一种电池包用冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷装置技术领域，尤其涉及一种用于换电站内电池包冷却用的冷却系统。


背景技术：

2.国家对石油消耗及节能环保的要求越来越高，对石油消耗大户的汽车行业提出了更高的要求和挑战，电动汽车由于更加节能环保而得到了国家的大力支持和发展，无论是私家车还是运营车辆，电动汽车的占比都在逐步提高。
3.目前电动车主要还是采用充电的方式来补充电能，采用快充的方式也需要一个小时左右的时间，这对城市运营车辆，比如出租车、网约车等，充电过程会造成时间的极大浪费。对于这一问题，现在提出了一种新换电的方式，可能在几分钟的时间内将电池更换完成，从而实现快速的电能补充，延长运营时间。由于换电站的电池包数量大，使用频次高，充电时的散热量大，从而对于换电站电池包在充电时的冷却方式通常采用水冷的方式。
4.考虑到电动汽车换电的及时性和便利性，通常一个换电站都会配置几块甚至几十块电池，在配置多块电池的换电站中，由于电池的电量存储不同，充电情况就会有较大差异，电池充电的散热情况也会有很大差异，这就要求换电站用的冷却系统具有很高的适应性。
5.常规的冷却系统在各个行业里都有比较普遍的应用，但是大多数都是恒流量和恒冷量的机组，很难适应换电站这种变流量和变冷量的情况。


技术实现要素：

6.本实用新型公开的一种电池包用冷却系统，解决了现有冷却系统恒流量或者恒冷量很难适应换电站变流量和变冷量的问题，使得制冷量和水流量具有比较大的调节范围，更好地适应换电站变流量和变冷量的情况。
7.为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：
8.本实用新型公开一种电池包用冷却系统，包括制冷剂单元和载冷剂单元，其中，所述制冷剂单元包括至少一个压缩机、至少一个冷凝器、至少一个节流机构和蒸发器，所述压缩机的第一端连接冷凝器，所述压缩机的第二端连接所述蒸发器的第一输出端，所述节流机构的第一端连接所述冷凝器，所述节流机构的第二端连接所述蒸发器的第一输入端，所述蒸发器的第二输出端连接供水端；所述载冷剂单元包括蒸发器、电加热器、第一水泵和储水箱，所述蒸发器的第二输入端经所述电加热器、第一水泵和储水箱连接回水端。
9.进一步地，电池包用冷却系统还包括流量旁通阀，所述流量旁通阀并联在所述供水端和回水端之间。
10.进一步地，电池包用冷却系统还包括第二水泵，所述第二水泵与所述第一水泵并联。
11.进一步地，所述制冷剂单元中的压缩机至少一个为定频压缩机。
12.进一步地，所述制冷剂单元中的冷凝器均为可调节风量的风机。
13.进一步地，所述载冷剂单元中的第一水泵和第二水泵均为可调流量的水泵。
14.进一步地，所述制冷剂单元包括两个压缩机、两个冷凝器、两个节流机构和蒸发器，第一压缩机的第一端连接第一冷凝器，所述第一压缩机的第二端连接所述蒸发器的第一输出端a口，第一节流机构的第一端连接第一冷凝器，所述第一节流结构的第二端连接所述蒸发器的第一输入端a口；第二压缩机的第一端连接冷凝器，所述第二压缩机的第二端连接所述蒸发器的第一输出端b口，第二节流机构的第一端连接第二冷凝器，所述第二节流机构的第二端连接所述蒸发器的第一输入端b口。
15.有益技术效果：
16.1、本实用新型公开一种电池包用冷却系统，包括制冷剂单元和载冷剂单元，其中，所述制冷剂单元包括至少一个压缩机、至少一个冷凝器、至少一个节流机构和蒸发器，所述压缩机的第一端连接冷凝器，所述压缩机的第二端连接所述蒸发器的第一输出端，所述节流机构的第一端连接所述冷凝器，所述节流机构的第二端连接所述蒸发器的第一输入端，所述蒸发器的第二输出端连接供水端；所述载冷剂单元包括蒸发器、电加热器、第一水泵和储水箱，所述蒸发器的第二输入端经所述电加热器、第一水泵和储水箱连接回水端，解决了现有冷却系统恒流量或者恒冷量很难适应换电站变流量和变冷量的问题，使得制冷量和水流量具有比较大的调节范围，更好地适应换电站变流量和变冷量的情况；
