具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统

173 编辑：中冶有色技术网来源：深圳普拉纳智能有限公司

2023-11-28 11:59:26

权利要求书： 1.一种具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，其特征在于，包括通过主管路首尾连接的压缩机、冷凝器、储液罐、蒸发器及气液分离器；所述冷凝器与所述蒸发器之间设置有节流机构及循环泵组件，所述循环泵组件与所述节流机构并联设置；所述压缩机与所述冷凝器之间设置有四通阀；所述蒸发器与所述节流机构及循环泵组件之间的管路上设置有灭火组件；所述四通阀与所述气液分离器之间连接的管路设置为第一分支管路，所述气液分离器的出口端与所述冷凝器的进口端之间通过第二分支管路连接，所述第一分支管路及第二分支管路上分别设置有单向阀。

2.根据权利要求1所述的具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，其特征在于，所述节流机构为膨胀阀。

3.根据权利要求1所述的具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，其特征在于，所述循环泵组件包括循环泵及电磁阀，所述循环泵为氟泵。

4.根据权利要求1所述的具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，其特征在于，所述灭火组件包括灭火分支管道，所述灭火分支管道设置于所述蒸发器与所述节流机构之间的管路上，所述灭火分支管道上设置有阀门；所述灭火分支管道位于所述阀门的出口端的一侧管路上对应电池设置有喷头。

5.根据权利要求1所述的具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，其特征在于，还包括控制模块及用于检测电池储能柜内外的湿度差的温度传感器；所述控制模块的信号输入端与所述温度传感器的信号输出端相连，用于根据所述温度传感器传输收录的信号控制电池热管理系统的工作。

6.根据权利要求5所述的具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，其特征在于，所述压缩机、四通阀、冷凝器、电磁阀、氟泵、膨胀阀、蒸发器、气液分离器均与所述控制模块电性连接。

说明书：一种具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统技术领域[0001] 本实用新型涉及电池热管理技术领域，尤其涉及一种具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统。背景技术[0002] 随着全球能源、环境问题日益严重，世界各国都在积极寻求应对方案，电池作为储能发展的关键装置，其热效应问题直接影响着整个储能系统循环寿命或安全性。一般来说，储能动力电池的最佳工作温度是在15～35℃之间，温度高于40℃或低于0℃都将引起电池寿命的快速衰减，当电池系统中电池单体间出现温度不均衡时，电池的化学反应和充放电反应速率也会出现不均衡，进而导致电池单体间的循环寿命、容量出现差异。而电池内部温差越小，电池整体一致性越好，电池寿命就越长，运行也更加安全，因此储能电池的持续稳定工作离不开电池热管理系统的配合。[0003] 目前，基于制冷剂直接蒸发式冷却的电池热管理系统仅在电动汽车上有应用，依靠机械制冷循环获得的低温冷媒直接通过电池液冷板将电池工作时产生的热量带走，从而维持电池在合适的目标温度范围内。但是，若将其应用于储能电池领域，则存在以下问题：[0004] (1)环境温度过低时，机组由于需要油预热而存在压缩机开机延迟问题；(2)环境温度过低时，机组容易由于制冷剂压力偏低出现低压报警故障；(3)过度季节时，机组无法使用室外自然冷源，达到节能目的；(4)对于不同发热功率的多个电池末端的使用场景，现有的直接蒸发式电池热管理系统难以适用。实用新型内容

