CN107487145B - 一种冷却***及具有该冷却***的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷却***，包括冷凝器、电源蒸发器、换向阀、与冷凝器串联的蒸发器和与电源蒸发器串联的电源；电源蒸发器的制冷剂通道可选择地与冷凝器的制冷剂通道串联形成第一制冷剂回路；换向阀的四个出口分别可选择地连接电源、蒸发器、电源蒸发器和冷凝器；处于第一工作位置的换向阀将蒸发器与冷凝器的冷却液通道串联形成第一回路，并将电源蒸发器的冷却液通道与电源串联形成第二回路；处于第二工作位置的换向阀将冷凝器的冷却液通道、电源、电源蒸发器和蒸发器串联形成第三回路。两种工作位置中均可以使用蒸发器进行热交换，蒸发器的使用频率高，最大化利用了蒸发器。本发明还公开了一种包括上述冷却***的车辆。

Description

一种冷却***及具有该冷却***的车辆
技术领域
本发明涉及车辆设计技术领域，更具体地说，涉及一种冷却***。此外，本发明还涉及一种包括上述冷却***的车辆。
背景技术
车辆设计领域中，目前电池冷却大部分采用制冷机或蒸发器进行冷却，环境温度在20℃以下时可以使用蒸发器对其进行冷却，环境温度高于20℃时需要使用制冷机冷却，使用制冷机冷却时空调冷凝器使用普通风冷式冷凝器。
然而，现有技术中普遍存在蒸发器的利用率不高的问题，蒸发器仅应用于温度较低的时候。另外，前端冷却模块的蒸发器的风阻较大，为了实现散热的目的，需要增大风扇功率，但是增大风扇功率的同时会增大风扇噪音，为了减低噪音和相应的影响，需要大幅增大电动车的NVH成本。
综上所述，如何提供一种蒸发器利用率高的冷却***，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种冷却***，该冷却***内的蒸发器利用率高。
本发明的另一目的是提供一种包括上述冷却***的车辆。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种冷却***，包括冷凝器、电源蒸发器、换向阀、与所述冷凝器串联的蒸发器和与所述电源蒸发器串联的电源；所述电源蒸发器的制冷剂通道可选择地与所述冷凝器的制冷剂通道串联形成第一制冷剂回路；
所述换向阀的四个出口分别可选择地连接所述电源、蒸发器、电源蒸发器和冷凝器；
处于第一工作位置的所述换向阀将所述蒸发器与所述冷凝器的冷却液通道串联形成第一回路，并将所述电源蒸发器的冷却液通道与所述电源串联形成第二回路；
处于第二工作位置的所述换向阀将所述冷凝器的冷却液通道、所述电源、所述电源蒸发器和所述蒸发器串联形成第三回路。
优选地，还包括车内空调***的空调蒸发器，所述电源蒸发器的制冷剂通道通过换向连接阀可选择地与所述空调蒸发器的冷媒通道并联；
处于第一状态时，所述冷却***的制冷剂回路仅包括所述第一制冷剂回路；
处于第二状态时，所述冷却***的制冷剂回路仅包括所述空调蒸发器的冷媒通道与所述冷凝器的制冷剂通道串联连通形成的第二制冷剂回路；
处于第三状态时，所述冷却***的制冷剂回路包括所述第一制冷剂回路、所述第二制冷剂回路并联形成的第三制冷剂回路。
优选地，还包括控制装置，所述控制装置与所述换向阀连接，且所述控制装置与控制所述电源蒸发器工作的电磁阀连接。
优选地，所述第一回路中设置有用于推动冷却液循环的第一水泵，和/或所述第二回路中设置有用于推动冷却液循环的第二水泵。
优选地，所述换向阀为一个四通换向阀，所述四通换向阀的四个出口分别连接所述电源、所述蒸发器、所述电源蒸发器和所述冷凝器；
或，所述换向阀为两个三通换向阀，其中一个所述三通换向阀的三个出口分别连接所述冷凝器、所述蒸发器和所述电源，另一个所述三通换向阀的三个出口分别连接所述电源蒸发器、所述蒸发器和所述电源。
优选地，在所述蒸发器与所述冷凝器连接的管路上设置有温度传感器；
