一種新能源汽車的冷卻系統的制作方法

本發明涉及一種冷卻系統，特別涉及一種用于新能源汽車的液冷冷卻系統，能夠有效的對電池進行冷卻、提高電池的使用性能和壽命。

背景技術：

目前，隨著能源消耗的日益緊張和人們環保意識(汽車尾氣、PM2.5)的提高，新能源汽車已經成為未來汽車的重要發展方向，其中，電動汽車的研究趨進成熟，由于其節能環保而越來越得到人們的喜愛。在電動汽車中，動力電池提供驅動的能量，然而由于要保證車的動力性能要求，就需要重量和體積均十分龐大的動力電池包。該動力電池包具有多個動力電池，多個動力電池采用串聯連接并高壓輸出，出于防水和絕緣的考慮，動力電池包通常都會采用全封閉的防水絕緣結構，這與動力電池包的散熱相矛盾，工作時會產生大量的熱，在充電時發熱量會更大，因而對動力電池包的冷卻必不可少。

此外，隨著電動汽車發展及商業化普及，人們對能為電池包進行快速充電的充電站的需求日益渴望，快速充電技術對于電動汽車的推廣有著至關重要的意義。實現快速充電技術的瓶頸，除了電池材料方面的因素之外，就是大電流、超大電流充電過程中電池包的發熱問題和充電電纜發熱的問題。一方面，在快速充電時，電池包溫度急劇升高，嚴重時導致熱失控，出現電池燃燒、爆炸等危險；另一方面，動力電池包對溫度很敏感，電池溫度過高會導致充不滿電、降低充電效率，電池壽命的縮減等；再有，大電流、超大電流流過電纜時產生的熱量，將使電纜的溫升達到難以忍受的程度。因此，對電動汽車在快速充電過程中的電池包、電纜進行有效的冷卻、從而使溫度得到控制顯得至關重要。

技術實現要素：

本發明提供了一種用于新能源汽車的冷卻系統，其能夠克服現有技術中存在的上述缺陷，在充電過程中對動力電池包進行冷卻，控制溫度，解決了傳統的動力電池的散熱問題，加快了電池充電的同時提高動力電池的使用性能和壽命，安全可靠；同時，通過對充電電纜的冷卻，使得電纜的線徑尺寸得以大幅減小，從而超大電流輸電成為可能、并顯著減小了電纜的尺寸。

為實現本發明的目的，本發明采用的技術方案是：一種新能源汽車的冷卻系統，所述冷卻系統包括電動汽車、充電裝置和充電電纜，所述充電電纜用于連接所述充電裝置和所述電動汽車；所述電動汽車包括動力電池裝置、車載空調裝置和控制裝置；所述充電裝置包括交直流轉換裝置和冷卻裝置；所述動力電池裝置通過所述控制裝置選擇控制由所述車載空調裝置或是所述充電裝置中的冷卻裝置提供冷卻液循環散熱。

優選地，所述充電電纜包括電力傳輸倉和信號傳輸倉，所述電力傳輸倉內容納充電電纜電力傳輸線和充電電纜冷卻液傳輸通道，所述冷卻液在所述充電電纜冷卻液傳輸通道內輸送，所述充電電纜電力傳輸線浸沒在所述充電電纜冷卻液傳輸通道內的所述冷卻液中，所述信號傳輸倉內容納信號傳輸線。

優選地，所述動力電池裝置包含多個電池單元，多個所述電池單元串聯連接，多個所述電池單元全部浸沒在所述動力電池裝置的冷卻液中。

優選地，所述動力電池裝置上設置有溫度監測裝置。

優選地，所述動力電池裝置上設置有冷媒膨脹安全閥。

優選地，所述充電裝置的所述交直流轉換裝置由所述充電裝置的冷卻裝置提供冷卻液循環。

優選地，所述交直流轉換裝置浸沒在所述充電裝置的冷卻裝置所提供冷卻液中。

優選地，所述冷卻液為絕緣的制冷劑，如電子氟化液。

優選地，所述動力電池裝置與所述車載空調裝置或是所述充電裝置中的冷卻裝置之間設置有換熱器裝置，所述換熱器裝置通過所述控制裝置選擇控制由所述車載空調裝置或是所述充電裝置中的冷卻裝置提供冷卻液循環散熱，所述換熱器裝置再通過所述動力電池裝置內的冷卻液進行循環散熱。

此外，本發明還提供了一種使用如上所述的冷卻系統的新能源汽車。

采用本發明所述的冷卻系統，解決了電動汽車在正常行駛過程中以及快速充電過程中電池發熱的問題，對電池進行有效的冷卻、控制電池溫度，提高動力電池的使用性能和壽命；此外還對易發熱的充電電纜以及交直流轉換裝置進行了冷卻，整體上解決了新能源汽車的冷卻問題，縮短了充電時間，提高了系統的整體運行的穩定性和可靠性。