17.2、本实用新型中，所述制冷剂单元包括两个压缩机、两个冷凝器、两个节流机构和蒸发器，第一压缩机的第一端连接第一冷凝器，所述第一压缩机的第二端连接所述蒸发器的第一输出端a口，第一节流机构的第一端连接第一冷凝器，所述第一节流结构的第二端连接所述蒸发器的第一输入端a口；第二压缩机的第一端连接冷凝器，所述第二压缩机的第二端连接所述蒸发器的第一输出端b口，第二节流机构的第一端连接第二冷凝器，所述第二节流机构的第二端连接所述蒸发器的第一输入端b口，制冷剂单元采用双系统设计方案，使得冷却系统的制冷量具有更大的调节范围，同时也使得冷却系统运行时更加安全；
18.3、本实用新型中，电池包用冷却系统还包括第二水泵，所述第二水泵与所述第一水泵并联，载冷剂单元中采用双水泵设计，使得冷却系统的流量具有更大的调节范围，同时也使得冷却系统运行时更加安全；
19.4、本实用新型中，所述载冷剂单元中的第一水泵和第二水泵均为可调流量的水泵，每个水泵都可独立调节，使得水流量可以更加精确控制，同时也使得冷却系统运行时更加节能。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
21.图1为本实用新型实施例一所述的一种电池包用冷却系统结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例二所述的一种电池包用冷却系统结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例三所述的一种电池包用冷却系统结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例四所述的一种电池包用冷却系统结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例五所述的一种电池包用冷却系统结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例六所述的一种电池包用冷却系统结构示意图。
27.其中，1
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压缩机，11
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第一压缩机，12
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第二压缩机，2
‑
冷凝器，21
‑
第一冷凝器，22
‑
第二冷凝器，3
‑
节流机构，31
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第一节流机构，32
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第二节流机构，4
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蒸发器，5
‑
电加热器，61
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第一水泵，62
‑
第二水泵，7
‑
储水箱，8
‑
流量旁通阀。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
29.下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。
30.本实用新型公开一种电池包用冷却系统，通过下面实施例详细介绍本实用新型公开的电池包用冷却系统。
31.实施例一：
32.本实施例的电池包用冷却系统包括制冷剂单元和载冷剂单元，具体参见图1，制冷剂单元包括压缩机1、冷凝器2、节流机构3和蒸发器4，具体地，压缩机1的第一端连接冷凝器2，压缩机1的第二端连接蒸发器4的第一输出端，节流机构3的第一端连接冷凝器2，节流机构3的第二端连接蒸发器4的第一输入端，蒸发器4的第二输出端连接供水端；载冷剂单元包括蒸发器4、电加热器5、第一水泵61、储水箱7和流量旁通阀8，具体地，蒸发器4的第二输入端经电加热器5、第一水泵61和储水箱7连接回水端，流量旁通阀8并联在供水端和回水端之间；制冷剂单元中的压缩机1为变频压缩机，冷凝器2是可以调节风量的风机，载冷剂单元中的第一水泵61可以为可调节流量的水泵也可以是不可调节流量的水泵，当第一水泵为61可调流量的水泵时，载冷剂单元可配置流量旁通阀8也可不配置，当第一水泵61为不可调节流量的水泵时，需配置旁通流量阀8，以旁通多余流量。