[0005] 鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统。[0006] 本实用新型提供的一种具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，包括通过主管路首尾连接的压缩机、冷凝器、储液罐、蒸发器及气液分离器；所述冷凝器与所述蒸发器之间设置有节流机构及循环泵组件，所述循环泵组件与所述节流机构并联设置；所述压缩机与所述冷凝器之间设置有四通阀；所述蒸发器与所述节流机构及循环泵组件之间的管路上设置有灭火组件；所述四通阀与所述气液分离器之间连接的管路设置为第一分支管路，所述气液分离器的出口端与所述冷凝器的进口端之间通过第二分支管路连接，所述第一分支管路及第二分支管路上分别设置有单向阀。[0007] 优选的，所述节流机构为膨胀阀。[0008] 优选的，所述循环泵组件包括循环泵及电磁阀，所述循环泵为氟泵。[0009] 优选的，所述灭火组件包括灭火分支管道，所述灭火分支管道设置于所述蒸发器与所述节流机构之间的管路上，所述灭火分支管道上设置有阀门；所述灭火分支管道位于所述阀门的出口端的一侧管路上对应电池设置设置有喷头。[0010] 优选的，还包括控制模块及用于检测电池储能柜内外的湿度差的温度传感器；所述控制模块的信号输入端与所述温度传感器的信号输出端相连，用于根据所述温度传感器传输收录的信号控制电池热管理系统的工作。[0011] 优选的，所述压缩机、四通阀、冷凝器、电磁阀、氟泵、膨胀阀、蒸发器、气液分离器均与所述控制模块电性连接。[0012] 相对于现有技术而言，本实用新型的有益效果是：[0013] 本实用新型的具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，通过设置的压缩机、四通阀、冷凝器、蒸发器、节流机构等结构形成的空调系统机构与循环泵组件相结合的方案实现了三种运行模式，包括制冷模式、制热模式及自然冷却模式；解决了现有空调在过渡季时不能采用室外免费冷源节能的问题，满足储能电池温度可控和系统节能的需求，延长储能电池的使用寿命；[0014] 其中，压缩机制冷采用变频压缩机，根据冷量需求压缩机采用低频、中频或者高频工作，减少压缩机的启停次数，提高制冷效率，延长使用寿命；[0015] 另外，通过设计的循环泵组件，实现自然冷却模式中制冷剂最佳充液率进行运作，降低能源消耗，提高效率，获得良好的节能效果；[0016] 除此之外，还设置有灭火组件，可以在电池发生起火事故时，打开灭火管道上的阀门，进行灭火。[0017] 应当理解，实用新型内容部分中所描述的内容并非旨在限定本实用新型的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本实用新型的范围。[0018] 本实用新型的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。附图说明[0019] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：[0020] 图1为本实用新型实施例提供的一种具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统的结构图；[0021] 图2为制冷模式的结构原理图；[0022] 图3为制热模式的结构原理图；[0023] 图4为自然冷却模式的结构原理图；[0024] 图中标号：1、压缩机；2、冷凝器；3、储液罐；4、蒸发器；5、气液分离器；6、主管路；7、第一分支管路；8、第二分支管路；9、单向阀；10、膨胀阀；11、氟泵；12、电磁阀；13、灭火分支管道；14、阀门；15、喷；16、四通阀。具体实施方式[0025] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。[0026] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。[0027] 请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种具有冷热控制带氟泵循环的电池热管理系统，包括通过主管路首尾连接的压缩机1、冷凝器2、储液罐3、蒸发器4及气液分离器5；冷凝器2与蒸发器4之间设置有节流机构及循环泵组件，循环泵组件与节流机构并联设置；压缩机与冷凝器之间设置有四通阀16；蒸发器4与节流机构及循环泵组件之间的管路上设置有灭火组件；四通阀16与气液分离器5之间通过第一分支管路7连接，气液分离器5的出口端与冷凝器2的进口端之间通过第二分支管路8连接，第一分支管路7及第二分支管路8上分别设置有单向阀9。

[0028] 第一分支管路7上的单向阀9为压缩机1流向蒸发器4的方向为通，反向为止；[0029] 第二分支管路8上的单向阀9为蒸发器4流向冷凝器2的方向为通，方向为止；[0030] 四通阀16，其进口连接压缩机1的排气管，其他三根管的中间一根接压缩机1的回气管，左边一根接蒸发器4，右边一根接冷凝器2。[0031] 其中，储液罐3内部储存有制冷剂，制冷剂优选卤烃类制冷剂，如氟利昂。[0032] 优选的，节流机构为膨胀阀10。[0033] 优选的，循环泵组件包括循环泵及电磁阀12，循环泵为氟泵11或两相流泵。[0034] 优选的，灭火组件包括灭火分支管道13，灭火分支管道13设置于蒸发器4与膨胀阀10之间的管路上，灭火分支管道13上设置有阀门14；灭火分支管道13位于阀门14的出口端的一侧管路上对应电池设置设置有喷头15，用于在电池发生起火事故时，可以通过将主管路6中的制冷剂输送至灭火分支管路13上，打开阀门14，通过喷头15灭火。

