本實用新型涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于純電動熱泵空調(diào)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，世界各國都在提倡節(jié)能環(huán)保，隨著我國汽車銷量的逐年增加，汽車的碳排放量也越來越高，汽車行業(yè)的研究重心逐漸轉(zhuǎn)向低碳領(lǐng)域。電動汽車相比起以汽油為動力的傳統(tǒng)汽車，在環(huán)境保護和節(jié)約能源等方面顯示著突出的優(yōu)勢。隨著電動汽車整車技術(shù)和關(guān)鍵零部件技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車電動化成為了全球汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢，純電動汽車等主要采用電能驅(qū)動的汽車成為我國的主要發(fā)展趨勢。作為緩解能源消耗、倡導(dǎo)綠色出行的純電動汽車得到了迅猛發(fā)展，而電動熱泵空調(diào)在純電動汽車上基本成為了標(biāo)準(zhǔn)配置。

與傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)相比，純電動汽車空調(diào)系統(tǒng)最大的不同在于其動力來源為電池組的電源動力，由于無發(fā)動機余熱可以利用，在冬季，純電動汽車必須靠熱泵空調(diào)進行制熱或PTC輔助電加熱，尤其是嚴(yán)寒的地區(qū)，電動熱泵空調(diào)的制熱效果較差，導(dǎo)致電池組的能耗較大，純電動汽車的續(xù)航能力較弱。

目前，國內(nèi)外大多數(shù)電動汽車廠家都是采用空氣作為介質(zhì)進行電池組熱管理系統(tǒng)的設(shè)計，由于空氣比熱容小，與電池對流換熱系數(shù)小，散熱、加熱速度較慢。同時，電池組內(nèi)單芯電池溫度不一致，長期過程中電池組內(nèi)各單芯電池的使用效率的差異化越來越大，使用效率較高的電池達(dá)到設(shè)計能力后將整體電池組報廢，導(dǎo)致電池組內(nèi)性能良好的單芯電池也隨之報廢，造成資源浪費。對于電動汽車普遍應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池來說，其最佳的使用環(huán)境溫度為20℃～45℃，當(dāng)室外環(huán)境溫度較高時，電池組產(chǎn)生的熱量容易積聚致使電池組溫度快速升高，導(dǎo)致電池組溫度超過其最佳工作溫度上限，出現(xiàn)電池組充、放電不正常，影響電動汽車的正常使用。當(dāng)室外環(huán)境溫度低于0℃以下時，電池組的內(nèi)阻急劇升高，整體性能較差，甚至存在電池短路的危險。

隨著電動汽車電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的不斷探索，電動汽車電池組熱管理方式除空氣散熱外，還出現(xiàn)液冷降溫和半導(dǎo)體加熱、散熱等技術(shù)，但在寒冷或高溫環(huán)境下，液冷循環(huán)始終無法解決電池加熱和散熱問題。如專利號為CN201310034486的專利中，選用半導(dǎo)體降溫，而半導(dǎo)體加熱和散熱技術(shù)需要耗費更大的電池組動力能源，使電動汽車的續(xù)航能力進一步降低，同時半導(dǎo)體制冷技術(shù)只能用作小功率制冷器，換熱效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于純電動熱泵空調(diào)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，能夠完成電池組的加熱和冷卻，使電池組始終工作在最佳的溫度范圍內(nèi)，提高電池的使用壽命，同時還可以提高電動空調(diào)冬季制熱效率，提高電動汽車的續(xù)航能力。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于純電動熱泵空調(diào)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，包括室外輔換熱器、室內(nèi)輔換熱器、電動水泵、第一電磁閥、第二電磁閥、流量開關(guān)、電池組和電池管理系統(tǒng)，電動水泵的進口與電池組的散熱組件的出口相連，電動水泵的出口分別與第一電磁閥和第二電磁閥的進口相連，所述第二電磁閥和第一電磁閥的出口分別與室外輔換熱器和室內(nèi)輔換熱器的進口相連，所述室外輔換熱器和室內(nèi)輔換熱器的出口匯總后與流量開關(guān)的進口相連，所述流量開關(guān)的出口與電池組散熱組件的進口相連，所述電池管理系統(tǒng)與電池組相連。

