全文摘要
本实用新型提供了一种发动机废气加热锂电池系统，其包括依次连接的发动机冷却回路、锂电池加热\/冷却回路和锂电池制冷剂冷却回路；所述发动机冷却回路包括发动机、废气热量回收装置、水‑水换热器和暖风芯体，所述发动机、所述废气热量回收装置、所述水‑水换热器和所述暖风芯体依次串联形成一回路；所述锂电池加热\/冷却回路并联在所述水‑水换热器的两侧，所述锂电池制冷剂冷却回路并联在所述锂电池加热\/冷却回路中电池冷却器的两侧。本实用新型利用发动机排气废热和发动机热量，在寒冷行驶工况下加热锂电池。解决了混动车辆在寒冷工况下，锂电池无法放电、充电的技术问题，并且相比其他高压PTC加热技术使用成本更低。
主设计要求
1.一种发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述发动机废气加热锂电池系统包括依次连接的发动机冷却回路、锂电池加热\/冷却回路和锂电池制冷剂冷却回路；所述发动机冷却回路包括发动机、废气热量回收装置、水-水换热器和暖风芯体，所述发动机、所述废气热量回收装置、所述水-水换热器和所述暖风芯体依次串联形成一回路；所述锂电池加热\/冷却回路并联在所述水-水换热器的两侧，所述锂电池制冷剂冷却回路并联在所述锂电池加热\/冷却回路中电池冷却器的两侧。
设计方案
1.一种发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述发动机废气加热锂电池系统包括依次连接的发动机冷却回路、锂电池加热\/冷却回路和锂电池制冷剂冷却回路；
所述发动机冷却回路包括发动机、废气热量回收装置、水-水换热器和暖风芯体，所述发动机、所述废气热量回收装置、所述水-水换热器和所述暖风芯体依次串联形成一回路；
所述锂电池加热\/冷却回路并联在所述水-水换热器的两侧，所述锂电池制冷剂冷却回路并联在所述锂电池加热\/冷却回路中电池冷却器的两侧。
2.如权利要求1所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述锂电池加热\/冷却回路包括储液罐、锂电池冷却堆和所述电池冷却器，所述储液罐、所述锂电池冷却堆和所述电池冷却器依次串联形成一回路，所述水-水换热器并联在所述储液罐和所述锂电池冷却堆的两侧。
3.如权利要求2所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述锂电池制冷剂冷却回路包括冷凝器、压缩机和所述电池冷却器，所述冷凝器、所述压缩机和所述电池冷却器依次串联形成一回路。
4.如权利要求1所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述发动机冷却回路还包括散热器，所述散热器并联在所述发动机的两侧。
5.如权利要求1所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述废气热量回收装置包括热交换器、废气旁通管和废气旁通阀，所述废气旁通阀安装在所述废气旁通管内；
当冷却液温度低于设定温度时，所述废气旁通阀处于关闭状态，排气通过所述热交换器，实现热回收模式；
当冷却液温度高于设定温度时，所述废气旁通阀处于开启状态，排气通过所述废气旁通管，实现旁通模式。
6.如权利要求2所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述锂电池加热\/冷却回路还包括一三通阀和电子水泵，所述三通阀的第一端和第二端连接在所述锂电池冷却堆和所述电池冷却器之间，所述三通阀的第三端连接至所述水-水换热器；
所述电子水泵连接在所述储液罐和所述锂电池冷却堆之间。
7.如权利要求3所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述锂电池制冷剂冷却回路中还包括一膨胀阀，所述膨胀阀连接在所述电池冷却器和所述冷凝器之间。
8.如权利要求7所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述膨胀阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
9.如权利要求4所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述发动机冷却回路还包括一节温器，所述节温器的第一端和第二端连接在所述散热器和所述发动机之间，所述节温器的第三端连接至所述废气热量回收装置。
10.如权利要求9所述的发动机废气加热锂电池系统，其特征在于，所述发动机冷却回路还包括一电子水泵，所述电子水泵连接在所述节温器和所述废气热量回收装置之间。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及发动机领域，特别涉及一种发动机废气加热锂电池系统。
背景技术
在传统内燃机运行中，约1\/3的热量会通过尾气白白浪费，如何能够有效利用这部分废热，来改善发动机冷启动时的运行，显得尤为重要。
现有技术中，常规排气废热可以通过一个热交换器来加热发动机冷却液，加速发动机暖机过程，同时极大改善冬季的乘员舱采暖效率。在插电\/混合动力车辆中，采用动力电池与内燃机串联、并联或混联输出动力，使得发动机可以在更高效率区间运行，以达到节能减排目的。
