新能源汽车集成式电池热管理系统

364 编辑：中冶有色技术网来源：杭州凌动汽车热管理科技有限公司

2023-12-22 11:35:08

权利要求书： 1.一种新能源汽车集成式电池热管理系统，包括制冷剂回路和冷却液回路，其特征在于：所述的制冷剂回路包括电动压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、电池冷却器、冷凝器出口温度传感器和冷凝器入口温度传感器；电池冷却器的制冷剂出口与电动压缩机的入口连接且设有冷凝器入口温度传感器；电池冷却器的制冷剂进口与冷凝器的出口连接，且电池冷却器的制冷剂进口与冷凝器的出口之间设有冷凝器出口温度传感器和电子膨胀阀；冷凝器的入口与电动压缩机的出口连接；所述的冷却液回路包括电子液泵和加热器；电池冷却器的冷却液出口与加热器的入口连接；电池冷却器的冷却液进口与电子液泵的出口连接；加热器的出口连接有电池进液管；电子液泵的入口连接有电池出液管；电池进液管上设有电池进液温度传感器，电池出液管上设有电池出液温度传感器；电池冷却器的制冷剂腔内设有制冷剂，电池冷却器的冷却液腔内设有冷却液；所述的制冷剂进口和制冷剂进口均与制冷剂腔连通，所述的冷却液进口和冷却液出口均与冷却液腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车集成式电池热管理系统，其特征在于：所述的冷凝器处设有电子风扇一和电子风扇二。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车集成式电池热管理系统，其特征在于：所述冷凝器的入口与电动压缩机的出口通过压缩机排气管路连接。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车集成式电池热管理系统，其特征在于：所述的冷凝器出口温度传感器和冷凝器入口温度传感器均采用PT温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车集成式电池热管理系统，其特征在于：冷凝器出口和冷凝器出口温度传感器的连接管路与电动压缩机入口和电池冷却器出口的连接管路集成在同轴管中。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车集成式电池热管理系统，其特征在于：所述的电池进液管上还设有补液壶。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车集成式电池热管理系统，其特征在于：所述的冷却液采用水。

8.根据权利要求2所述的一种新能源汽车集成式电池热管理系统，其特征在于：所述的电动压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、电池冷却器、电子液泵、加热器、电子风扇一和电子风扇二均由控制器控制；所述的控制器置于控制盒内，由DC/DC充电电源供电；所述的DC/DC充电电源连接有预充线路盒；制冷剂回路、冷却液回路、控制盒和DC/DC充电电源均置于外壳体内，外壳体内还设有空气温度传感器；冷凝器出口温度传感器、冷凝器入口温度传感器、电池进液温度传感器、电池出液温度传感器和空气温度传感器的信号输出端均接控制器。

