CN117175079B - 一种带有电加热器的直冷电池热管理***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有电加热器的直冷电池热管理***及其控制方法，***包括压缩机、模式切换单元、换热器单元、第一和第二节流阀、第一电磁阀、电池单元、回热器和电加热器；压缩机的第一端口与模式切换单元相连，模式切换单元还与压缩机的第二端口、第一电磁阀、回热器中以及第一换热通道相连；第一换热通道还与电池单元的第二端口连接；第一电磁阀、换热器单元、第一节流阀依次相连；压缩机的第二端口、电加热器、回热器中第二换热通道、第二节流阀依次相连；第一节流阀和第二节流阀的第二端口均与电池单元的第一端口连接；第二制热模式中，第一电磁阀断开，电加热器加热，改善了环境温度对制热运行范围的限制问题。

Description

一种带有电加热器的直冷电池热管理***及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及热管理技术领域，尤其涉及一种带有电加热器的直冷电池热管理***及其控制方法。

背景技术

随着新能源技术发展，集装箱式储能***在新能源、光伏、电能站的应用增多，占地面积更小、安装运输更方便，受到新能源光伏行业青睐。而专用集装箱式储能***的冷却***，也越来越走向高性能、高稳定的技术行列。储能电池组若温度控制不好，就会造成电池温度不稳定，导致短路和损坏周边组件的风险增加。

目前，不少厂家在研究电池直冷的可行性，即制冷剂直接进入电池冷板对电池进行冷却。但是目前的直冷电池热管理***由于少了冷却液回路，原有的液热PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)方案无法实施，直冷***必须具备热泵功能，即在低温下对电池进行加热。但其低温制热功能有天然缺陷，最低运行环境温度只能到-15℃左右。

发明内容

本发明实施例提供了一种带有电加热器的直冷电池热管理***及其控制方法，以改善环境温度对制热运行范围的限制问题，拓宽了应用范围。

根据本发明的一方面，提供了一种带有电加热器的直冷电池热管理***，包括：

压缩机、模式切换单元、换热器单元、第一节流阀、第二节流阀、第一电磁阀、电池单元、回热器和电加热器；

所述压缩机的第一端口与所述模式切换单元相连，所述模式切换单元还分别与所述第一电磁阀的第一端口、所述回热器中第一换热通道的第一端口以及所述压缩机的第二端口相连；所述第一电磁阀的第二端口与所述换热器单元的第一端口相连；所述第一换热通道的第二端口与所述电池单元的第二端口连接；

所述电加热器的第一端口与所述压缩机的第二端口连接，所述电加热器的第二端口与所述回热器中第二换热通道的第一端口连接；所述第二换热通道的第二端口与所述第二节流阀的第一端口连接；所述换热器单元的第二端口与所述第一节流阀的第一端口相连；所述第一节流阀的第二端口和所述第二节流阀的第二端口均与所述电池单元的第一端口连接；

其中，所述直冷电池热管理***的制热模式包括第一制热模式和第二制热模式：所述第一制热模式的环境温度大于所述第二制热模式的环境温度；在所述第一制热模式中，所述第一电磁阀导通，所述电加热器不加热；在所述第二制热模式中，所述第一电磁阀断开，所述电加热器加热。

可选的，在所述制热模式中，所述压缩机的第一端口输出高温高压的气态制冷剂，所述模式切换单元用于连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及用于连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口；所述压缩机的第二端口输入低温低压的气态制冷剂；所述直冷电池热管理***的工作模式还包括制冷模式；

在所述制冷模式中，所述压缩机的第一端口输出高温高压的气态制冷剂，所述模式切换单元用于连通所述压缩机的第一端口与所述第一电磁阀的第一端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述电池单元的第二端口；所述第一电磁阀导通；所述压缩机的第二端口输入低温低压的气态制冷剂。

可选的，电池单元包括多个电池包；

所述直冷电池热管理***还包括分配器；所述分配器包括汇总端口和多个分配端口；所述分配器的汇总端口与所述第一节流阀的第二端口以及所述第二节流阀的第二端口连接；每一所述电池包的第一端口分别与所述分配器的不同分配端口连通；每一所述电池包的第二端口的公共连通端口用于作为所述电池单元的第二端口。

