[发明专利]基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统及方法

权利要求书

1.一种基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，包括顶盖(9)、第一换热器(5)、电池箱隔断(3)、电池箱底板(1)、两位四通阀(18)、压缩机(17)、第二换热器(19)、膨胀阀(20)、第一风道(13)、第二风道(15)、第一风门(12)及第二风门(16)；

顶盖(9)、第一换热器(5)、电池箱隔断(3)及电池箱底板(1)自上到下依次布置，第一换热器(5)的上部换热面与顶盖(9)之间形成顶部换热腔(10)；

第一换热器(5)的一端经两位四通阀(18)的第一开口相连通，两位四通阀(18)的第二开口经压缩机(17)与两位四通阀(18)的第三开口相连通，两位四通阀(18)的第四开口经第二换热器(19)及膨胀阀(20)与第二换热器(19)的另一端相连通；

顶部换热腔(10)的入口与第一风道(13)的出口及外部环境通过第一风门(12)连通，顶部换热腔(10)的出口与第二风道(15)的入口及外部环境通过第二风门(16)连通，第一风道(13)的入口及第二风道(15)的出口均与乘员舱(14)连通；

电池箱隔断(3)为方波状结构，电池箱隔断(3)的顶部与第一换热器(5)的下部换热面之间形成工质腔(6)，工质腔(6)内部填充有气液相变工质(8)，电池箱隔断(3)的底部与电池箱底板(1)之间形成若干电池腔(4)，各电池腔(4)内均设置电池组(21)，相邻电池组(21)之间通过导线相连接。

2.根据权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，顶部换热腔(10)的入口处设有风扇(11)。

3.根据权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，电池箱隔断(3)为横向间距宽窄交替的方波状结构。

4.根据权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，电池箱隔断(3)的表面上铺设有毛细导液芯(7)，毛细导液芯(7)位于工质腔(6)内，气液相变工质(8)的液位高于毛细导液芯(7)的上表面。

5.根据权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，第一换热器(5)包含流道板及上部换热面的第一附属翅片以及下部换热面的第二附属翅片和导热肋板，其中，第二附属翅片不与工质腔(6)中的液态的气液相变工质(8)接触，而导热肋板则需深入液态的气液相变工质(8)中。

6.根据权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，电池箱隔断(3)的侧壁上设置有用于供导线穿过的过线孔(2)。

7.根据权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，毛细导液芯(7)为多孔介质结构。

8.根据权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，其特征在于，气液相变工质(8)为水、HFE-7000或HFO-1336mzz(Z)。

9.一种基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于自循环气液相变冷板的电动汽车热管理系统，包括以下步骤：

当电池组(21)及乘员舱(14)需要冷却时，两位四通阀(18)处于制冷位，热泵空调开启空调模式，此时第一换热器(5)为蒸发器，第二换热器(19)为冷凝器，切换第一风门(12)，使得顶部换热腔(10)的入口与第一风道(13)的出口连通，切换第二风门(16)，使得顶部换热腔(10)的出口与第二风道(15)的入口连通，电池组(21)产生的热量穿过电池箱隔断(3)传递至毛细导液芯(7)中的气液相变工质(8)，使得气液相变工质(8)沸腾蒸发，其中，产生的蒸气上升与第一换热器(5)的下部换热面及第二附属翅片接触，然后冷凝为液态并落回至工质腔(6)中，同时，第一换热器(5)内的空调循环工质吸热，与此同时，在风扇(11)的带动下，乘员舱(14)内的空气流过第一换热器(5)的上部换热面及第一附属翅片，并将热量传递给第一换热器(5)内的空调循环工质，第一换热器(5)内的空调循环工质吸收热量后由液态变为气态，其中，产生的气体经压缩机(17)压缩后在第二换热器(19)中冷凝成为液体工质，然后再经膨胀阀(20)进入到第一换热器(5)中；

当电池组(21)及乘员舱(14)需要加热时，两位四通阀(18)处于制热位，热泵空调开启热泵模式，此时第一换热器(5)为冷凝器，第二换热器(19)为蒸发器，切换第一风门(12)，使得顶部换热腔(10)的入口与第一风道(13)的出口连通，切换第二风门(16)，使得顶部换热腔(10)的出口与第二风道(15)的入口连通，热泵循环工质在第二换热器(19)中放热冷凝，同时将释放的热量传递给上部换热面及下部换热面，其中部分热量通过上部换热面及第一附属翅片加热顶部换热腔(10)内的空气，顶部换热腔(10)内的空气加热后进入到乘员舱(14)放热后，然后返回进入到顶部换热腔(10)中；另一部分热量通过导热肋板加热工质腔(6)内的气液相变工质(8)，工质腔(6)内的气液相变工质(8)吸收热量后经毛细导液芯(7)及电池箱隔断(3)将热量传递给电池组(21)，另外，热泵循环工质在第一换热器(5)中冷凝，再经膨胀阀(20)减压后进入第二换热器(19)中吸收环境热量而蒸发，产生的气体经压缩机(17)压缩后返回至第一换热器(5)中完成循环；

当乘员舱(14)不需要温度调节，且电池组(21)需要冷却时，则先切换第一风门(12)，使得顶部换热腔(10)的入口与外界环境连通，切换第二风门(16)，使得顶部换热腔(10)的出口与外界环境连通，电池组(21)产生的热量穿过电池箱隔断(3)传递至毛细导液芯(7)中的气液相变工质(8)，使得毛细导液芯(7)中的气液相变工质(8)相变气化，其中，产生的蒸气上升与第一换热器(5)的下部换热面及第二附属翅片接触后冷凝为液态并落回工质腔(6)中，冷凝释放的热量经第一换热器(5)中的热泵循环工质传递至第一换热器(5)的上部换热面及第一附属翅片，同时外界环境中的空气流过第一换热器(5)的上部换热面及第一附属翅片，然后将热量带走后排出到外界环境中；当环境空气不足以充分带走电池组(21)的热量时，则启动空调热泵的制冷模式，此时，切换第一风门(12)，使得顶部换热腔(10)的入口与第一风道(13)的出口连通，切换第二风门(16)，使得顶部换热腔(10)的出口与第二风道(15)的入口连通，由于乘员舱(14)不需要温度调节，空调循环工质经第二换热器(19)蒸发产生的冷量用于冷却电池组(21)。