换电站电池冷却系统及换电站的制作方法

1.本实用新型涉及换电站电池冷却技术领域，尤其涉及一种换电站电池冷却系统及换电站。


背景技术：

2.随着电动车的快速发展，如何快速的实现电动车的能量补给，使电动车像传统燃油汽车一样便捷，是电动车行业面临的重要难题之一，充换电站的出现成功解决了这一难题。充换电站将车上需要补能的电池更换为电池仓内满电的电池，并将替换下的电池送入电池仓进行充电。锂离子电池是电动车的核心部件，决定了其在充换电站的充电时间、整车的续航里程、成本、使用寿命、安全性等关键指标。随着用户对电动车的要求提高，对电池系统的功率性能和快充性能的要求也越来越高，伴随而来的就是对电池冷却系统设计要求的提高。在大倍率充放电工况下，传统的自然冷却和强制风冷往往不能满足散热要求。因此散热效率更高的液冷方式越来越多的成为了锂电池的主流散热方式。
3.锂离子电池充电时的温度保持在20～35℃范围内为最佳。当锂离子电池低于此温度范围时，容易出现充电析锂或充放电降功率的现象；当锂离子电池温度超过此范围时，锂离子电池的循环寿命会急剧下降，而且还可能会出现热安全问题。
4.现有商用车充换电站内，每个电池框内采用独立的水冷系统对电池冷却，至少存在如下缺点：增大了电池框的体积与重量，为换电增加了一定难度；同时增加了换电站的投入成本，也造成了一定的能源浪费。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种换电站电池冷却系统及换电站，用以解决现有技术中电池冷却系统存在能源浪费的缺陷，实现对环境温度和电池温度的统筹监管，降低能耗，节约能源。
6.本实用新型提供一种换电站电池冷却系统，包括：
7.冷水机组，所述冷水机组通过循环管路分别与多个电池框连接；
8.第一温度传感器，所述第一温度传感器用以监测所述冷水机组的环境温度；
9.控制器，所述控制器的输入端与所述第一温度传感器电连接，所述控制器的输出端与所述冷水机组电连接。
10.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，所述冷水机组的出水口连接冷却总管，所述冷却总管并联设有多个冷却支管，所述冷却支管与所述电池框一一对应连接；
11.所述冷水机组的回水口连接回水总管，所述回水总管并联设有多个回水支管，所述回水支管与所述电池框一一对应连接。
12.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，还包括散热器，所述散热器的进水口通过第一回水管与所述回水总管连接，所述散热器的出水口通过第二回水管与所述冷水机组的回水口连接。
13.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，所述第一回水管设有第一电磁阀，所述回水总管设有第二电磁阀，所述第二电磁阀位于所述第一回水管和所述回水总管连接处的下游，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述控制器电连接。
14.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，还包括与所述冷水机组冷媒回路串联的冷却塔，所述冷却塔的进水口通过第三回水管与所述回水总管连接，所述冷却塔的出水口通过第四回水管与所述冷水机组的回水口连接。
15.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，所述第三回水管设有第三电磁阀，所述回水总管设有第四电磁阀，所述第四电磁阀位于所述第三回水管和所述回水总管连接处的下游，所述第三电磁阀和所述第四电磁阀均与所述控制器电连接。
16.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，所述冷却支管设有第一通断电磁阀，所述回水支管设有第二通断电磁阀，所述第一通断电磁阀和所述第二通断电磁阀均与所述控制器电连接。
17.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，所述冷水机组的出水口设有动力泵，所述动力泵与所述控制器电连接。
18.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用以监测所述电池框内电池的温度，所述第二温度传感器与所述控制器电连接。
19.本实用新型还提供一种换电站，包括如上所述的换电站电池冷却系统。
20.本实用新型提供的换电站电池冷却系统及换电站，包括冷水机组，所述冷水机组通过循环管路分别与多个电池框连接；第一温度传感器，所述第一温度传感器用以监测所述电池框的环境温度；控制器，所述控制器的输入端与所述第一温度传感器电连接，所述控制器的输出端与所述冷水机组电连接，冷水机组通过循环管路与多个电池框连接，实现对多个电池框内的电池的冷却，有效减少电池框的重量和成本，同时通过控制器获取第一温度传感器监测的环境温度，进而控制冷水机组的冷媒回路的启动与关闭，保证电池冷却效果的前提下，降低能耗，节约能源。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型提供的换电站电池冷却系统实施例一的管路布置示意图；