和/或所述电源的进液管路和出液管路上设有温度传感器。
优选地，所述冷却***的制冷剂回路中串联有电动压缩机。
一种车辆，包括冷却***所述冷却***为上述任意一项所述的冷却***。
本发明提供的冷却***中的换向阀具有可选择地多个工作位置，换向阀处于第一工作位置时，连通蒸发器对应的出口和冷凝器对应的出口，使蒸发器、冷凝器的冷却液通道处于同一个回路之中；连通电源对应出口和电源蒸发器对应的出口，使电源和电源蒸发器的冷却液通道处于同一个回路之中。在第二回路中，电源蒸发器为电源换热降温，在第一回路中由于冷凝器的冷却液通道与电源蒸发器串联，冷凝器可以为电源蒸发器进行换热降温，并可以通过第一回路将热量传递给蒸发器，蒸发器实现最终的散热工作。
换向阀处于第二工作位置时，连通冷凝器对应出口和电池对应出口，并连通蒸发器对应出口和电源蒸发器对应出口，使得蒸发器、冷凝器、电池和电源蒸发器同时串联在第三回路中，则可以实现蒸发器直接对电源的降温散热。
可见上述两种工作位置中均可以使用蒸发器进行热交换，并达到散热的目的，在上述冷却***中，蒸发器可直接对电池进行降温，或对电池的电源蒸发器进行降温，蒸发器的使用频率高，且换热效果好，最大化利用了蒸发器。
本发明还提供了一种包括上述冷却***的车辆，该车辆的冷却效果好，蒸发器利用率大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种冷却***的连接示意图；
图2为本发明所提供的一种冷却***的第一种使用模式的示意图；
图3为本发明所提供的一种冷却***的第二种使用模式的示意图；
图4为本发明所提供的一种冷却***的第三种使用模式的示意图；
图5为本发明所提供的一种冷却***的第四种使用模式的示意图；
图6为本发明所提供的一种冷却***的第五种使用模式的示意图。
上图1-6中：
1为蒸发器、2为第一水泵、3为冷凝器、4为换向阀、5为温度传感器、6为加热器、7为电源蒸发器、8为第二水泵、9为电源、10为空调蒸发器、11为电动压缩机、12为冷却风扇、13为电机散热器。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明的核心是提供一种冷却***，该冷却***内的蒸发器利用率高。本发明的另一核心是提供一种包括上述冷却***的车辆。
请参考图1至图6，图1为本发明所提供的一种冷却***的连接示意图；图2至图6为本发明所提供的一种冷却***的第一种使用模式至第五种使用模式的示意图。
本发明所提供的冷却***，主要用于车辆或电气设备中，实现为电源进行冷却降温。该冷却***在结构上主要包括冷凝器3、电源蒸发器7、换向阀4、与冷凝器3串联的蒸发器1和与电源蒸发器7串联的电源9。其中，电源蒸发器7的制冷剂通道可选择地与冷凝器3的制冷剂通道串联形成第一制冷剂回路，且换向阀4的四个出口分别可选择地连接电源9、蒸发器1、电源蒸发器7和冷凝器3。
处于第一工作位置的换向阀4将蒸发器1与冷凝器3的冷却液通道串联形成第一回路，并将电源蒸发器7的冷却液通道与电源9串联形成第二回路。
处于第二工作位置的换向阀4将冷凝器3的冷却液通道、电源9、电源蒸发器7和蒸发器1串联形成第三回路。
需要说明的是，上述冷却***中，冷凝器3和蒸发器1是串联连接的，冷凝器3和蒸发器1处于连通的一段通路中，电源9与电源蒸发器7也是串联连接，电源9与电源蒸发器7处于连通的一段通路中。冷凝器3的制冷剂通道与电源蒸发器7的制冷剂通道串联成制冷剂回路，使得制冷剂回路中的制冷剂能够为电源蒸发器7降温，并同时将热量传递给冷凝器3的冷却液通道。
换向阀4应具有至少四个出口，四个出口分别可选择地连接电源9、蒸发器1、电源蒸发器7和冷凝器3。换向阀4的不同工作位置实现上述四个出口不同的连接组合方式。
