一种电动拖拉机用电池热管理系统的制作方法

1.本技术涉及电池热管理领域，尤其涉及一种电动拖拉机用电池热管理系统。


背景技术：

2.随着国家环保政策推动，农用机械电动化趋势越来越明显，与传统燃油车相比，电池具有节能环保等特点。但是电池工作需要合适的温度范围，才能使得电池保持最佳的工作效率并且有利于提高电池使用寿命，尤其当温度低于0℃时，电池无法进行充电，需要将电池加热到0℃以上才能够进行充电。
3.目前，电池系统常用加热方式是膜加热和ptc加热，但此类加热方式往往加热速率较慢，影响工作效率，而且在使用ptc加热时，电池热管理系统和空调系统往往会使用两个ptc形成两个单独的回路，系统集成度较低。此外，电池工作时产生的热量通过冷却液与冷媒进行热交换，没有进行余热回收，余热没有得到合理利用，造成系统能量的浪费。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本技术提供了一种电动拖拉机用电池热管理系统。
5.第一方面，本技术提供了一种电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，包括：车内暖风芯体、四通阀、ptc、空调水泵、第三三通阀、第二热交换器、膨胀水壶、第一热交换器、压缩机、第二三通阀、膨胀阀、电池包、冷凝器、水泵和第一三通阀，其中，所述车内暖风芯体分别与所述四通阀和所述第三三通阀连接，所述四通阀分别与所述第三三通阀、所述ptc和所述第二热交换器连接，所述空调水泵分别与所述ptc、所述第三三通阀和所述第二热交换器连接，所述第二热交换器分别与所述膨胀水壶、所述电池包和所述第一热交换器连接，所述水泵分别与所述电池包和所述第一热交换器连接，所述压缩机分别与所述第一热交换器和所述冷凝器连接，所述第一三通阀分别与所述冷凝器、所述膨胀阀和所述第二三通阀连接，所述第二三通阀分别与所述第一三通阀、所述膨胀阀和所述第一热交换器连接。
6.优选地，所述四通阀具有a端口和c端口，其中，所述a端口和所述c端口相对连通，所述a端口与所述第二热交换器连接，所述c端口与所述车内暖风芯体连接。
7.优选地，所述四通阀具有b端口和d端口，其中，所述b端口和d端口相对连通，且均与所述a端口和所述c端口连通，所述b端口与所述ptc连接，所述d端口与所述第三三通阀连接。
8.优选地，所述第一三通阀包括：a接口，所述a接口与所述冷凝器连接。
9.优选地，所述第一三通阀包括：b接口，所述b接口分别与所述a接口和所述第二三通阀连接。
10.优选地，所述第一三通阀包括：c接口，所述c接口分别与所述b接口、所述膨胀阀和所述第二三通阀连接。
11.优选地，所述第二三通阀包括：a出口，所述a出口与所述膨胀阀连接。
12.优选地，所述第二三通阀包括：b出口，所述b出口分别与所述a出口和所述第一三通阀中的b接口连接。
13.优选地，所述第二三通阀包括：c出口，所述c出口分别与所述a出口和所述第一热交换器连接。
14.优选地，所述第三三通阀包括：a口、b口和c口，所述a口、所述b口和所述c口互相连通，所述a口与所述车内暖风芯体连接，所述b口与所述四通阀中的d端口连接，所述c口分别与所述空调水泵和所述第二热交换器连接。
15.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
16.本技术实施例提供的一种电动拖拉机用电池热管理系统通过在冷却机组回路设置支路，实现对电池包的加热制冷模式切换，使电池工作在最佳范围内；采用1个ptc同时对电池和驾驶舱进行加热，提升系统集成度，降低系统成本；通过在空调系统设置四通阀，实现电池包余热回收，利用电池包的热量对驾驶舱进行加热，降低系统能量损失。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例提供的一种电动拖拉机用电池热管理系统的示意图。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.图1为本技术实施例提供的一种电动拖拉机用电池热管理系统的示意图。
22.本技术提供了一种电动拖拉机用电池热管理系统，包括：车内暖风芯体、四通阀、ptc、空调水泵、第三三通阀、第二热交换器、膨胀水壶、第一热交换器、压缩机、第二三通阀、膨胀阀、电池包、冷凝器、水泵和第一三通阀，其中，所述车内暖风芯体分别与所述四通阀和所述第三三通阀连接，所述四通阀分别与所述第三三通阀、所述ptc和所述第二热交换器连接，所述空调水泵分别与所述ptc、所述第三三通阀和所述第二热交换器连接，所述第二热交换器分别与所述膨胀水壶、所述电池包和所述第一热交换器连接，所述水泵分别与所述电池包和所述第一热交换器连接，所述压缩机分别与所述第一热交换器和所述冷凝器连接，所述第一三通阀分别与所述冷凝器、所述膨胀阀和所述第二三通阀连接，所述第二三通阀分别与所述第一三通阀、所述膨胀阀和所述第一热交换器连接。
