一种电动汽车动力电池冷却系统及冷却方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 107878223 A(43)申请公布日 2018.04.06

(21)申请号 201710958077.3(22)申请日 2017.10.16

(71)申请人 苏州高迈新能源有限公司

地址 215000 江苏省苏州市工业园区东长

路88号G2幢9F901室(72)发明人 王建明　卢进　柳家庆　

(74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务

所(普通合伙) 11350

代理人 汤东凤(51)Int.Cl.

B60L 11/18(2006.01)H01M 10/613(2014.01)H01M 10/617(2014.01)H01M 10/625(2014.01)H01M 10/63(2014.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

H01M 10/633(2014.01)H01M 10/655(2014.01)H01M 10/6569(2014.01)

CN 107878223 A(54)发明名称

一种电动汽车动力电池冷却系统及冷却方法

(57)摘要

本发明公开了一种电动汽车动力电池冷却系统及冷却方法，其主要包括与多个电芯一一接触的多个电池蒸发器，还包括制冷剂入口管和制冷剂出口管，还包括制冷装置，所述制冷剂入口管的一端和电池蒸发器的入口连接，每个制冷剂入口管上均设置有电磁阀，还包括第一传感器、多个第二传感器和控制器，第一传感器设置在动力电池包上，多个第二传感器分别设置在每个电池蒸发器的出口处，本发明采用制冷剂通入电池包内部冷却却动力电池的方法，不通过空气、冷却液等介质，将动力电池蒸发器直接与电芯接触换热，在车辆上安装单独与动力电池蒸发器连接的直冷机组，管路连接、控制更加容易，且电池包内部不需要增加风扇，电池包箱体可进行良好的密封设计达到IP67。

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权　利　要　求　书

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1.一种电动汽车动力电池冷却系统，其特征在于：包括设置在动力电池包(1)内部的多个电池蒸发器(2)，所述多个电池蒸发器与动力电池包(1)内部的多个电芯一一接触，还包括与多个电池蒸发器(2)一一对应的制冷剂入口管和制冷剂出口管，还包括制冷装置，所述制冷剂入口管的一端和电池蒸发器(2)的入口连接，所述制冷剂入口管的另一端与制冷装置连接，所述制冷剂出口管的一端与电池蒸发器(2)的出口连接，所述每个制冷剂入口管上均设置有阀门(3)，所述制冷剂出口管的另一端与制冷装置连接，还包括第一传感器(4)、多个第二传感器(5)和控制器(6)，所述第一传感器(4)设置在动力电池包(1)上，所述多个第二传感器(5)分别设置在每个电池蒸发器(2)的出口处，所述控制器(6)分别和第一传感器(4)、多个第二传感器(5)、阀门(3)和制冷装置连接。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池冷却系统，其特征在于：所述制冷装置包括压缩机(7)、冷凝器(8)、膨胀阀(9)和气液分离器(10)，所述压缩机(7)的吸起口与制冷剂出口管连接，所述压缩机(7)的出气口与冷凝器(8)的进口连接，所述冷凝器(8)的出口与膨胀阀(9)的进口连接，所述膨胀阀(9)的出口与气液分离器(10)的入口连接，所述气液分离器(10)的出口和制冷剂入口管连接。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池冷却系统，其特征在于：所述动力电池蒸发器(2)为吹胀式蒸发器、微通道蒸发器、蛇形扁管式蒸发器。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池冷却系统，其特征在于：所述动力电池蒸发器(2)与电芯之间设置有导热硅胶垫。