可选的，所述带有电加热器的直冷电池热管理***还包括储液器、第二电磁阀和单向阀；

所述储液器包括连通储液器内外的连接管；所述连接管的第一端口与所述第一节流阀的第二端口以及所述单向阀的输出端口连接；所述连接管的第二端伸入所述储液器的内部；所述储液器的顶部设置有第一顶部端口和第二顶部端口，所述储液器的底部设置有底部端口；所述连接管通过所述第一顶部端口伸入所述储液器的内部；

所述分配器的汇总端口还与所述单向阀的输入端口以及所述底部端口连接；所述第二电磁阀的第一端与所述第二顶部端口连接，所述第二电磁阀的第二端口与所述第一换热通道和所述电池单元之间的连接管道连通。

可选的，在制冷模式中，所述第二电磁阀导通，所述储液器用作气液分离器；

在制热模式中，所述第二电磁阀断开，所述储液器用作高压储液器。

可选的，所述直冷电池热管理***的工作模式还包括除霜模式；所述储液器上还设置有液位检测结构，所述液位检测结构用于检测所述储液器中液态制冷剂的液位；所述液态制冷剂的液位用于作为触发切换所述除霜模式的判断条件；

除霜开始前，所述直冷电池热管理***的工作状态与所述制热模式相同；

除霜开始后，所述直冷电池热管理***的工作状态与所述制冷模式相同；

在所述除霜模式中，所述储液器用作缓冲储液器，以防止***液态制冷剂进入压缩机的量超过预设量。

可选的，所述电加热器包括液氟加热器。

可选的，所述模式切换单元包括四通阀，所述四通阀包括第一通口、第二通口、第三通口和第四通口；

所述压缩机的第一端口与所述第一通口连通；所述第二通口与所述第一电磁阀的第一端口连通；所述第三通口与所述压缩机的第二端口连通；所述第四通口与所述电池单元的第二端口连通；

在所述制冷模式中，所述第一通口与所述第二通口导通，所述第三通口与第四通口导通；

在所述制热模式中，所述第一通口与所述第四通口导通，所述第二通口与第三通口导通。

可选的，所述换热器单元包括：换热器和风机，所述换热器的第一端口与所述第一电磁阀相连，所述换热器的第二端口与所述第一节流阀的第一端口相连；

在制冷模式中，所述换热器用作冷凝器；

在所述第一制热模式中，所述换热器用作蒸发器；

在所述第二制热模式中，所述换热器停止工作。

根据本发明的另一方面，提供了一种带有电加热器的直冷电池热管理***的控制方法，用于控制本发明任一实施例所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，包括：

在制冷模式中，控制所述第一电磁阀导通，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述第一电磁阀的第一端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述电池单元的第二端口；

在第一制热模式中，控制所述第一电磁阀导通、所述电加热器不加热，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口；

在第二制热模式中，控制所述第一电磁阀断开、所述电加热器加热，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口；

其中，所述压缩机的第一端口输出高温高压的气态制冷剂。

本发明实施提供的技术方案，在直冷电池热管理***中设置了电加热器，使得直冷电池热管理***的制热模式可以包括第一制热模式和第二制热模式；第一制热模式的环境温度大于第二制热模式的环境温度；在第一制热模式中，依次流经电池包和第一节流阀后的制冷剂的温度与第一环境温度的温差较大，换热器单元能够从环境获得足够的热量，以作为蒸发器对制冷剂蒸发，达到压缩机正常启动的吸气压力；在第二制热模式中，环境温度较低，换热器单元不能够从环境获得足够的热量对制冷剂蒸发，此时电加热器开始加热，从电池包流出的制冷剂流经第二节流阀后进入电加热器，将电加热器作为蒸发器对制冷剂蒸发，达到压缩机正常启动的吸气压力。低温制热时使用电加热器作为***热源，使得***不受外界环境低温影响，持续给电池包提供热能；另一方面能精确控制进入***的热量，使***稳定运行。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种带有电加热器的直冷电池热管理***的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种带有电加热器的直冷电池热管理***在制冷模式中制冷剂的流向示意图；