23.图2是本实用新型提供的换电站电池冷却系统实施例二的管路布置示意图；
24.附图标记：
25.1：冷水机组；
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2：电池框；
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3：冷却总管；
26.4：冷却支管；
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5：回水总管；
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6：回水支管；
27.7：散热器；
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8：第一回水管；
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9：第二回水管；
28.10：第一电磁阀；
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11：第二电磁阀；
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12：第一通断电磁阀；
29.13：第二通断电磁阀； 14：冷却塔；
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15：第三回水管；
30.16：第四回水管；
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17：第三电磁阀；
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18：第四电磁阀；
31.19：第一冷媒管；
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20：第二冷媒管；
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21：动力泵。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
33.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体连接；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。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实用新型实施例中的具体含义。
35.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
37.下面结合图1至图2描述本实用新型的一种换电站电池冷却系统，包括：
38.冷水机组1，冷水机组1通过循环管路分别与多个电池框2连接；
39.第一温度传感器，第一温度传感器用以监测冷水机组1的环境温度；
40.控制器，控制器的输入端与第一温度传感器电连接，控制器的输出端与冷水机组1电连接。可以理解的是，冷水机组1提供冷源，通过循环管路分别与多个电池框2连接，实现对多个电池框2内的电池进行集中冷却，也就是说，采用一个大功率冷水机组1，同时对多个电池进行冷却，将原有电池框2内独立设置的水冷系统取消，有效减少电池框2的重量和成本，同时可降低能耗，节约能源。本实施例中，冷水机组1具体采用110kw制冷量的装置。
41.进一步地，第一温度传感器用以实时监测冷水机组1的环境温度，也就是冷水机组1所处环境的外界温度。第一温度传感器与控制器的输入端电连接，实现第一温度传感器采集的环境温度信息传输至控制器内。控制器预设第一阈值，将第一温度传感器采集的环境温度值与第一阈值进行比较，获得比较结果。
42.其中，控制器的输出端与冷水机组1电连接，用以向冷水机组1发送启动或停止指令，也就是说，若环境温度值大于第一阈值，则控制器向冷水机组1发送启动指令，冷水机组1的冷媒回路对回流冷却水进行冷却，进而降温后的冷却水提供冷能对电池框2内的电池进行冷却降温；若环境温度值小于或等于第一阈值，则控制器向冷水机组1发送停止指令，冷水机组1的冷媒回路停止工作，此时，冷水机组1内的回流冷却水通过自然风冷实现降温，无需冷媒进行冷却，节约能源，降低能耗。
43.值得说明的是，控制器通过对环境温度的检测判比，输出控制冷水机组1的冷媒回路工作状态的指令，进而实现回流冷却水冷却方式的切换。
44.本实施例中，第一阈值设定为10度。
45.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，冷水机组1的出水口连接冷却总管3，冷却总管3并联设有多个冷却支管4，冷却支管4与电池框2一一对应连接；
