| 专利名称： | 一种具有热泵系统的电动汽车电池组装置 | ||
| 专利名称(英文)： | Heat pump system with a battery device for electric vehicle | ||
| 专利号： | CN201610128091.6 | 申请时间： | 20160308 |
| 公开号： | CN105605822A | 公开时间： | 20160525 |
| 申请人： | 上海加冷松芝汽车空调股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 201108 上海市闵行区莘庄工业区华宁路4999号 | ||
| 发明人： | 葛琪林; 熊国辉; 李先换; 段胜利; 叶斐然 | ||
| 分类号： | F25B13/00; F25B29/00 | 主分类号： | F25B13/00 |
| 代理机构： | 上海翼胜专利商标事务所(普通合伙) 31218 | 代理人： | 翟羽; 曾人泉 |
| 摘要： | 本发明一种具有热泵系统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；采用的热泵系统包括蒸发器、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，将热泵系统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。本发明通过热泵系统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。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to a heat pump system of the electric automobile has the battery device, the outer shell is covered with a heat insulating material, and an air duct provided with a battery pack in the shell; the heat pump system includes the evaporator, the evaporating fan, an expansion valve, filter drier, a liquid storage tank, the condensation fan, the condenser, the four-way reversing valve and the compressor, the evaporator and the evaporating fan is provided in the air duct, the heat pump system of the remaining part is arranged outside the shell; the evaporator through the expansion valve, filter drier, the reservoir is connected with the condenser, one side of the condenser is provided with a condensation fan, said condenser and then through the four-way reversing valve is connected with the compressor and the evaporator, respectively; in the four-way change-over valve is provided with an electric control box, the other end of the electric-control box and the temperature of the battery pack is connected with the measuring point. At the same time through the heat pump system of the present invention with the function of the temperature rise and cooling, not only has the advantages of small volume, light weight, and the manufacturing cost is also reduced obviously, is more favorable for popularization and application of the electric automobile. | ||
1.一种具有热泵系统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）内设有热泵系统，所述热泵系统包括蒸发器（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，热泵系统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系统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系统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系统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系统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系统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系统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系统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。
1.一种具有热泵系统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）内设有热泵系统，所述热泵系统包括蒸发器（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，热泵系统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系统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系统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系统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系统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系统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系统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系统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。
翻译：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，是一种具有热泵系统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，已成为城市交通系统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，电池甚至会出现爆炸燃烧的风险。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系统还是存在一些不足，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系统，这就使得温控系统结构复杂，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系统，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，提供一种具有热泵系统的电动汽车电池组装置，它将热泵系统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系统，利用在电动汽车电池组中通常设有的风道，将热泵系统的蒸发器和蒸发风机设置所述风道中，将热泵系统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。
一种具有热泵系统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系统，所述热泵系统包括蒸发器、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，热泵系统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系统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系统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；热泵系统的冷凝器也采用平行流冷凝器，进一步减轻了热泵系统的体积和重量。
（3）本发明通过热泵系统而同时具备有温升和冷却的功能避免了以往电池组温控系统采用双系统结构，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系统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系统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。一种具有热泵系统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，在这里设置热泵系统的蒸发器5与蒸发风机6。
本发明采用的热泵系统包括蒸发器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。所述热泵系统的其余部件：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系统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，便会启动热泵系统，采用制冷模式对壳体1内的电池组2进行冷却。
热泵系统温度较低的制冷剂（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，便会启动热泵系统，采用制热模式对壳体1内的电池组2进行加热。
热泵系统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。
