申请/专利权人：天津大学

申请日：2018-01-30

公开（公告）日：2024-01-30

公开（公告）号：CN108387023B

主分类号：F25B13/00

分类号：F25B13/00;F25B41/24;F25B41/31;F25B49/02;H01M10/613;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/663;B60H1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.30#授权;2018.09.04#实质审查的生效;2018.08.10#公开

摘要：本发明公开了一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，包括变频压缩机、空调外机、第一节流结构、第二节流结构、空调内机、动力电池组换热器、四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀；本发明耦合系统采用了单台变频压缩机一拖二技术方案，通过控制各阀体的导通方向实现多种工作模式，在夏季利用动力电池组换热器对动力电池冷却，同时空调内机输送冷风到车舱中；在冬季利用动力电池组换热器对动力电池预热，同时空调内机输送热风到车舱中；本发明不仅保证了动力电池组快速处于最佳工作温度，而且满足了新能源汽车各气候工况下的行驶要求。

主权项：1.一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，包括变频压缩机1、空调外机2、第一节流结构31、第二节流结构32、空调内机4、动力电池组换热器5、四通换向阀6、第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74、第五电磁阀75、第六电磁阀76；所述第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74、第五电磁阀75、第六电磁阀76均采用三位二通结构，上述各器件之间的连接关系如下：所述变频压缩机1的出口连接至所述四通换向阀6的接口一；所述第五电磁阀75与所述四通换向阀6的接口二、所述第二电磁阀72及所述第六电磁阀76形成三位二通模式；所述第一电磁阀71与所述变频压缩机1的进口处、所述第四电磁阀74及所述第二电磁阀72形成三位二通模式；所述第三电磁阀73与所述第一节流结构31、所述第二节流结构32及所述空调内机4形成三位二通模式；所述第四电磁阀74与所述四通换向阀6的接口三、所述第六电磁阀76及所述第一电磁阀71形成三位二通模式；所述空调外机2的一端连接所述第一节流结构31另一端连接至所述四通换向阀6的接口四；所述动力电池组换热器5的一端连接所述第二节流结构32另一端连接至所述第二电磁阀72的一处；所述空调内机4与所述动力电池组换热器5并联，其中一个并联端处为A，另一个并联端处为B,所述第五电磁阀75设置在A处，所述第三电磁阀73设置在B处，所述第五电磁阀75连接至所述四通换向阀6的接口二；所述第三电磁阀73通过所述第一节流结构31连接至所述空调外机2的一端；所述空调外机2的另一端连接至所述四通换向阀6的接口四；所述第四电磁阀74设置在所述四通换向阀6的接口三，所述第一电磁阀71设置在所述变频压缩机1的进口处，所述第六电磁阀76设置在所述空调内机4与所述第五电磁阀75之间的管路上，自所述第六电磁阀76通过所述第四电磁阀74连接至所述第一电磁阀71；所述第二电磁阀72设置在所述动力电池组换热器5与所述第五电磁阀75之间的管路上，所述第二电磁阀72连接至所述第一电磁阀71；所述第二节流结构32设置在所述动力电池组换热器5与所述第三电磁阀73之间的管路上；所述第一节流结构31和第二节流结构32选用热力膨胀阀；所述变频压缩机1根据空调外机或空调内机或动力电池组换热器所需负荷进行变频调节；通过控制所述四通换向阀6、第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74、第五电磁阀75、第六电磁阀76的导通方向实现如下几种工作模：预热电池和车舱供热工作模式，预热电池和车舱供冷工作模式；冷却电池和车舱供热工作模式，冷却电池和车舱供冷工作模式。