46.冷水机组1的回水口连接回水总管5，回水总管5并联设有多个回水支管6，回水支管6与电池框2一一对应连接。可以理解的是，冷水机组1的出水口连接冷却总管3，实现冷却水的输出。冷却总管3设有多个冷却支管4，多个冷却支管4并联设置，并与电池框2一一对应连接，也就是说，冷却水由冷水机组1的出水口流入冷却总管3，经冷却支管4分流至对应电池框2，对电池框2内的电池进行冷却降温，进而实现冷水机组1对多个电池框2的集中冷却。
47.进一步地，冷水机组1的回水口连接回水总管5，释冷后的冷却水经回水总管5，并由冷水机组1的回水口回流至冷水机组1内，并由冷水机组1对回流的冷却水进行降温处理，再由出水口输送至冷却总管3，实现循环。回水总管5设有多个回水支管6，多个回水支管6并联设置，并与电池框2一一对应连接，也就是说，冷却水在电池框2释冷，对电池完成冷却后，由回水支管6回流至回水总管5，再经回水口回流至冷水机组1内，实现冷却水循环冷却利用。
48.值得说明的是，冷却总管3、冷却支管4、回水支管6和回水总管5构成循环管路，实现冷却水的循环流通，提高冷却效率。
49.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，冷却支管4设有第一通断电磁阀12，回水支管6设有第二通断电磁阀13，第一通断电磁阀12和第二通断电磁阀13均与控制器电连接。可以理解的是，冷却支管4设有第一通断电磁阀12，实现对冷却支管4的通断的控制。每个冷却支管4上分别设有第一通断电磁阀12，实现对每个冷却支管4的单独控制通断。回水支管6设有第二通断电磁阀13，实现对回水支管6的通断的控制。每个回水支管6上分别设有第二通断电磁阀13，实现对每个回水支管6的单独控制通断。
50.其中，第一通断电磁阀12和第二通断电磁阀13均与控制器电连接，控制阀可向第一通断电磁阀12和第二通断电磁阀13发送控制指令，进而实现对每个冷却支管4和每个回水支管6的通断的单独控制。值得说明的是，由于每个电池的温度不同，有的电池需要冷却，此时第一通断电磁阀12和第二通断电磁阀13均连通，冷却水对该电池进行冷却，有的电池无需冷却，此时，第一通断电磁阀12和第二通断电磁阀13均断开，冷却水不流经该电池框2，
减少能耗。
51.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，冷水机组1的出水口设有动力泵21，动力泵21与控制器电连接。可以理解的是，冷水机组1的出水口设有动力泵21，用以为冷水机组1内的冷却水循环流动提供动力，将冷却水泵送至冷却总管3内。动力泵21与控制器电连接，控制器可向动力泵21发送工作指令。本实施例汇总，动力泵21选用变频泵，控制器根据实际所需冷却的电池个数以及冷却温差调整动力泵21的工作频率，提高冷却效率，降低能耗。具体的，所需冷却的电池个数较多或冷却温差较大(即电池温度较高)，控制器提高动力泵21的工作频率，提高冷却水的流动速度，实现快速降温冷却。
52.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，还包括第二温度传感器，第二温度传感器用以监测电池框2内电池的温度，第二温度传感器与控制器电连接。可以理解的是，第二温度传感器安装于电池框2内，用以监测电池框2内电池的温度。控制器的输入端与第二温度传感器电连接，实现接收第二温度传感器检测的电池的温度信息。
53.其中，控制器设有第二阈值和第三阈值，第二阈值和第三阈值构成安全区间，也就是说，若第二温度传感器检测的电池温度大于第二阈值且小于第三阈值，则位于安全区间内，则该电池无需冷却；若第二温度传感器检测的电池温度小于第二阈值或大于第三阈值，则不位于安全区间内，该电池需要加热或冷却。(正常情况下，电池温度不会出现小于第二阈值的情况，若出现上述情况，需要对电池进行检修和维护)
54.实施例一
55.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，还包括散热器7，散热器7的进水口通过第一回水管8与回水总管5连接，散热器7的出水口通过第二回水管9与冷水机组1的回水口连接。可以理解的是，如图1所示，本实施例一中的冷水机组1为风冷式结构。散热器7的进水口通过第一回水管8与回水总管5连接，实现将回流的冷却水导流至散热器7内，由散热器7对回流的冷却水进行换热降温。散热器7的出水口通过第二回水管9与冷水机组1的回水口连接，实现携带冷能的冷却水输送至冷水机组1内，冷水机组1不工作，在动力泵21的作用下，将冷却水由冷却总管3和冷却支管4对应输送至电池框2，进行对电池的冷却降温，降低能耗。
56.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，第一回水管8设有第一电磁阀10，回水总管5设有第二电磁阀11，第二电磁阀11位于第一回水管8和回水总管5连接处的下游，第一电磁阀10和第二电磁阀11均与控制器电连接。可以理解的是，第一回水管8设有第一电磁阀10，用以控制第一回水管8的通断。回水总管5设有第二电磁阀11，用以控制回水总管5的通断，并且，第二电磁阀11位于第一回水管8和回水总管5连接处的下游，也就是说，回流的冷却水全部经第一回水管8流入散热器7内，再经第二回水管9流入冷水机组1。
57.进一步地，第一电磁阀10和第二电磁阀11均与控制器电连接，控制器控制第一电磁阀10和第二电磁阀11的通断，实现对散热器7和冷水机组1的选择。
