空调冷却系统及方法与流程

1.本发明涉及电池充换电技术领域，尤其涉及一种空调冷却系统及方法。


背景技术：

2.随着国家双碳政策的实施及新能源汽车的发展，汽车空调的范围已拓展至整车热管理，包含空调、电池热管理、电驱热管理等模块，热管理系统零部件增多，管路连接部件增多。且汽车领域整体空间紧凑，现有热管理系统额零部件分散穿插在前舱、驾驶室(如压缩机布置在前舱，冷凝器布置在进气格栅处，蒸发器布置于驾驶室空调箱内等)，上述情况造成生产安装问题，售后检修不便，过长的管路(包括冷媒管及冷却液管路)对系统整体性能造成不利影响。另外，为便于快速补能，免去充电等待造成的不良体验，换电技术的发展有效解决该问题。但换电车型(特别对于工程车辆)需额外配置电池水冷机组，专门用于电池热管理，造成高成本及资源浪费。在实际应用中，需要针对上述情况进行整合优化，提供一种空调冷却系统。


技术实现要素：

3.本发明提供一种空调冷却系统及方法，用以解决现有技术中充换电模块的结构复杂、成本较高、浪费资源的缺陷，实现充换电兼容以及在换电控制时对电池模块进冷却。
4.本发明提供一种空调冷却系统，包括空调模块和电池模块，所述空调模块和电池模块通过冷却液管路连接；
5.所述空调模块包括：通过换热器连接的冷媒子模块和冷却液子模块；
6.所述冷却液子模块，用于在车辆进行换电时将冷却液进行回收，在车辆换电完成时将所述冷却液释放至电池模块；
7.所述冷媒子模块，用于对所述冷却液进行降温以对所述电池模块进行冷却。
8.根据本发明提供一种空调冷却系统，
9.所述冷却液子模块包括加热器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、水箱、膨胀水箱和第一单向阀；
10.所述加热器、水泵以及膨胀水箱依次连通，所述第一电磁阀、第二电磁阀、水箱和第一单向阀依次连接并与所述水泵并联；
11.在所述水泵和第一电磁阀开启，第二电磁阀关闭的情况下，所述电池模块的冷却液回收至水箱中；
12.在所述水泵和第二电磁阀开启，第一电磁阀关闭的情况下，所述水箱的冷却液流入电池模块中使系统正常运行。
13.根据本发明提供一种空调冷却系统，所述冷媒子模块包括通过冷媒管路依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀，所述冷凝器的出口设有温度传感器，用于检测所述冷凝器中制冷剂的温度。
14.根据本发明提供一种空调冷却系统，所述压缩机的排气口设有压力-温度传感器，
用于检测所述压缩机内的压力和温度。
15.根据本发明提供一种空调冷却系统，所述水箱中设有液位传感器，用于检测水箱中的液位并生成控制信号以控制所述第一电磁阀和第二电磁阀的开启和关闭。
16.根据本发明提供一种空调冷却系统，所述液位传感器具体用于：
17.在检测到水箱内的液位等于预设液位值或高于预设液位值的情况下，关闭水泵以完成冷却液的回收；
18.在检测到水箱内的液位低于预设液位值的情况下，关闭所述第二电磁阀使系统正常运行。
19.根据本发明提供一种空调冷却系统，所述换热器为板式换热器。
20.本发明还提供一种作业机械，包括如以上任一所述的空调冷却系统。
21.本发明还提供一种空调冷却方法，应用于任一所述的空调冷却系统，包括：
22.在车辆进行换电时将冷却液进行回收，在车辆换电完成时将所述冷却液释放至电池模块；
23.对所述冷却液进行降温以对所述电池模块进行冷却。根据本发明提供一种的空调冷却方法，所述在车辆进行换电时将冷却液进行回收，包括：
24.在车辆进行换电时，关闭流量控制阀和第二电磁阀，并打开第一电磁阀，开启水泵将电池模块内的冷却液回收至水箱中；
25.在检测到水箱内的液位等于预设液位值或高于预设液位值的情况下，关闭水泵以完成冷却液的回收。
26.根据本发明提供一种的空调冷却方法，对所述冷却液进行降温以对所述电池模块进行冷却之后，还包括：
27.在换电完成的情况下，打开第二电磁阀和水泵，并关闭第一电磁阀，在检测到水箱内的液位低于预设液位值的情况下，关闭所述第二电磁阀使系统正常运行。
28.本发明提供的空调冷却系统及方法，通过冷却液管路将空调模块与电池模块连接，所述空调模块和电池模块通过冷却液管路连接，在车辆进行换电时通过冷却液子模块完成冷却液回收，最后通过冷媒子模块对冷却液进行降温以对电池模块进行冷却。本发明采用冷媒对冷却液降温的方式，能够实现充换电兼容以及在换电控制时对电池模块进冷却。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明提供的空调冷却系统的结构示意图之一；