[0035] 优选的，还包括控制模块及用于检测电池储能柜内外的湿度差的温度传感器；控制模块的信号输入端与温度传感器的信号输出端相连，用于根据温度传感器传输收录的信号控制电池热管理系统的工作。[0036] 其中，温度传感器、压缩机1、蒸发器4、冷凝器2、电磁阀12、氟泵11、四通阀16、膨胀阀10、气液分离器5等结构均与控制模块电性连接。[0037] 其中，每一层的换热器为一组换热器，同一层的一组、两组或者多组换热器设置一个冷却器，或者上下相邻两层的一组、两组或者多组换热器设置一个冷却器。[0038] 换热器包括换热器集管和换热器冷板，换热器集管比换热器冷板宽出预设宽度。[0039] 冷却器的冷却方式为风冷、水冷或者蒸发冷却；[0040] 参照图2，为电池热管理系统的制冷模式的工作原理图[0041] 当温度传感器监测到电池柜内外部的温度差超出设定范围，即电池的工作温度超出阈值，控制模块接收信号并启动电池热管理系统的制冷模式；其中，压缩机1、冷凝器2、储液罐3、蒸发器4及气液分离器5通过主管路6首尾连接，其中四通阀16的进口接压缩机1的排气口，三个出口中的左边出口接冷凝器2的进口，中间的出口回流连接至压缩机1的进口端；从压缩机1出来高温高压的气体经过四通阀16进入冷凝器2中，经过储液罐3及膨胀阀10后，将低温、低压、液态雾状的制冷剂输送至蒸发器4，通过蒸发器4换热，吸收热量，对电池进行降温，将气化后的制冷剂经过气液分离器5后输送至压缩机1的进口，即按照图2上箭头所示方向循环工作，进行制冷工作；即电池热管理系统的制冷模式，对电池进行降温处理。

[0042] 参照图3，为电池热管理系统的制热模式的工作原理图[0043] 当温度传感器监测到电池柜内外部的温度差低出设定范围，即电池的工作温度低于阈值，控制模块接收信号并启动电池热管理系统的制热模式；其中，压缩机1、冷凝器2、储液罐3、膨胀阀10、蒸发器4及气液分离器5通过主管路6首尾连接；其中，通过四通阀16换向，四通阀16的进口连接压缩机1的排气口，一个出口通过第一分支管路7经过气液分离器5连接至蒸发器4，一个出口连接至冷凝器2的进口，一个出口作为回流连接至压缩机1的进口；制冷剂按照制冷模式中的逆过程进行循环，即图3上箭头所示方向，制冷剂的流向为从压缩机1出来后经第一分支管路7进过气液分离器5进入蒸发器4，再经膨胀阀10、储液罐3、冷凝器2，从冷凝器2的出口经过四通阀16的一个口回流至压缩机1的进口，以此循环，达到制热的目的。

[0044] 参照图4，为电池热管理系统的自然冷却模式的工作原理图[0045] 在过渡季节时，空调可利用室外免费冷源达达到温控的目的，即电池热管理系统的自认冷却模式；其中，氟泵11、蒸发器4、气液分离器5、冷凝器2、储液罐3、电磁阀12首尾连接；制冷器按照图4上箭头所述方向循环工作，解决了现有空调在过渡季时不能采用室外免费冷源节能目的，满足储能电池温度可控和系统节能，延长储能电池的使用寿命。[0046] 在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。[0047] 在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0048] 以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。