一种动力电池直冷直热系统、控制方法和商用车与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池直冷直热系统、控制方法和商用车。


背景技术：

2.目前，新能源汽车由于具备环保及节能优势而备受关注。但新能源汽车对整车热管理系统的要求也较高。与传统燃油车对比，新能源汽车没有发动机余热可利用。因此，普遍使用的热电阻进行加热或者利用空调制冷使得动力电池处于合适的工作温度。这种方式导致能耗高，严重影响整车续驶里程。
3.因此，需要一种动力电池直冷直热系统、控制方法和商用车来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种动力电池直冷直热系统、控制方法和商用车，能够满足动力电池热需求的基础上降低整车的能量消耗。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.动力电池直冷直热系统，包括：
7.蒸发器，所述蒸发器设置在动力电池的一侧，用于与所述动力电池进行热交换；
8.空调压缩机，所述空调压缩机与所述蒸发器连通；
9.冷凝器，所述冷凝器与所述空调压缩机以及所述蒸发器串联连通，所述冷凝器中的冷却介质能够吸收外界环境的温度；
10.换热器，所述换热器与所述空调压缩机以及所述蒸发器串联连通，所述蒸发器能够选择地与所述冷凝器和/或所述换热器连通；
11.散热组件，所述散热组件中的冷却介质用于对电机和空气压缩机进行降温，所述散热组件与所述换热器串联连通。
12.进一步地，所述散热组件包括循环泵，所述循环泵与所述换热器、所述电机的冷却流道以及空气压缩机的冷却流道均串联连通。
13.进一步地，还包括中温散热器，所述中温散热器串联设置在所述循环泵与所述换热器之间。
14.进一步地，还包括第一三通阀，所述第一三通阀的第一口与所述循环泵连通，所述第一三通阀的第二口与所述换热器连通，所述第一三通阀的第三口与所述中温散热器连通。
15.进一步地，还包括第二三通阀，所述第二三通阀的第一口与所述蒸发器连通，所述第二三通阀的第二口与所述冷凝器连通，所述第二三通阀的第三口与所述换热器连通。
16.进一步地，所述第二三通阀与所述蒸发器之间设置有第一膨胀阀，所述第一膨胀阀的一端与所述第二三通阀的第一口连通，所述第一膨胀阀的另一端与所述蒸发器连通。
17.进一步地，还包括第二膨胀阀和第三膨胀阀，所述第二膨胀阀的一端与所述空调
压缩机连通，所述第二膨胀阀的另一端与所述冷凝器连通，所述第三膨胀阀的一端与所述空调压缩机连通，所述第三膨胀阀的另一端与所述换热器连通。
18.进一步地，还包括补液箱，所述补液箱用于存储换热介质，所述补液箱与所述循环泵连通。
19.控制方法，用于对如上所述的动力电池直冷直热系统进行控制，包括如下步骤：
20.s1、采集动力电池的温度：
21.s2、如果所述动力电池的温度小于设定最低温度，则空调压缩机驱动介质经过冷凝器吸收环境的热量，然后进入到蒸发器中对所述动力电池进行加热；如果所述动力电池的温度大于设定最高温度，则进行下一步；
22.s3、采集所述蒸发器的温度，如果所述蒸发器的温度小于第一设定值，关闭所述空调压缩机，所述动力电池的热量通过所述冷凝器散热，否则进行下一步：
23.s4、开启所述空调压缩机。
24.商用车，包括如上所述的动力电池直冷直热系统。
25.本发明的有益效果：
26.本发明所提供的一种动力电池直冷直热系统，蒸发器用于与动力电池进行热交换，冷凝器、空调压缩机和蒸发器组成循环回路，换热器、散热组件、空调压缩机和蒸发器组成另一个循环回路，蒸发器选择性地与冷凝器和/或换热器连通。在动力电池温度较低时，冷凝器可以从外界环境中吸收热量，然后对动力电池加热，如果动力电池需要迅速升温，可以使电机堵转，电机快速产生大量的热量，冷却介质通过散热组件吸收热量，并通过换热器进入到蒸发器中对蒸发器进行加热，使得动力电池的温度快速达到设定温度，在动力电池温度较高时，可以通过冷凝器或者换热器将热量排出，从而保证动力电池处于最佳的工作状态。通过上述设置，能够满足动力电池热需求的基础上降低整车的能量消耗。
