CN105605822A - 一种具有热泵***的电动汽车电池组装置 - Google Patents

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葛琪林
熊国辉
李先换
段胜利
叶斐然
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，壳体外覆有保温材料，壳体内设有电池组和风道；采用的热泵***包括蒸发器、蒸发风机、膨胀阀、干燥过滤器、储液罐、冷凝风机、冷凝器、四通换向阀和压缩机，将所述蒸发器与蒸发风机设置在风道内，将热泵***的其余部件设置在壳体外面；所述蒸发器通过膨胀阀、干燥过滤器、储液罐与冷凝器连接，在冷凝器的一边设有冷凝风机，所述冷凝器再通过四通换向阀分别与压缩机和蒸发器连接；在四通换向阀上设有电控盒，电控盒的另一端与设置在电池组上的温度测点相连接。本发明通过热泵***同时具备了温升和冷却的功能，不仅体积小、重量轻，而且制造成本也明显降低，更利于电动汽车的推广和应用。

Description

一种具有热泵***的电动汽车电池组装置
技术领域
本发明涉及电动汽车的设计与制造技术领域，具体涉及电动汽车电池组装置的设计与制造，是一种具有热泵***的电动汽车电池组装置。
背景技术
目前，电动汽车具有低污染、低噪声、使用新能源等优点，已成为城市交通***的一个重要组成部分。从现在使用的情况来看，电动汽车应该拥有广阔的前景，目前的关键技术是电动汽车的电池组。电动汽车的行驶要靠电池组，而电动汽车的电池只有在适宜的温度区间（20～25℃）才能发挥最佳效能。通常，当电池的工作温度高于45℃时，电池的放电量就会大大提升，使电池的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***燃烧的风险。而当电池的工作温度低于0℃时，电池的蓄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%；随着温度的进一步降低，电池的充电水平将降低到50%甚至更低，同时，电池的充电时间也会大大延长。
针对上述问题，现在采用的方法有：电池温度过高时的冷却和电池温度过低时的加热。现有商业化的冷却方式主要有被动冷却；空气冷却；液体冷却和相变冷却，它们能对电动汽车的电池进行直接或者间接的冷却。现有的加热方式主要有通过电热丝、电热板以及PTC（热敏电阻）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，现有电动汽车电池温控***还是存在一些不足，例如：⑴在电动汽车的电池组中需同时放置制冷和制热两个***，这就使得温控***结构复杂，体积庞大，占用了放置电池组有限的空间。⑵由于放置了两个温控***，使制造成本提高，电动汽车的经济效益受影响。
发明内容
本发明的目的在于解决上述不足，提供一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，它将热泵***用于电动汽车电池的温控，使电动汽车电池装置的结构大为简化，并且同时能实现电动汽车电池组的冷却或加热功能。
本发明的设计思路为：在电动汽车的电池组装置上设置热泵***，利用在电动汽车电池组中通常设有的风道，将热泵***的蒸发器和蒸发风机设置所述风道中，将热泵***的冷凝器和冷凝风机设置在电动汽车电池组的壳体外；通过所述蒸发器进行冷却或者加热，通过所述蒸发风机使风道中的冷或热空气进行循环，便于空气均匀的流经电动汽车电池组的每一块电池。
为实现上述的目的，本发明采用了以下技术方案。
一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，含有壳体和电池组，其特征在于，在所述壳体外面设有保温材料，在所述壳体里面设有电池组，在所述电池组与所述壳体之间设有风道；在所述风道内设有热泵***，所述热泵***包括蒸发器、蒸发风机、膨胀阀、干燥过滤器、储液罐、冷凝风机、冷凝器、四通换向阀和压缩机，所述蒸发器与蒸发风机一起设置在所述风道内，热泵***的其余部件设置在所述壳体外面；所述蒸发器通过所述膨胀阀、干燥过滤器、储液罐与所述冷凝器连接，在所述冷凝器的一边设有冷凝风机，所述冷凝器再通过四通换向阀分别与所述压缩机和所述蒸发器连接；在所述四通换向阀上设有电控盒，所述电控盒的另一端与设置在所述电池组上的温度测点相连接。
进一步，所述冷凝器和蒸发器采用平行流式换热器、管片式换热器或者其他形式的换热器。
进一步，所述压缩机为全封闭或半封闭型式、立式或者卧式压缩机。
进一步，所述蒸发风机和冷凝风机采用轴流式风机或其他形式的风机。
进一步，所述膨胀阀采用膨胀阀或者是与膨胀阀等效的毛细管节流装置。
可选的，所述的温度测点采用热电偶或者铂电阻测温设备。
可选的，所述的温度测点能够同时设置所述电池组的不同电池上。
可选的，在所述电控盒内设有PLC（热敏电阻）或者与PLC等效的温控器件。
本发明一种具有热泵***的电动汽车电池组装置的积极效果是：