全文数据：一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统技术领域[0001]本发明涉及一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，特别涉及的是新能源汽车领域中动力电池组的预热和冷却问题。背景技术[0002]近年，新能源汽车替代燃油车作为一种节能环保的交通运输工具得到了广泛的关注和迅速的发展，车载动力电池被视为新能源汽车的核心部件之一，温度对其能量效率和寿命受的影响非常严重。因此，动力电池在高温环境或大倍率放电下的散热和低温环境下有效预热成为了亟待解决的问题。发明内容[0003]本发明旨在解决动力电池组在低温下的容量低，高温环境下寿命短以及温均性差等问题而提出了一种技术方案，即利用车载空调系统工质流体对动力电池组进行高效的预热和冷却。[0004]为了解决上述技术问题，本发明提出的一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，包括变频压缩机、空调外机、第一节流结构、第二节流结构、空调内机、动力电池组换热器、四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀；所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀均采用三位二通结构，上述各器件之间的连接关系如下：[0005]所述变频压缩机的出口连接至所述四通换向阀的接口一；[0006]所述第五电磁阀与所述四通换向阀的接口二、所述第二电磁阀及所述第六电磁阀形成三位二通模式;所述第一电磁阀与所述变频压缩机的进口处、所述第四电磁阀及所述第二电磁阀形成三位二通模式;所述第三电磁阀与所述第一节流结构、所述第二节流结构及所述空调内机形成三位二通模式;所述第四电磁阀与所述四通换向阀的接口三、所述第六电磁阀及所述第一电磁阀形成三位二通模式;所述空调外机的一端连接所述第一节流结构另一端连接至所述四通换向阀的接口四；所述动力电池组换热器的一端连接所述第一节流结构另一端连接至所述第二电磁阀的一处；[0007]所述空调内机与所述动力电池组换热器并联，其中一个并联端处为A，另一个并联端处为B，所述第五电磁阀设置在A处，所述第三电磁阀设置在B处，所述第五电磁阀连接至所述四通换向阀的接口二;所述第三电磁阀通过所述第一节流结构连接至所述空调外机的一端;所述空调外机的另一端连接至所述四通换向阀的接口四；所述第四电磁阀设置在所述四通换向阀的接口三，所述第一电磁阀设置在所述变频压缩机的进口处，所述第六电磁阀设置在所述空调内机与所述第五电磁阀之间的管路上，自所述第六电磁阀通过所述第四电磁阀连接至所述第一电磁阀;所述第二电磁阀设置在所述动力电池组换热器与所述第五电磁阀之间的管路上，所述第二电磁阀连接至所述第一电磁阀；所述第二节流结构设置在所述动力电池组换热器与所述第三电磁阀之间的管路上。[0008]进一步讲，本发明的耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，其特征在于，所述第一节流结构和第二节流结构选用热力膨胀阀。[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0010]1本发明提供了一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，采用单台变频压缩机明显简化了整车系统结构，同时可以根据换热器符合适时调节转速满足系统需求，避免了大马拉小车的现象。[0011]2本发明提供了一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，动力电池组预热及冷却系统采用了液冷方式，解决了风冷时间长，并缩短了电池寿命的问题。[0012]3本发明提供了一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，该系统提供了至少四种工作模式，满足了新能源汽车各气候工况下的行驶要求。[0013]4该耦合系统的动力电池组换热器设计为反应釜换热器螺旋板结构，提高换热效率的同时维持了动力电池的温度一致性，有效地缩短了电池的充电周期，提高了车辆的动力性能。附图说明[00M]图1为本发明的一种预热电池和车舱供热的系统示意图；[0015]图2为本发明的一种冷却电池和车舱供冷的系统示意图；[0016]图3为本发明的一种冷却电池和车舱供热的系统示意图；[0017]图4为本发明的一种预热电池和车舱供冷的系统示意图；[0018]图中：1_变频压缩机，2-空调外机，31-第一节流结构，32-第二节流结构，4-空调内机，5-动力电池组换热器，6-四通换向阀，71-第一电磁阀，72-第二电磁阀，73-第三电磁阀，74-第四电磁阀，75-第五电磁阀，76-第六电磁阀。具体实施方式[0019]本发明提供了一种耦合车载空调动力电池组冷热用耦合系统。下面参照附图来描述本发明的优选实施例。本领域专业人员应当理解的是，所展示的实施例仅限于阐述本发明的技术特征和更为详细的说明，并非旨在限制本发明的保护范围。[0020]如图1所示，本发明提出的一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，包括变频压缩机1、空调外机2、第一节流结构31、第二节流结构32、空调内机4、动力电池组换热器5、四通换向阀6、第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74、第五电磁阀75、第六电磁阀76;所述第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74、第五电磁阀75、第六电磁阀76均采用三位二通结构，上述各器件之间的连接关系如下：[0021]所述变频压缩机1的出口连接至所述四通换向阀6的接口一。