电动汽车动力电池的冷却和加热系统技术方案

本发明专利技术电动汽车动力电池的冷却和加热系统，含有工质泵、电池换热器、辅助电加热器、储液器、若干换热器和若干三通阀，采用在使用温度范围内为气液两相或液体状态的工质；从工质泵出口开始将所述部件与结构件按设计路线相连接，用第一换热器与外界冷源或外界热源进行热交换，用第二换热器与环境空气进行热交换；所述外界冷源为蒸汽压缩式制冷系统提供的冷量，或是热电制冷设备提供的冷量，或是其他冷源提供的冷量；所述外界热源为蒸汽压缩式热泵提供的热量或是热电设备提供的热量或是其他热源提供的热量。本发明专利技术能使动力电池常年保持在较好的工作温度区域，减少冷却或加热所消耗的电能，提高了动力电池的使用效率，能延长电动汽车的续航能力。

Cooling and heating system of power battery for electric vehicle

Cooling and heating system of the invention of electric vehicle batteries, battery containing refrigerant pump, heat exchanger, auxiliary electric heater, a reservoir, a number of heat exchangers and a plurality of three-way valve, the temperature range in the use of two-phase or liquid state refrigerant; from the refrigerant pump outlet will start the component according to the design and structure of a line connected to the heat exchange with the first heat exchanger and the external cooling source or external heat source, heat exchange with second heat exchanger and air cooling capacity; the external cold source for the vapor compression refrigeration system, or cold thermoelectric refrigeration equipment to provide, or is cold cold source provided by the other; the external heat source for steam compression type heat pump to provide heat or thermoelectric device provides heat or other heat sources of heat. The invention can make the power battery keep in the better working temperature area all the year round, reduce the electric energy consumed by the cooling or heating, improve the use efficiency of the power battery, and prolong the endurance of the electric vehicle.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车动力电池的冷却和加热系统
本专利技术涉及电动汽车设计与制造
，涉及电动汽车电池的技术，具体的是电动汽车动力电池的冷却和加热系统。
技术介绍
在现代社会里，汽车已成为不可或缺的交通工具。而由环境保护、石油危机而引起的对新能源汽车的研究一直为汽车制造企业与汽车使用大国所重视。随着对环境保护要求的提高，对汽车尾气排放标准的不断严格，传统的燃油汽车受到越来越严格的限制。新能源汽车，尤其是电动汽车，越来越为社会所接纳，成为各主要工业国家、各大汽车制造企业竞相研发的项目，成为汽车发展的主要趋势之一。电动汽车具有低噪声、低污染、使用新能源等优点，已逐渐成为城市交通系统的一个重要组成部分，拥有广阔的前景。电动汽车的核心部件是驱动电机与电池组，尤其是电动汽车的电池组的性能将直接关系到电动汽车的续航能力、能源效率、充放电时间以及车体重量等等。有研究表明：电动汽车的电池只有在20～25℃的温度范围才能发挥最佳效能。当电池的工作温度高于45℃时，放电量就会大大提升，使电池温度和放电电流陡然增加，电池的使用时间就会明显缩短。当电池的工作温度高于60℃时，电池甚至会出现爆炸燃烧的风险。而当电池的工作温度低于0℃时，电池的充电效能将受到严重影响，此时电池的充电水平往往只有理想状态的70～80%。