说明书：一种新能源汽车集成式电池热管理系统技术领域[0001] 本实用新型属于新能源汽车电池热管理领域，具体涉及一种新能源汽车集成式电池热管理系统。背景技术[0002] 随着世界各国对汽车排放越来越严苛的要求以及碳中和目标的确认，新能源汽车的全面发展已经势不可挡，越来越多的传统商用车车企将现有燃油车型改款成电动或混动车型，但随之带来了电池热管理的问题，目前常见的解决方案为在原有整车热管理系统的基础上增加相应管路，将部分能力分给电池端进行加热或冷却。但因为商用车的电池容量较高，只用一套制冷系统很难满足电池与乘员舱的同时需求，且满足不了换电车型的需求。发明内容[0003] 本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种新能源汽车集成式电池热管理系统，在不影响原车热管理系统的前提下，保证了电池在各个使用工况中的冷却及加热需求，且首次将电子膨胀阀及同轴管路技术应用到商用车水冷机组中。[0004] 本实用新型所采用的技术方案为：[0005] 本实用新型包括制冷剂回路和冷却液回路；所述的制冷剂回路包括电动压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、电池冷却器、冷凝器出口温度传感器和冷凝器入口温度传感器；电池冷却器的制冷剂出口与电动压缩机的入口连接且设有冷凝器入口温度传感器；电池冷却器的制冷剂进口与冷凝器的出口连接，且电池冷却器的制冷剂进口与冷凝器的出口之间设有冷凝器出口温度传感器和电子膨胀阀；冷凝器的入口与电动压缩机的出口连接；所述的冷却液回路包括电子液泵和加热器；电池冷却器的冷却液出口与加热器的入口连接；电池冷却器的冷却液进口与电子液泵的出口连接；加热器的出口连接有电池进液管；电子液泵的入口连接有电池出液管；电池进液管上设有电池进液温度传感器，电池出液管上设有电池出液温度传感器。电池冷却器的制冷剂腔内设有制冷剂，电池冷却器的冷却液腔内设有冷却液；所述的制冷剂进口和制冷剂进口均与制冷剂腔连通，所述的冷却液进口和冷却液出口均与冷却液腔连通。[0006] 优选地，所述的冷凝器处设有电子风扇一和电子风扇二。[0007] 优选地，所述冷凝器的入口与电动压缩机的出口通过压缩机排气管路连接。[0008] 优选地，所述的冷凝器出口温度传感器和冷凝器入口温度传感器均采用PT温度传感器。[0009] 优选地，冷凝器出口和冷凝器出口温度传感器的连接管路与电动压缩机入口和电池冷却器出口的连接管路集成在同轴管中。[0010] 优选地，所述的电池进液管上还设有补液壶。[0011] 优选地，所述的冷却液采用水。[0012] 更优选地，所述的电动压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、电池冷却器、电子液泵、加热器、电子风扇一和电子风扇二均由控制器控制；所述的控制器置于控制盒内，由DC/DC充电电源供电；所述的DC/DC充电电源连接有预充线路盒；制冷剂回路、冷却液回路、控制盒和DC/DC充电电源均置于外壳体内，外壳体内还设有空气温度传感器；冷凝器出口温度传感器、冷凝器入口温度传感器、电池进液温度传感器、电池出液温度传感器和空气温度传感器的信号输出端均接控制器。[0013] 本实用新型具有以下有益效果：[0014] 1)本实用新型独立于原车空调系统之外，为独立的电池热管理系统，可减少原车方案变动导致的布置空间需求变大、成本升高、验证周期变长等风险，而且不会出现电池侧和空调侧能力分配不合适的问题，控制相对简单、验证周期较短。而且，本实用新型为集成式电池热管理系统(集成在外壳体内)，不仅是空间的集成，更是控制的集成、能力的集成，利用制冷剂回路、冷却液回路和控制器可实现电池冷却工作模式、电池加热工作模式和电池热平衡工作模式，满足电池在不同环境温度下的各种需求；其中，只需要预充线路盒的一个线束接口与整车端对接通电，便能给整个系统进行供电，装配简单，集成度高。[0015] 2)本实用新型中电子膨胀阀的使用，结合冷凝器入口温度传感器和冷凝器出口温度传感器的反馈，能精度控制电子膨胀阀的开度，提升电池冷却工作模式的整体效率，从而可以满足10～25kw大制冷能力的需求。[0016] 3)本实用新型的同轴管中电动压缩机入口和电池冷却器出口的连接管路利用蒸发后制冷剂的冷却能力对冷凝器出口的制冷剂进行进一步冷却，能提升电池冷却模式下的冷却效率。附图说明[0017] 图1为本实用新型的系统结构图。具体实施方式[0018] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。[0019] 如图1所示，一种新能源汽车集成式电池热管理系统，包括制冷剂回路和冷却液回路；制冷剂回路包括电动压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀5、电池冷却器6、冷凝器出口温度传感器7和冷凝器入口温度传感器8；电池冷却器6的制冷剂出口与电动压缩机1的入口(通过管路)连接且设有冷凝器入口温度传感器8；电池冷却器6的制冷剂进口与冷凝器2的出口(通过管路)连接，且电池冷却器6的制冷剂进口与冷凝器2的出口之间设有冷凝器出口温度传感器7和电子膨胀阀5；冷凝器2的入口与电动压缩机1的出口连接；冷却液回路包括电子液泵11和加热器(WPTC)12；电池冷却器6的冷却液出口与加热器12的入口(通过管路)连接；电池冷却器6的冷却液进口与电子液泵11的出口(通过管路)连接；加热器12的出口连接有电池进液管15；电子液泵11的入口连接有电池出液管16；电池进液管15上设有电池进液温度传感器13，电池出液管16上设有电池出液温度传感器14。电池冷却器6的制冷剂腔内设有制冷剂，电池冷却器6的冷却液腔内设有冷却液；制冷剂进口和制冷剂进口均与制冷剂腔连通，冷却液进口和冷却液出口均与冷却液腔连通。

[0020] 作为一个优选实施例，冷凝器2处设有电子风扇一3和电子风扇二4，水冷结合风冷，大大提升冷却效果。[0021] 作为一个优选实施例，冷凝器2的入口与电动压缩机1的出口通过压缩机排气管路10连接。