附圖說明

圖1顯示了本發明第一實施例冷卻系統的組成示意圖。

圖2顯示了本發明第一實施例冷卻系統的功能結構示意圖。

圖3顯示了本發明第一實施例動力電池包的功能結構示意圖。

圖4顯示了本發明第一實施例充電電纜的結構示意圖。

圖5顯示了本發明第二實施例冷卻系統功能結構的示意圖。

圖6顯示了本發明第二實施例換熱器的結構示意圖。

附圖標記的說明：1—電動汽車、2—充電樁、3—充電電纜、11—動力電池包、12—車載空調系統、13—動力電池包端電力傳輸線、14—動力電池包端冷卻液傳輸管線、15—第一電磁通斷閥、16—第二電磁通斷閥、17—冷卻液膨脹安全閥、18—溫度監測傳感器、21—交直流轉換器、22—風冷冷卻器、23—充電樁端電力傳輸線、24—充電樁端冷卻液傳輸管線、25—風冷風扇、26—進風口、27—排風通道、28—顯示屏、29—控制面板、131—充電插座、132—充電插頭、111—電池單元、112—電池包冷卻液入口、113電池包冷卻液出口、31—電力傳輸倉、32—信號傳輸倉、33—絕緣密封倉壁、34—電纜保護外層、311—充電電纜電力傳輸線、312—充電電纜冷卻液傳輸通道、321—信號傳輸線、19—換熱器、191—放熱端、192—吸熱端。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

實施例一

如圖1-4所示，本發明的新能源汽車的冷卻系統包括：電動汽車1、充電樁2和充電電纜3，電動汽車1處設置有充電插座或插頭131、充電電纜3處設置有充電插頭或插座132，充電插座或插頭131與充電插頭或插座132相插接，充電樁2通過充電電纜3為電動汽車1充電，輸送電能。

如圖2所示，所述電動汽車1包括：動力電池包11、車載空調系統12、動力電池包端電力傳輸線13、動力電池包端冷卻液傳輸管線14、第一電磁通斷閥15、第二電磁通斷閥16、冷卻液膨脹安全閥17、溫度監測傳感器18、充電插座131和控制部(未圖示)。充電插座131和動力電池包11之間的動力電池包端冷卻液傳輸管線14上設置有第一電磁通斷閥15，車載空調系統12與通往動力電池包11的動力電池包端冷卻液傳輸管線14之間設置有第二電磁通斷閥16，充電樁2通過動力電池包端冷卻液傳輸管線14與車載空調系統12并聯向動力電池包11提供冷卻液循環。動力電池包11上設置有冷卻液膨脹安全閥17和溫度監測傳感器18。溫度監測傳感器18、第一電磁通斷閥15和第二電磁通斷閥16均與控制部相連接。

如圖2、3所示，動力電池包11為全封閉液冷蓄電池組，包括：全封閉外箱體、多個電池單元111、冷卻液入口112和冷卻液出口113。所述全封閉外箱體內外相通的管路與外箱體之間采用焊接等方式密封，所述多個電池單元111串聯浸沒在冷卻液之中，所述電池單元111可以采用鋰蓄電池組等多種電池形式，所述冷卻液通過冷卻液入口112進入，通過冷卻液出口113流出，通過液體將電池單元111工作時產生的熱量帶走。所述冷卻液可以選用絕緣的電子氟化液或礦物油等。

如圖1、4所示，充電電纜3包括：電力傳輸倉31、信號傳輸倉32、絕緣密封倉壁33和電纜保護外層34。電力傳輸倉31內容納充電電纜電力傳輸線311和冷卻液傳輸通道312，充電電纜電力傳輸線311浸沒在冷卻液傳輸通道312內的冷卻液中，信號傳輸倉32內設置有信號傳輸線321。充電電纜電力傳輸線311包括火線、零線和地線，用于電能的輸送；信號傳輸線321包括充電連接確認信號線和控制確認信號線。電纜保護外層34包括由低煙阻燃彈性體絕緣材料形成的絕緣層和由低煙阻燃彈性體合成護套材料形成的護套層。

如圖1、2所示，充電樁2包括：交直流變換器21、風冷冷卻器22、充電樁端電力傳輸線23、充電樁端冷卻液傳輸管線24、風冷風扇25、進風口26、排風管道27、顯示屏28和控制面板29。所述風冷冷卻器22為電動汽車1和交直流變換器21提供冷卻液循環，并在風冷冷卻器22處將冷卻液從電動汽車1和交直流變換器21處帶來的熱量通過風冷進行熱交換，風冷風扇25將風冷冷卻器22處交換的熱量通過排風管道由排風口排出。所述充電樁端冷卻液傳輸管線24向所述充電電纜3中的冷卻液傳輸通道312提供冷卻液循環。