5.一种电动汽车动力电池冷却方法，包括权利要求1至权利要求4中任意一项所述的一种电动汽车动力电池冷却系统，其特征在于：使用前，先提前在控制器(6)内设定电池包适宜温度A和电池蒸发器(2)出口最小允许温度B，电动车辆行车放电与停电充电过程中，控制器(6)实时采集第一传感器(4)检测到的电池包温度和第二传感器(5)检测到的电池蒸发器(2)出口处温度，当动力电池本体温度＜A时，不启动冷却装置；当动力电池本体温度≥A时，启动冷却装置，冷却系统启动时，压缩机(7)压缩进入其中的低温低压气态制冷剂为高温高压气体状态，然后在压缩机(7)持续不断的压力下被送入冷凝器(8)里变成中温高压液体，液态制冷剂经过膨胀阀(9)进入动力电池蒸发器(2)，因膨胀阀(9)的节流降压作用，当压力下降到一定值时，液态制冷剂蒸发为气态并吸收周围大量的热量，从而使与之接触的电芯冷却，以产生电池包内部的制冷效果，当在冷却系统启动后的一定时间内，动力电池本体温度仍然≥A时，控制器(6)控制压缩机(7)逐渐增加转速，直至动力电池本体温度＜A，当动力电池蒸发器(2)出口温度低于B时，压缩机(7)转速降低或停机。

6.如权利要求5所述的一种电动汽车动力电池冷却方法，其特征在于：工作前，现在控制器(6)内设定动力电池蒸发器(2)出口处的冷却温度C，当各个动力电池蒸发器(2)出口处的温度传感器检测的温度大于C时，控制器(6)发出温度均衡指令，控制电磁阀(3)进行开度调节，将温度偏高的电磁阀(3)开度增大，增加对应动力电池蒸发器(2)内制冷剂流量，温度偏低的电磁阀(3)开度减小，减小对应动力电池蒸发器(2)内制冷剂流量，从而减少各个动力电池蒸发器(2)温差。

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说　明　书

一种电动汽车动力电池冷却系统及冷却方法

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技术领域

[0001]本发明涉及一种电池冷却装置，特别涉及一种电动汽车动力电池冷却系统及冷却方法。

背景技术

[0002]电动汽车使用动力电池作为主要能源，动力电池在使用时，动力电池的温度会急剧上升，原有电动汽车动力电池冷却方式：自然冷却、强制风冷和液冷的方式已经越来越难以满足对电池的有效冷却。无论是水冷或是风冷，对动力电池而言是一种间接冷却，因此造成结构复杂，热交换过程中能力损失大，对动力电池的冷却效果不好，同时也消耗了更多的电量，降低了电动汽车的续航里程，且风冷或液冷从温度传输装置的进口处循环至出口处，会导致进口处与出口处的动力电池的温差大，导致动力电池系统中动力电池的性能一致性差，影响整个动力电池系统的工作性能。发明内容

[0003]本发明解决的技术问题是提供一种提高冷却效率且能进行温度均衡的一种电动汽车动力电池冷却系统及冷却方法。

[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动汽车动力电池冷却系统，包括设置在动力电池包内部的多个电池蒸发器，所述多个电池蒸发器与动力电池包内部的多个电芯一一接触，还包括与多个电池蒸发器一一对应的制冷剂入口管和制冷剂出口管，还包括制冷装置，所述制冷剂入口管的一端和电池蒸发器的入口连接，所述制冷剂入口管的另一端与制冷装置连接，所述制冷剂出口管的一端与电池蒸发器的出口连接，所述每个制冷剂入口管上均设置有阀门，所述制冷剂出口管的另一端与制冷装置连接，还包括第一传感器、多个第二传感器和控制器，所述第一传感器设置在动力电池包上，所述多个第二传感器分别设置在每个电池蒸发器的出口处，所述控制器分别和第一传感器、多个第二传感器、阀门和制冷装置连接。[0005]进一步的是：所述制冷装置包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和气液分离器，所述压缩机的吸起口与制冷剂出口管连接，所述压缩机的出气口与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口与膨胀阀的进口连接，所述膨胀阀的出口与气液分离器的入口连接，所述气液分离器的出口和制冷剂入口管连接。[0006]进一步的是：所述动力电池蒸发器为吹胀式蒸发器、微通道蒸发器、蛇形扁管式蒸发器。

[0007]进一步的是：所述动力电池蒸发器与电芯之间设置有导热硅胶垫。[0008]本发明还公开了一种电动汽车动力电池冷却方法，包括上述的一种电动汽车动力电池冷却系统，使用前，先提前在控制器内设定电池包适宜温度A和电池蒸发器出口最小允许温度B，电动车辆行车放电与停电充电过程中，控制器实时采集第一传感器检测到的电池包温度和第二传感器检测到的电池蒸发器出口处温度，当动力电池本体温度＜A时，不启动

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冷却装置；当动力电池本体温度≥A时，启动冷却装置，冷却系统启动时，压缩机压缩进入其中的低温低压气态制冷剂为高温高压气体状态，然后在压缩机持续不断的压力下被送入冷凝器里变成中温高压液体，液态制冷剂经过膨胀阀进入动力电池蒸发器，因膨胀阀的节流降压作用，当压力下降到一定值时，液态制冷剂蒸发为气态并吸收周围大量的热量，从而使与之接触的电芯冷却，以产生电池包内部的制冷效果，当在冷却系统启动后的一定时间内，动力电池本体温度仍然≥A时，控制器控制压缩机逐渐增加转速，直至动力电池本体温度＜A，当动力电池蒸发器出口温度低于B时，压缩机转速降低或停机。[0009]进一步的是：工作前，现在控制器内设定动力电池蒸发器出口处的冷却温度C，当各个动力电池蒸发器出口处的温度传感器检测的温度大于C时，控制器发出温度均衡指令，控制阀门进行开度调节，将温度偏高的阀门开度增大，增加对应动力电池蒸发器内制冷剂流量，温度偏低的阀门开度减小，减小对应动力电池蒸发器内制冷剂流量，从而减少各个动力电池蒸发器温差。

[0010]本发明的有益效果是：本发明采用制冷剂通入电池包内部冷却却动力电池的方法，不通过空气、冷却液等介质，将动力电池蒸发器直接与电芯接触换热，在车辆上安装单独与动力电池蒸发器连接的直冷机组，管路连接、控制更加容易，且电池包内部不需要增加风扇，电池包箱体可进行良好的密封设计达到IP67。该冷却系统采用的温度均衡方法，根据动力电池不同状态调节冷却效果，控制精准，提高动力电池系统的性能。附图说明

[0011]图1为电动汽车动力电池冷却系统示意图。[0012]图中标记为：动力电池包1、电池蒸发器2、阀门3、第一传感器4、第二传感器5、控制器6、压缩机7、冷凝器8、膨胀阀9、气液分离器10。具体实施方式

[0013]下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。[0014]如图1所示的一种电动汽车动力电池冷却系统，包括设置在动力电池包内部的多个电池蒸发器，所述多个电池蒸发器与动力电池包内部的多个电芯一一接触，所述动力电池蒸发器2为吹胀式蒸发器、微通道蒸发器、蛇形扁管式蒸发器，所述动力电池蒸发器2可采用顶置、底置，加载电芯中间还包括与多个电池蒸发器2一一对应的制冷剂入口管和制冷剂出口管，还包括制冷装置，所述制冷剂入口管的一端和电池蒸发器2的入口连接，所述制冷剂入口管的另一端与制冷装置连接，所述制冷剂出口管的一端与电池蒸发器2的出口连接，所述每个制冷剂入口管上均设置有阀门3，所述制冷剂出口管的另一端与制冷装置连接，还包括第一传感器4、多个第二传感器5和控制器6，所述控制器6可为PLC或单片机等，所述第一传感器4设置在动力电池包1上，所述多个第二传感器5分别设置在每个电池蒸发器2的出口处，所述控制器6分别和第一传感器4、多个第二传感器5、制冷装置连接，上述阀门可为手动阀门或电磁阀，当使用手动阀门时需要人工根据控制器上显示的温度进行人工对阀门进行开度调节，当使用电磁阀门时，可以通过控制器对阀门开度进行调节，以下叙述的为在使用电磁阀时的控制原理，在使用前，先在控制器6内预设动力电池包1温度，即制冷装置开始工作温度为A℃，电池蒸发器2出口处的最小温度为B℃，电池蒸发均衡预设温度为C℃，当动