23.在本技术实施例中，所述四通阀具有a端口、b端口、c端口和d端口，其中，所述a端口和所述c端口相对连通，所述a端口与所述第二热交换器连接，所述c端口与所述车内暖风
芯体连接，所述b端口和d端口相对连通，且均与所述a端口和所述c端口连通，所述b端口与所述ptc连接，所述d端口与所述第三三通阀连接。
24.具体地，a端口、b端口、c端口和d端口之间两两相互连接，分别形成ab通道、ac通道、ad通道、bc通道、bd通道和cd通道。
25.在本技术实施例中，所述第一三通阀包括：a接口、b接口和c接口，所述a接口与所述冷凝器连接，所述b接口分别与所述a接口和所述第二三通阀连接，所述c接口分别与所述b接口、所述膨胀阀和所述第二三通阀连接。
26.具体地，a接口、b接口和c接口之间两两相互连接，分别形成ab通道、ac通道和bc通道。
27.在本技术实施例中，所述第二三通阀包括：a出口、b出口和c出口，所述a出口与所述膨胀阀连接，所述b出口分别与所述a出口和所述第一三通阀中的b接口连接，所述c出口分别与所述a出口和所述第一热交换器连接。
28.在本技术实施例中，所述第三三通阀包括：a口、b口和c口，所述a口、所述b口和所述c口互相连通，所述a口与所述车内暖风芯体连接，所述b口与所述四通阀中的d端口连接，所述c口分别与所述空调水泵和所述第二热交换器连接。
29.具体地，a口、b口和c口之间两两相互连接，分别形成ab通道、ac通道和bc通道。
30.图1为电池热管理系统图，包括制冷和加热两个模式。
31.单个ptc对驾驶舱和电池包进行加热分为以下几个工作模式：
32.(1)电池包需要加热，驾驶舱无需加热
33.当环境温度降到0℃以下，电池包需要加热后进行充电时，开启空调水泵和ptc，使ptc加热的冷却液流经第二热交换器(热交换器2)，与流经电池包的冷却液在第二热交换器中进行热交换，然后经四通阀的ab通道回流到ptc继续进行加热，如此反复，直至电池包温度提升至需求温度。在此过程中，四通阀的cd通道和第三三通阀(三通阀3)处于关闭状态。
34.(2)电池包无需加热，驾驶舱需要加热
35.预设驾驶舱内部取暖温度要求为t1，电池包实际工作时温度为t电池实际，当t1＜t电池实际时，可利用电池包的余热为驾驶舱加热。此时，开启空调水泵，ptc无需开启，从车内暖风芯体流出的冷却液依次流经四通阀的cb通道—空调水泵—ptc
‑‑
第二热交换器—四通阀的ad通道—第三三通阀的ba通道至车内暖风芯体，冷却液在第二热交换器中与流经电池包的冷却液进行热交换，最终通过风扇将暖风送到驾驶舱。
36.当驾驶舱取暖温度要求t1＞t电池时，此时电池包热量无法满足驾驶舱需求，则开启使用ptc进行加热，此时由车内暖风芯体流出的冷却液依次流经四通阀的cb通道—空调水泵—ptc
‑‑
第三三通阀的ca通道—车内暖风芯体，通过风扇将暖风送到驾驶舱。
37.(3)电池包和驾驶舱均需加热
38.为使电池包在低温环境中保持适宜的工作温度，需要对电池包进行加热。此时四通阀的bd通道关闭，ab通道和bc通道同时打开，从车内暖风芯体流出的冷却液通过四通阀的cb通道—空调水泵
‑‑
ptc加热后，一部分加热的冷却液通过第三三通阀的ac通道进入车内暖风芯体进行驾驶舱加热，另一部分被加热的冷却液流经至第二热交换器，与流经电池包的冷却液进行热交换，交换后的冷却液依次经过四通阀的ad通道—第三三通阀的ba通道回到车内暖风芯体，如此反复，对驾驶舱和电池包进行加热。
39.(4)电池包冷却回路工作模式：
40.电池冷却回路包括电池包冷却回路和冷却机组回路，电池包冷却回路包括电池包、出口温度传感器t、膨胀水壶、第一热交换器(热交换器1)、第二热交换器及水泵。冷却机组回路包括压力传感器p1、压力传感器p2、压缩机、冷凝器、风扇、第一三通阀(三通阀1)、第二三通阀(三通阀2)、膨胀阀及第一热交换器。预设电池放电最佳工作温度范围为x1-x2，当t＞x2时，启动压缩机和风扇工作，从压缩机出来的高温高压冷媒依次经过冷凝器—第一三通阀的ac通道—膨胀阀—第二三通阀的ac通道变成低温低压的进入第一热交换器与电池包冷却液进行热交换。
41.当t＜x1时，启动压缩机，此时风扇不工作，从压缩机出来的高温高压冷媒依次经过第一三通阀的ab通道—第二三通阀的bc通道后进入第一热交换器，与电池包冷却液进行热交换，将冷媒的热量传递给电池包回路的冷却液，从而使电池工作在最佳温度范围。