换向阀4处于第一工作位置时，连通蒸发器1对应的出口和冷凝器3对应的出口，使蒸发器1、冷凝器3的冷却液通道处于同一个回路之中；连通电源9对应出口和电源蒸发器7对应的出口，使电源9和电源蒸发器7的冷却液通道处于同一个回路之中。在第二回路中，电源蒸发器7为电源9换热降温，在第一回路中由于冷凝器3的制冷剂通道与电源蒸发器7串联，所以由冷凝器3可以为电源蒸发器7进行换热降温，并可以通过第一回路将热量传递给蒸发器1，蒸发器1实现最终的散热工作。
换向阀4处于第二工作位置时，连通冷凝器3对应出口和电池9对应出口，并连通蒸发器1对应出口和电源蒸发器7对应出口，使得蒸发器1、冷凝器3、电池9和电源蒸发器7同时串联在第三回路中，则可以实现蒸发器1直接对电源9的降温散热。
可见上述两种工作位置中均可以使用蒸发器1进行热交换，并达到散热的目的，在上述冷却***中，蒸发器1可直接对电池9进行降温，或对电池9的电源蒸发器7进行降温，蒸发器1的使用频率高，且换热效果好，最大化利用了蒸发器1。
在上述实施例的基础之上，为了最大化利用冷却***，上述装置还包括车内空调***的空调蒸发器10。具体地，电源蒸发器7的制冷剂通道通过换向连接阀可选择地与空调蒸发器10的冷媒通道并联。
处于第一状态时，冷却***的制冷剂回路仅包括第一制冷剂回路。电源蒸发器7的制冷剂通道与冷凝器3的制冷剂通道串联连通，以形成上述的第一制冷剂回路。第一制冷剂回路主要用于通过冷凝器3为电源蒸发器7换热。
处于第二状态时，冷却***的制冷剂回路仅包括空调蒸发器10的冷媒通道与冷凝器3的制冷剂通道串联连通形成的第二制冷剂回路。第二制冷回路主要用于通过冷凝器3为空调蒸发器10换热。
处于第三状态时，冷却***的制冷剂回路包括第一制冷剂回路、第二制冷剂回路并联形成的第三制冷剂回路，具体地，电源蒸发器7的制冷剂通道与空调蒸发器10的冷媒通道并联连接，且均与冷凝器3的制冷剂通道串联连通，以形成第三制冷剂回路。第三制冷剂回路主要用于通过冷凝器3同时为空调蒸发器10、电源蒸发器7进行换热。
需要说明的是，将空调蒸发器10的冷媒通道与电源蒸发器7的制冷剂通道并联，可以利用制冷剂回路的制冷能力直接为空调蒸发器10进行降温换热，进一步提高了蒸发器1的使用效率。
在上述任意一个实施例的基础之上，冷凝器3可以具体为水冷式冷凝器。其中，水冷式冷凝器中的冷却液可以为水，或者为其他液体。采用水冷式冷凝器的方式与其他冷凝器相比，冷却效果好，换热比率大，并且可以缩小冷凝器占地空间。
在上述任意一个实施例的基础之上，还包括控制装置，控制装置与换向阀4连接，且控制装置与控制电源蒸发器7工作的电磁阀连接。也就是说，控制装置用于控制换向阀4的工作位置，并且用于控制电源蒸发器7工作位置。在上述第二工作位置中，电源蒸发器7可以工作，也可以不工作，仅依靠蒸发器1的换热实现电池9的降温，所以可以使用控制装置控制电源蒸发器7的电磁阀停止工作，以使电源蒸发器7停止工作。另外，在上述冷却***仅为空调蒸发器10制冷降温时，也可以关闭电源蒸发器7工作的电磁阀，实现电源蒸发器7的关闭。
可选的，上述冷却***也可以采用其他装置进行控制，控制的方式有多种，本实施例并不限定对电源蒸发器7关停的方式。
由于上述冷却***中的冷却液流动需要外力实现推动，所以需要设置动力装置，由于上述第一工作位置中存在两个独立的回路，二者的冷却液不存在互流情况，所以需要分别设置动力装置。具体地，第一回路中设置有用于推动冷却液循环的第一水泵2，和/或第二回路中设置有用于推动冷却液循环的第二水泵8。需要说明的是，在第二工作位置中，第一水泵2和第二水泵8既可以同时工作，也可以单独工作。
可选的，上述第一水泵2和第二水泵8均可以为电子水泵。
可选的，也可以选择除水泵以外的其他动力装置实现推动循环。