然而，在冬季工况下，锂电池的充、放电效率会大大降低，在极端严寒情况下甚至充、放电会受阻。常规的加热锂电池方案主要是采用高压PTC加热器，但在极寒驾驶工况下，PTC加热器不得不面临无电可用的困境。
有鉴于此，本领域技术人员亟待于研制回收利用发动机废气加热的系统，以期解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中冬季工况下锂电池充放电效率大大降低等缺陷，提供一种发动机废气加热锂电池系统。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种发动机废气加热锂电池系统，其特点在于，所述发动机废气加热锂电池系统包括依次连接的发动机冷却回路、锂电池加热\/冷却回路和锂电池制冷剂冷却回路；
所述发动机冷却回路包括发动机、废气热量回收装置、水-水换热器和暖风芯体，所述发动机、所述废气热量回收装置、所述水-水换热器和所述暖风芯体依次串联形成一回路；
所述锂电池加热\/冷却回路并联在所述水-水换热器的两侧，所述锂电池制冷剂冷却回路并联在所述锂电池加热\/冷却回路中电池冷却器的两侧。
根据本实用新型的一个实施例，所述锂电池加热\/冷却回路包括储液罐、锂电池冷却堆和所述电池冷却器，所述储液罐、所述锂电池冷却堆和所述电池冷却器依次串联形成一回路，所述水-水换热器并联在所述储液罐和所述锂电池冷却堆的两侧。
根据本实用新型的一个实施例，所述锂电池制冷剂冷却回路包括冷凝器、压缩机和所述电池冷却器，所述冷凝器、所述压缩机和所述电池冷却器依次串联形成一回路。
根据本实用新型的一个实施例，所述发动机冷却回路还包括散热器，所述散热器并联在所述发动机的两侧。
根据本实用新型的一个实施例，所述废气热量回收装置包括热交换器、废气旁通管和废气旁通阀，所述废气旁通阀安装在所述废气旁通管内；
当冷却液温度低于设定温度时，所述废气旁通阀处于关闭状态，排气通过所述热交换器，实现热回收模式；
当冷却液温度高于设定温度时，所述废气旁通阀处于开启状态，排气通过所述废气旁通管，实现旁通模式。
根据本实用新型的一个实施例，所述锂电池加热\/冷却回路还包括一三通阀和电子水泵，所述三通阀的第一端和第二端连接在所述锂电池冷却堆和所述电池冷却器之间，所述三通阀的第三端连接至所述水-水换热器；
所述电子水泵连接在所述储液罐和所述锂电池冷却堆之间。
根据本实用新型的一个实施例，所述锂电池制冷剂冷却回路中还包括一膨胀阀，所述膨胀阀连接在所述电池冷却器和所述冷凝器之间。
根据本实用新型的一个实施例，所述膨胀阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
根据本实用新型的一个实施例，所述发动机冷却回路还包括一节温器，所述节温器的第一端和第二端连接在所述散热器和所述发动机之间，所述节温器的第三端连接至所述废气热量回收装置。
根据本实用新型的一个实施例，所述发动机冷却回路还包括一电子水泵，所述电子水泵连接在所述节温器和所述废气热量回收装置之间。
本实用新型的积极进步效果在于：
本实用新型发动机废气加热锂电池系统利用发动机排气废热和发动机热量，在寒冷行驶工况下加热锂电池。解决了混动车辆在寒冷工况下，锂电池无法放电、充电的技术问题，并且相比其他高压PTC加热技术使用成本更低。其解决了寒冬工况下锂电池快速升温问题，满足了整车的动力需求。
附图说明
本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为本实用新型发动机废气加热锂电池系统的示意图。
图2为本实用新型发动机废气加热锂电池系统中废气热量回收装置的示意图。
图3为本实用新型发动机废气加热锂电池系统中废气热量回收装置处于热回收模式的示意图。
图4为本实用新型发动机废气加热锂电池系统中废气热量回收装置处于旁通模式的示意图。
【附图标记】
发动机 10
废气热量回收装置 11
水-水换热器 12
暖风芯体 13
电池冷却器 20
储液罐 21
锂电池冷却堆 22
冷凝器 30
压缩机 31
散热器 14
热交换器 111
废气旁通管 112
废气旁通阀 113
三通阀 23
电子水泵 24
膨胀阀 32
节温器 15
电子水泵 16
主水泵 17
具体实施方式
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。
图1为本实用新型发动机废气加热锂电池系统的示意图。图2为本实用新型发动机废气加热锂电池系统中废气热量回收装置的示意图。图3为本实用新型发动机废气加热锂电池系统中废气热量回收装置处于热回收模式的示意图。图4为本实用新型发动机废气加热锂电池系统中废气热量回收装置处于旁通模式的示意图。
如图1至图4所示，本实用新型公开了一种发动机废气加热锂电池系统，其包括依次连接的发动机冷却回路、锂电池加热\/冷却回路和锂电池制冷剂冷却回路。其中，所述发动机冷却回路包括发动机10、废气热量回收装置11、水-水换热器12和暖风芯体13，将发动机10、废气热量回收装置11、水-水换热器12和暖风芯体13依次串联形成一回路。所述锂电池加热\/冷却回路并联在水-水换热器12的两侧，所述锂电池制冷剂冷却回路并联在所述锂电池加热\/冷却回路中电池冷却器20的两侧。