图3是本发明实施例提供的一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第一制热模式中制冷剂的流向示意图；

图4是本发明实施例提供的一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第二制热模式中制冷剂的流向示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***在制冷模式中制冷剂的流向示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第一制热模式中制冷剂的流向示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第二制热模式中制冷剂的流向示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种带有电加热器的直冷电池热管理***，图1是本发明实施例提供的一种带有电加热器的直冷电池热管理***的结构示意图，参考图1，***包括：

压缩机1、模式切换单元20、换热器单元30、第一节流阀9、第二节流阀8、第一电磁阀6、电池单元40、回热器15和电加热器4；

压缩机1的第一端口a与模式切换单元20相连，模式切换单元20还分别与第一电磁阀6的第一端口、回热器15中第一换热通道的第一端口以及压缩机1的第二端口b相连；第一电磁阀6的第二端口与换热器单元30的第一端口相连；第一换热通道的第二端口与电池单元40的第二端口连接；

电加热器4的第一端口与压缩机1的第二端口b连接，电加热器4的第二端口与回热器15中第二换热通道的第一端口连接；第二换热通道的第二端口与第二节流阀8的第一端口连接；换热器单元30的第二端口与第一节流阀9的第一端口相连；第一节流阀9的第二端口和第二节流阀8的第二端口均与电池单元40的第一端口连接；

其中，直冷电池热管理***的制热模式包括第一制热模式和第二制热模式：第一制热模式的环境温度大于第二制热模式的环境温度；在第一制热模式中，第一电磁阀6导通，电加热器4不加热；在第二制热模式中，第一电磁阀6断开，电加热器4加热。

本发明实施提供的技术方案，在直冷电池热管理***中增设了电加热器4，使得直冷电池热管理***的制热模式可以包括第一制热模式和第二制热模式；第一制热模式的环境温度大于第二制热模式的环境温度；在第一制热模式中，制冷剂从压缩机1的第一端口a流出，经过模式切换单元20的流向调节后流向回热器15的第一换热通道，依次流经电池包14和第一节流阀9后的制冷剂的温度与第一环境温度的温差较大，换热器单元30能够从环境获得足够的热量，以作为蒸发器对制冷剂蒸发，达到压缩机1正常启动的吸气压力；在第二制热模式中，环境温度较低，此时电加热器4开始加热，从电池单元40流出的制冷剂流经第二节流阀8后进入电加热器4，将电加热器4作为蒸发器对制冷剂蒸发，达到压缩机1正常启动的吸气压力。低温制热时使用电加热器4作为***热源，使得***不受外界环境低温影响，持续给电池包14提供热能；另一方面能精确控制进入***的热量，使***稳定运行。

以上为本发明的核心发明构思，下面结合附图对于带有电加热器4的直冷电池热管理***的工作方式进行如下具体说明。

图2是本发明实施例提供的一种带有电加热器4的直冷电池热管理***在制冷模式中制冷剂的流向示意图，参考图2，在制冷模式中，压缩机1的第一端口a输出高温高压的气态制冷剂，模式切换单元20用于连通压缩机1的第一端口a与第一电磁阀6的第一端口，以及连通压缩机1的第二端口b与电池单元的第二端口；第一电磁阀6导通；压缩机1的第二端口b输入低温低压的气态制冷剂。

具体的，直冷电池热管理***的工作模式包括制冷模式和制热模式。在制冷模式中，压缩机1将第二端口输入的低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂后从压缩机1的第一端口a排出，流入换热器单元30（此时做冷凝器使用）。换热器单元30用于将流入的高温高压的气态制冷剂冷凝成高压中温的液态制冷剂。高压中温的液态制冷剂流出换热器单元30后再流入第一节流阀9，通过第一节流阀9的节流降压作用，形成低温低压的气液两相态制冷剂。第一节流阀9流出的低温低压的气液两相态制冷剂流入电池单元40，输出***的制冷能力，吸收电池单元40产生的热量，对电池单元40制冷降温；其中电池单元40中包括至少一个电池包。从电池单元40输出的制冷剂依次经过回热器15的第一换热通道和模式切换单元20流入压缩机1的第二端口b，开始下一循环。