42.本技术实施例提供的一种电动拖拉机用电池热管理系统通过在冷却机组回路设置支路，实现对电池包的加热制冷模式切换，使电池工作在最佳范围内；采用1个ptc同时对电池和驾驶舱进行加热，提升系统集成度，降低系统成本；通过在空调系统设置四通阀，实现电池包余热回收，利用电池包的热量对驾驶舱进行加热，降低系统能量损失。
43.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
44.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，包括：车内暖风芯体、四通阀、ptc、空调水泵、第三三通阀、第二热交换器、膨胀水壶、第一热交换器、压缩机、第二三通阀、膨胀阀、电池包、冷凝器、水泵和第一三通阀，其中，所述车内暖风芯体分别与所述四通阀和所述第三三通阀连接，所述四通阀分别与所述第三三通阀、所述ptc和所述第二热交换器连接，所述空调水泵分别与所述ptc、所述第三三通阀和所述第二热交换器连接，所述第二热交换器分别与所述膨胀水壶、所述电池包和所述第一热交换器连接，所述水泵分别与所述电池包和所述第一热交换器连接，所述压缩机分别与所述第一热交换器和所述冷凝器连接，所述第一三通阀分别与所述冷凝器、所述膨胀阀和所述第二三通阀连接，所述第二三通阀分别与所述第一三通阀、所述膨胀阀和所述第一热交换器连接。2.根据权利要求1所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述四通阀具有a端口和c端口，其中，所述a端口和所述c端口相对连通，所述a端口与所述第二热交换器连接，所述c端口与所述车内暖风芯体连接。3.根据权利要求2所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述四通阀具有b端口和d端口，其中，所述b端口和d端口相对连通，且均与所述a端口和所述c端口连通，所述b端口与所述ptc连接，所述d端口与所述第三三通阀连接。4.根据权利要求1所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述第一三通阀包括：a接口，所述a接口与所述冷凝器连接。5.根据权利要求4所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述第一三通阀包括：b接口，所述b接口分别与所述a接口和所述第二三通阀连接。6.根据权利要求5所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述第一三通阀包括：c接口，所述c接口分别与所述b接口、所述膨胀阀和所述第二三通阀连接。7.根据权利要求1所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述第二三通阀包括：a出口，所述a出口与所述膨胀阀连接。8.根据权利要求7所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述第二三通阀包括：b出口，所述b出口分别与所述a出口和所述第一三通阀中的b接口连接。9.根据权利要求8所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述第二三通阀包括：c出口，所述c出口分别与所述a出口和所述第一热交换器连接。10.根据权利要求1所述的电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，所述第三三通阀包括：a口、b口和c口，所述a口、所述b口和所述c口互相连通，所述a口与所述车内暖风芯体连接，所述b口与所述四通阀中的d端口连接，所述c口分别与所述空调水泵和所述第二热交换器连接。

技术总结
本申请涉及一种电动拖拉机用电池热管理系统，其特征在于，包括：车内暖风芯体、四通阀、PTC、空调水泵、第三三通阀、第二热交换器、膨胀水壶、第一热交换器、压缩机、第二三通阀、膨胀阀、电池包、冷凝器、水泵和第一三通阀。本申请实施例提供的一种电动拖拉机用电池热管理系统通过在冷却机组回路设置支路，实现对电池包的加热制冷模式切换，使电池工作在最佳范围内；采用1个PTC同时对电池和驾驶舱进行加热，提升系统集成度，降低系统成本；通过在空调系统设置四通阀，实现电池包余热回收，利用电池包的热量对驾驶舱进行加热，降低系统能量损失。失。失。


技术研发人员：刘艳会 步文川 张萌 张传红
受保护的技术使用者：潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/10/19