优选地，所述锂电池加热\/冷却回路包括储液罐21、锂电池冷却堆22和电池冷却器20，储液罐21、锂电池冷却堆22和电池冷却器20依次串联形成一回路，水-水换热器12并联在储液罐21和锂电池冷却堆22的两侧。
特别地，所述锂电池制冷剂冷却回路包括冷凝器30、压缩机31和电池冷却器20，冷凝器30、压缩机31和电池冷却器20依次串联形成一回路。
进一步地，所述发动机冷却回路还包括散热器14，散热器14并联在发动机10的两侧。
如图2至图4所示，本实施例中废气热量回收装置11包括热交换器111、废气旁通管112和废气旁通阀113，废气旁通阀113安装在废气旁通管112内。当冷却液温度低于设定温度时，废气旁通阀113处于关闭状态，排气通过热交换器111，实现热回收模式。当冷却液温度高于设定温度时，废气旁通阀113处于开启状态，排气通过废气旁通管112，实现旁通模式。
优选地，所述锂电池加热\/冷却回路还包括一三通阀23和电子水泵24，将三通阀23的第一端和第二端连接在锂电池冷却堆22和电池冷却器20之间，三通阀23的第三端连接至水-水换热器12。电子水泵24连接在储液罐21和锂电池冷却堆22之间。
此外，所述锂电池制冷剂冷却回路中还包括一膨胀阀32，膨胀阀32连接在电池冷却器20和冷凝器30之间。膨胀阀32优选地采用热力膨胀阀或电子膨胀阀。
所述发动机冷却回路还包括一节温器15，将节温器15的第一端和第二端连接在散热器14和发动机10之间，节温器15的第三端连接至废气热量回收装置11。所述发动机冷却回路还包括一电子水泵16，电子水泵16连接在节温器15和废气热量回收装置11之间。
根据上述结构描述，发动机10冷启动后，冷却液经节温器15进入小循环，流经电子水泵24，废气热量回收装置11。如图3所示，当冷却液温度低于设定温度时，废气旁通阀113处于关闭状态，排气通过热交换器111，即热回收模式。发动机冷却液经过热交换器111后，会吸收废气侧热量温度升高。然后流入水-水换热器12，锂电池加热回路中的电池冷却液会被加热。发动机10冷却液流经暖风芯体13，发动机10内的主水泵17流回发动机缸体。
进一步地，锂电池冷却堆22的冷却液流向通过三通阀23控制，当锂电池需要加热时，电池冷却液流入水-水换热器12吸收发动机冷却液侧的热量，达到更高温度。再经过储液罐21，电子水泵16，再进入锂电池冷却堆22。当锂电池需要冷却时，电池冷却液流入电池冷却器20，再经过电子水泵24，流回锂电池冷却堆22。
进一步地，由膨胀阀32控制，电池冷却器20内制冷剂吸收电池冷却液侧热量而蒸发，进入压缩机31，流入冷凝器30，形成制冷剂冷却回路。其中膨胀阀32可以是热力膨胀阀或电子膨胀阀等任何一种膨胀阀，其作用是通过电池冷却器20制冷剂出口过热度来控制进入电池冷却器20的制冷剂流量。
进一步的，如图4所示，当发动机冷却液温度高于设定温度时，废气旁通阀113处于开启状态，排气通过旁通排气管112，即旁通模式，发动机冷却液不再吸收废气侧热量，防止发动机冷却液过热甚至沸腾。
在现有技术中，PTC加热器是常见的加热电池技术，其原理是PTC加热片加电后自热升温使阻值升高进入跃变区，PTC加热片表面温度将保持恒定值。在电池冷却液系统中布置PTC加热器，利用充电桩或车载电池电能，加热电池冷却液。然而，在极寒驾驶工况下，PTC加热器不能依赖充电桩供电，且车载电池放电受限，PTC加热器无电可用。
相比较而言，本实用新型发动机废气加热锂电池系统只需要利用发动机废热，不需要增加使用成本。采用水-水换热器加热锂电池冷却液，便于电池热管理及电池温度分布均匀。水-水换热器和废气热量回收装置都是成熟产品，系统可靠简单易实现。
综上所述，本实用新型发动机废气加热锂电池系统利用发动机排气废热和发动机热量，在寒冷行驶工况下加热锂电池。解决了混动车辆在寒冷工况下，锂电池无法放电、充电的技术问题，并且相比其他高压PTC加热技术使用成本更低。其解决了寒冬工况下锂电池快速升温问题，满足了整车的动力需求。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920003066.4
申请日:2019-01-02
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:31(上海)
授权编号:CN209056576U
授权时间:20190702
主分类号:H01M 10/615
专利分类号:H01M10/615;H01M10/625;H01M10/663;H01M10/6556;H01M10/6568;H01M10/6569;F01N5/02
范畴分类:38G;
申请人:佛吉亚排气控制技术开发(上海)有限公司
第一申请人:佛吉亚排气控制技术开发(上海)有限公司
申请人地址:201107 上海市闵行区朱建路333弄南区3号楼
发明人:郭丽华
第一发明人:郭丽华
当前权利人:佛吉亚排气控制技术开发(上海)有限公司
代理人:陈亮
代理机构:31100
代理机构编号:上海专利商标事务所有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计