图3是本发明实施例提供的一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第一制热模式中制冷剂的流向示意图；图4是本发明实施例提供的一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第二制热模式中制冷剂的流向示意图；参考图3和图4，在制热模式中，压缩机1的第一端口a输出高温高压的气态制冷剂，模式切换单元20用于连通压缩机1的第一端口a与电池单元40的第二端口，以及用于连通压缩机1的第二端口b与第一电磁阀6的第一端口；压缩机1的第二端口b输入低温低压的气态制冷剂。

具体的，在制热模式中，压缩机1将第二端口b输入的低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂后通过压缩机1的第一端口a排出。高温高压的气态制冷剂通过模式切换单元20流入电池单元40的第二端口，对电池单元40中的冷板进行制热，从而实现***对电池单元40的热泵功能。进入电池单元40的高温高压的气态制冷剂冷凝成高压中温的液态制冷剂后，对于不同环境温度下的制热模式，制冷剂的流向不同。

参考图3，若此时的环境温度为大于预设环境温度限值，则启动的制热模式为第一制热模式。预设环境温度限值例如可以为-15℃、-16℃、-14℃等值，可根据实际情况确定。在第一制热模式中，由于换热器单元30能够从环境获得足够的热量，以作为蒸发器对制冷剂蒸发，因此开启第一节流阀9和第一电磁阀6。进入电池单元40的高温高压的气态制冷剂冷凝成高压中温的液态制冷剂后分成两路，通过第一节流阀9的开度和第二节流阀8的开度的调节，使得大部分制冷剂流入第一节流阀9，小部分的制冷剂流入第二节流阀8。流入第一节流阀9的制冷剂，通过第一节流阀9的节流降压作用，形成低温低压的气液两相态制冷剂。低温低压的气液两相态制冷剂流入换热器单元30，此时换热器单元30作为蒸发器使用，流入换热器单元30的制冷剂吸热蒸发后形成低温低压的气态制冷剂，通过模式切换单元20进入压缩机1吸气侧，即压缩机1的第二端口b。流入第二节流阀8的制冷剂，通过第二节流阀8的节流降压作用，形成低温低压的气液两相态制冷剂，再流入回热器15的第二换热通道，此时第二换热通道中的制冷剂可以吸收第一换热通道中制冷剂的热量。可以理解为，回热器15的作用在于使用第二节流阀8出口的低温低压气液两相制冷剂吸收压缩机1排气的显热，降低进入电池单元40的排气温度，提高电池单元40中电池包的均温性。第二换热通道中的制冷剂吸热后变为气态制冷剂，通过电加热器4（此时仅作为管道，不加热）后进入压缩机1。

参考图4，若此时的环境温度为小于或等于预设环境温度限值，则启动的制热模式为第二制热模式。在第二制热模式中，由于换热器单元30不能够从环境获得足够的热量对制冷剂蒸发，因此断开第一节流阀9和第一电磁阀6。进入电池包14的高温高压的气态制冷剂冷凝成高压中温的液态制冷剂后流入第二节流阀8。通过第二节流阀8的节流降压作用，制冷剂形成低温低压的气液两相态制冷剂。再流入回热器15的第二换热通道，此时第二换热通道中的制冷剂可以吸收第一换热通道中制冷剂的热量。使用第二节流阀8出口的低温低压气液两相制冷剂吸收压缩机1排气的显热，降低进入电池单元40的排气温度，提高电池单元40中电池包的均温性。从电池包流出的高压中温的液态制冷剂大部分流入第二节流阀8，此时电加热器4启动加热，制冷剂经过加热器4时受热蒸发为气态后进入压缩机1。可以维持***低压不过低，同时为循环***输入热量以提供给电池包，使得***不受外界环境低温影响，并且能精确控制进入***的热量，使***稳定运行。可选的，电加热器4可以为液氟加热器。

