可以增加压缩机的压缩比,以增加制热量。当制热温度合适时,可保持第一电子膨胀阀全开,降低制冷剂的流动阻力,增加制冷剂与冷却液的换热效率。
请参阅图12,本实施例所述电池热管理系统在低温加热模式下,八通阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第五接口连通、第三接口与第六接口连通、第七接口与第八接口连通。制冷剂系统开始工作,制冷剂回路:压缩机1-第一电子膨胀阀2-液体冷凝器3-第二电子膨胀阀4-冷却器5-压缩机1。
冷却液回路:第二水泵12-电池换热器13-冷却器5-液体冷凝器3-第二水泵12。
该模式下,控制系统可以根据电池的温度,调节电子膨胀阀的开度,从而调节压缩机排气口到液体冷凝器的阻力,进而增加压缩机和液体冷凝器的压力差,这就需要压缩机排气压力更高。压缩机的吸气压力不变,排气压力增加,压缩机输出做功多,可以解决冬天热泵加热慢的问题。
本实施例所述热管理机组通过采用八通阀可以减少冷却液回路接口的安装难度,降低冷却液回路的泄露风险。同时,增加冷却液系统的集成化效果,进一步缩小了热管理机组的外形尺寸。通过八通阀的转动可以简单地控制多种运行模式,模式切换比较简单、精准。在多通阀的模式切换过程中,通过调节压缩机出口的第一电子膨胀阀的开度,控制压缩机出口的排气压力,来匹配当前的模式。通过调节第一电子膨胀阀的开度,能缩短冷却液升温的时间,更加精准匹配电池的热管理需求。
采用上述电池热管理系统系统对动力电池进行热管理时,控制系统具体用于:
若动力电池的温度<第一预设阈值,控制电池热管理系统系统进入低温加热模式;
若第一预设阈值≤动力电池温度<第二预设阈值,控制电池热管理系统系统进入制热模式;
若第二预设阈值≤动力电池温度<第三预设阈值,控制电池热管理系统系统进入散热模式;
若第三预设阈值≤动力电池温度<第四预设阈值,控制电池热管理系统系统进入自循环模式;
若动力电池温度≥第四预设阈值,控制电池热管理系统系统进入制冷模式。
其中,第一预设阈值<第二预设阈值<第三预设阈值<第四预设阈值,每个阈值的范围由具体应用场景而定,此处不做赘述。
通过采用电池热管理系统对动力电池进行热管理,动力电池高温时通过冷却器对其进行冷却,动力电池温度较低时通过冷却器对其进行加热,可使动力电池始终保持在较为合适的范围内,间接提高了新能源汽车的续航能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电池热管理系统,包括制冷剂系统、冷却液系统和控制系统,其特征在于,所述制冷剂系统包括依次设置的压缩机、第一电子膨胀阀、液体冷凝器、第二电子膨胀阀和冷却器,所述冷却液系统包括散热器、第一水泵、电池换热器和第二水泵,所述冷却液系统中冷却液分别在液体冷凝器和冷却器中与制冷剂进行热交换;
所述冷却液系统还包括多通阀或阀组,所述控制系统根据电池的温度控制多通阀或阀组的工作状态、制冷剂系统的开闭和第一电子膨胀阀的开度,以实现多种模式下的电池热管理。
2.根据权利要求1所述的电池热管理系统,其特征在于,所述多种模式下的电池热管理包括自循环模式、散热模式、制冷模式、制热模式和低温加热模式;自循环模式和散热模式下制冷剂系统不工作,制冷模式、制热模式和低温加热模式下制冷剂系统工作,且制冷剂流动方向相同。
3.根据权利要求2所述的电池热管理系统,其特征在于,所述制冷模式下,控制系统还根据液体冷凝器出口的制冷剂过冷度调节第一电子膨胀阀的开度;制热模式下,控制系统还根据压缩机的压缩比来调节第一电子膨胀阀的开度。
4.根据权利要求3所述的电池热管理系统,其特征在于,所述冷却液是乙二醇溶液,所述制冷剂是R134a,R407C,R290,R410a中的任一种或多种。
5.根据权利要求4所述的电池热管理系统,其特征在于,所述多通阀为八通阀,八通阀的第一至第八接口分别连接至电池换热器的出口、第二水泵的入口、冷却器出口、冷却器入口、液体冷凝器出口、液体冷凝器入口、第一水泵出口和散热器的入口。
6.根据权利要求4所述的电池热管理系统,其特征在于,所述阀组包括第一四通阀、第二四通阀和三通阀,
第一四通阀的第一至第四接口分别连接冷却器出口、电池换热器入口、液体冷凝器出口和三通阀的第一接口;第二四通阀的第一至第四接口分别连接液体冷凝器入口、第二水泵出口、冷却器入口和第一水泵出口;三通阀的第二接口连接至第一水泵入口,三通阀的第三接口连接散热器的入口。
7.根据权利要求5或6所述的电池热管理系统,其特征在于,所述冷却液系统集成一体设置,所述制冷剂系统集成一体设置,冷却液系统通过管道与制冷剂系统中的液体冷凝器与冷却器连接。
8.根据权利要求1所述的电池热管理系统,其特征在于,所述散热器为风冷散热器。
9.根据权利要求4-6中任一项所述的电池热管理系统,其特征在于,所述控制系统具体用于:
若动力电池的温度<第一预设阈值,控制电池热管理系统进入低温加热模式;
若第一预设阈值≤动力电池温度<第二预设阈值,控制电池热管理系统进入制热模式;
