一种电池热交换控制装置、充电桩及电池热交换系统的制作方法

本发明属于电池热管理技术领域，尤其是涉及一种电池热交换控制装置、充电桩及电池热交换系统。

背景技术

随着电动汽车技术的发展，用户对电动汽车的续驶里程需求不断增加，对充电时间的要求也不断增加，对应大功率充电技术的需求愈发迫切。随着充电功率的增大，充电期间整车充电线束和电池都将面临严峻的散热问题。在行驶工况，电池的散热系统已经不满足对应要求。如果在整车上提高电池散热系统的设计能力将导致系统只有在快充时起最大作用，其他工况均是过设计工作状态，导致整车成本和重量增加。在低温环境，整车要达到大功率快充阶段，需要对电池进行预加热。现阶段主要在整车上增加一个水暖加热器对电池进行加热，为了提高加热效率，对水暖加热器功率的需求越来越高，对应成本和重量也随之增大。但整车的电池水暖加热器的使用频率却很低，存在浪费。因此，如何在满足大功率充电期间和电动汽车正常行驶过程中的热交换要求且降低电池热交换系统的设计难度，成为目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种电池热交换控制装置、充电桩及电池热交换系统，从而解决现有技术中电池热交换控制装置设计难度大，使用频率低，导致资源浪费的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电池热交换控制装置，包括：

热调节管路，其中所述热调节管路上设置有热调节元件，且所述热调节管路包括一输入端和一输出端；

开关选通元件，分别与所述输入端和所述输出端连接；

用于与充电桩连接的充电连接插座，内部设置有第一液体管路和第二液体管路，且所述第一液体管路和所述第二液体管路的至少一部分延伸至所述充电连接插座的外部，分别与所述开关选通元件连接；其中，所述充电连接插座与所述充电桩连接时，所述第一液体管路和所述第二液体管路分别与所述充电桩内的液体管路一一对应，所述充电连接插座上还设置有第一密封元件，所述第一密封元件处于密封状态时，所述第一液体管路和所述第二液体管路分别与所述充电桩内的液体管路断开；所述第一密封元件处于打开状态时，所述第一液体管路和所述第二液体管路分别能够与所述充电桩上的液体管路连通；

其中，所述开关选通元件包括第一选通状态和第二选通状态；在所述第一选通状态时，所述第一液体管路与所述输入端连通，所述第二液体管路与所述输出端连通；在所述第二选通状态时，所述热调节管路的输出端与输入端连通。

其中，所述电池热交换控制装置还包括与所述开关选通元件电连接的控制器；所述控制器用于根据所述热调节管路内的液体温度，以及电动汽车的充电或非充电状态，调整所述开关选通元件的选通状态。

其中，所述控制器用于，当所述电动汽车处于充电状态，且所述液体温度大于第一预设温度或小于第二预设温度时，调整所述开关选通元件的选通状态为第一选通状态；

当所述电动汽车处于非充电状态，且所述液体温度大于第一预设温度或小于第二预设温度时，调整所述开关选通元件的选通状态为第二选通状态；其中，所述第一预设温度大于所述第二预设温度。

其中，所述控制器还与充电桩通信连接；所述控制器用于，在所述电动汽车处于充电状态时，若所述液体温度大于所述第一预设温度，则向所述充电桩发送制冷请求信号；若所述液体温度小于所述第二预设温度，则向所述充电桩发送加热请求信号。

其中，所述控制器还用于，若所述液体温度由第一预设温度降低至第三预设温度，则向所述充电桩发送停止制冷请求信号；若所述液体温度由第二预设温度升高至第四预设温度，则向所述充电桩发送停止加热请求信号；其中，所述第三预设温度和所述第四预设温度均位于所述第一预设温度和所述第二预设温度之间，且所述第三预设温度小于所述第四预设温度。

其中，所述控制器还用于，在所述电动汽车完成充电后，若所述开关选通元件处于第一选通状态，则调整所述开关选通元件为各端均不连通的非连通状态。

其中，所述热调节元件包括：第一热交换器、设置在动力电池内的第二热交换器和与所述控制器电连接的电子水泵，当所述控制器调整所述开关选通元件为第一选通状态或第二选通状态时，所述控制器还用于控制所述电子水泵启动。

其中，所述热调节元件还包括：与所述控制器电连接的水暖加热器，当所述液体温度小于所述第二预设温度，且所述开关选通元件为第二选通状态时，所述控制器用于控制所述水暖加热器启动。

其中，所述第一热交换器两端还串联有分别与所述控制器电连接的车载空调和开关控制元件；当所述液体温度大于所述第一预设温度，且所述开关选通元件为第二选通状态时，所述控制器用于控制所述开关控制元件闭合，使所述车载空调与所述第一热交换器连通，并控制所述车载空调启动。

其中，所述控制器还与所述第一密封元件电连接，所述控制器用于当所述电动汽车处于充电状态，且所述液体温度大于第一预设温度或小于第二预设温度时，控制所述第一密封元件呈打开状态；当接收到所述充电桩发送的停止制冷确认信号或停止加热确认信号后，控制所述第一密封元件呈密封状态。

本发明实施例还提供一种充电桩，包括：

充电连接插头，其中所述充电连接插头内设置有第三液体管路和第四液体管路，且所述第三液体管路和所述第四液体管路的至少一部分延伸至所述充电连接插头的外部，分别与所述充电桩内的制冷装置和加热装置连接；其中，所述充电连接插头与充电连接插座连接时，所述第三液体管路和所述第四液体管路分别与所述充电连接插座内的第一液体管路和第二液体管路一一对应连接；所述充电连接插头内还设置有第二密封元件；所述第二密封元件处于密封状态时，所述第三液体管路和所述第四液体管路分别与所述充电连接插座内的液体管路断开；所述第二密封元件处于打开状态时，所述第三液体管路和所述第四液体管路分别能够与所述充电连接插座内的液体管路连通。

其中，所述充电桩还包括控制器，所述控制器与电动汽车通信连接，并分别与所述制冷装置和所述加热装置电连接；

当所述控制器接收到所述电动汽车发送的制冷请求信号后，控制所述制冷装置启动；当接收到所述电动汽车发送的停止制冷请求信号后，向所述电动汽车发送停止制冷确认信号，并控制所述制冷装置停止工作；

当所述控制器接收到所述电动汽车发送的加热请求信号后，控制所述加热装置启动；当接收到所述电动汽车发送的停止加热请求信号后，向所述电动汽车发送停止加热确认信号，并控制所述加热装置停止工作。

其中，所述控制器与所述第二密封元件电连接；所述控制器用于当接收到所述制冷请求信号或所述加热请求信号后，控制所述第二密封元件处于打开状态；当向所述电动汽车发送停止制冷确认信号或停止加热确认信号后，控制所述第二密封元件处于密封状态。

本发明实施例还提供一种电池热交换系统，包括如上所述的电池热交换控制装置和如上所述的充电桩。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明通过将大功率充电期间的充电线束和电池的散热需求，以及低温环境的电池预加热能量需求转移至充电桩侧进行统一处理，通过在充电连接插座内设置与热调节管路连接的液体管路，从而实现了与充电桩内的液体管路的连接，实现了在大功率充电过程中，通过充电桩为电池加热或降温，从而减轻了整车的电池热交换系统的设计难度，与此同时，还可以满足整车在非充电工况的热交换需求；通过在充电连接插座内设置第一密封元件从而实现了在非充电状态下对充电连接插座内的液体管路的密封，避免液体外流造成设备损坏。

附图说明

图1为本发明实施例的电池热交换控制装置的第一示意图；

图2为本发明实施例的电池热交换控制装置的第二示意图；

图3为本发明实施例的充电桩的示意图；

图4为本发明实施例的电池热交换系统的示意图。

附图标记说明：

1-热调节管路，2-开关选通元件，3-第一密封元件，4-充电连接插座，5-充电桩，6-充电连接插头，7-第二密封元件，51-制冷装置，52-加热装置，101-第一热交换器，102-第二热交换器，103-水暖加热器，104-电子水泵，105-车载空调，k-开关控制元件。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例针对现有技术中为了满足电动汽车大功率充电过程中制冷或加热需求，使得电池热交换系统的设计难度增大，且电动汽车在正常行驶过程中无法最大效率使用电池热交换系统，导致资源浪费的问题，提供一种电池热交换控制装置、充电桩及电池热交换系统，实现了在大功率充电过程中，由充电桩统一进行加热或制冷，降低了电池热交换系统的设计难度，节约了资源。

如图1所示，本发明的一实施例提供了一种电池热交换控制装置，包括：热调节管路1，其中所述热调节管路1上设置有热调节元件，且所述热调节管路1包括一输入端和一输出端；开关选通元件2，分别与所述输入端和所述输出端连接；用于与充电桩5连接的充电连接插座4，内部设置有第一液体管路和第二液体管路，且所述第一液体管路和所述第二液体管路的至少一部分延伸至所述充电连接插座4的外部，分别与所述开关选通元件2连接；其中，所述充电连接插座4与所述充电桩5连接时，所述第一液体管路和所述第二液体管路分别与所述充电桩内的液体管路一一对应，所述充电连接插座4上还设置有第一密封元件3，所述第一密封元件3处于密封状态时，所述第一液体管路和所述第二液体管路分别与所述充电桩5内的液体管路断开；所述第一密封元件3处于打开状态时，所述第一液体管路和所述第二液体管路分别能够与所述充电桩5上的液体管路连通；其中，所述开关选通元件2包括第一选通状态和第二选通状态；在所述第一选通状态时，所述第一液体管路与所述输入端连通，所述第二液体管路与所述输出端连通；在所述第二选通状态时，所述热调节管路的输出端与输入端连通。

本发明实施例中，设置所述第一密封元件3，实现了在无需所述充电桩5为所述电池加热或制冷时，对所述第一液体管路和所述第二液体管路中的液体的密封，避免液体外流，对设备造成损坏。在需要所述充电桩5加热或制冷时，实现了第一液体管路和第二液体管路分别与所述充电桩5内的液体管路连通，形成加热回路或制冷回路。通过设置所述开关选通元件2，实现了在电动汽车处于充电状态和正常行驶状态时，采用不同的热交换回路为电池加热或降温，在满足所述电动汽车正常行驶过程中为所述电池进行加热或制冷的需求的基础上，实现了在大功率充电过程中，由所述充电桩5为所述电池加热或制冷，使得不同车辆可以由同一充电桩加热或制冷，降低了电动汽车内的电池热交换系统的设计难度，节约了资源，使得所述电池热交换系统最大时间范围内处于最大有效利用率范围内。

为了实现在所述充电桩5为所述电动汽车充电时，能够为充电线束进行降温或加热，本发明实施例中，优选的，所述第一液体管路和所述第二液体管路设置在所述充电线束的外表面，更具体的，所述第一液体管路包裹在正极充电线束的外表面，所述第二液体管路包裹在负极充电线束的外表面。

进一步的，所述电池热交换控制装置还包括与所述开关选通元件2电连接的控制器；所述控制器用于根据所述热调节管路1内的液体温度，以及电动汽车的充电或非充电状态，调整所述开关选通元件2的选通状态。

本实施例中，通过对所述开关选通元件2的选通状态的调整，实现了采用不同的加热或制冷回路为所述电池加热或降温，使得电池热交换控制装置最大限度处于高效工作状态，提高了加热或制冷效率，节约了资源。

具体的，所述控制器用于，当所述电动汽车处于充电状态，且所述液体温度大于第一预设温度或小于第二预设温度时，调整所述开关选通元件2的选通状态为第一选通状态；当所述电动汽车处于非充电状态，且所述液体温度大于第一预设温度或小于第二预设温度时，调整所述开关选通元件2的选通状态为第二选通状态；其中，所述第一预设温度大于所述第二预设温度。

本发明实施例中，所述第一预设温度和所述第二预设温度为所述电池最优工作状态时的最高温度和最低温度，一般的，所述第一预设温度为40℃，所述第二预设温度为20℃。

本发明实施例中，当所述开关选通元件2处于第一选通状态时，所述热调节管路1通过第一液体管路和第二液体管路与所述充电桩5内的液体管路连通，实现了所述充电桩5为所述电池加热或制冷；当所述开关选通元件2处于第二选通状态时，所述热调节管路1自成为所述电池加热或制冷的回路。从而使得电池热交换系统最大限度的处于高效制冷或加热的状态，提高了资源的利用率。

为了实现所述热调节管路1与所述充电桩5内的液体管路形成加热或制冷回路后，所述充电桩5能够根据所述热调节管路1中的液体温度为所述电池加热或制冷，进一步的，本实施例中，所述控制器还与充电桩5通信连接；所述控制器用于，在所述电动汽车处于充电状态时，若所述液体温度大于所述第一预设温度，则向所述充电桩5发送制冷请求信号；若所述液体温度小于所述第二预设温度，则向所述充电桩5发送加热请求信号。由所述充电桩5根据接收到的制冷请求信号或加热请求信号，实现为所述电池制冷或加热。

具体的，在所述充电桩5为所述电池制冷时，若所述液体温度由第一预设温度降低至第三预设温度，则向所述充电桩5发送停止制冷请求信号；在所述充电桩5为所述动力电池加热时，若所述液体温度由第二预设温度升高至第四预设温度，则向所述充电桩5发送停止加热请求信号。其中，所述第三预设温度和所述第四预设温度位于所述第一预设温度和所述第二预设温度之间，且所述第三预设温度小于所述第四预设温度；优选的，所述第三预设温度为25℃，所述第四预设温度为30℃。

为了避免在充电完成后，所述热调节管路1中的液体始终与所述第一液体管路和所述第二液体管路中的液体连通，导致存在液体外流的风险，本实施例中，在所述电动汽车完成充电后，若所述开关选通元件2处于第一选通状态，则调整所述开关选通元件2为各端均不连通的非连通状态。使得所述热调节管路1与所述第一液体管路和所述第二液体管路呈断开状态。

为了实现所述开关选通元件2处于第一选通状态和第二选通状态时，均能实现为所述电池加热或制冷，下面，详细介绍所述热调节管路1中的热调节元件及其工作过程。

具体的，如图2所示，所述热调节元件包括：第一热交换器101、设置在动力电池内的第二热交换器102和与所述控制器电连接的电子水泵104，当所述控制器调整所述开关选通元件2为第一选通状态或第二选通状态时，所述控制器还用于控制所述电子水泵104启动。

其中，所述电子水泵104用于使所述热调节管路1中的液体循环流动，实现所述第二热交换器102为所述电池加热或制冷。

其中，所述第一热交换器101两端还串联有分别与所述控制器电连接的车载空调105和开关控制元件k；当所述液体温度大于所述第一预设温度，且所述开关选通元件2为第二选通状态时，所述控制器用于控制所述开关控制元件k闭合，使所述车载空调105与所述第一热交换器101连通，并控制所述车载空调105启动。实现通过所述车载空调105为所述第一热交换器101内的液体降温，并通过所述电子水泵104的工作，实现所述热调节管路1中的液体的流动，最终通过所述第二热交换器102为所述电池降温。

更进一步的，所述热调节元件还包括：与所述控制器电连接的水暖加热器103，当所述液体温度小于所述第二预设温度，且所述开关选通元件2为第二选通状态时，所述控制器用于控制所述水暖加热器103启动。从而实现为所述热调节管路1中的液体加热，并通过所述电阻水泵104的工作，实现所述热调节管路1中的液体循环流动，最终由所述第二热交换器102为所述电池加热。

这里，需要说明的是，所述电子水泵104与所述第二热交换器102之间的管路内还设置有温度传感器t，所述温度传感器t与所述控制器电连接，用于实时采集所述热调节管路1内的液体温度，并发送至所述控制器。