其中，换热器单元30包括换热器3和风机5，换热器3的第一端口与第一电磁阀6相连，换热器3的第二端口与第一节流阀9的第一端口相连；在制冷模式中，换热器3用作冷凝器；在第一制热模式中，换热器3用作蒸发器；在第二制热模式中，换热器3停止工作。

在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，图5是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***的结构示意图，参考图5，电池单元40包括多个电池包14；直冷电池热管理***还包括分配器13，分配器13包括汇总端口和多个分配端口。分配器13的汇总端口与第一节流阀9的第二端口以及第二节流阀8的第二端口连接；每一电池包14的第一端口分别与分配器13的不同分配端口连通；每一电池包14的第二端口的公共连通端口用于作为电池单元40的第二端口，从而实现对多个电池包14的制冷和制热。

在上述各实施例的基础上，请继续参考图5，在本发明的一个实施例中，带有电加热器的直冷电池热管理***还包括储液器10、第二电磁阀12和单向阀7；

储液器10包括连通储液器10内外的连接管；连接管的第一端口与第一节流阀9的第二端口以及单向阀7的输出端口连接；连接管的第二端伸入储液器10的内部；储液器10的顶部设置有第一顶部端口和第二顶部端口，储液器10的底部设置有底部端口；所述连接管通过所述第一顶部端口伸入所述储液器的内部；

分配器13的汇总端口还与单向阀7的输入端口以及底部端口连接；第二电磁阀12的第一端与第二顶部端口连接，第二电磁阀12的第二端口与第一换热通道和电池单元40之间的连接管道连通。

其中，在制冷模式中，第二电磁阀12导通，储液器10用作气液分离器；在制热模式中，第二电磁阀12断开，储液器10用作高压储液器10。

具体的，图6是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***在制冷模式中制冷剂的流向示意图，参考图6，在制冷模式中，压缩机1将第二端口输入的低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂后从压缩机1的第一端口a排出，流入换热器3（此时做冷凝器使用）。换热器单元30用于将流入的高温高压的气态制冷剂冷凝成高压中温的液态制冷剂。高压中温的液态制冷剂流出换热器单元30后再流入第一节流阀9，通过第一节流阀9的节流降压作用，形成低温低压的气液两相态制冷剂。第一节流阀9流出的低温低压的气液两相态制冷剂通过储液器10的连接管流入储液器10的内部。其中单向阀7的设置可以防止制冷剂从储液器10之前的管路流走，使得从第一节流阀9流出的低温低压的气液两相态制冷剂全部流入储液器10。

气液两相态制冷剂在储液器10中分离，气态制冷剂通过储液器10的第二顶部端口输出，并通过第二电磁阀12后流向回热器15；液态制冷剂通过底部端口输出，并流向分配器13。液相制冷剂通过分配器13进入电池包14，输出***的制冷能力，吸收电堆产生的热量；制冷剂蒸发完成后进入模式切换单元20，通过模式切换单元20回到压缩机1吸气侧。其中，分配器13对液态制冷剂分配后分别流向各个电池包14，此时分配器13只需对液态制冷剂进行分配，降低了制冷剂均匀分配的难度，从而提高制冷剂分配的均匀性，进一步实现各个电池包14的温度均匀性。

图7是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第一制热模式中制冷剂的流向示意图，图8是本发明实施例提供的另一种带有电加热器的直冷电池热管理***在第二制热模式中制冷剂的流向示意图，第一制热模式（参考图7）或第二制热模式（参考图8）中，压缩机1将第二端口b输入的低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂后通过压缩机1的第一端口a排出。高温高压的气态制冷剂通过模式切换单元20流入电池包14的第二端口，对电池包14中的冷板进行制热，从而实现***对电池包14的热泵功能。制冷剂通过分配器13汇总后，按照上述实施例中第一制热模式或第二制热模式的方式流动。此时，储液器10做高压储液器10使用，储存***热泵模式多余的制冷剂。第二电磁阀12处于断开状态，防止制热模式中压缩机1中高温高压气态制冷剂不经过电池包14而直接进入储液器10，使得电池包14无法被加热。

