[发明专利]一种混合动力机车动力电池液冷式热管理装置

权利要求书

1.一种混合动力机车动力电池液冷式热管理装置，所述装置包括箱体框架，其特征在于，所述箱体框架内集成有动力电池制冷系统、强迫通风换热系统、制热系统和控制系统，且所述动力电池制冷系统、强迫通风换热系统、制热系统之间共享同一个或者多个器件和管路；其中，所述动力电池制冷系统与动力电池相连通，能够为动力电池提供低温冷却液；所述强迫通风换热系统能够使得携带电池热量的高温冷却液与环境空气完成对流换热过程后，将释放热量后的低温冷却液送入动力电池内；动力电池制热系统能够将低温冷却液加热升温后送入动力电池内；所述控制系统能够基于预设的四种工作模式切换策略，通过协调控制所述动力电池制冷系统、强迫通风换热系统、制热系统的工作状态来完成工作模式的自动切换，所述工作模式至少包括高温环境蒸汽压缩制冷、常温环境强迫通风换热、低温环境液体制热及水泵自循环四种工作模式；所述四种工作模式切换策略是指能够使得所述热管理装置根据环境温度高低、控制温度阈值及电池当前温度值，进行高温环境蒸汽压缩制冷、常温环境强迫通风换热、低温环境液体制热及水泵自循环四种工作模式的自动切换；具体的，所述策略包括：当环境温度≥第一环境温度阈值Ta℃时，热管理装置始终工作在蒸汽压缩制冷模式，所述蒸汽压缩制冷模式为使得制冷压缩机的工作频率30Hz～90Hz，且所述控制系统通过调整变频器实现根据电池发热功率大小调整频率大小；当第二环境温度阈值Tb℃≤环境温度＜第一环境温度阈值Ta℃，热管理装置始终工作在强迫通风换热模式，所述强迫通风换热模式为使得冷凝风机工作频率25Hz～50Hz，且所述控制系统通过调整变频器实现根据电池发热量大小调整频率大小；当环境温度＜第二环境温度阈值Tb℃且电池温度＜第一电池温度阈值Tc℃时，热管理装置工作在制热模式，在电池温度≥第一电池温度阈值Tc℃后开启水泵自循环模式，如果电池温度持续上升且到达超限温度Td℃时，则开启强迫通风模式；

所述动力电池制冷系统包括制冷剂环路和第一冷却液环路，其中，所述制冷剂环路包括顺次通过连通管路相连通的制冷压缩机、翅片式冷凝器、热力膨胀阀、板式热交换器的制冷剂侧、气液分离器，所述动力电池制冷系统工作时，制冷剂经过制冷压缩机压缩，由翅片式冷凝器进行冷凝后，经由热力膨胀阀节流后所获得的低温低压的制冷剂进入板式热交换器的制冷剂侧；第一冷却液环路包括顺次通过连通管路相连通的热管理装置进液口、屏蔽水泵、板式热交换器的冷却液侧、热管理装置出液口，制冷剂在所述制冷剂环路流动的同时携带动力电池热量的高温冷却液在所述屏蔽水泵的作用下，沿连通管路被泵送到板式热交换器的冷却液侧完成高温冷却液和低温制冷剂的对流换热过程，释放热量后的低温冷却液进入动力电池；动力电池强迫通风换热系统包括空气环路和第二冷却液环路，其中所述空气环路包括冷凝风机以及所述冷凝风机相对布设的板翅式铝散热器的空气侧，在所述强迫通风换热系统工作时，环境空气在冷凝风机的作用下被泵送到板翅式铝散热器的空气侧，所述第二冷却液环路包括顺次通过连通管路相连通的热管理装置进液口、屏蔽水泵、板翅式铝散热器的液体侧、热管理装置出液口；在空气换热过程时，携带动力电池热量的高温冷却液在所述屏蔽水泵的作用下，沿管路被泵送到板翅式铝散热器的冷却液侧后高温冷却液和环境空气完成对流换热过程后，释放热量后的低温冷却液进入动力电池；所述动力电池制热系统包括顺次通过连通管路相连通的热管理装置进液口、屏蔽水泵、液体加热器、热管理装置出液口，在所述动力电池制热系统工作时，低温冷却液在屏蔽水泵的作用下泵送到液体加热器，经加热升温后流入动力电池。

2.根据权利要求1所述的混合动力机车动力电池液冷式热管理装置，其特征在于，所述第一冷却液环路和第二冷却液环路的切换是通过置于连通管路上的电动三通阀完成。

3.根据权利要求1所述的混合动力机车动力电池液冷式热管理装置，其特征在于，所述箱体框架被分割为相互完全隔离的冷凝室、蒸发室和控制室；所述冷凝室内布置有冷凝风机、翅片式冷凝器、板翅式铝散热器；所述蒸发室内布置有所述制冷压缩机、屏蔽水泵、板式热交换器、液体加热器、膨胀水箱、电动三通阀及连通管路，所述控制室内布置有所述控制系统和配套冷却装置。

4.根据权利要求3所述的混合动力机车动力电池液冷式热管理装置，其特征在于，所述配套冷却装置包括小型水冷散热器和轴流风扇，所述小型水冷散热器的液体流道内冷流体源自板式热交换器分流的冷水，空气流道内热流体源自控制室内的热空气，所述小型水冷散热器通过冷热流体在其内部进行对流换热过程，保持所述控制室的空气环境温度稳定。