[发明专利]动力电池热泵式冷媒直接热管理系统及方法

说明书

本发明提供了一种动力电池热泵式冷媒直接热管理系统及方法，其包括包括电动压缩机、四通换向阀、第一换热器、第一双向电子膨胀阀、第二双向电子膨胀阀、电池换热板、第二换热器、第三换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、气液分离通道、电池温度传感器、压力传感器与电池热管理模块。本发明实现了高效冷媒直接冷却与热泵冷媒直接加热一体化热管理、电池组内温度及其分布高一致性灵活控制等，具有电池组内温度一致性高与系统结构简单、能耗低、成本低、重量轻、适应性强、高防护性、易于规模产业化实现的优势和特点，可避免对电池的热损伤、一致性恶化并提高其全工况全温度范围的安全可靠性、提高其容量利用率和能量利用率、延长其使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种电池热管理系统，具体地，涉及一种动力电池热泵式冷媒直接热管理系统及方法。

背景技术

动力电池是电动汽车的核心部件，对电池的高效热管理是避免电池发生热损伤进而导致电池可靠性、安全性和使用寿命等问题的关键，因此要求电池组不仅平均温度满足电池高效、安全、长寿命运行的要求，而且必须保证电池组内各单体电池的温度一致性，以避免部分电池因热损伤而导致整个电池组性能刷退加速及安全可靠性问题，并提高电池组的容量利用率和能量利用率，从而降低电池系统成本（尤其是其使用成本）。

目前，电动汽车动力电池一般采用自然或强制空气冷却、液体冷却等方式，可以在一定程度上控制电池组的平均温度。其中，基于空气冷却的电池组内各单体电池的温度不一致性问题尤其突出；基于液体冷却的电池组，虽可减小电池组内各单体电池的温差，但系统结构复杂、重量大、成本高、能耗高，其典型的水冷系统尤其因水的导电性而存在巨大的电池与相关电器的短路安全风险。对于电池加热，则一般采用电加热，能量效率低，需消耗大量的电池能量。

经对现有技术的文献检索发现一篇公告号为CN107878222A、公告日为2018年04月06日、专利名称为“一种电动汽车动力电池分布式直冷冷却装置和方法”的中国专利，该专利技术主要包括”与动力电池模组底部接触的冷却板，所述冷却板内设置有制冷剂流通通路，所述冷却板一侧分别设置有制冷剂流入口和制冷剂流出口，所述制冷剂流入口和制冷剂流出口分别和制冷剂流通管路连通，还包括制冷装置和控制系统，所述制冷装置通过连接管路分别连接至制冷剂流入口和制冷剂流出口，所述控制系统分别和电池模组温度检测装置和制冷装置连接，所述制冷剂流通管路内部加注有制冷剂”,其不足之处是：制冷剂在冷却板内流动时沿通流路径存在较大温差，必将导致电池组内各单体电池间的温差很大；缺乏对电池的加热能力，因而不能满足在低温环境中使用电池组的要求；单体电池间存在的大温差和低温强制使用电池，都将极大影响电池组的容量利用率、能量利用率，尤其严重导致电池组的可靠性、安全性和使用寿命问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提一种动力电池热泵式冷媒直接热管理系统及方法，解决现有同类技术电池组内温差大以及系统结构复杂、重量大、成本高、能耗高等问题，实现高效冷媒直接冷却与热泵冷媒直接加热一体化热管理、电池组内温度及其分布高一致性灵活控制等，具有系统结构简单、能耗低、成本低、重量轻、适应性强、防护性高、易于规模产业化实现的优势和特点。