27.本发明所提供的一种控制方法，用于对如上所述的动力电池直冷直热系统进行控制，能够满足动力电池热需求的基础上降低整车的能量消耗。
28.本发明所提供的一种商用车，包括如上所述的动力电池直冷直热系统，能够满足动力电池热需求的基础上降低整车的能量消耗。
附图说明
29.图1是本发明动力电池直冷直热系统的原理图。
30.图中：
31.1、蒸发器；11、第一膨胀阀；2、空调压缩机；3、冷凝器；31、第二膨胀阀；4、换热器；41、第三膨胀阀；5、循环泵；51、补液箱；52、中温散热器；53、电机；54、空气压缩机；55、控制器；6、第一三通阀；7、第二三通阀；8、动力电池。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.为了能够在满足动力电池热需求的基础上，降低整车的能量消耗。如图1所示，本发明提供一种动力电池直冷直热系统。动力电池直冷直热系统包括蒸发器1、空调压缩机2、冷凝器3、散热组件和换热器4。
36.其中，蒸发器1设置在动力电池8的一侧，蒸发器1用于与动力电池8进行热交换；空调压缩机2与蒸发器1连通；冷凝器3与空调压缩机2以及蒸发器1串联连通，冷凝器3中的冷却介质能够吸收外界环境的温度。换热器4与空调压缩机2以及蒸发器1串联连通，蒸发器1能够选择地与冷凝器3和/或换热器4连通；散热组件中的冷却介质用于对电机53和空气压缩机54进行降温，散热组件与换热器4串联连通。
37.在动力电池8温度较低时，冷凝器3可以从外界环境中吸收热量，然后对动力电池8加热，如果动力电池8需要迅速升温，可以使电机53堵转，电机53快速产生大量的热量，冷却介质通过散热组件吸收热量，并通过换热器4进入到蒸发器1中对蒸发器1进行加热，使得动力电池8的温度快速达到设定温度，在动力电池8温度较高时，可以通过冷凝器3或者换热器4将热量排出，从而保证动力电池8处于最佳的工作状态。通过上述设置，能够满足动力电池8热需求的基础上降低整车的能量消耗。
38.进一步地，散热组件包括循环泵5，循环泵5与换热器4、电机53的冷却流道以及空气压缩机54的冷却流道均串联连通。电机53、空气压缩机54和控制器55工作的过程中会产生大量的热，通过循环泵5将将换热介质泵入到电机53的冷却流道、空气压缩机54的冷却流道和控制器55的冷却流道中进行热交换，对电机53、空气压缩机54和控制器55进行降温的同时，提升冷却介质的温度，然后换热介质在换热器4中与冷却介质进行换热，换热介质的温度降低，冷却介质的温度升高，冷却介质通过换热器4进入到蒸发器1中对动力电池8进行加热。充分利用电机53、空气压缩机54和控制器55产生的热量对动力电池8进行加热。
39.进一步地，动力电池直冷直热系统还包括中温散热器52，中温散热器52串联设置在循环泵5与换热器4之间。通过设置中温散热器52，能够对电机53、空气压缩机54和控制器55产生的热量通过中温散热器52排出，从而保证电机53、空气压缩机54和控制器55能够正常工作。在动力电池8温度较高时，动力电池8的热量可以通过蒸发器1传递至冷却介质，然后冷却介质通过换热器4进入到换热介质中，换热介质通过中温散热器52排出。
40.进一步地，动力电池直冷直热系统还包括第一三通阀6，第一三通阀6的第一口与循环泵5连通，第一三通阀6的第二口与换热器4连通，第一三通阀6的第三口与中温散热器52连通。当第一三通阀6的第一口与与第二口连通时，换热介质不经过中温散热器52直接进
入换热器4，使得热量有效传递到冷却介质中，能够有效对动力电池8进行加热；当第一三通阀6的第一口与第三口连通时，换热介质经过中温散热器52进入到换热器4中，利用中温散热器52能够将换热介质中的热量排出，从而保证电机53和空气压缩机54能够正常工作。