（1）在电动汽车电池组装置上采用热泵***并通过四通换向阀进行冷却或者加热。
（2）在电动汽车电池组装置有限的空间内，采用平行流蒸发器来适应有限的空间；热泵***的冷凝器也采用平行流冷凝器，进一步减轻了热泵***的体积和重量。
（3）本发明通过热泵***而同时具备有温升和冷却的功能避免了以往电池组温控***采用双***结构，不仅体积、重量减少，制造成本也明显降低，更利于电动汽车的推广和应用。
附图说明
图1为本发明一种具有热泵***的电动汽车电池组装置的结构示意图。
图中的标号分别为：
1、壳体；2、电池组；3、保温材料；
4、风道；5、蒸发器；6、蒸发风机；
7、膨胀阀；8、干燥过滤器；9、储液罐；
10、冷凝风机；11、冷凝器；12、四通换向阀；
13、压缩机；14、电控盒；15、温度测点。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明一种具有热泵***的电动汽车电池组装置的具体实施方式，但是应该指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。
参见图1。一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，含有壳体1、电池组2、保温材料3、风道4、蒸发器5、蒸发风机6、膨胀阀7、干燥过滤器8、储液罐9、冷凝风机10、冷凝器11、四通换向阀12、压缩机13、电控盒14和温度测点15。
所述壳体1可采用现有的部件，但为了有好的保温效果，可在所述壳体1外面包覆一层保温材料3。所述保温材料3可采用橡塑海绵或者与之等效的保温材料，本发明在实施中对具体的保温材料和使用数量没有限制。
在所述壳体1里面设置电池组2，在所述电池组2与所述壳体1之间设置通畅的风道4。将所述风道4的一端设置的宽敞些，在这里设置热泵***的蒸发器5与蒸发风机6。
本发明采用的热泵***包括蒸发器5、蒸发风机6、膨胀阀7、干燥过滤器8、储液罐9、冷凝风机10、冷凝器11、四通换向阀12和压缩机13；其中，所述蒸发器5与蒸发风机6一起设置在上述风道4内：将所述蒸发风机6安装在所述蒸发器5的一侧。所述热泵***的其余部件：膨胀阀7、干燥过滤器8、储液罐9、冷凝风机10、冷凝器11、四通换向阀12和压缩机13设置在所述壳体1外面：所述蒸发器5通过所述膨胀阀7、干燥过滤器8、储液罐9与所述冷凝器11连接，在所述冷凝器11的前侧或后侧设置冷凝风机10；所述冷凝器11再通过四通换向阀12分别与所述压缩机13和所述蒸发器5连接；在所述四通换向阀12上设有电控盒14，所述电控盒14的另一端与设置在所述电池组2上的温度测点15相连接。在所述电控盒14内设置PLC（热敏电阻）或者与PLC等效的温控器件。所述温度测点15采用热电偶或铂电阻测温设备，可将所述温度测点15同时设置所述电池组1的不同电池上，因此，所述温度测点15可以有多个并且位置是不同的。
本发明的实施中，所述冷凝器11和蒸发器5可采用管片式换热器、平行流式换热器或者其他形式的换热器，本发明对换热器的形式和材质基本没有限制。
所述压缩机可采用全封闭或半封闭型式、立式或者卧式压缩机，本发明对压缩机13的形式和台数基本没有限制。
所述蒸发风机6和冷凝风机10可采用轴流式风机或其他形式的风机，本发明对风机的形式和台数基本没有限制。
所述膨胀阀7可采用膨胀阀或者与膨胀阀等效的毛细管节流装置，本发明对所述膨胀阀7的形式和采用节流装置的数量基本没有限制。
本发明采用的制冷剂为R134a制冷剂，但是，实施中，本发明对制冷剂的种类和充注量没有具体限制。
本发明一种具有热泵***的电动汽车电池组装置冷却或者加热的工作过程：
（1）制冷模式时的工作过程
当电动汽车在行驶或者充电过程中，所述电控盒14通过温度测点15检测到电池组1的表面温度高于设定温度的上限时，便会启动热泵***，采用制冷模式对壳体1内的电池组2进行冷却。
热泵***温度较低的制冷剂（例如10℃）便从压缩机13经四通换向阀12流向冷凝器11、储液罐9、干燥过滤器8、膨胀阀7，进入蒸发器5，与风道4内蒸发风机6所带来的温度较高的空气进行换热，将较高温度的空气进行冷却，冷却后的低温空气（通常为16℃）则经过风道4流经温度较高的电池组1进行降温；所述制冷剂经蒸发器5换热后回流到压缩机13。
（2）制热模式时的工作过程
当电动汽车在行驶或者充电过程中，所述电控盒14通过温度测点15检测到电池组1的表面温度低于设定温度的下限时，便会启动热泵***，采用制热模式对壳体1内的电池组2进行加热。
热泵***的温度较高的制冷剂（例如50℃）从压缩机13经四通换向阀12流向蒸发器5，与风道4内蒸发风机6所带来的温度较低的空气进行换热，将较低温度的空气进行加热，加热后的高温空气（通常为30℃）经过风道4流经温度较低的电池组1进行加热。所述制冷剂经膨胀阀7、干燥过滤器8、储液罐9，再经冷凝器11和四通换向阀12后回流到压缩机13。
（3）说明：在制冷或者制热模式时，所述风道4中空气的流向以及蒸发器5中制冷剂的流向可设置为顺流、逆流或者混合流。本发明对流向的具体设置方式没有限制。