如果温度进一步降低，电池的充电水平将降低到50%甚至更低，同时电池的充电时间会大大延长。针对电动汽车电池的上述问题，有研究人员提出了多种解决方式。中国专利文献CN103547467A公开了“一种利用蒸气压缩式致冷循环来冷却发热源的冷却系统”。中国专利文献CN103153660A公开了“一种车辆空调设备”，该空调设备除了进行车辆空调外，还直接利用车辆空调制冷系统的制冷剂对电池进行冷却或加热。中国专利文献CN103579714A公开了“一种用于车辆的可再充电的能量存储系统的冷却的方法和系统”。中国专利文献CN105605822A公开了“一种具有热泵系统的电动汽车电池组装置”。中国专利文献CN202076386U公开了“一种电池温度管理系统”，它是利用一套制冷系统来对电池冷却液进行冷却进而冷却电池。而现有的加热方式除了采用热泵系统进行加热以外，主要还是通过电热丝、电热板以及PTC（热敏电阻）来加热电池周围的空气和液体或者直接加热电池来提高电池的温度。但是，现有电动汽车的电池温控系统是存在一些不足的，例如：在电动汽车的电池组中需同时放置制冷和制热两个系统，这就使得温控系统的结构比较复杂、体积也庞大，占用了电池组有限的空间，即使是采用热泵系统来进行冷却和加热，也会使电池的冷却和加热能耗较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述不足，提供一种电动汽车动力电池的冷却和加热系统，它在利用外界的冷热源对动力电池进行冷却和加热之外，还能够通过直接与环境空气的换热来对动力电池进行冷却，不仅能使动力电池常年保持在较好的工作温度区域，还能减少动力电池冷却和加热所消耗的电能，有效提高电动汽车动力电池的使用效率，延长电动汽车的续航能力。为实现上述的目的，本专利技术采用了以下技术方案。一种电动汽车动力电池的冷却和加热系统，含有工质泵、第Ⅰ三通阀、第Ⅱ三通阀、电池换热器、辅助电加热器、第Ⅲ三通阀、第二换热器、第一换热器、第Ⅳ三通阀、第Ⅴ三通阀、第Ⅵ三通阀和储液器，其特征在于，所述工质泵的出口与第Ⅰ三通阀a端口相连，第Ⅰ三通阀b端口与第Ⅱ三通阀a端口相连，第Ⅰ三通阀c端口与第Ⅳ三通阀c端口相连；第Ⅱ三通阀b端口与电池换热器的一端相连，第Ⅱ三通阀c端口与第Ⅵ三通阀c端口相连；所述电池换热器的另一端与辅助电加热器的一端相连，所述辅助电加热器的另一端与第Ⅲ三通阀a端口相连；第Ⅲ三通阀b端口与第二换热器的一端相连，所述第二换热器的另一端与第Ⅴ三通阀a端口相连；第Ⅲ三通阀c端口与第一换热器的一端相连，所述第一换热器的另一端与第Ⅳ三通阀a端口相连，第Ⅳ三通阀b端口与第Ⅴ三通阀c端口相连，第Ⅴ三通阀b端口与第Ⅵ三通阀a端口相连，第Ⅵ三通阀b端口与储液器的进口相连，所述储液器的出口与所述工质泵的进口相连；其中，用所述第一换热器与外界冷源或者外界热源进行热交换，用所述第二换热器与环境空气进行热交换。进一步，所述工质泵采用的工质在使用温度范围内为汽液两相状态的工质。进一步，所述的若干三通阀能通过与其他阀门（如电磁阀）的有机组合，实现所述三通阀调节流体通道的功能。进一步，所述外界冷源或者是蒸汽压缩式制冷系统提供的冷量，或者是热电制冷设备提供的冷量，或者是其他冷源提供的冷量。进一步，所述外界热源或者是蒸汽压缩式热泵提供的热量，或者是热电设备提供的热量，或者是其他热源提供的热量。一种电动汽车动力电池的冷却和加热系统，含有工质泵、电池换热器、辅助电加热器、第Ⅲ三通阀、第二换热器、第一换热器、第Ⅴ三通阀和储液器，其特征在于，所述工质泵的出口与所述辅助电加热器的一端相连，所述辅助电加热器的另一端与电池换热器的一端相连，所述电池换热器的另一端与第Ⅲ三通阀a端口相连；第Ⅲ三通阀b端口与第二换热器的一端相连，所述第二换热器的另一端与第Ⅴ三通阀a端口相连；第Ⅲ三通阀c端口与第一换热器的一端相连，所述第一换热器的另一端与第Ⅴ三通阀c端口相连，第Ⅴ三通阀b端口与储液器的进口相连，所述储液器的出口与所述工质泵的进口相连；其中，用所述第一换热器与外界冷源或者外界热源进行热交换，用所述第二换热器与环境空气进行热交换。进一步，所述工质泵采用的工质在使用温度范围内为液体状态的工质。进一步，所述储液器为膨胀水箱，用于加液、补液和排气。进一步，所述的若干三通阀能通过与其他阀门（如电磁阀）的有机组合，实现所述三通阀调节流体通道的功能。进一步，所述外界冷源或者是蒸汽压缩式制冷系统提供的冷量，或者是热电制冷设备提供的冷量，或者是其他冷源提供的冷量；所述外界热源或者是蒸汽压缩式热泵提供的热量，或者是热电设备提供的热量，或者是其他热源提供的热量。本专利技术电动汽车动力电池的冷却和加热系统的积极效果是：在利用外界的冷热源对动力电池进行冷却或加热之外，还能够通过直接与环境空气的换热来对动力电池进行冷却，不仅能使动力电池常年保持在较好的工作温度区域，还能减少动力电池冷却或加热时所消耗的电能，有效地提高了电动汽车动力电池的使用效率，能延长电动汽车的续航能力。附图说明图1为本专利技术电动汽车动力电池的冷却和加热系统的结构设置图。