41.进一步地，动力电池直冷直热系统还包括第二三通阀7，第二三通阀7的第一口与蒸发器1连通，第二三通阀7的第二口与冷凝器3连通，第二三通阀7的第三口与换热器4连通。具体地，当第二三通阀7的第一口与第二口连通时，冷却介质通过空调压缩机2进入到冷凝器3中，然后通过冷凝器3进入到蒸发器1中形成循环，利用外界环境温度可以对动力电池8进行加热，或者利用空调压缩机2工作将动力电池8的热量排出；当第二三通阀7的第一口与第三口连通时，空调压缩机2将冷却介质压入换热器4，然后进入到蒸发器1中对动力电池8进行加热；当第二三通阀7的第一口与第二口以及第三口均连通时，冷却介质可以利用外界环境的热量和换热介质吸收的热量对动力电池8进行加热，从而加快提升动力电池8温度的速度。
42.进一步地，第二三通阀7与蒸发器1之间设置有第一膨胀阀11，第一膨胀阀11的一端与第二三通阀7的第一口连通，第一膨胀阀11的另一端与蒸发器1连通。具体地，冷却介质为二氧化碳，第一膨胀阀11为机械膨胀阀，起到节流降压的作用。而且通过调节第一膨胀阀11的开度，能够对进入到蒸发器1的冷却介质的流量进行调节。
43.进一步地，动力电池直冷直热系统还包括第二膨胀阀31和第三膨胀阀41，第二膨胀阀31的一端与空调压缩机2连通，第二膨胀阀31的另一端与冷凝器3连通，第三膨胀阀41的一端与空调压缩机2连通，第三膨胀阀41的另一端与换热器4连通。具体地，冷却介质为二氧化碳，第二膨胀阀31和第三膨胀阀41为电子膨胀阀，起到节流降压的作用。而且通过调节第二膨胀阀31和第三膨胀阀41的开度，能够对冷却介质的流量进行调节。
44.进一步地，动力电池直冷直热系统还包括补液箱51，补液箱51用于存储换热介质，补液箱51与循环泵5连通。具体地，换热介质为水，在水消耗后，通过补液箱51可以及时补充，从而保证动力电池直冷直热系统能够正常运行。
45.本实施例还提供了一种控制方法，用于对如上的动力电池直冷直热系统进行控制，包括如下步骤：
46.s1、采集动力电池8的温度：
47.s2、如果动力电池8的温度小于设定最低温度，则空调压缩机2驱动介质经过冷凝器3吸收环境的热量，然后进入到蒸发器1中对动力电池8进行加热；如果动力电池8的温度大于设定最高温度，则进行下一步；具体地，在本实施例中，设定最低温度可以根据需要进行标定，在此不做过多限制。
48.s3、采集蒸发器1的温度，如果蒸发器1的温度小于第一设定值，关闭空调压缩机2，动力电池8的热量通过冷凝器3散热，否则进行下一步：具体地，第一设定值为25℃，此时动力电池8的温度与环境温度温差较大，充分利用冷凝器3与外界环境进行热交换，避免空调压缩机2工作，从而能够节省电能。
49.s4、开启空调压缩机2。此时，环境的温度较高，通过开启空调压缩机2工作，能够快速降低动力电池8的热量，从而保证动力电池8稳定工作。
50.进一步地，当动力电池8的温度位于设定最低温度与设定最高温度之间时，结合动力电池8实际的需要进行加热或冷却，在此不做过多限制。
51.本实施例还提供了一种商用车，包括如上的动力电池直冷直热系统，能够满足动力电池8热需求的基础上降低整车的能量消耗。
52.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.动力电池直冷直热系统，其特征在于，包括：蒸发器(1)，所述蒸发器(1)设置在动力电池(8)的一侧，用于与所述动力电池(8)进行热交换；空调压缩机(2)，所述空调压缩机(2)与所述蒸发器(1)连通；冷凝器(3)，所述冷凝器(3)与所述空调压缩机(2)以及所述蒸发器(1)串联连通，所述冷凝器(3)中的冷却介质能够吸收外界环境的温度；换热器(4)，所述换热器(4)与所述空调压缩机(2)以及所述蒸发器(1)串联连通，所述蒸发器(1)能够选择地与所述冷凝器(3)和/或所述换热器(4)连通；散热组件，所述散热组件中的冷却介质用于对电机(53)和空气压缩机(54)进行降温，所述散热组件与所述换热器(4)串联连通。