31.图2是本发明提供的空调冷却系统的结构示意图之二；
32.图3是本发明提供的空调冷却方法流程示意图之一；
33.图4是本发明提供的空调冷却方法流程示意图之二；
34.附图标记：110、空调模块；120、电池模块；130、换热器；140、冷却液子模块；150、冷
媒子模块；210、压缩机；220、冷凝器；230、膨胀阀；240、换热器；250、加热器；260、水泵；270、膨胀水箱；280、第一电磁阀；290、水箱；201、第二电磁阀；202、第一单向阀；203、第二单向阀；204、电池模块；205、流量控制阀；206、内部换热器。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.下面结合图1至图4描述本发明的空调冷却系统及方法。
37.参照图1，本发明实施例提供的空调冷却系统，包括空调模块110和电池模块120，所述空调模块110和电池模块120通过冷却液管路连接；
38.所述空调模块110包括：通过换热器130连接的冷媒子模块140和冷却液子模块150；
39.所述冷却液子模块140，用于在车辆进行换电时将冷却液进行回收，在车辆换电完成时将所述冷却液释放至电池模块120；
40.所述冷媒子模块150，用于对所述冷却液进行降温以对所述电池模块120进行冷却。
41.具体地，本实施例支持充电以及换电车型。从结构上将空调模块和管路(包括冷媒管路及部分冷却液管路)集成于模块内，对外只提供冷却液及电气接口，通过冷却液管路与电池模块相连。
42.本实施例在空调模块的系统元器件设置上，通过优化元器件布局，从而减少了结构的复杂程度，实现结构简单化从而降低成本。并且通过提供冷却液回收功能，实现换电时只更换电池而不造成冷却液外溢。
43.具体的工作原理为，在车辆需要进行换电时，通过冷却液子模块对冷却液进行回收，换点完成时将冷却液释放至电池模块，然后通过冷媒子模块将回收后再次释放出来的冷却液进行降温，从而对电池模块进行冷却。
44.需要说明的是，冷媒子模块在车辆完成换电和充电时均能够通过对冷却液进行降温，因此起到了充换电兼容的效果。
45.本发明提供的空调冷却系统，通过冷却液管路将空调模块与电池模块连接，所述空调模块和电池模块通过冷却液管路连接，在车辆进行换电时通过冷却液子模块完成冷却液回收，最后通过冷媒子模块对冷却液进行降温以对电池模块进行冷却。本发明采用冷媒对冷却液降温的方式，能够实现充换电兼容以及在换电控制时对电池模块进冷却。
46.参照图2，基于以上实施例，所述冷媒子模块包括通过冷媒管路依次连接的压缩机210、冷凝器220、膨胀阀230；
47.所述冷却液子模块包括加热器250、水泵260、第一电磁阀280、第二电磁阀201、水箱290、膨胀水箱270和第一单向阀202；
48.所述加热器250、水泵260以及膨胀水箱270依次连接，所述第一电磁阀280、第二电磁阀201、水箱290和第一单向阀202依次连接并与所述水泵260并联；
49.所述换热器240为板式换热器；
50.所述水箱290中设有液位传感器，用于检测水箱290中的液位并生成控制信号以控制所述第一电磁阀280和第二电磁阀201的开启和关闭；
51.所述液位传感器具体用于：在检测到水箱290内的液位等于预设液位值或高于预设液位值的情况下，关闭水泵260以完成冷却液的回收；
52.在检测到水箱290内的液位低于预设液位值的情况下，关闭所述第二电磁阀201使系统正常运行。
53.参照图2，本实施例中提供了空调冷却系统的具体结构图。图中，冷媒子模块的压缩机210、冷凝器220、膨胀阀230依次连接，通过换热器240与冷却液子模块连接。
54.冷却液子模块的pct加热器250、水泵260以及膨胀水箱270依次连接，第一电磁阀280、水箱290、第二电磁阀201以及第一单向阀202依次连接，并且第一电磁阀280、水箱290、第二电磁阀201以及第一单向阀202与水泵260并联。
55.在所述水泵260和第一电磁阀280开启，第二电磁阀201关闭的情况下，所述电池模块204的冷却液回收至水箱290中；
56.在所述水泵260和第二电磁阀201开启，第一电磁阀280关闭的情况下，所述水箱290的冷却液流入电池模块204中使系统正常运行。
57.另外，膨胀水箱270和第二单向阀203、电池模块204以及流量控制阀205连接，且与内部换热器206并联。
58.本实施例的工作原理为通过控制各个阀以及水泵，在换电控制时进行冷却液的回收。具体体现为：在换电控制之前，关闭流量控制阀(flow control value)，打开第一电磁阀sov1，关闭第二电磁阀sov2，开启水泵，将电池内冷却液回收至水箱tank内，根据水箱内的液位传感器来控制各阀门以及水泵的开关。
59.当检测到水箱内液位达到设定高液位时，关闭水泵，完成冷却液回收，并进行换电操作；换电完成后，打开第二电磁阀sov2，关闭第一电磁阀sov1，开启水泵；当检测到水箱内液位处于设定低液位时，关闭第二电磁阀sov2，空调系统进行正常运行控制。
60.本实施例通过采用液位传感器判断水箱内液位的方式进一步判断冷却液回收是否充分，从而提高冷却液的利用率。
61.在另一种实施例中，也可通过判断水泵是否空转(通过内置的温度传感器)来判断冷却液回收是否充分，同样能达到判断冷却液是否回收充分的目的。
62.基于以上实施例，所述压缩机的排气口设有压力-温度传感器，用于检测所述压缩机内的压力和温度。
63.所述冷凝器的出口设有温度传感器，用于检测所述冷凝器中制冷剂的温度。
64.具体地，本实施例中的压力-温度传感器以及温度传感器用于测量冷媒子模块的温度和压力，从而能够准确地获取冷媒子模块中的冷却水的温度，保证电池模块的冷却的精确程度。
65.参照图3，本发明还提供一种空调冷却方法，应用于任一所述的空调冷却系统，包括：
66.步骤310、在车辆进行换电时将冷却液进行回收，在车辆换电完成时将所述冷却液释放至电池模块；
67.步骤320、对所述冷却液进行降温以对所述电池模块进行冷却。
68.本发明提供的空调冷却方法，通过冷却液管路将空调模块与电池模块连接，所述空调模块和电池模块通过冷却液管路连接，在车辆进行换电时通过冷却液子模块完成冷却液回收，最后通过冷媒子模块对冷却液进行降温以对电池模块进行冷却。本发明采用冷媒对冷却液降温的方式，能够实现充换电兼容以及在换电控制时对电池模块进冷却。
69.基于以上实施例，在车辆进行换电时将冷却液进行回收，包括：
70.在车辆进行换电时，关闭流量控制阀和第二电磁阀，并打开第一电磁阀，开启水泵将电池模块内的冷却液回收至水箱中；
71.在检测到水箱内的液位等于预设液位值或高于预设液位值的情况下，关闭水泵以完成冷却液的回收。
72.基于以上实施例，对所述冷却液进行降温以对所述电池模块进行冷却之后，还包括：
73.在换电完成的情况下，打开第二电磁阀和水泵，并关闭第一电磁阀，在检测到水箱内的液位低于预设液位值的情况下，关闭所述第二电磁阀使系统正常运行。
74.具体地，本实施例提供的空调冷却方法，在换电控制之前，关闭流量控制阀(flow control value)，打开第一电磁阀sov1，关闭第二电磁阀sov2，开启水泵，将电池内冷却液回收至水箱tank内，根据水箱内的液位传感器来控制各阀门以及水泵的开关。
75.当检测到水箱内液位达到设定高液位时，关闭水泵，完成冷却液回收，并进行换电操作；换电完成后，打开第二电磁阀sov2，关闭第一电磁阀sov1，开启水泵；当检测到水箱内液位处于设定低液位时，关闭第二电磁阀sov2，空调系统进行正常运行控制。
76.参照图4，图4为本发明实施例的换电控制图的完整流程图。
77.具体包括以下流程：
78.在系统正常运行的情况下：
79.步骤410、判断是否需要换电；若是则执行步骤420，若否则保持系统正常运行；
80.步骤420、关闭流量控制阀；
81.步骤430、打开第一电磁阀和关闭第二电磁阀；
82.步骤440、开启水泵；
83.步骤450、判断水箱液位是否达到设定高液位，若是，则执行步骤步骤451，若否则继续保持步骤440；
84.步骤451、关闭水泵，进行换电操作；
85.步骤452、判断换电是否完成，若是则执行步骤453；
86.步骤453、关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀；并返回至步骤440；
87.步骤460、判断水箱液位是否达到设定低液位；若是，则执行步骤470；
88.步骤470、关闭电磁阀，保持系统正常运行。
89.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
90.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。