58.本实施例一提供的换电站电池冷却系统的冷却过程如下：
59.第二温度传感器检测电池的温度，并将电池温度值传输至控制器，控制器对比电池温度值与第二阈值和第三阈值，若电池温度值介于第二阈值和第三阈值之间，则电池无需进行冷却；第二阈值为26度，第三阈值为30度；
60.若电池温度大于第三阈值，则电池需要冷却，且第一温度传感器检测的冷水机组1
的环境温度大于第一阈值，则开启冷水机组1、动力泵21、第二电磁阀11、第一通断电磁阀12和第二通断电磁阀13，关闭第一电磁阀10，冷水机组1的冷却水由冷却总管3和冷却支管4输送至电池框2，并与电池热交换释冷，实现对电池的冷却降温；释冷后的冷却水由回水支管6和回水总管5回流至冷水机组1，冷水机组1对回流的冷却水进行冷却后再流入冷却总管3，实现循环流通冷却；第一阈值为10度；
61.若电池温度大于第三阈值，则电池需要冷却，且第一温度传感器检测的冷水机组1的环境温度小于或等于第一阈值，则关闭冷水机组1的冷媒回路、第二电磁阀11，开启第一电磁阀10、第一通断阀、第二通断阀和动力泵21；回流的冷却水由回水总管5和第一回水管8进入散热器7，与环境空气热交换降温后，由第二回水管9输送至冷水机组1的回水口，再经动力泵21的作用输送至冷却总管3，进而完成循环冷却；也就是说回流的冷却水无需冷媒进行冷却，节约能源。
62.实施例二
63.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，还包括与冷水机组1冷媒回路串联的冷却塔14，冷却塔14的进水口通过第三回水管15与回水总管5连接，冷却塔14的出水口通过第四回水管16与冷水机组1的回水口连接。可以理解的是，如图2所示，本实施例二中的冷水机组1为水冷式结构。冷却塔14的进水口通过第三回水管15与回水总管5连接，冷却塔14的出水口通过第四回水管16与冷水机组1的回水口连接，实现冷却塔14对回流冷却水进行冷却后，再输入冷水机组1，进而实现循环冷却。
64.根据本实用新型提供的一种换电站电池冷却系统，第三回水管15设有第三电磁阀17，回水总管5设有第四电磁阀18，第四电磁阀18位于第三回水管15和回水总管5连接处的下游，第三电磁阀17和第四电磁阀18均与控制器电连接。可以理解的是，第三回水管15设有第三电磁阀17，用以控制第三回水管15的通断。回水总管5设有第四电磁阀18，用以控制回水总管5的通断，并且，第四电磁阀18位于第三回水管15和回水总管5连接处的下游，也就是说，回流的冷却水全部经第三回水管15流入冷却塔14内，再经第四回水管16流入冷水机组1。
65.进一步地，第三电磁阀17和第四电磁阀18均与控制器电连接，控制器控制第三电磁阀17和第四电磁阀18的通断，实现对冷却塔14和冷水机组1的选择。
66.值得说明的是，冷却塔14通过冷媒回路即第一冷媒管19和第二冷媒管20，与冷水机组1串联，实现冷却塔14输送冷媒介质，完成冷水机组1对回流的冷却水的冷却。
67.本实施例二提供的换电站电池冷却系统的冷却过程如下：
68.第二温度传感器检测电池的温度，并将电池温度值传输至控制器，控制器对比电池温度值与第二阈值和第三阈值，若电池温度值介于第二阈值和第三阈值之间，则电池无需进行冷却；第二阈值为26度，第三阈值为30度；
69.若电池温度大于第三阈值，则电池需要冷却，且第一温度传感器检测的冷水机组1的环境温度大于第一阈值，则开启冷水机组1、动力泵21、第四电磁阀18、第一通断电磁阀12和第二通断电磁阀13，关闭第三电磁阀17，冷水机组1的冷却水由冷却总管3和冷却支管4输送至电池框2，并与电池热交换释冷，实现对电池的冷却降温；释冷后的冷却水由回水支管6和回水总管5回流至冷水机组1，回流至冷水机的冷却水与冷却塔14提供的冷媒进行热交换，冷却后再流入冷却总管3，实现循环流通冷却；第一阈值为10度；
70.若电池温度大于第三阈值，则电池需要冷却，且第一温度传感器检测的冷水机组1的环境温度小于或等于第一阈值，则关闭冷水机组1的冷媒回路、第四电磁阀18，开启第三电磁阀17、第一通断阀、第二通断阀和动力泵21；回流的冷却水由回水总管5和第三回水管15进入冷却塔14，与冷却塔14内的冷媒热交换降温后，由第四回水管16输送至冷水机组1的回水口，再经动力泵21的作用输送至冷却总管3，进而完成循环冷却；也就是说冷却塔14内的冷媒可提供至冷水机组1，满足冷水机组1的冷却量所需；也可以直接与回流的冷却水直接热交换，满足当前环境温度下的冷却量。
71.本实用新型还提供一种换电站，包括如上所述的换电站电池冷却系统。
72.本实用新型提供的换电站电池冷却系统及换电站，包括冷水机组，冷水机组通过循环管路分别与多个电池框连接；第一温度传感器，第一温度传感器用以监测电池框的环境温度；控制器，控制器的输入端与第一温度传感器电连接，控制器的输出端与冷水机组电连接，冷水机组通过循环管路与多个电池框连接，实现对多个电池框内的电池的冷却，有效减少电池框的重量和成本，同时通过控制器获取第一温度传感器监测的环境温度，进而判断冷水机组的启动与关闭，保证电池冷却效果的前提下，降低能耗，节约能源。
73.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。