电化学储能用热泵型热管理系统的制作方法

本发明涉及电化学储能系统，具体而言涉及一种电化学储能用热泵型热管理系统。

背景技术：

1、电化学储能的载体是电池系统，电池充放电过程中产生较大热量，影响电池的工作效率，同时会引起一系列安全问题。而在冬季环境温度较低时，电池温度过低无法实现充电放电的功能，需要对电池系统降温或加热，以保证电池的高效率、长寿命、安全的工作。

2、目前的电池系统降温、加热的热管理系统，存在加热时耗能较大、工作模式单一、空调管路复杂、温度控制粗放等弊端，尤其体现在：使用ptc单一热源对介质进行加热，该加热方式耗电量大，能效比低，能耗大；水冷冷凝器热泵方案中，水循环流阻较大；热泵方案采用四通阀进行换向，空调管路复杂。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种电化学储能用热泵型热管理系统，可实现多模式切换和联合工作，达到精准控温的目的，并且简化管路布置以及降低功耗。

2、根据本发明目的的第一方面，提出一种电化学储能用热泵型热管理系统，包括水冷却循环回路、制冷剂冷却循环回路以及控制器；所述控制器用于控制制冷剂冷却循环回路以及水冷却循环回路的运行；

3、所述制冷剂冷却循环回路包括通过管路依此连接的压缩机、水冷冷凝器、第一热力膨胀阀、风冷热交换器、第二热力膨胀阀、板式水介质蒸发器以及气液分离器，气液分离器的输出端与压缩机连接，所述第一热力膨胀阀与风冷热交换器之间并联地连接有制冷剂侧截止阀；

4、所述水冷却循环回路包括主回路以及旁路，其中：

5、所述主回路包括与电池组内部的冷却通道连接的冷却水出口与冷却水入口，以及在冷却水出口与冷却水入口之间依此通过管路连接的水泵、第一三通阀、第二三通阀、ptc电加热器以及板式水介质蒸发器；在所述ptc电加热器与冷却水入口之间还并联地连接有水侧截止阀；

6、所述第一三通阀的第一出口与第二三通阀的入口连通，所述第二三通阀的第一出口与ptc电加热器之间接入所述水冷冷凝器，使得第二出口流出的水介质经过水冷冷凝器后流入ptc电加热器；所述第二三通阀的第一出口流出的水介质直接流入ptc电加热器；

7、所述旁路包括在所述第一三通阀的第二出口与冷却水入口之间设置的低温散热器；

8、所述控制器通过控制所述第一三通阀、第二三通阀，以切换所述主回路和/或旁路的循环运行。

9、作为可选的实施例，所述控制器被设置用于控制所述水冷冷凝器、板式水介质蒸发器、ptc电加热器以及低温散热器的运行，其作为水循环中流动的水介质的加热或降温部件，以单独或组合运行的方式实现水循环的温度控制。

10、作为可选的实施例，所述第一三通阀、第二三通阀均为三通比例阀，所述控制器通过控制所述第一三通阀、第二三通阀的开度比例，以调节所述主回路和/或旁路中水介质的流量。

11、作为可选的实施例，所述制冷剂冷却循环回路中，所述压缩机所产生的制冷剂气体从所述水冷冷凝器的第一换热通道流过；

12、所述水冷却循环回路中，所述第二三通阀的第二出口流出的水介质经过水冷冷凝器的第二换热通道后，流入ptc电加热器。

13、作为可选的实施例，所述风冷热交换器、低温换热器均配置有对应的散热风扇。

14、作为可选的实施例，所述风冷热交换器与第二热力膨胀阀之间设置有第一温度压力一体式传感器，用于检测冷凝的制冷剂液体的压力和温度；

15、所述板式水介质蒸发器与气液分离器之间设置有第二温度压力一体式传感器，用于检测从板式水介质蒸发器流出的制冷剂气体的压力和温度；

16、所述第一温度压力一体式传感器、第二温度压力一体式传感器分别与控制器电连接。

17、作为可选的实施例，所述冷却水入口的上游管路中设置有第二温度传感器，用于检测流入电池组的水介质的温度；

18、所述冷却水出口的下游管路中设置第三温度传感器，用于检测从电池组流出的水介质的温度；

19、所述第二温度传感器t、第三温度传感器t分别电连接至所述控制器。

20、作为可选的实施例，所述热泵型热管理系统还设置有环境温度传感器，与所述控制器电连接，用于检测环境温度。

21、由以上本发明的电化学储能用热泵型热管理系统，其显著优点在于：

22、(1)在储能热管理系统中集成热泵方案，具体为：热泵制热模式时通过水冷冷凝器进行加热；制冷模式时，换热液体不经过水冷冷凝器；制热模式时，换热液体经过水冷冷凝器对液体进行加热；制冷模式和制热模式，制冷剂回路无需换向处理，管路布置及系统控制更简单；