上述各个实施例中的换向阀4可以有多种实施方式，其中一种较为可靠的方式中，换向阀4为一个四通换向阀，四通换向阀的四个出口分别连接电源9、蒸发器1、电源蒸发器7和冷凝器3，并且，四通换向阀可以实现任意两个出口的连接。当然，在上述方案中，四通换向阀主要将冷凝器3与电源9连接，相对应的，将电源蒸发器7与蒸发器1连接；或者将冷凝器3与电源9连接。
或者，在另一个较为可靠的方式中，换向阀4为两个三通换向阀，其中一个三通换向阀的三个出口分别连接冷凝器3、蒸发器1和电源9，即可以实现冷凝器3与电源9、蒸发器1之间的可选择的连接，另一个三通换向阀的三个出口分别连接电源蒸发器7、蒸发器1和电源9，即可以实现电源蒸发器7与电源9、蒸发器1之间的可选择的连接。需要说明的是，为了保证正确的使用，在两个三通换向阀的内部连接关系中，冷凝器3、电源蒸发器7需要对应的与蒸发器1和电源9中的一者连接。
在上述任意一个实施例的基础之上，为了更好的了解和掌控冷却***的状态，了解各个回路中或装置中的温度状况，在蒸发器1与冷凝器3连接的管路上设置有温度传感器5，和/或电源9的进液管路和出液管路上设有温度传感器5。
本实施例中，温度传感器5主要用于检测回路中的温度，以便显示给操作人员，或通过其他方式进行记录，以便对冷却***的控制。
可选的，上述温度传感器5可以与上述控制装置连接，控制装置接收到温度传感器5的测量温度后，可以根据预先设定的安全温度或极限温度对换向阀4、电源蒸发器7等进行控制，以便达到合理的冷却状态。
在上述任意一个实施例的基础之上，蒸发器1的前端风冷装置为电机散热器13和冷却风扇12，其中，冷却风扇12可以选用小功率风扇。小功率风扇有助于降低风扇噪声，减少车辆或装置中的振动，减少振动造成的损害，为用户提供较好的使用体验。
可选的，冷却***中的制冷剂回路中串联有电动压缩机11。另外，第二回路中还串联有加热器6。
上述各个实施例所提供的冷却***中，可以提供以下五种使用模式，请参考图2至图6，其中，实线为电池冷却回路，虚线为制冷剂回路。
图2为第一种使用模式的示意图，第一种使用模式是车内空调蒸发器10单独工作的模式。
本工况中，冷却液循环为第一水泵2推动冷却液循环，进入水冷式冷凝器后，冷却液将冷凝器散出的热量带走，进入蒸发器1后，通过外侧空气将蒸发器1的热量带走。本工况中制剂循环中，电源蒸发器7回路中的电磁阀关闭，制冷剂只通过车内空调蒸发器10对车内进行冷却。
图3为第二种使用模式的示意图，第二种使用模式是电池9使用电源蒸发器7冷却的模式，换向阀4处于第一工作位置。
第一回路中第一水泵2推动冷却液循环，冷却液进入水冷式冷凝器后将冷凝器3散出的热量带走，冷却液进入蒸发器1后，通过外侧空气将蒸发器1的热量带走。
第二回路中第二水泵8推动冷却液进入电源蒸发器7中进行冷却，得到低温冷却液，流经四通换向阀并流到电池9入口，低温冷却液进入电池9后将电池的热量带走。
制冷剂回路中空调蒸发器10的回路的电磁阀关闭，制冷剂对通过电源蒸发器7后的冷却液进行制冷，制冷剂吸热后通过电动压缩机变成高温高压的气体后，进入水冷式冷凝器进行散热。
图4为第三种使用模式的示意图，第三种使用模式是电池9使用蒸发器1冷却的模式，换向阀4处于第二工作位置。
电池9使用蒸发器1进行冷却，回路中有两个电子水泵，这两个电子水泵根据需要可以单独工作也可以同时工作。当然，此时电源蒸发器7可以工作(图中未示出制冷剂回路)或者停止。
图5为第四种使用模式的示意图，第四种使用模式是电池使用蒸发器1冷却，同时车内空调蒸发器10工作的模式，此时，换向阀4处于第二工作位置。
冷却液循环中蒸发器1流出的冷却液先进入水冷式冷凝器，再进入电池9，最后回到蒸发器1，制冷剂回路中通往电源蒸发器7的电磁阀关闭，制冷剂只在空调蒸发器10回路内流动。
图6为第五种使用模式的示意图，第五种使用模式是电池使用电源蒸发器7冷却，同时，空调蒸发器10也工作的模式。
蒸发器1与水冷式冷凝器为单独工作循环回路(即第一回路)，冷凝器3散发的热量通过蒸发器1散出。电池冷却回路(即第二回路)中冷却液进入电源蒸发器7后得到低温的冷却液，然后进入电池9，将电池9内部的热量带出。