33.本实施例一公开的电池包用冷却系统的工作原理为：
34.针对不同数量电池包充电时，通过调节变频压缩机的输出来满足不同配置时制冷量大小的需求；载冷剂单元中的第一水泵61为可调节流量的水泵时，可以通过调节第一水泵61的流量来满足要求；当第一水泵61为不可调节流量水泵时，可通过调节流量旁通阀8来旁通多余流量来满足电池包的冷却要求；冷凝器2实际运行时根据制冷剂单元中压缩机1的运行状态自动调节。
35.实施例二：
36.本实施例的电池包用冷却系统包括制冷剂单元和载冷剂单元，具体参见图2，与实施例一不同的是，载冷剂单元中还包括第二水泵62，第二水泵62与第一水泵61并联，第一水泵61和第二水泵62均为可以调节流量的水泵，且没有设置旁通流量阀8，载冷剂单元中采用双水泵设计，使得冷却系统的流量具有更大的调节范围，同时也使得冷却系统运行时更加安全；每个水泵都可独立调节，使得水流量可以更加精确控制，同时也使得冷却系统运行时更加节能。
37.本实施例二公开的电池包用冷却系统的工作原理为：
38.针对不同数量电池包充电时，通过调节变频压缩机的输出来满足不同配置时制冷
量大小的需求；此时对于流量的需求，载冷剂单元中的第一水泵61和第二水泵62，可以通过同时调节两个水泵的流量来满足流量需求；冷凝器2实际运行时根据制冷剂单元中的压缩机1运行状态自动调节。
39.实施例三：
40.本实施例的电池包用冷却系统包括制冷剂单元和载冷剂单元，具体参见图3，与实施例二不同的是，载冷剂单元中配置了旁通流量阀8，旁通流量阀8并联在供水端和回水端之间。
41.本实施例三公开的电池包用冷却系统的工作原理为：
42.针对不同数量电池包充电时，通过调节变频压缩机的输出来满足不同配置时制冷量大小的需求；此时对于流量的需求，载冷剂单元中的第一水泵61和第二水泵62，可以通过同时调节两个水泵的流量来满足流量需求；冷凝器2实际运行时根据制冷剂单元中的压缩机1运行状态自动调节，也可以通过流量旁通阀8来进行流量调节。
43.实施例四：
44.本实施例的电池包用冷却系统包括制冷剂单元和载冷剂单元，具体参见图4，制冷剂单元包括两个压缩机1、两个冷凝器2、两个节流机构3和蒸发器4，第一压缩机11的第一端连接第一冷凝器21，第一压缩机11的第二端连接蒸发器4的第一输出端a口，第一节流机构31的第一端连接第一冷凝器21，第一节流结构31的第二端连接所述蒸发器4的第一输入端a口；第二压缩机12的第一端连接冷凝器22，第二压缩机12的第二端连接蒸发器4的第一输出端b口，第二节流机构32的第一端连接第二冷凝器22，第二节流机构32的第二端连接蒸发器4的第一输入端b口；载冷剂单元包括蒸发器4、电加热器5、第一水泵61、储水箱7和流量旁通阀8，具体地，蒸发器4的第二输入端经电加热器5、第一水泵61和储水箱7连接回水端，流量旁通阀8并联在供水端和回水端之间，制冷剂单元采用双系统设计方案，使得冷却系统的制冷量具有更大的调节范围，同时也使得冷却系统运行时更加安全。
45.本实施例中，第一压缩机11和第二压缩机12可以两个均为定频压缩机，可以其中一个是变频压缩机，另一个是定频压缩机，也可以两个均为定频压缩机，冷凝器2采用可调节风量的风机，当第一水泵61为可调流量水泵时，载冷剂单元中可配置流量旁通阀8也可以不配置旁通流量阀8。
46.本实施例四公开的电池包用冷却系统的工作原理为：
47.当电池包的充电数量在中间数量时，冷却系统在中间负荷运行时(大于等于50％)，此时如果采用的是两个定频压缩机时，可能通过开启一个定频压缩机，另一个定频压缩机启停方式来满足在中间范围内的制冷量需求；当采用一个定频压缩机，一变频压缩机时，可以通过开启定频压缩机，调节变频压缩机的方式来满足制冷量需求；当两个压缩机均为变频压缩机时，通过调节两个变频压缩机的方式同时调节的方式来满足制冷量需求；也可以通过固定一定频压缩机的频率，调节另一个的方式来满足制冷量需求；此时，载冷剂单元中的水泵当为可调流量时，可以通过调节水泵的流量来满足要求；当为不可调流量水泵时，通过调节流量旁通阀8来旁通多余流量来满足电池包的要求；