進一步，所述散熱組件采用液態(tài)散熱板或冷卻盤管。

進一步，還包括電動變頻壓縮機、氣液分離器、室外主換熱器和室內(nèi)主換熱器，所述電動變頻壓縮機的排氣口通過一換向四通閥分別與室外主換熱器和室內(nèi)主換熱器相連，所述換向四通閥通過氣液分離器與電動變頻壓縮機的吸氣口相連，所述室外主換熱器通過熱力膨脹閥與室內(nèi)主換熱器相連。

進一步，所述室外主換熱器和室外輔換熱器的流動回路相互獨立，所述室內(nèi)主換熱器和室內(nèi)輔換熱器的流動回路相互獨立。

進一步，所述室外主換熱器和室外輔換熱器并排設(shè)置，所述室外主換熱器包括室外主換熱器芯體，所述室外主換熱器芯體的兩側(cè)設(shè)置有第一左端板和第一右端板，所述室外主換熱器芯體上還設(shè)置有第一進口總管和第一出口總管，所述室外輔換熱器包括室外輔換熱器芯體，所述室外輔換熱器芯體的兩側(cè)設(shè)置有第二左端板和第二右端板，所述室外輔換熱器芯體上還設(shè)置有第一進口管和第一出口管。

進一步，所述第一左端板和輔第二左端板為一體，所述第一右端板和第二右端板為一體。

進一步，所述室內(nèi)主換熱器和室內(nèi)輔換熱器并排設(shè)置，所述室內(nèi)主換熱器和室內(nèi)輔換熱器的兩側(cè)設(shè)置有第三左端板和第三右端板，所述室內(nèi)主換熱器芯體上設(shè)置有第二進口總管和第二出口總管，所述室內(nèi)輔換熱器芯體上設(shè)置有第二進口管和第二出口管。

進一步，所述室外主換熱器上設(shè)置有室外軸流風(fēng)機。

進一步，所述室內(nèi)主換熱器上設(shè)置有室內(nèi)離心風(fēng)機。

進一步，所述室外主換熱器設(shè)置有一組，所述室內(nèi)主換熱器設(shè)置有兩組。

本實用新型的有益效果有：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種基于純電動熱泵空調(diào)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，在寒冷的環(huán)境下，通過電動汽車空調(diào)的制熱工況對電池組箱體內(nèi)進行加熱，當(dāng)電池組箱體內(nèi)溫度達(dá)到正常工作溫度后，利用電動汽車運行放電時電池組產(chǎn)生的熱量提高電動汽車空調(diào)的蒸發(fā)溫度，提供電動空調(diào)制熱效率，降低能耗，提高電動汽車的續(xù)航能力。在高溫的環(huán)境下，通過電動汽車空調(diào)的制冷工況對電池組箱體內(nèi)進行冷卻降溫，當(dāng)電池組箱體內(nèi)溫度達(dá)到正常工作溫度后，只通過室外輔換熱器將電池組產(chǎn)生的熱量排向室外，實現(xiàn)電池組熱管理系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制，使電池組箱體內(nèi)電池單芯保持一致的效率，提高電池組的使用效率，保證電動汽車正常工作。同時，在本系統(tǒng)中施加能耗的零部件只有電動水泵，有效降低電動汽車動力電源的能耗，提高電動汽車的續(xù)航能力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步說明，其中：

