[发明专利]基于地源热泵的充换电站热管理系统

权利要求书

1.一种基于地源热泵的充换电站热管理系统，其特征在于，包括：

地源水循环子系统，为整个充换电站热管理系统提供地源循环水，进行热交换；

充电模块冷却子系统，与地源水循环子系统之间进行换热，为充电功能区的多个充电桩进行加热或者冷却；

热泵制冷剂子系统，包括压缩机、水冷凝器、蒸发器、3个有截止功能的电子膨胀阀、两个截止阀，由压缩机驱动，通过阀组的组合控制，实现热泵和制冷两种模式切换，并通过水冷凝/蒸发器与地源水循环子系统进行热交换，通过水冷凝器与控制间采暖子系统、换电模块加热制冷子系统进行热交换；

控制间采暖子系统，用于调节控制间的温度，当通过热泵制冷剂子系统的水暖制热不足时，由电加热器进行补充加热；

换电模块加热制冷子系统，包含水泵、两个三通阀、流量调节阀组、水-制冷剂换热器，还包括安装在换电功能区多个电池包上的换热水管，流量调节阀组安装在换热水管上，控制不同电池包处的水流量；由水泵驱动热/冷水通过水-制冷剂换热器对电池包进行加热冷却，其中一个三通阀控制换电模块加热制冷子系统自循环冷却及与控制间采暖子系统进行耦合加热。

2.根据权利要求1所述的基于地源热泵的充换电站热管理系统，其特征在于，其中：

地源水循环子系统包括取水井、回水井、除砂器、第一水泵、水冷凝/蒸发器、水-水换热器，均通过绝热管路连接，由第一水泵驱动，通过水-水换热器和水冷凝/蒸发器进行换热；

充电模块冷却子系统包括第二水泵、第一流量调节阀组，还包括安装在充电功能区多个充电桩上的绝热水管，第一流量调节阀组安装在绝热水管上，控制不同充电桩处的水流量；通过第二水泵与水-水换热器连通，并与地源水循环子系统换热；

控制间采暖子系统包括第三水泵、比例三通阀、暖芯、电加热器，由第三水泵驱动热水实现对控制间的采暖，当通过水暖制热不足时，由电加热器进行补充加热，比例三通阀实现与换电模块加热制冷子系统的水流量分配。

3.根据权利要求2所述的基于地源热泵的充换电站热管理系统，其特征在于，当高温环境下控制间、换电功能区电池包、充电功能区充电桩需要冷却时，第一水泵从取水井取低温地下水，经过除沙器除沙，在水-水换热器对充电桩冷却水进行冷却，在水冷凝/蒸发器对热泵制冷剂子系统的制冷剂进行冷凝换热并回到回水井；

控制热泵制冷剂子系统中的阀组，使制冷剂在压缩机的压缩下经过水冷凝/蒸发器冷凝，一路制冷剂在蒸发器放热对控制间进行降温，另一路制冷剂通过水-制冷剂换热器吸热，对换电功能区换热水管中的冷却液进行冷却；

换电模块加热制冷子系统的三通阀一路接通，第四水泵将冷却液通过水-制冷剂换热器与制冷剂发生热交换放热，并通过第二流量调节阀组控制对不同电池包进行冷却；

充电模块冷却子系统中的冷却液经过第一流量调节阀组对不同充电桩进行冷却，并通过水-水换热器进行放热。

4.根据权利要求2所述的基于地源热泵的充换电站热管理系统，其特征在于，当低温环境下控制间需要采暖，电池包充电需要加热，充电桩需要无冷却需求时，地源水循环子系统水泵从取水井取高温地下水，经过除沙器除沙，在水冷凝/蒸发器对热泵制冷剂子系统的制冷剂进行蒸发换热并回到回水井；

控制热泵制冷剂子系统中的阀组，使制冷剂在压缩机的压缩下经过水冷凝器冷凝，在水冷凝/蒸发器蒸发吸热，最终回到压缩机；

换电模块加热制冷子系统的三通阀一路接通，第四水泵将冷却液通过水-制冷剂换热器与制冷剂发生热交换放热，并通过第二流量调节阀组控制对不同电池包进行加热；

控制间采暖子系统的第三水泵驱动冷却液与水冷凝器热交换吸热，通过比例三通阀控制进入控制间暖芯和电池包的流量，实现同时对电池包和控制间的加热。