在上述各实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，可选的，直冷电池热管理***的工作模式还包括除霜模式；储液器10上还设置有液位检测结构11，液位检测结构11用于检测储液器10中液态制冷剂的液位；液态制冷剂的液位用于作为触发切换除霜模式的判断条件；

除霜开始前，直冷电池热管理***的工作状态与制热模式相同；

除霜开始后，直冷电池热管理***的工作状态与制冷模式相同；

在除霜模式中，储液器10用作缓冲储液器10，以防止***液态制冷剂进入压缩机1的量超过预设量。

具体的，在第一制热模式中，当换热器3的蒸发温度低于外部环境的露点温度时，比如蒸发温度是-5℃，环境温度是0℃，若环境温度的湿度比较大，则换热器3就会容易结霜。除霜方式是逆向模式除霜，可以理解为，将***由制热模式切换为制冷模式进行除霜。切换为制冷模式后，压缩机1将第二端口输入的低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂后通过压缩机1的第一端口a排出，流入换热器3，可以给换热器3提供热量，使得换热器3上所结的霜可以吸热融化，从而实现除霜。

现有技术中在除霜的过程中存在制冷剂大量进入压缩机1的风险。在正常制热时，电池包14作为冷凝器，换热器3作为蒸发器，冷凝器中会存储大部分的制冷剂，此时若除霜，模式切换单元20进行切换后，电池包14中大量的制冷剂会直接通过模式切换单元20流入到压缩机1，压缩机1会产生液击，易导致压缩机1的损坏。

本发明实施例中，储液器10可以用作缓冲储液器10，通过调节第一节流阀9开度（减小第一节流阀9开度），把大部分的制冷剂赶到储液器10中，这时再通过模式切换单元20切换为制冷模式去做除霜，可以防止***液态制冷剂进入压缩机1的量超过预设量。其中，储液器10上可以设置有液位检测结构11，用于检测储液器10中制冷剂的含量，从而实现对是否启动模式切换进行除霜的判断。液位检测结构11可以为高位液位开关，也可以为其它检测结构，这里对此不进行限定。除霜结束前，即将制冷模式切换回制热模式前，开启第二电磁阀12，先控制制冷剂进入储液器10，此时换热器3作为冷凝器，使得其内部留存的制冷剂量较少，然后切换到制热模式，防止液态制冷剂大量进入压缩机1。

在上述任意实施例的基础上，可选的，参考图1~图8，在本发明的一个实施例中，模式切换单元20包括四通阀2，四通阀2包括第一通口201、第二通口202、第三通口203和第四通口204；

压缩机1的第一端口a与第一通口201连通；第二通口202与第一电磁阀6的第一端口连通；第三通口203与压缩机1的第二端口b连通；第四通口204与电池单元40的第二端口连通；

在制冷模式中，第一通口201与第二通口202导通，第三通口203与第四通口204导通；

在制热模式中，第一通口201与第四通口204导通，第二通口202与第三通口203导通。

可以理解为，压缩机1的第一端口a与第一通口201连通；第二通口202与第一电磁阀6的第一端口连通；第三通口203与压缩机1的第二端口b连通；第四通口204与电池单元40的第二端口连通。当控制第一通口201与第二通口202导通，第三通口203与第四通口204导通，从而可以切换为制冷模式。当控制第一通口201与第四通口204导通，第二通口202与第三通口203导通，从而可以切换为制热模式。通过四通阀2中第一通口201、第二通口202、第三通口203和第四通口204之间的连通方式，实现制冷模式和制热模式的切换，可以简化制热和制冷模式的切换。

本发明实施例提供的直冷电池热管理***至少具有下列有益效果：制冷工况下进入分配器13的制冷剂状态为液相，极大降低了分配难度。低温制热时使用液氟加热器4作为***热源，使得***不受外界环境低温影响，持续给电池包14提供热能；另一方面液氟加热器4能精确控制进入***的热量，使***稳定运行。回热器15的配置，可以实现制热时对进入电池包14的的排气的冷却，吸收排气部分显热，降低进入电池包14的排气温度。储液器10具有多重作用，制冷时作为气液分离器，制热时作为高压储液器10，除霜时作为缓冲储液器10。