48.当电池包的充电数量较少时，冷水机组在低负荷运行时(小于50％)，此时如果采用的是两个定频压缩机时，可通过关闭一定频压缩机，另一个定频压缩机通过启停方式来满足在制冷量需求；当采用一定频压缩机，一变频压缩机时，可以通过关闭定频压缩机，调
节变频压缩机的方式来满足制冷量需求；当两个压缩机均为变频时，可以通过关闭一变频压缩机，调节另一个变频压缩机的方式来满足制冷量需求；此时，载冷剂单元中的水泵当为可调流量时，可以通过调节水泵的流量来满足要求；当为不可调时，通过调节流量旁通阀8来旁通多余流量来满足电池包的要求；
49.当电池包的充电数量为1～2块时，冷却系统在极低负荷运行时，此时如果采用的是两个定频压缩机时，可能通过关闭一定频压缩机，另一个定频压缩机通过启停方式来满足在制冷量需求；当采用一定频压缩机，一变频压缩机时，可以通过关闭定频压缩机，调节变频压缩机的方式来满足制冷量需求；当两个压缩机均为变频时，可以通过关闭一变频压缩机，调节另一个变频压缩机的方式来满足制冷量需求；此时，载冷剂单元中的水泵当为可调流量时，可以通过调节水泵的流量来满足要求；当为不可调时，通过调节流量旁通阀8来旁通多余流量来满足电池包的要求；冷凝器2的冷凝风量为可调风量风扇，实际运行时根据制冷剂单元中的压缩机1运行状态自动调节。
50.实施例五：
51.本实施例的电池包用冷却系统包括制冷剂单元和载冷剂单元，具体参见图5，与实施例四相比，制冷剂单元中还包括第二水泵62，第二水泵62与第一水泵61并联，且未设置旁通流量阀8。
52.本实施例五的公开的电池包用冷却系统的工作原理为：
53.在较多电池包充电时，冷却系统在高负荷运行时，此时可以通过两个压缩机均开启的方式来满足制冷量需求；载冷剂单元中的两个水泵也可以同时开启来满足流量需求；
54.当电池包的充电数量在中间数量时，冷却系统在中间负荷运行时(大于等于50％)，此时如果采用的是两个定频压缩机时，可能通过开启一定频压缩机，另一个定频压缩机启停方式来满足在中间范围内的制冷量需求；当采用一定频压缩机，一变频压缩机时，可以通过开启定频压缩机，调节变频压缩机的方式来满足制冷量需求；当两个压缩机均为变频时，通过调节两个变频压缩机的方式同时调节的方式来满足制冷量需求，也可以通过固定一定频压缩机的频率，调节另一个的方式来满足制冷量需求；此时，载冷剂单元中的第一水泵61和第二水泵62，可以通过同时调节两个水泵的流量来满足流量需求；
55.当电池包的充电数量在比较少时，冷却系统在低负荷运行时(小于50％)，此时如果采用的是两个定频压缩机时，可能通过关闭一定频压缩机，另一个定频压缩机通过启停方式来满足在制冷量需求；当采用一定频压缩机，一变频压缩机时，可以通过关闭定频压缩机，调节变频压缩机的方式来满足制冷量需求；当两个压缩机均为变频时，可以通过关闭一变频压缩机，调节另一个的方式来满足制冷量需求；此时，载冷剂单元中的两个水泵，可以通过关闭一个水泵，调节一个水泵的流量来满足流量的需求；第一冷凝器21和第二冷凝器22实际运行时根据制冷剂单元中的压缩机运行状态自动调节。
56.实施例六：
57.本实施例的电池包用冷却系统包括制冷剂单元和载冷剂单元，具体参见图6，与实施例五相比，载冷剂单元中配置了旁通流量阀8，旁通流量阀8并联在供水端和回水端之间，其工作原理与实施例五相似，只是实施例六还可以据流量反馈可以开启流量旁通阀8来保证旁通部分流量，保证在极端工况下流量可以满足电池包的要求。
58.本实用新型公开的一种电池包用冷却系统使得冷却系统的制冷量和水流量具有
更大的调节范围，同时也使得冷却系统运行时更加安全，满足了不同充电包充电配置时不同制冷量和水流量的要求。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。
60.以上的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。