圖1是本實用新型熱泵空調(diào)制冷功能的原理圖；

圖2是本實用新型熱泵空調(diào)制熱功能的原理圖；

圖3是本實用新型純電動熱泵空調(diào)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的原理圖；

圖4是本實用新型室外主換熱器和室外輔換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型室內(nèi)主換熱器和室內(nèi)輔換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參見圖1和圖2，純電動汽車熱泵型變頻空調(diào)包括電動變頻壓縮機1、室外主換熱器3、室內(nèi)主換熱器5、熱力膨脹閥7、換向四通閥2、氣液分離器8等部件，在系統(tǒng)管路件的作用下形成熱泵型變頻空調(diào)系統(tǒng)。電動變頻壓縮機1排氣口連接換向換向四通閥2的進口，換向四通閥2的三組出口分別與室外主換熱器3的進口、室內(nèi)主換熱器5的出口總管、氣液分離器8的進口相連，室外主換熱器3的出口經(jīng)三通閥分別與兩側(cè)的熱力膨脹閥7的進口相連，熱力膨脹閥7的出口分別與兩側(cè)的室內(nèi)主換熱器5的進口連接，兩側(cè)室內(nèi)主換熱器5的出口經(jīng)三通閥匯總進入換向四通閥2，氣液分離器8的出口與電動變頻壓縮機1的吸氣口相連接。在制冷功能下，電動變頻壓縮機1將低溫氣態(tài)的制冷劑壓縮為高溫高壓的氣體通過換向四通閥2進入室外主換熱器3，在室外軸流風(fēng)機4的作用下將電動變頻壓縮機1排出的高溫高壓氣體與環(huán)境進行熱量交換，并排出外界，形成低溫高壓的氣液混合體，再經(jīng)過熱力膨脹閥7節(jié)流降溫后流入室內(nèi)主換熱器5進行蒸發(fā)吸熱，室內(nèi)離心風(fēng)機6在離心力的作用下使回風(fēng)窗側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓，車內(nèi)空氣流過室內(nèi)主換熱器5，被冷卻后的空氣再通過室內(nèi)離心風(fēng)機6送至客車車廂內(nèi)，經(jīng)蒸發(fā)吸熱的制冷劑蒸發(fā)為低溫氣態(tài)后通過氣液分離器8，再次被電動變頻壓縮機1壓縮，形成一個內(nèi)循環(huán)，形成制冷功能循環(huán)。在制熱功能下，空調(diào)控制系統(tǒng)給予熱泵型變頻空調(diào)系統(tǒng)制熱命令，此時換向四通閥2通電，電動變頻壓縮機1將低溫氣態(tài)的制冷劑壓縮為高溫高壓的氣體通過換向四通閥2進入室內(nèi)主換熱器5，在室內(nèi)離心風(fēng)機6的作用下，空氣經(jīng)過室內(nèi)主換熱器5被加熱后送至車廂內(nèi)，經(jīng)散熱后的低溫高壓氣液混合體經(jīng)過熱力膨脹閥7節(jié)流降溫后流入室外主換熱器3進行蒸發(fā)吸熱，經(jīng)蒸發(fā)吸熱的制冷劑蒸發(fā)為低溫氣態(tài)后通過換向四通閥2和氣液分離器8，再次被電動變頻壓縮機1壓縮，形成制熱功能循環(huán)。

參見圖3，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)由室外輔換熱器11、室內(nèi)輔換熱器10、電動水泵9、第一電磁閥13、第二電磁閥12、流量開關(guān)14、電池組15、電池管理系統(tǒng)16等組成，電動水泵9的進口與電池組15的液態(tài)散熱板或冷卻盤管的出口相連，電動水泵9的出口通過三通閥分別與第一電磁閥13和第二電磁閥12的進口相連，第一電磁閥13和第二電磁閥12的出口分別與室內(nèi)輔換熱器10和室外輔換熱器11的進口相連，室外輔換熱器11和室內(nèi)輔換熱器10的出口經(jīng)三通閥匯總后與流量開關(guān)14的進口連接，流量開關(guān)14的出口與電池組15的液態(tài)散熱板或冷卻盤管的進口相連接，這樣就形成電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)內(nèi)的液態(tài)循環(huán)回路。電池組15內(nèi)設(shè)置有電池管理系統(tǒng)16，隨時將電池組15箱體內(nèi)的溫度通過CAN線及時傳遞至電動汽車上的處理和操作系統(tǒng)上。所述流量開關(guān)14用于監(jiān)測液體循環(huán)介質(zhì)，所述散熱組件采用液態(tài)散熱板或冷卻盤管。