[0022]所述第五电磁阀75与所述四通换向阀6的接口二、所述第二电磁阀72及所述第六电磁阀76形成三位二通模式;所述第一电磁阀71与所述变频压缩机1的进口处、所述第四电磁阀74及所述第二电磁阀72形成三位二通模式;所述第三电磁阀73与所述第一节流结构31、所述第二节流结构32及所述空调内机4形成三位二通模式;所述第四电磁阀74与所述四通换向阀6的接口三、所述第六电磁阀76及所述第一电磁阀71形成三位二通模式;所述空调外机2的一端连接所述第一节流结构31另一端连接至所述四通换向阀6的接口四；所述动力电池组换热器5的一端连接所述第一节流结构32另一端连接至所述第二电磁阀72的一处。[0023]所述空调内机4与所述动力电池组换热器5并联，其中一个并联端处为A，另一个并联端处为B,所述第五电磁阀75设置在A处，所述第三电磁阀73设置在B处，所述第五电磁阀75连接至所述四通换向阀6的接口二。所述第三电磁阀73通过所述第一节流结构31连接至所述空调外机2的一端;所述空调外机2的另一端连接至所述四通换向阀6的接口四。所述第四电磁阀74设置在所述四通换向阀6的接口三。[0024]所述第一电磁阀71设置在所述变频压缩机1的进口处。所述第六电磁阀76设置在所述空调内机4与所述第五电磁阀75之间的管路上，自所述第六电磁阀76通过所述第四电磁阀74连接至所述第一电磁阀71。所述第二电磁阀72设置在所述动力电池组换热器5与所述第五电磁阀75之间的管路上，所述第二电磁阀72连接至所述第一电磁阀71。所述第二节流结构32设置在所述动力电池组换热器5与所述第三电磁阀73之间的管路上。[0025]本发明的耦合系统中，仅包括一台变频压缩机1，采取了一拖二的技术方案，在夏季利用动力电池组换热器对动力电池冷却，同时空调内机输送冷风到车舱中；在冬季利用动力电池组换热器对动力电池预热，同时空调内机输送热风到车舱中。[0026]本发明的耦合系统中，所述变频压缩机可以根据空调外机或空调内机或动力电池组换热器所需负荷进行变频调节。所述第一节流结构和第二节流结构均采用热力膨胀阀，目的是准确地根据温度反馈信号来调节流量，从而维持系统平衡。所述四通换向阀旨在实现耦合系统的多种工作模式。[0027]利用本发明耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，通过控制所述四通换向阀6、第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74、第五电磁阀75、第六电磁阀76的导通方向实现如下几种工作模式：[0028]如图1所示，预热电池和车舱供热工作模式:所述四通换向阀6导通接口一和接口二、接口三和接口四；系统的工质自所述变频压缩机1的出口流经四通换向阀6的接口一、接口二，再经过所述第五电磁阀75后分为两路，一路是依次通过第二电磁阀72、所述动力电池组换热器5和第二节流结构32;另一路是依次流经第六电磁阀76和空调内机4,空调内机4和动力电池组换热器5都作为冷凝器，两路工质汇流至所述第三电磁阀73后通过第一节流结构31、空调外机2、四通换向阀6接口四和接口三、第四电磁阀74和第一电磁阀71返回至变频压缩机1的进口。[0029]如图2所示，冷却电池和车舱供冷工作模式:所述四通换向阀6导通接口一和接口四、接口二和接口三;系统的工质自所述变频压缩机1的出口流经四通换向阀6的接口一、接口四，再经过所述空调外机2、第一节流结构31和第三电磁阀73后分为两路，一路是依次通过空调内机4和第六电磁阀76;另一路是依次流经第二节流结构32、所述动力电池组换热器5和第二电磁阀72，两路工质汇流至所述第五电磁阀75后通过四通换向阀6接口二和接口三、第四电磁阀74和第一电磁阀71返回至变频压缩机1的进口。[0030]如图3所示，冷却电池和车舱供热工作模式:所述四通换向阀6导通接口一和接口二、接口三和接口四；系统的工质自所述变频压缩机1的出口流经四通换向阀6的接口一、接口二，再依次经过所述第五电磁阀75、第六电磁阀76、空调内机4和所述第三电磁阀73后分为两路，一路是依次通过第一节流结构31、空调外机2、四通换向阀6接口四和接口三和第四电磁阀74,另一路是依次通过第二节流结构32、所述动力电池组换热器5和第二电磁阀72，两路工质汇流至第一电磁阀71后返回至变频压缩机1的进口。、、[0031]在冷却电池车舱供热工作模式下，是将空调外机和空调内机均用作冷凝器使0用’空调内机供热风给车舱，空调外机供热风给外界环境，有效解决了冬季空调外机结霜问题。[0032]如图4所示，预热电池和车舱供冷工作模式:所述四通换向阀6导通接口一和接口二、接口三和接口四；系统的工质自所述变频压缩机1的出口流经四通换向阀6的接口一、接口二，再依次经过所述第五电磁阀75、第二电磁阀72、所述动力电池组换热器5和第二节流结构32后分为两路，一路是依次通过第一节流结构31、空调外机2、四通换向阀6接口四和接口三，另一路是依次通过空调内机4和第六电磁阀76，两路工质汇流至第四电磁阀74后经过第一电磁阀71返回至变频压缩机1的进口。[0033]综上，本发明耦合系统采用了单台变频压缩机一拖二技术方案，在夏季利用动力电池组换热器对动力电池冷却，同时空调内机输送冷风到车舱中；在冬季利用动力电池组换热器对动力电池预热，同时空调内机输送热风到车舱中；本发明不仅保证了动力电池组快速处于最佳工作温度，而且满足了新能源汽车各气候工况下的行驶要求。[0034]尽官上面结合附图对本发明进彳丁了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