若第二预设阈值≤动力电池温度<第三预设阈值,控制电池热管理系统进入散热模式;
若第三预设阈值≤动力电池温度<第四预设阈值,控制电池热管理系统进入自循环模式;
若动力电池温度≥第四预设阈值,控制电池热管理系统进入制冷模式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311343690.6A CN117335056A (zh) | 2023-10-17 | 2023-10-17 | 一种电池热管理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311343690.6A CN117335056A (zh) | 2023-10-17 | 2023-10-17 | 一种电池热管理系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117335056A true CN117335056A (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=89275268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311343690.6A Pending CN117335056A (zh) | 2023-10-17 | 2023-10-17 | 一种电池热管理系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117335056A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118248999A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 常州博瑞电力自动化设备有限公司 | 一种构网型储能柜热管理方法及系统 |
-
2023
- 2023-10-17 CN CN202311343690.6A patent/CN117335056A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118248999A (zh) * | 2024-05-28 | 2024-06-25 | 常州博瑞电力自动化设备有限公司 | 一种构网型储能柜热管理方法及系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110077285A (zh) | 电动汽车二次回路热管理系统 | |
CN111319514B (zh) | 一种热管理系统和新能源汽车 | |
CN109059341B (zh) | 一种热泵汽车空调系统 | |
CN115742663B (zh) | 电池热管理系统 | |
CN110053445A (zh) | 电动汽车二次回路热泵空调热管理系统 | |
CN210118911U (zh) | 热泵空调系统 | |
CN209581082U (zh) | 电动汽车热泵空调系统 | |
CN111934056B (zh) | 一种汽车起重机电池热管理系统及其热管理方法 | |
CN115848089A (zh) | 一种集成式热管理系统及控制方法和电动汽车 | |
CN117335056A (zh) | 一种电池热管理系统 | |
CN216659503U (zh) | 车辆热管理系统 | |
CN115716395A (zh) | 用于电动车辆的热管理系统、热管理方法及电动车辆 | |
CN216424009U (zh) | 一种热泵空调系统 | |
CN112297757A (zh) | 一种冷却液集中循环的电动汽车热管理系统及其使用方法 | |
CN110160183A (zh) | 补气增焓空气源热泵 | |
CN116278612B (zh) | 一种带有除霜功能的纯电动汽车热泵型一体化热管理系统 | |
CN106585318B (zh) | 电动车的电池冷却系统 | |
CN220710836U (zh) | 散热系统及激光设备 | |
CN118182076A (zh) | 一种基于热泵的纯电动商用车集成式热管理系统 | |
CN221327882U (zh) | 一种采用多通阀的电池热管理机组 | |
WO2025000710A1 (zh) | 电池热管理系统及新能源汽车 | |
CN221176402U (zh) | 一种间接热泵电池热管理机组 | |
CN205717533U (zh) | 空调器 | |
CN214501787U (zh) | 一种用于车辆的热泵系统和含该热泵系统的车辆 | |
CN206155082U (zh) | 电动车的电池冷却系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |