一种车用电池冷却系统及冷却方法与流程

本发明涉及车用空调技术领域，尤其涉及一种车用电池冷却系统及冷却方法。

背景技术：

随着新能源汽车的发展，其主要采用电驱动，同时通过电池源与发动机源的匹配，实现整车低功耗、低排放和高性能，随之而来的是电车的续航能力与电池寿命的问题。

目前的新能源电车都需要主机厂单独配置电池热管理机组，以解决电车长期运行过程中电池温度过高导致的续航里程及电池寿命减短的问题。但是独立的电池热管理机组存在两个问题即：价格昂贵，体积较大。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种车用电池冷却系统及冷却方法，以解决现有电热管理机组体积较大，价格昂贵的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种车用电池冷却系统，包括：冷凝器、蒸发器、板式热交换器、散热水箱和压缩机；

所述压缩机用于将气态制冷剂进行压缩；所述压缩机的输出端与所述冷凝器的输入端连通，用于将压缩后的所述气态制冷剂输送至所述冷凝器；所述冷凝器用于将所述气态制冷剂与空气或水进行热交换而冷凝为液态制冷剂；

所述蒸发器的输入端与所述冷凝器的输出端连通，用于获取所述液态制冷剂，并吸收被冷却物体的热量将液态制冷剂转化为气态制冷剂；所述蒸发器的输出端还与所述压缩机的输入端连通；

所述板式热交换器包括互相连通的第一输入端和第一输出端，以及互相连通的第二输入端和第二输出端；所述板式热交换器的第一输入端与所述冷凝器的输出端连通；所述板式热交换器的第一输出端与所述压缩机的输入端连通；所述板式热交换器的第二输入端通过热交换管道与所述散热水箱的输出端连通，所述板式热交换器的第二输出端与所述散热水箱的输入端连通；所述板式热交换器用于实现所述液态制冷剂与所述散热水箱中的水进行热交换形成气态制冷剂，从而降低所述散热水箱中的水温；其中，所述热交换管穿过电池箱的内部用于实现所述电池箱的降温。

第二方面，本发明实施例还提供了一种车用电池冷却方法，适用于本发明任意实施例提供的车用电池冷却系统，所述车用电池冷却方法包括：

当需要对电池箱进行降温时，控制冷凝器的输出端与板式热交换器的第一输入端进行连通，使得所述冷凝器、所述板式热交换器和所述压缩机对所述散热水箱内的水进行降温；

当需要空调机组进行制冷时，控制所述冷凝器的输出端与所述蒸发器的输入端进行连通，使得所述冷凝器、所述蒸发器和所述压缩机实现空调机组的制冷过程；

当需要对电池箱进行降温，并进行空调机组的制冷时，控制所述冷凝器的输出端与所述板式热交换器的第一输入端进行连通，并控制所述冷凝器的输出端与所述蒸发器的输入端进行连通。

本发明中，通过将用于制冷的空调机组和用于降温的热管理机组进行集成，形成车用电池冷却系统，其中冷凝器、压缩机、板式交换器和散热水箱作为电池箱的热管理机组，冷凝器用于吸收将压缩机压缩的气态，板式热交换器包括第一输入端和第一输出端形成的通道，用于输送制冷剂，板式热交换器还包括第二输入端和第二输出端形成的通道，用于输送散热水箱内流动水，制冷剂和散热水箱的水通过板式热交换器进行热交换，降低水温，升高制冷剂的温度，使得制冷剂由液态转换为气态，并且板式热交换器的第一输出端与压缩机连通，用于将升温后的气态制冷剂压缩成高压气态制冷剂，从而通过散热水箱对电池箱进行散热，而冷凝器、蒸发器和压缩机形成空调机组，压缩机将蒸发器输出的气态制冷剂进行压缩形成高温高压的气体制冷剂，并将高温高压的气态制冷剂输出至冷凝器，冷凝器将气态制冷剂转换为液态制冷剂，蒸发器与冷凝器连通，用于吸收被冷却物体的热量将液态制冷剂转换为气态制冷剂，从而完成了制冷过程，本发明实施例中，空调机组和热管理机组共用压缩机和冷凝器，将冷凝器输出端分为两路，来实现空调机组和热管理机组的各自运行或共同运行，节省了热管理机组的设置体积，并降低了热管理机组的价格成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种车用电池冷却系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种车用电池冷却系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种车用电池冷却方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

随着移动式空调行业的发展，电车空调慢慢成为国内公交市场的主流，随之而来的是电车的续航能力与旧电池的问题。目前的新能源电车都需要主机厂单独配置电池箱的热管理机组，以解决电车长期运行过程中电池箱温度过高导致的续航里程及电池寿命减短的问题。但是独立的热管理机组成本多高，并且体积较大，使得电车行进耗能较高。本方案的目的在于使得空调机组和电池箱的热管理机组共用原空调机组的冷凝器以及压缩机，形成车用电池冷却系统，降低热管理机组的成本，并减小热管理机组的体积。

本发明实施例提供了一种车用电池冷却系统，包括：冷凝器、蒸发器、板式热交换器、散热水箱和压缩机；

所述压缩机用于将气态制冷剂进行压缩；所述压缩机的输出端与所述冷凝器的输入端连通，用于将压缩后的所述气态制冷剂输送至所述冷凝器；所述冷凝器用于将所述气态制冷剂与空气或水进行热交换而冷凝为液态制冷剂；

所述蒸发器的输入端与所述冷凝器的输出端连通，用于获取所述液态制冷剂，并吸收被冷却物体的热量将液态制冷剂转化为气态制冷剂；所述蒸发器的输出端还与所述压缩机的输入端连通；

所述板式热交换器包括互相连通的第一输入端和第一输出端，以及互相连通的第二输入端和第二输出端；所述板式热交换器的第一输入端与所述冷凝器的输出端连通；所述板式热交换器的第一输出端与所述压缩机的输入端连通；所述板式热交换器的第二输入端通过热交换管道与所述散热水箱的输出端连通，所述板式热交换器的第二输出端与所述散热水箱的输入端连通；所述板式热交换器用于实现所述液态制冷剂与所述散热水箱中的水进行热交换形成气态制冷剂，从而降低所述散热水箱中的水温；其中，所述热交换管穿过电池箱的内部用于实现所述电池箱的降温。

本发明中，通过将用于制冷的空调机组和用于降温的热管理机组进行集成，形成车用电池冷却系统，其中冷凝器、压缩机、板式交换器和散热水箱作为电池箱的热管理机组，冷凝器用于吸收将压缩机压缩的气态，板式热交换器包括第一输入端和第一输出端形成的通道，用于输送制冷剂，板式热交换器还包括第二输入端和第二输出端形成的通道，用于输送散热水箱内流动水，制冷剂和散热水箱的水通过板式热交换器进行热交换，降低水温，升高制冷剂的温度，使得制冷剂由液态转换为气态，并且板式热交换器的第一输出端与压缩机连通，用于将升温后的气态制冷剂压缩成高压气态制冷剂，从而通过散热水箱对电池箱进行散热，而冷凝器、蒸发器和压缩机形成空调机组，压缩机将蒸发器输出的气态制冷剂进行压缩形成高温高压的气体制冷剂，并将高温高压的气态制冷剂输出至冷凝器，冷凝器将气态制冷剂转换为液态制冷剂，蒸发器与冷凝器连通，用于吸收被冷却物体的热量将液态制冷剂转换为气态制冷剂，从而完成了制冷过程，本发明实施例中，空调机组和热管理机组共用压缩机和冷凝器，将冷凝器输出端分为两路，来实现空调机组和热管理机组的各自运行或共同运行，节省了热管理机组的设置体积，并降低了热管理机组的价格成本。

以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

图1是本发明实施例提供的一种车用电池冷却系统的结构示意图，如图1所示，车用电池冷却系统包括冷凝器12、蒸发器11、板式热交换器13、散热水箱14和压缩机15，车用电池冷却系统包括空调机组和电池箱的热管理机组，并通过空调机组完成针对被冷却物体的制冷过程，上述被冷却物体一般为空调机组所处环境以及所处环境内的物体。车用电池冷却系统还可以通过热管理机组完成对电池箱的降温过程。

对于热管理机组的降温过程，热管理机组由冷凝器12、压缩机15、板式热交换器13和散热水箱14，板式热交换器13的输入端与冷凝器12的输出端连通，用于获取液态制冷剂，并吸收被电池箱的热量将液态制冷剂转化为气态制冷剂，需要注意的是，本实施例中制冷剂在冷凝器12、板式热交换器13和压缩机15内流通，中间需要经过吸附或放热，会在气态和液态之间转换，本实施例将气态的制冷剂称为气态制冷剂，将液态的制冷剂称为液态制冷剂，但气态制冷剂和液态制冷剂均指代同一制冷剂，其化学性质不会发生改变。

具体的，板式热交换器13是由冲压成形的凹凸不锈钢板组成。两相临板片之间的凹凸纹路成180度相对组合，因此板式热交换器13的两板片之间的凹凸脊线形成了交错的接触点，将接触点以真空焊接方式结合后，就形成了板式热交换器13的耐高压交错流通结构，这些交错的流通结构使得板式热交换器13内的冷热流体产生强烈紊流而达到高换热效果。本实施例中，板式热交换器13包括相互连通的第一输入端和第二输出端形成的第一通道，还包括相互连通的第二输入端和第二输出端形成的第二通道，则第一通道和第二通道之间可进行热交换，本实施例中，冷凝器12的输出端与板式热交换器13的第一输入端连通，板式热交换器13的第一输出端与压缩机15的输入端连通，则冷凝器12输出的液态制冷剂经过上述第一通道转换为气态制冷剂，之后进入压缩机15，板式热交换器13的第二输入端与散热水箱14的输出端连通，板式热交换器13的第二输出端与散热水箱14的输入端连通，散热水箱14输出的水经过上述第二通道再次输回至散热水箱14，则第一通道内的液态制冷剂与第二通道内散热水箱14输出的水进行热交换，液态制冷剂温度升高形成低温低压的气态制冷剂，传输至压缩机15之后经过压缩机15进行压缩形成高压气态制冷剂，而散热水箱14输出的水经过第二通道放热使得水温降低，并将降温后的水重新输回至散热水箱14，如此循环能够降低散热水箱14内的水温。散热水箱14通过热交换管输出水，并且热交换管可分为多支、分散均匀地穿过电池箱2的内部，从而实现电池箱的降温。车用电池冷却系统使电池箱一直处于适宜的温度进行工作，增加了电池寿命和车辆的续航里程。

继续参考图1，对于空调机组的制冷过程，空调机组包括冷凝器12、蒸发器11和压缩机15，压缩机15的输入端与蒸发器11的输出端连通，可将蒸发器11所产生的低温低压的气态制冷剂吸入汽缸，经压缩机15压缩，成为高温高压的气态制冷剂，压缩机15的输出端与冷凝器12的输入端连通，当气态制冷剂的压力稍大于冷凝器12的压力时，在压力差的作用下将汽缸高温高压的气态制冷剂被排至冷凝器12中，使得冷凝器12将高温高压的气态制冷剂转换为液态制冷剂，此后，液态制冷剂会再次膨胀经过蒸发器11，蒸发器11吸收被冷却物体的热量之后再次气化形成气态制冷剂，使得被冷却物体得到再次冷却，而后压缩机15再次吸走气态制冷剂进行压缩，周而复始，空调机组经过压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个过程完成一个循环，达到制冷的效果。

本实施例中，车用电池冷却系统可进行制冷过程，也可进行电池箱的降温过程，共用了压缩机和冷凝器，集成度较高，占用体积较小，安装方便，并且不需要单独设置空调机组系统和电池热管理机组，有效降低制作成本，提高生产效率。此外，本实施例中，上述制冷过程和降温过程可单独执行，也可以同时执行，保证制冷过程和降温过程互不影响，顺利执行。

参考图2，图2是本发明实施例提供的另一种车用电池冷却系统的结构示意图，可选的，车用电池冷却系统还可以包括：第一电磁阀16a，设置于蒸发器11的输入端与冷凝器12的输出端之间的管道上，用于控制蒸发器11与冷凝器12之间的连通或关断；第二电磁阀16b，设置于板式热交换器13的第一输入端与冷凝器12的输出端之间的管道上，用于控制板式热交换器13与冷凝器12之间的连通或关断。

本实施例中可通过第一电磁阀16a和第二电磁阀16b控制空调机组的制冷过程以及电池箱的热管理机组的散热过程各自进行。具体的，第一电磁阀16a设置于蒸发器11和冷凝器12之间，可通过第一电磁阀16a的开启或关断来控制蒸发器11和冷凝器12的连通或关断，同理，第二电磁阀16b设置于板式热交换器13和冷凝器12之间，可通过第二电磁阀16b的开启或关断来控制板式热交换器13和冷凝器12之间的连通或关断。第一电磁阀16a和第二电磁阀16b使得空调机组的制冷过程以及电池箱的热管理机组的散热过程可单独进行，也可同时进行，示例性的，如仅需要进行热管理机组的散热过程时，关闭第一电磁阀16a，开启第二电磁阀16b；如仅需要进行空调机组的制冷过程，则开启第一电磁阀16a，关闭第二电磁阀16b；如需要同时进行热管理机组的散热过程和空调机组的制冷过程，则同时开启第一电磁阀16a和第二电磁阀16b。

继续参考图2，可选的，车用电池冷却系统还可以包括：第一膨胀阀17a，设置于蒸发器11的输入端与冷凝器12的输出端之间的管道上，用于对冷凝器12输出至蒸发器11的液态制冷剂进行降温和降压；第二膨胀阀17b，设置于板式热交换器13的第一输入端与冷凝器12的输出端之间的管道上，用于对冷凝器12输出至板式热交换器13的液态制冷剂进行降温和降压。第一膨胀阀17a能够使得液态制冷剂进行降温和降压，生成低温低压的液态制冷剂，便于进入蒸发器11进行蒸发吸热，提高蒸发器11的蒸发效率。同理，第二膨胀阀17b能够将液态制冷剂降压降温，生成低温低压的液态制冷剂，便于进入板式热交换器13与流入板式热交换器13的散热水箱的水进行热交换，实现对电池箱进行降温。

可选的，车用电池冷却系统还可以包括：第一气门芯18a和第二气门芯18b；第一气门芯18a设置于板式热交换器13的第二输入端与电池箱2之间的热交换管道上；第二气门芯18b设置于板式热交换器13的第二输出端与散热水箱14的输入端之间的管道上。第一气门芯18a和第二气门芯18b能够保证散热水箱14内的密闭性，防止其产生气泡影响热交换过程，提高热交换效率。

可选的，继续参考图2，车用电池冷却系统还可以包括：温度传感器19；温度传感器19设置于板式热交换器13的第二输出端与散热水箱14的输入端之间的管道内，用于测量散热水箱14的水经过热交换后的水温。通过温度传感器19能够测量经过热交换后的水温，从而根据电池箱2的温度需求，对压缩机15和冷凝器12的工作效率进行调整，使得经过热交换后的水能够通过热交换管对电池箱2进行有效降温，使得电池箱2一直处于最佳工作温度，增加电池寿命及车辆续航里程。