本发明实施例还提供了一种带有电加热器的直冷电池热管理***的控制方法，用于控制本发明任意实施例所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，包括：

在制冷模式中（参考图2），控制第一电磁阀6导通，并控制模式切换单元20连通压缩机1的第一端口a与第一电磁阀6的第一端口，以及连通压缩机1的第二端口b与电池单元40的第二端口；

在第一制热模式中（参考图3），控制第一电磁阀6导通、电加热器4不加热，并控制模式切换单元20连通压缩机1的第一端口a与电池单元40的第二端口，以及连通压缩机1的第二端口b与第一电磁阀6的第一端口；

在第二制热模式中（参考图4），控制第一电磁阀6断开、电加热器4加热，并控制模式切换单元20连通压缩机1的第一端口a与电池单元40的第二端口，以及连通压缩机1的第二端口b与第一电磁阀6的第一端口；

其中，压缩机1的第一端口a输出高温高压的气态制冷剂。

可选的，参考图5带有电加热器4的直冷电池热管理***还包括储液器10、第二电磁阀12和单向阀7；

储液器10包括连通储液器10内外的连接管；连接管的第一端口与第一节流阀9的第二端口以及单向阀7的输出端口连接；连接管的第二端伸入储液器10的内部；储液器10的顶部设置有第一顶部端口和第二顶部端口，储液器10的底部设置有底部端口；分配器13的汇总端口还与单向阀7的输入端口以及底部端口连接；第二电磁阀12的第一端与第二顶部端口连接，第二电磁阀12的第二端口与第一换热通道和电池单元40之间的连接管道连通。

带有电加热器4的直冷电池热管理***的控制方法还包括：

在制冷模式中（参考图6），控制第二电磁阀12导通，储液器10用作气液分离器；

在制热模式中（参考图7和图8），控制第二电磁阀12断开，储液器10用作高压储液器10。

可选的，直冷电池热管理***的工作模式还包括除霜模式；带有电加热器4的直冷电池热管理***的控制方法还包括：

除霜开始前，控制直冷电池热管理***的工作状态与制热模式相同；

除霜开始后，控制直冷电池热管理***的工作状态与制冷模式相同；

在除霜模式中，储液器10还用作缓冲储液器10，以防止***液态制冷剂进入压缩机1的量超过预设量。

本发明实施例所提供的带有电加热器的直冷电池热管理***的控制方法可控制本发明任意实施例所提供的带有电加热器的直冷电池热管理***，具备带有电加热器的直冷电池热管理***相应的有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种带有电加热器的直冷电池热管理***，其特征在于，包括：

压缩机、模式切换单元、换热器单元、第一节流阀、第二节流阀、第一电磁阀、电池单元、回热器和电加热器；

所述压缩机的第一端口与所述模式切换单元相连，所述模式切换单元还分别与所述第一电磁阀的第一端口、所述回热器中第一换热通道的第一端口以及所述压缩机的第二端口相连；所述第一电磁阀的第二端口与所述换热器单元的第一端口相连；所述第一换热通道的第二端口与所述电池单元的第二端口连接；

所述电加热器的第一端口与所述压缩机的第二端口连接，所述电加热器的第二端口与所述回热器中第二换热通道的第一端口连接；所述第二换热通道的第二端口与所述第二节流阀的第一端口连接；所述换热器单元的第二端口与所述第一节流阀的第一端口相连；所述第一节流阀的第二端口和所述第二节流阀的第二端口均与所述电池单元的第一端口连接；

其中，所述直冷电池热管理***的制热模式包括第一制热模式和第二制热模式：所述第一制热模式中的环境温度大于所述第二制热模式中的环境温度；

在所述制热模式中，所述压缩机的第一端口输出高温高压的气态制冷剂，所述模式切换单元用于连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及用于连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口；所述压缩机的第二端口输入低温低压的气态制冷剂；所述直冷电池热管理***的工作模式还包括制冷模式；