23、(2)现有水冷冷凝器热泵方案中，板式水介质蒸发器制冷剂侧设置旁通回路，制冷剂管路上布置了截止阀，热泵循环时，该截止阀打开，制冷剂不经过板式水介质蒸发器，通过旁通回路进压缩机，管路复杂，水循环流阻较大；本发明取消了该制冷剂截止阀，在板式水介质蒸发器的水循环侧增加水截止阀，该截止阀打开，在热泵模式下，水不经过板式水介质蒸发器，降低了水侧流阻；本发明在不增加系统部件的情况下，降低了系统水循环的流阻，增大了系统的流量，降低了功耗，降低了水系统的温差，使电池组温度更均匀；

24、(3)本发明可实现多个模式联合工作，通过两个三通阀比例调节通过蒸发器、低温散热器、水冷冷凝器的水流量，对高温、低温换热液体的比例进行准确控制，实现精准控温。

25、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

26、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

技术特征：

1.一种电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，包括水冷却循环回路、制冷剂冷却循环回路以及控制器(15)；所述控制器(15)用于控制制冷剂冷却循环回路以及水冷却循环回路的运行；

2.根据权利要求1所述的电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，所述控制器被设置用于控制所述水冷冷凝器(10)、板式水介质蒸发器(3)、ptc电加热器(5)以及低温散热器(14)的运行，其作为水循环中流动的水介质的加热或降温部件，以单独或组合运行的方式实现水循环的温度控制。

3.根据权利要求1所述的电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，所述第一三通阀(6)、第二三通阀(7)均为三通比例阀，所述控制器(15)通过控制所述第一三通阀(6)、第二三通阀(7)的开度比例，以调节所述主回路和/或旁路中水介质的流量。

4.根据权利要求1所述的电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，所述制冷剂冷却循环回路中，所述压缩机(9)所产生的制冷剂气体从所述水冷冷凝器(10)的第一换热通道流过；

5.根据权利要求1所述的电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，所述风冷热交换器(13)、低温换热器(14)均配置有对应的散热风扇(16)。

6.根据权利要求1所述的电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，所述风冷热交换器(13)与第二热力膨胀阀(2)之间设置有第一温度压力一体式传感器，用于检测冷凝的制冷剂液体的压力和温度；

7.根据权利要求1所述的电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，所述冷却水入口(102)的上游管路中设置有第二温度传感器(t2)，用于检测流入电池组的水介质的温度；

8.根据权利要求1所述的电化学储能用热泵型热管理系统，其特征在于，所述热泵型热管理系统还设置有环境温度传感器(t1)，与所述控制器(2000)电连接，用于检测环境温度。

技术总结
本发明提供一种电化学储能用热泵型热管理系统，包括水冷却循环回路、制冷剂冷却循环回路以及控制器。制冷剂冷却循环回路包括压缩机、水冷冷凝器、第一热力膨胀阀、风冷热交换器、第二热力膨胀阀、板式水介质蒸发器以及气液分离器。水冷却循环回路的主回路包括水泵、第一三通阀、第二三通阀、PTC电加热器以及板式水介质蒸发器。第二三通阀的第一出口流出的水介质直接流入PTC电加热器；旁路包括在第一三通阀的第二出口与冷却水入口之间设置的低温散热器；控制器通过控制所述第一三通阀、第二三通阀，以切换所述主回路和/或旁路的循环运行。通过本发明可实现多模式切换和联合工作，精准控温并简化管路布置以及降低功耗。

技术研发人员：于庆召,曹新海,张康云,夏雨康,蔡滨阳
受保护的技术使用者：瀚酷热控科技（南京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15