電池管理系統(tǒng)16通過溫度傳感器獲取電池組15箱內(nèi)的溫度，在北方寒冷的冬季環(huán)境下，如果電池組15箱內(nèi)的溫度小于電池組15箱體內(nèi)下限設(shè)定溫度，電池管理系統(tǒng)16控制電動水泵9啟動，開啟第一電磁閥13，關(guān)閉第二電磁閥12，在電動水泵9的驅(qū)動下，電池組15箱體液體循環(huán)介質(zhì)通過輸送管道進入室內(nèi)輔換熱器10，通過電動熱泵空調(diào)制熱工況下產(chǎn)生的熱量將液體循環(huán)介質(zhì)進行加熱，加熱后的液體循環(huán)介質(zhì)進入電池組15箱體內(nèi)，形成液體循環(huán)介質(zhì)回路的循環(huán)，加熱后的液體循環(huán)介質(zhì)對各個電池單體進行加熱，直到電池組15內(nèi)溫度達(dá)到電池組15箱體內(nèi)正常工作溫度時關(guān)閉電動水泵9，電池組15箱體內(nèi)加熱功能停止。電動汽車正常運行放電過程中，電池組15陸續(xù)產(chǎn)生熱量，當(dāng)電池組15箱體內(nèi)的溫度達(dá)到一定溫度時，開啟電動水泵9，關(guān)閉第一電磁閥13，開啟第二電磁閥12，此時液體循環(huán)介質(zhì)通過輸送管道進入室外輔換熱器11，將電池組15箱體內(nèi)的熱量排向室外，室外輔換熱器11中的循環(huán)熱量通過室外主換熱器3，提高室外主換熱器3的蒸發(fā)溫度，提高電動汽車空調(diào)的制熱效率。

當(dāng)電池管理系統(tǒng)16通過溫度傳感器獲取電池組15箱內(nèi)的溫度大于電池組15內(nèi)上限設(shè)定溫度時，電池管理系統(tǒng)16啟動電動水泵9，開啟第一電磁閥13、關(guān)閉第二電磁閥12，在電動水泵9的驅(qū)動下，電池組15內(nèi)的液體循環(huán)介質(zhì)通過輸送管道進入室內(nèi)輔換熱器10，通過電動熱泵空調(diào)制冷工況下產(chǎn)生的熱量將液體循環(huán)介質(zhì)進行冷卻，實現(xiàn)電池組15箱體內(nèi)電池單體的降溫。當(dāng)電池組15內(nèi)溫度達(dá)到電池組15箱體內(nèi)正常工作溫度時，開啟電動水泵9，關(guān)閉第一電磁閥13，開啟第二電磁閥12，此時液體循環(huán)介質(zhì)通過輸送管道進入室外輔換熱器11，將電池組15箱體內(nèi)的熱量排向室外。

參見圖4，室外主換熱器3由第一左端板401、第一右端板404、室外主換熱器芯體409、第一進口總管407和第一出口總管408等組成。室外輔換熱器11由第二左端板402、第二右端板403、室外輔換熱器芯體410、第一進口管405和第一出口管406等組成。室外主換熱器3和室外輔換熱器11并排設(shè)置在一起，兩者有獨立的循環(huán)介質(zhì)流動回路。室外主換熱器3的第一左端板401、第一右端板404可以分別和室外輔換熱器11的第二左端板402、第二右端板403設(shè)置為同一端板，增加產(chǎn)品的整體性，簡化加工工序。

參見圖5，室內(nèi)主換熱器5和室內(nèi)輔換熱器10并排疊加在一起，室內(nèi)輔換熱器10設(shè)置在室內(nèi)主換熱器5的迎風(fēng)側(cè)，室內(nèi)主換熱器5和室內(nèi)輔換熱器10共用兩側(cè)的第三左端板501和第三右端板503，室內(nèi)主換熱器芯體502的一側(cè)設(shè)置有電動汽車變頻空調(diào)制冷劑的第二進口總管504和第二出口總管505，室內(nèi)主換熱器芯體502、第二進口總管504和第二出口總管505形成電動汽車變頻空調(diào)制冷的循環(huán)回路。室內(nèi)輔換熱器芯體508的一側(cè)設(shè)置有電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)液體循環(huán)介質(zhì)的第二進口管506和第二出口管507，室內(nèi)輔換熱器芯體508、第二進口管506和第二出口管507形成電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的液體循環(huán)介質(zhì)的流動回路。

以上所述，只是本實用新型的較佳實施方式而已，但本實用新型并不限于上述實施例，只要其以任何相同或相似手段達(dá)到本實用新型的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。