空调蒸发器10和电源蒸发器7这两个制冷剂回路为并联回路，两路的电磁阀均打开，同时对空调蒸发器10和电源蒸发器7同时进行冷却。
本发明所提供的换向阀4作为循环回路模式的切换装置，共能够实现五种使用模式，在五种使用模式中，蒸发器1可以对冷凝器3、电池9同时散热，并作为电源蒸发器7的二级蒸发器，可以使冷却***的制冷效果提升，并极大提高蒸发器1的使用率。
除了上述实施例所提供的冷却***，本发明还提供一种包括上述实施例公开的冷却***的车辆，该车辆由于设置了上述冷却***，能够实现更好的冷却效果，且制冷机与蒸发器1的使用率大，该车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的冷却***及具有该冷却***的车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种冷却***，其特征在于，包括冷凝器(3)、电源蒸发器(7)、换向阀(4)、与所述冷凝器(3)串联的蒸发器(1)和与所述电源蒸发器(7)串联的电源(9)；所述电源蒸发器(7)的制冷剂通道可选择地与所述冷凝器(3)的制冷剂通道串联形成第一制冷剂回路；
所述换向阀(4)的四个出口分别可选择地连接所述电源(9)、蒸发器(1)、电源蒸发器(7)和冷凝器(3)；
处于第一工作位置的所述换向阀(4)将所述蒸发器(1)与所述冷凝器(3)的冷却液通道串联形成第一回路，并将所述电源蒸发器(7)的冷却液通道与所述电源(9)串联形成第二回路；
处于第二工作位置的所述换向阀(4)将所述冷凝器(3)的冷却液通道、所述电源(9)、所述电源蒸发器(7)和所述蒸发器(1)串联形成第三回路；
还包括车内空调***的空调蒸发器(10)，所述电源蒸发器(7)的制冷剂通道通过换向连接阀可选择地与所述空调蒸发器(10)的冷媒通道并联；
处于第一状态时，所述冷却***的制冷剂回路仅包括所述第一制冷剂回路；处于第二状态时，所述冷却***的制冷剂回路仅包括所述空调蒸发器(10)的冷媒通道与所述冷凝器(3)的制冷剂通道串联连通形成的第二制冷剂回路；处于第三状态时，所述冷却***的制冷剂回路包括所述第一制冷剂回路、所述第二制冷剂回路并联形成的第三制冷剂回路。
2.根据权利要求1所述的冷却***，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置与所述换向阀(4)连接，且所述控制装置与控制所述电源蒸发器(7)工作的电磁阀连接。
3.根据权利要求2所述的冷却***，其特征在于，所述第一回路中设置有用于推动冷却液循环的第一水泵(2)，和/或所述第二回路中设置有用于推动冷却液循环的第二水泵(8)。
4.根据权利要求3所述的冷却***，其特征在于，所述换向阀(4)为一个四通换向阀，所述四通换向阀的四个出口分别连接所述电源(9)、所述蒸发器(1)、所述电源蒸发器(7)和所述冷凝器(3)；
或，所述换向阀(4)为两个三通换向阀，其中一个所述三通换向阀的三个出口分别连接所述冷凝器(3)、所述蒸发器(1)和所述电源(9)，另一个所述三通换向阀的三个出口分别连接所述电源蒸发器(7)、所述蒸发器(1)和所述电源(9)。
5.根据权利要求4所述的冷却***，其特征在于，在所述蒸发器(1)与所述冷凝器(3)连接的管路上设置有温度传感器(5)；
和/或所述电源(9)的进液管路和出液管路上设有温度传感器(5)。
6.根据权利要求5所述的冷却***，其特征在于，所述冷却***的制冷剂回路中串联有电动压缩机(11)。
7.一种车辆，包括冷却***，其特征在于，所述冷却***为权利要求1至6任意一项所述的冷却***。
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