在所述制冷模式中，所述压缩机的第一端口输出高温高压的气态制冷剂，所述模式切换单元用于连通所述压缩机的第一端口与所述第一电磁阀的第一端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述电池单元的第二端口；所述第一电磁阀导通；所述压缩机的第二端口输入低温低压的气态制冷剂；

所述模式切换单元包括四通阀，所述四通阀包括第一通口、第二通口、第三通口和第四通口；所述压缩机的第一端口与所述第一通口连通；所述第二通口与所述第一电磁阀的第一端口连通；所述第三通口与所述压缩机的第二端口连通；所述第四通口与所述电池单元的第二端口连通；在所述制冷模式中，所述第一通口与所述第二通口导通，所述第三通口与第四通口导通；在所述制热模式中，所述第一通口与所述第四通口导通，所述第二通口与第三通口导通；

所述换热器单元包括：换热器和风机，所述换热器的第一端口与所述第一电磁阀相连，所述换热器的第二端口与所述第一节流阀的第一端口相连；在制冷模式中，所述换热器用作冷凝器；在所述第一制热模式中，所述换热器用作蒸发器；在所述第二制热模式中，所述换热器停止工作；

在第一制热模式中，控制所述第一电磁阀导通、所述电加热器不加热，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口；

在第二制热模式中，控制所述第一电磁阀断开、所述电加热器加热，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口。

2.根据权利要求1所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，其特征在于，电池单元包括多个电池包；

所述直冷电池热管理***还包括分配器；所述分配器包括汇总端口和多个分配端口；所述分配器的汇总端口与所述第一节流阀的第二端口以及所述第二节流阀的第二端口连接；每一所述电池包的第一端口分别与所述分配器的不同分配端口连通；每一所述电池包的第二端口的公共连通端口用于作为所述电池单元的第二端口。

3.根据权利要求2所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，其特征在于，还包括储液器、第二电磁阀和单向阀；

所述储液器包括连通储液器内外的连接管；所述连接管的第一端口与所述第一节流阀的第二端口以及所述单向阀的输出端口连接；所述连接管的第二端伸入所述储液器的内部；所述储液器的顶部设置有第一顶部端口和第二顶部端口，所述储液器的底部设置有底部端口；所述连接管通过所述第一顶部端口伸入所述储液器的内部；

所述分配器的汇总端口还与所述单向阀的输入端口以及所述底部端口连接；所述第二电磁阀的第一端与所述第二顶部端口连接，所述第二电磁阀的第二端口与所述第一换热通道和所述电池单元之间的连接管道连通。

4.根据权利要求3所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，其特征在于，

在制冷模式中，所述第二电磁阀导通，所述储液器用作气液分离器；

在制热模式中，所述第二电磁阀断开，所述储液器用作高压储液器。

5.根据权利要求3所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，其特征在于，所述直冷电池热管理***的工作模式还包括除霜模式；所述储液器上还设置有液位检测结构，所述液位检测结构用于检测所述储液器中液态制冷剂的液位；所述液态制冷剂的液位用于作为触发切换所述除霜模式的判断条件；

除霜开始前，所述直冷电池热管理***的工作状态与所述制热模式相同；

除霜开始后，所述直冷电池热管理***的工作状态与所述制冷模式相同；

在所述除霜模式中，所述储液器用作缓冲储液器，以防止***液态制冷剂进入压缩机的量超过预设量。

6.根据权利要求1所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，其特征在于，所述电加热器包括液氟加热器。

7.一种带有电加热器的直冷电池热管理***的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1~6中任一所述的带有电加热器的直冷电池热管理***，包括：

在制冷模式中，控制所述第一电磁阀导通，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述第一电磁阀的第一端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述电池单元的第二端口；

在第一制热模式中，控制所述第一电磁阀导通、所述电加热器不加热，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口；

在第二制热模式中，控制所述第一电磁阀断开、所述电加热器加热，并控制所述模式切换单元连通所述压缩机的第一端口与所述电池单元的第二端口，以及连通所述压缩机的第二端口与所述第一电磁阀的第一端口；

其中，所述压缩机的第一端口输出高温高压的气态制冷剂。