另外，本发明实施例的所述控制器还与所述第一密封元件3电连接，所述控制器用于当所述电动汽车处于充电状态，且所述液体温度大于第一预设温度或小于第二预设温度时，控制所述第一密封元件3呈打开状态；当接收到所述充电桩5发送的停止制冷确认信号或停止加热确认信号后，控制所述第一密封元件3呈密封状态。优选的，所述第一密封元件3为电子二通阀。

当然，所述第一密封元件3还可以为受压力控制的密封元件，当所述充电连接插座4与充电桩5的充电连接插头6连接时，所述第一密封元件3呈打开状态，否则，所述第一密封元件3呈密封状态。

本发明实施例的电池热交换控制装置中，通过设置所述开关选通元件2和所述第一密封元件3，实现了在电动汽车处于大功率充电过程中，由充电桩5为所述电池加热或降温，使得所述充电桩5能够为不同的所述电动汽车的所述电池加热或降温，节约了资源；在电动汽车处于正常行驶过程中，由所述电动汽车内的电池热交换控制装置为所述电池加热或降温，使得各部件最大限度的处于高效工作状态；另外，通过设置所述第一密封元件3，避免了由于液体通过充电连接插座4外流，造成安全隐患。

如图3所示，本发明实施例还提供一种充电桩，包括：充电连接插头6，其中所述充电连接插头6内设置有第三液体管路和第四液体管路，且所述第三液体管路和所述第四液体管路的至少一部分延伸至所述充电连接插头6的外部，分别与所述充电桩5内的制冷装置51和加热装置52连接；其中，所述充电连接插头6与充电连接插座4连接时，所述第三液体管路和所述第四液体管路分别与所述充电连接插座4内的第一液体管路和第二液体管路一一对应连接；所述充电连接插头6内还设置有第二密封元件7；所述第二密封元件7处于密封状态时，所述第三液体管路和所述第四液体管路分别与所述充电连接插座4内的液体管路断开；所述第二密封元件7处于打开状态时，所述第三液体管路和所述第四液体管路分别能够与所述充电连接插座内的液体管路连通。

本发明实施例通过在所述充电桩5内设置所述制冷装置51和所述加热装置52，实现了在为所述电池充电时，由所述充电桩5为所述电池加热或制冷，降低了对所述电动汽车内的水暖加热器103的要求，如所述水暖加热器103的重量和最大工作功率，简化了设计难度，提高了资源的利用率。

进一步的，所述充电桩5还包括控制器，所述控制器与所述电动汽车通信连接，并分别与所述制冷装置51和所述加热装置52电连接；

当所述控制器接收到所述电动汽车发送的制冷请求信号后，控制所述制冷装置51启动；当接收到所述电动汽车发送的停止制冷请求信号后，向所述电动汽车发送停止制冷确认信号，并控制所述制冷装置51停止工作；

当所述控制器接收到所述电动汽车发送的加热请求信号后，控制所述加热装置52启动；当接收到所述电动汽车发送的停止加热请求信号后，向所述电动汽车发送停止加热确认信号，并控制所述加热装置52停止工作。

本发明实施例根据所述电动汽车发送的请求信号和确认信号控制所述制冷装置51或所述加热装置52工作或停止工作，实现了根据当前所述电动汽车的充电状态和非充电状态，以及液体温度，由所述充电桩5为所述电池加热或制冷，使得所述充电桩5能够为不同的电动汽车加热或制冷，实现了资源的合理利用，降低了电池热交换控制装置的成本。

更进一步的，所述控制器与所述第二密封元件7电连接；所述控制器用于当接收到所述制冷请求信号或所述加热请求信号后，控制所述第二密封元件7处于打开状态；当向所述电动汽车发送停止制冷确认信号或停止加热确认信号后，控制所述第二密封元件7处于密封状态。

其中，所述第二密封元件7的工作原理与电池热交换控制装置中的第一密封元件3的工作原理相同，在此不再赘述。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种电池热交换系统，包括如上所述的电池热交换控制装置和如上所述的充电桩。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。