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力电池本体温度＜A℃时，上述预设数值要根据具体电池系统进行具体设置，如A可为25、28、30、32等，B可设为4、5、6等，C可设为9、10、11等，控制器6实时采集第一传感器4检测到的电池包温度和第二传感器5检测到的电池蒸发器2出口处温度，当动力电池本体温度＜A时，不启动冷却装置；当动力电池本体温度≥A时，启动冷却装置，冷却装置启动时，液态制冷剂进入电池蒸发器2吸热，从而使与之接触的电芯冷却，以产生电池包内部的制冷效果，当在冷却装置启动后的一定时间内，动力电池本体温度仍然≥A时，控制器6控制压缩机7逐渐增加转速，直至动力电池本体温度＜A，当动力电池蒸发器2出口温度低于B时，压缩机7转速降低或停机，同时在工作过程中，当各个动力电池蒸发器2出口处的温度传感器检测的温度大于C时，控制器6发出温度均衡指令，控制阀门3进行开度调节，将温度偏高的阀门3开度增大，增加对应动力电池蒸发器2内制冷剂流量，温度偏低的阀门3开度减小，减小对应动力电池蒸发器2内制冷剂流量，从而减少各个动力电池蒸发器2温差，本发明采用制冷剂通入电池包内部冷却却动力电池的方法，不通过空气、冷却液等介质，将动力电池蒸发器2直接与电芯接触换热，在车辆上安装单独与动力电池蒸发器2连接的直冷机组，管路连接、控制更加容易，且电池包内部不需要增加风扇，电池包箱体可进行良好的密封设计达到IP67，该冷却系统采用的温度均衡方法，根据动力电池不同状态调节冷却效果，控制精准，提高动力电池系统的性能。

[0015]在上述基础上，所述制冷装置包括压缩机7、冷凝器8、膨胀阀9和气液分离器10，所述压缩机7的吸起口与制冷剂出口管连接，所述压缩机7的出气口与冷凝器8的进口连接，所述冷凝器8的出口与膨胀阀9的进口连接，所述膨胀阀9的出口与气液分离器10的入口连接，所述气液分离器10的出口和制冷剂入口管连接，上述结构制冷原理如下：压缩机7压缩进入其中的低温低压气态制冷剂为高温高压气体状态，然后在压缩机7持续不断的压力下被送入冷凝器8里变成中温高压液体，液态制冷剂经过膨胀阀9进入动力电池蒸发器2，因膨胀阀9的节流降压作用，当压力下降到一定值时，液态制冷剂蒸发为气态并吸收周围大量的热量，从而使与之接触的电芯冷却，以产生电池包内部的制冷效果。[0016]在上述基础上，所述动力电池蒸发器2与电芯之间设置有导热硅胶垫，所述导热硅胶垫的设置可以增强换热效果，从而提高制冷效率。

[0017]本发明本发明还公开了一种电动汽车动力电池冷却方法，包括上述的一种电动汽车动力电池冷却系统，使用前，先提前在控制器6内设定电池包适宜温度A和电池蒸发器2出口最小允许温度B，电动车辆行车放电与停电充电过程中，控制器6实时采集第一传感器4检测到的电池包温度和第二传感器5检测到的电池蒸发器2出口处温度，当动力电池本体温度＜A时，不启动冷却装置；当动力电池本体温度≥A时，启动冷却装置，冷却系统启动时，压缩机7压缩进入其中的低温低压气态制冷剂为高温高压气体状态，然后在压缩机7持续不断的压力下被送入冷凝器8里变成中温高压液体，液态制冷剂经过膨胀阀9进入动力电池蒸发器2，因膨胀阀9的节流降压作用，当压力下降到一定值时，液态制冷剂蒸发为气态并吸收周围大量的热量，从而使与之接触的电芯冷却，以产生电池包内部的制冷效果，当在冷却系统启动后的一定时间内，动力电池本体温度仍然≥A时，控制器6控制压缩机7逐渐增加转速，直至动力电池本体温度＜A，当动力电池蒸发器2出口温度低于B时，压缩机7转速降低或停机。[0018]在上述基础上，工作前，现在控制器6内设定动力电池蒸发器2出口处的冷却温度C，当各个动力电池蒸发器2出口处的温度传感器检测的温度大于C时，控制器6发出温度均

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衡指令，控制阀门3进行开度调节，将温度偏高的阀门3开度增大，增加对应动力电池蒸发器2内制冷剂流量，温度偏低的阀门3开度减小，减小对应动力电池蒸发器2内制冷剂流量，从而减少各个动力电池蒸发器2温差。[0019]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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