图2为本专利技术电动汽车动力电池的冷却和加热系统（采用在使用温度范围内为液体状态工质）的结构设置图。图3为本专利技术实施例1的电动汽车动力电池的冷却和加热系统的结构设置图。图4为本专利技术实施例2的电动汽车动力电池的冷却和加热系统的结构设置图。图5为本专利技术实施例3的电动汽车动力电池的冷却和加热系统的结构设置图。图6为本专利技术实施例4的电动汽车动力电池的冷却和加热系统的结构设置图。图中的标号分别为：1、工质泵；2、第Ⅰ三通阀；2a、第Ⅰ三通阀a端口；2b、第Ⅰ三通阀b端口；2c、第Ⅰ三通阀c端口；3、第Ⅱ三通阀；3a、第Ⅱ三通阀a端口；3b、第Ⅱ三通阀b端口；3c、第Ⅱ三通阀c端口；4、电池换热器；5、辅助电加热器；6、第Ⅲ三通阀；6a、第Ⅲ三通阀a端口；6b、第Ⅲ三通阀b端口；6c、第Ⅲ三通阀c端口；7、第二换热器7；8、第一换热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车动力电池的冷却和加热系统，含有工质泵（1）、第Ⅰ三通阀（2）、第Ⅱ三通阀（3）、电池换热器（4）、辅助电加热器（5）、第Ⅲ三通阀（6）、第二换热器（7）、第一换热器（8）、第Ⅳ三通阀（9）、第Ⅴ三通阀（10）、第Ⅵ三通阀（11）和储液器（12），其特征在于，所述工质泵（1）的出口与第Ⅰ三通阀a端口（2a）相连，第Ⅰ三通阀b端口（2b）与第Ⅱ三通阀a端口（3a）相连，第Ⅰ三通阀c端口（2c）与第Ⅳ三通阀c端口（9c）相连；第Ⅱ三通阀b端口（3b）与电池换热器（4）的一端相连，第Ⅱ三通阀c端口（3c）与第Ⅵ三通阀c端口（11c）相连；所述电池换热器（4）的另一端与辅助电加热器（5）的一端相连，所述辅助电加热器（5）的另一端与第Ⅲ三通阀a端口（6a）相连；第Ⅲ三通阀b端口（6b）与第二换热器（7）的一端相连，所述第二换热器（7）的另一端与第Ⅴ三通阀a端口（10a）相连；第Ⅲ三通阀c端口（6c）与第一换热器（8）的一端相连，所述第一换热器（8）的另一端与第Ⅳ三通阀a端口（9a）相连，第Ⅳ三通阀b端口（9b）与第Ⅴ三通阀c端口（10c）相连，第Ⅴ三通阀b端口（10b）与第Ⅵ三通阀a端口（11a）相连，第Ⅵ三通阀b端口（11b）与储液器（12）的进口相连，所述储液器（12）的出口与所述工质泵（1）的进口相连；其中，用所述第一换热器（8）与外界冷源或者外界热源进行热交换，用所述第二换热器（7）与环境空气进行热交换。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车动力电池的冷却和加热系统，含有工质泵（1）、第Ⅰ三通阀（2）、第Ⅱ三通阀（3）、电池换热器（4）、辅助电加热器（5）、第Ⅲ三通阀（6）、第二换热器（7）、第一换热器（8）、第Ⅳ三通阀（9）、第Ⅴ三通阀（10）、第Ⅵ三通阀（11）和储液器（12），其特征在于，所述工质泵（1）的出口与第Ⅰ三通阀a端口（2a）相连，第Ⅰ三通阀b端口（2b）与第Ⅱ三通阀a端口（3a）相连，第Ⅰ三通阀c端口（2c）与第Ⅳ三通阀c端口（9c）相连；第Ⅱ三通阀b端口（3b）与电池换热器（4）的一端相连，第Ⅱ三通阀c端口（3c）与第Ⅵ三通阀c端口（11c）相连；所述电池换热器（4）的另一端与辅助电加热器（5）的一端相连，所述辅助电加热器（5）的另一端与第Ⅲ三通阀a端口（6a）相连；第Ⅲ三通阀b端口（6b）与第二换热器（7）的一端相连，所述第二换热器（7）的另一端与第Ⅴ三通阀a端口（10a）相连；第Ⅲ三通阀c端口（6c）与第一换热器（8）的一端相连，所述第一换热器（8）的另一端与第Ⅳ三通阀a端口（9a）相连，第Ⅳ三通阀b端口（9b）与第Ⅴ三通阀c端口（10c）相连，第Ⅴ三通阀b端口（10b）与第Ⅵ三通阀a端口（11a）相连，第Ⅵ三通阀b端口（11b）与储液器（12）的进口相连，所述储液器（12）的出口与所述工质泵（1）的进口相连；其中，用所述第一换热器（8）与外界冷源或者外界热源进行热交换，用所述第二换热器（7）与环境空气进行热交换。2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池的冷却和加热系统，其特征在于，所述工质泵（1）采用的工质在使用温度范围内为汽液两相状态的工质。3.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池的冷却和加热系统，其特征在于，所述的若干三通阀能通过与其他阀门的有机组合，实现所述三通阀调节流体通道的功能。4.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池的冷却和加热系统，其特征在于，所述外界冷源或者是蒸汽压缩式制冷系统提供的冷量，或者是热电制冷设备提供的冷量，或者是其他...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊国辉，何国庚，黄定英，邢艳青，张逵，
申请(专利权)人：上海加冷松芝汽车空调股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31