[0022] 作为一个优选实施例，冷凝器出口温度传感器7和冷凝器入口温度传感器8均采用PT温度传感器，且冷凝器出口温度传感器7可耐高压。[0023] 作为一个优选实施例，冷凝器出口和冷凝器出口温度传感器7的连接管路与电动压缩机1入口和电池冷却器6出口的连接管路集成在同轴管9中。[0024] 作为一个优选实施例，电池进液管15上还设有补液壶。[0025] 作为一个优选实施例，冷却液采用水。[0026] 作为一个优选实施例，电动压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀5、电池冷却器6、电子液泵11、加热器12、电子风扇一3和电子风扇二4均由控制器控制；控制器置于控制盒19内，由DC/DC充电电源17供电；DC/DC充电电源17连接有预充线路盒18，预充线路盒18接外界电源给DC/DC充电电源17充电；制冷剂回路、冷却液回路、控制盒19和DC/DC充电电源17均置于外壳体内，外壳体内还设有空气温度传感器20；冷凝器出口温度传感器7、冷凝器入口温度传感器8、电池进液温度传感器13、电池出液温度传感器14和空气温度传感器20的信号输出端均接控制器。[0027] 该新能源汽车集成式电池热管理系统使用时，将电池进液管15和电池出液管16分别与电池的进液口和出液口连接；该新能源汽车集成式电池热管理系统具备以下几种工作模式：[0028] 1)电池冷却模式：[0029] 该模式下，电子液泵11工作，电池冷却器6中的冷却液经加热器12(该模式下加热器12不进行加热工作)被不断输送至电池内，与电池进行热交换后回流至电池冷却器6中。同时，电动压缩机1工作，对电池冷却器6中液态制冷剂与温度较高的冷却液热交换后形成的气态制冷剂进行加压，气态制冷剂加压后温度也会升高，随后经过冷凝器2时被冷却重新变成液态，并通过电子风扇一3和电子风扇二4进一步实现冷却，制冷剂冷却产生的热量传递至外面空气中，冷凝后的液态制冷剂再经过同轴管9输送至电子膨胀阀5，同轴管9中刚从电池冷却器6出来的气态制冷剂可对输往电子膨胀阀5的液态制冷剂进行进一步冷却(从电池冷却器6出来的气态制冷剂未经电动压缩机1加压升温时温度低于输往电子膨胀阀5的液态制冷剂)；送至电子膨胀阀5的液态制冷剂经电子膨胀阀5的节流膨胀后(电子膨胀阀对制冷剂具有降温降压作用)回流至电池冷却器6中。该模式下，控制器19根据电池发出的电池进液温度及进液流量需求，以及冷凝器入口温度传感器8、冷凝器出口温度传感器9、电池进液温度传感器13、电池出液温度传感器14和空气温度传感器20的反馈，控制电动压缩机1转速、电子膨胀阀开度以及电子风扇一3、电子风扇二4和电子液泵的占空比来达成电池冷却目标。

[0030] 2)电池加热模式：[0031] 该模式下，电子液泵11工作，电池冷却器6中的冷却液被输送至加热器12中进行加热，加热后的冷却液传递进入电池对电池进行加热，与电池换热后的冷却液经电子液泵11后回到电池冷却器6中。该模式下控制器根据电池发出的电池进液温度及进液流量需求，以及电池进液温度传感器13和电池出液温度传感器14的反馈，控制加热器12的功率及电子液泵的占空比来达成电池加热目标。[0032] 3)电池热平衡模式：[0033] 该模式下，电子液泵11工作，电池冷却器6中的冷却液经加热器12(该模式下加热器12不进行加热工作)被不断输送至电池内，与电池进行热交换后回流至电池冷却器6中，使冷却液不断循环，从而使电池内部温度达到热平衡目标。该模式下控制器根据电池发出的进液流量需求，控制电子液泵的占空比来达成电池热平衡目标。[0034] 传统车用热力膨胀阀只能满足8kw左右的制冷能力需求。本实用新型使用车规级电子膨胀阀，可以满足10～25kw大制冷能力的需求，且根据冷凝器入口温度传感器8和冷凝器出口温度传感器9的反馈，可以精度控制电子膨胀阀的开度，达到能力利用的最大化。另外，本实用新型使用冷媒同轴管路(集成在同轴管9中)，在相同的散热迎风面积下，可有效提升15％的冷凝能力。