权利要求：1.一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，包括变频压缩机（1、空调外机2、第一节流结构31、第二节流结构32、空调内机4、动力电池组换热器5、四通换向阀6、第一电磁阀（71、第二电磁阀（72、第三电磁阀（73、第四电磁阀（74、第五电磁阀75、第六电磁阀76;所述第一电磁阀（71、第二电磁阀（72、第三电磁阀（73、第四电磁阀（74、第五电磁阀（75、第六电磁阀76均采用三位二通结构，上述各器件之间的连接关系如下：所述变频压缩机⑴的出口连接至所述四通换向阀⑹的接口一；所述第五电磁阀（75与所述四通换向阀（6的接口二、所述第二电磁阀（72及所述第六电磁阀（76形成三位二通模式；所述第一电磁阀（71与所述变频压缩机（1的进口处、所述第四电磁阀（74及所述第二电磁阀（72形成三位二通模式；所述第三电磁阀（73与所述第一节流结构31、所述第二节流结构（32及所述空调内机4形成三位二通模式；所述第四电磁阀（74与所述四通换向阀（6的接口三、所述第六电磁阀（76及所述第一电磁阀（71形成三位二通模式；、所述空调外机（2的一端连接所述第一节流结构（31另一端连接至所述四通换向阀⑹的接口四；所述动力电池组换热器5的一端连接所述第一节流结构32另一端连接至所述第二电磁阀（72的一处；、所述空调内机4与所述动力电池组换热器5并联，其中一个并联端处为々，另—个并联端处为B,所述第五电磁阀（75设置在A处，所述第三电磁阀（73设置在B处，所述第五电磁阀（75连接至所述四通换向阀⑹的接口二；，所述第三电磁阀（73通过所述第一节流结构（31连接至所述空调外机2的一端；所述空调外机⑵的另一端连接至所述四通换向阀⑹的接口四；所述第四电磁阀74设置在所述四通换向阀⑹的接口三，所述第一电磁阀71设置在所述变频压缩机1的进口处，所述第六电磁阀（76设置在所述空调内机4与所述第五电磁阀（75之间的管路上，自所述第六电磁阀（76通过所述第四电磁阀（74连接至所述第一电磁阀（71;所述第二电磁阀（72设置在所述动力电池组换热器5与所述第五电磁阀（75之间的管路上，所述第二电磁阀（72连接至所述第一电磁阀71;、、…一…、、所述第二节流结构32设置在所述动力电池组换热器5与所述第二电磁阀（73之间g各卜.@2.根据权利要求1所述耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统，其特征在于，所述第一节流结构31和第二节流结构32选用热力膨胀阀。

百度查询： 天津大学 一种耦合车载空调动力电池组用制冷制热系统

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