可选的，车用电池冷却系统还可以包括：水泵10；水泵10设置于板式热交换器13的第二输入端与电池箱2之间的热交换管道内。水泵10设置于散热水箱14的流程管道内，实现散热水箱14与第二通道之间形成快速而稳定的流通，加快散热效率。

基于同一构思，本发明实施例还提供一种车用电池冷却方法。本实施例的车用电池冷却方法可由本发明任意实施例提供的车用电池冷却系统执行，图3是本发明实施例提供的一种车用电池冷却方法的流程示意图，如图3所示，本实施例的方法包括如下步骤：

步骤s110、当需要对电池箱进行降温时，控制冷凝器的输出端与板式热交换器的第一输入端进行连通，使得冷凝器、板式热交换器和压缩机对散热水箱内的水进行降温。

步骤s120、当需要空调机组进行制冷时，控制冷凝器的输出端与蒸发器的输入端进行连通，使得冷凝器、蒸发器和压缩机实现空调机组的制冷过程。

步骤s130、当需要对电池箱进行降温，并进行空调机组的制冷时，控制冷凝器的输出端与板式热交换器的第一输入端进行连通，并控制冷凝器的输出端与蒸发器的输入端进行连通。

本发明实施例中，通过将用于制冷的空调机组和用于降温的热管理机组进行集成，形成车用电池冷却系统，其中冷凝器、压缩机、板式交换器和散热水箱作为电池箱的热管理机组，冷凝器用于吸收将压缩机压缩的气态，板式热交换器包括第一输入端和第一输出端形成的通道，用于输送制冷剂，板式热交换器还包括第二输入端和第二输出端形成的通道，用于输送散热水箱内流动水，制冷剂和散热水箱的水通过板式热交换器进行热交换，降低水温，升高制冷剂的温度，使得制冷剂由液态转换为气态，并且板式热交换器的第一输出端与压缩机连通，用于将升温后的气态制冷剂压缩成高压气态制冷剂，从而通过散热水箱对电池箱进行散热，而冷凝器、蒸发器和压缩机形成空调机组，压缩机将蒸发器输出的气态制冷剂进行压缩形成高温高压的气体制冷剂，并将高温高压的气态制冷剂输出至冷凝器，冷凝器将气态制冷剂转换为液态制冷剂，蒸发器与冷凝器连通，用于吸收被冷却物体的热量将液态制冷剂转换为气态制冷剂，从而完成了制冷过程，本发明实施例中，空调机组和热管理机组共用压缩机和冷凝器，将冷凝器输出端分为两路，来实现空调机组和热管理机组的各自运行或共同运行，节省了热管理机组的设置体积，并降低了热管理机组的价格成本。

在上述实施例的基础上，车用电池冷却系统还包括第一电磁阀和第二电磁阀；车用电池冷却方法具体包括：当需要对电池箱进行降温时，关闭第一电磁阀，开启第二电磁阀，控制冷凝器的输出端与板式热交换器的第一输入端进行连通，使得冷凝器、压缩机和板式热交换器对散热水箱内的水进行降温；当需要空调机组进行制冷时，开启第一电磁阀，关闭第二电磁阀，控制冷凝器的输出端与蒸发器的输入端进行连通，使得冷凝器、蒸发器和压缩机实现空调机组的制冷过程；当需要对电池箱进行降温，并进行空调机组的制冷时，同时开启第一电磁阀和第二电磁阀，控制冷凝器的输出端与板式热交换器的第一输入端进行连通，并控制冷凝器的输出端与蒸发器的输入端进行连通。

本实施例中，通过第一电磁阀可对蒸发器和冷凝器之间的通路进行导通或关断控制，通过第二电磁阀可对板式热交换器和冷凝器之间的通路进行导通或关断控制，使得上述制冷过程和降温过程可单独执行，也可以同时执行，保证制冷过程的降温过程互不影响，顺利执行。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。