Claims (8)

1.一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，含有壳体（1）和电池组（2），其特征在于，在所述壳体（1）外面设有保温材料（3），在所述壳体（1）里面设有电池组（2），在所述电池组（2）与所述壳体（1）之间设有风道（4）；在所述风道（4）内设有热泵***，所述热泵***包括蒸发器（5）、蒸发风机（6）、膨胀阀（7）、干燥过滤器（8）、储液罐（9）、冷凝风机（10）、冷凝器（11）、四通换向阀（12）和压缩机（13），所述蒸发器（5）与蒸发风机（6）一起设置在所述风道（4）内，热泵***的其余部件设置在所述壳体（1）外面；所述蒸发器（5）通过所述膨胀阀（7）、干燥过滤器（8）、储液罐（9）与所述冷凝器（11）连接，在所述冷凝器（11）的一边设有冷凝风机（10），所述冷凝器（11）再通过四通换向阀（12）分别与所述压缩机（13）和所述蒸发器（5）连接；在所述四通换向阀（12）上设有电控盒（14），所述电控盒（14）的另一端与设置在所述电池组（2）上的温度测点（15）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，其特征在于，所述冷凝器（11）和蒸发器（5）采用平行流式换热器、管片式换热器或者其他形式的换热器。
3.根据权利要求1所述的一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，其特征在于，所述压缩机为全封闭或半封闭型式、立式或者卧式压缩机。
4.根据权利要求1所述的一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，其特征在于，所述蒸发风机（6）和冷凝风机（10）采用轴流式风机或其他形式的风机。
5.根据权利要求1所述的一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，其特征在于，所述膨胀阀（7）采用膨胀阀或者是与膨胀阀等效的毛细管节流装置。
6.根据权利要求1所述的一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，其特征在于，所述的温度测点（15）采用热电偶或者铂电阻测温设备。
7.根据权利要求6所述的一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，其特征在于，所述的温度测点（15）能够同时设置所述电池组（1）的不同电池上。
8.根据权利要求1所述的一种具有热泵***的电动汽车电池组装置，其特征在于，在所述电控盒（14）内设有热敏电阻或者与热敏电阻等效的温控器件。
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