新能源汽車的冷卻系統的工作過程如下：

在電動汽車1正常行使過程中，電動汽車1的控制部控制第一電磁通斷閥15斷開、第二電磁通斷閥16接通，車載空調系統12與動力電池包端冷卻液傳輸管線14相聯通。隨著電動汽車1的行使，動力電池包11的溫度逐漸上升，當時溫度監測傳感器18檢測到動力電池包11的溫度達到警戒溫度(如35℃)時，控制部控制車載空調系統12通過動力電池包端冷卻液傳輸管線14向動力電池包11提供冷卻液循環，所述冷卻液通過冷卻液入口112流入，冷卻液出口113流出，通過冷卻液的循環將電池單元111產生的熱量帶走，控制部根據溫度監測傳感器18監測到的溫度的高低控制車載空調系統12所提供的冷卻液的循環速度，溫度越高，循環速度越快，熱交換的速度也就越快，從而，將動力電池包11的溫度控制在安全工作溫度(如35℃)以下。冷卻液在長時間的高溫情況下容易發生膨脹，動力電池包11上的冷卻液膨脹安全閥17用于消除這種膨脹給動力電池包11帶來的危險，保障了動力電池包11可靠運行。

在電動汽車1電能不足、需要與充電樁2連接進行充電時，將充電插座/插頭131與充電插頭/插座132相插接，從而，充電電纜3中的充電電纜電力傳輸線311與動力電池包端電力傳輸線13相聯通，冷卻液傳輸通道312與動力電池包端冷卻液傳輸管線14相聯通，與此同時，電動汽車1的控制部控制第一電磁通斷閥16斷開、第二電磁通斷閥15接通。在信號傳輸線321中的充電連接確認信號線和控制確認信號線確認信號后，充電樁2通過交直流變換器21、充電樁端電力傳輸線23、充電電纜3、動力電池包端電力傳輸線13向動力電池包11充電；充電樁2的風冷冷卻器22通過充電樁端冷卻液傳輸管線24、充電電纜3的冷卻液傳輸通道312、動力電池包端冷卻液傳輸管線14向動力電池包11提供冷卻液循環，所述冷卻液通過冷卻液入口112和冷卻液出口113的循環將電池單元111產生的熱量帶走，交換給風冷冷卻器22。這里，在快速充電過程中，不僅電池單元111會因產生大量的熱量而溫度上升，用于充電的充電電纜3同樣會因大電流充電產生大量的熱量而溫度上升，導致充電時間延長以及工作不穩定、不安全的危險，本發明中，由于充電電纜電力傳輸線311同樣是浸沒在冷卻液傳輸通道312內的冷卻液中，可以得到有效的冷卻，從而能夠穩定的安全工作。此外，在充電樁處2的直流變換器21同樣面臨著散熱的問題，本發明中的所述風冷冷卻器22還可以為交直流變換器21提供冷卻液循環，將直流變換器21工作時產生的熱量帶走，保障其正常工作。在風冷冷卻器22處，風冷風扇25將風冷冷卻器22通過冷卻液從電動汽車1、充電電纜3以及交直流變換器21處帶來的熱量通過風冷進行熱交換，通過排風管道排出充電樁。

實施例二

如圖5-6所示，基本原理與實施例一相同，與實施例一的區別在于：動力電池包11不是直接與車載空調系統12或是充電樁2進行熱交換，而是通過換熱器19間接與車載空調系統12或是充電樁2進行熱交換。所述換熱器19包括放熱端191和吸熱端192，所述放熱端191與動力電池包11內的冷卻液構成內循環，所述吸熱端192與車載空調系統12或是充電樁2內的冷卻液構成外循環，兩者在換熱器19處進行熱量交換，將電池單元111工作時產生的熱量帶走，確保動力電池包11在安全工作溫度(如35℃)以下安全穩定工作，延長了電池的壽命。

該實施例二的優點在于電動汽車1的動力電池包11內的冷卻液在一個封閉的空間內部循環，不參與車載空調系統12或是充電樁2內冷卻液循環，因而無需考慮與不同充電樁的冷卻液兼容性問題，消除了外部冷卻液的兼容性對動力電池包11帶來的損害風險。

最后需要補充說明的是，本發明中所選用的冷卻液即可以為高沸點制冷劑，也可以為低沸點制冷劑，但必須是絕緣的。如果選用高沸點制冷劑，則動力電池包輸入冷流體，輸出熱流體，制冷劑不發生相變。熱流體在行駛中被空調系統冷卻，在充電時被充電樁內的冷卻裝置冷卻；如果選用低沸點制冷劑，則冷卻液的沸點低于電池的安全工作溫度。此時，動力電池包內輸入的冷流體，制冷劑在電池發熱后沸騰，發生相變成為制冷劑蒸汽，輸出氣液混合物，該氣液混合物在行駛時被空調系統冷卻，在充電時被充電樁中的制冷裝置冷卻，重新成為液態，并輸入動力電池包中。

雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式，并非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但都應落在本申請的保護范圍內。