2.根据权利要求1所述的动力电池直冷直热系统，其特征在于，所述散热组件包括循环泵(5)，所述循环泵(5)与所述换热器(4)、所述电机(53)的冷却流道以及所述空气压缩机(54)的冷却流道均串联连通。3.根据权利要求2所述的动力电池直冷直热系统，其特征在于，还包括中温散热器(52)，所述中温散热器(52)串联设置在所述循环泵(5)与所述换热器(4)之间。4.根据权利要求3所述的动力电池直冷直热系统，其特征在于，还包括第一三通阀(6)，所述第一三通阀(6)的第一口与所述循环泵(5)连通，所述第一三通阀(6)的第二口与所述换热器(4)连通，所述第一三通阀(6)的第三口与所述中温散热器(52)连通。5.根据权利要求1所述的动力电池直冷直热系统，其特征在于，还包括第二三通阀(7)，所述第二三通阀(7)的第一口与所述蒸发器(1)连通，所述第二三通阀(7)的第二口与所述冷凝器(3)连通，所述第二三通阀(7)的第三口与所述换热器(4)连通。6.根据权利要求5所述的动力电池直冷直热系统，其特征在于，所述第二三通阀(7)与所述蒸发器(1)之间设置有第一膨胀阀(11)，所述第一膨胀阀(11)的一端与所述第二三通阀(7)的第一口连通，所述第一膨胀阀(11)的另一端与所述蒸发器(1)连通。7.根据权利要求1所述的动力电池直冷直热系统，其特征在于，还包括第二膨胀阀(31)和第三膨胀阀(41)，所述第二膨胀阀(31)的一端与所述空调压缩机(2)连通，所述第二膨胀阀(31)的另一端与所述冷凝器(3)连通，所述第三膨胀阀(41)的一端与所述空调压缩机(2)连通，所述第三膨胀阀(41)的另一端与所述换热器(4)连通。8.根据权利要求2所述的动力电池直冷直热系统，其特征在于，还包括补液箱(51)，所述补液箱(51)用于存储换热介质，所述补液箱(51)与所述循环泵(5)连通。9.控制方法，其特征在于，用于对如权利要求1-8任一项所述的动力电池直冷直热系统进行控制，包括如下步骤：s1、采集动力电池(8)的温度：s2、如果所述动力电池(8)的温度小于设定最低温度，则空调压缩机(2)驱动介质经过冷凝器(3)吸收环境的热量，然后进入到蒸发器(1)中对所述动力电池(8)进行加热；如果所述动力电池(8)的温度大于设定最高温度，则进行下一步；s3、采集所述蒸发器(1)的温度，如果所述蒸发器(1)的温度小于第一设定值，关闭所述空调压缩机(2)，所述动力电池(8)的热量通过所述冷凝器(3)散热，否则进行下一步：s4、开启所述空调压缩机(2)。
10.商用车，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的动力电池直冷直热系统。

技术总结
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池直冷直热系统、控制方法和商用车，动力电池直冷直热系统包括蒸发器，所述蒸发器设置在动力电池的一侧，用于与所述动力电池进行热交换；空调压缩机，所述空调压缩机与所述蒸发器连通；冷凝器，所述冷凝器与所述空调压缩机以及所述蒸发器串联连通，所述冷凝器中的冷却介质能够吸收外界环境的温度；换热器，所述换热器与所述空调压缩机以及所述蒸发器串联连通，所述蒸发器能够选择地与所述冷凝器和/或所述换热器连通；散热组件，所述散热组件中的冷却介质用于对电机和空气压缩机进行降温，所述散热组件与所述换热器串联连通。本发明能够满足动力电池热需求的基础上降低整车的能量消耗。消耗。消耗。


技术研发人员：王琳琳 牟鹏伟 李翔宇 陈丽君 谭树梁 李德华 迟洪武
受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/6/28