集成式热管理系统.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310539402.8(22)申请日 2023.05.12(71)申请人 上海柯诺威新能源科技有限公司地址 201414 上海市奉贤区青工路268号2幢(72)发明人 管新丁谢海军付刚平付强平淮晓利董玉军潘德双(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332专利代理师 岳晓萍(51)Int.Cl.H01M 10/613(2014.01)H01M 10/615(2014.01)H01M 10/6567(2014.01)H01M 10/62(2014.01)B60L 53/80(201。

2、9.01)(54)发明名称一种集成式热管理系统(57)摘要本发明公开了一种集成式热管理系统。该系统包括制冷系统、冷水系统、热水系统、电池包管路以及冷热换向阀；所述制冷系统包括压缩机、风冷冷凝器、蒸发器、水冷冷凝器、换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀；所述冷水系统包括连接所述蒸发器的第一水泵和冷水管路；所述热水系统包括连接所述水冷冷凝器的第二水泵和热水管路；所述冷热换向阀用于切换所述冷水系统或所述热水系统接入所述电池包管路；所述电池包管路用于对所述电池包进行冷却或加热。该系统具有制冷模式、制热模式和热回收模式，能以较低的配置率实现换电站的正常运行，并且极大提升整套系统的运行能效。权利要求书2页 说明。

3、书6页 附图6页CN 116505130 A2023.07.28CN 116505130 A1.一种集成式热管理系统，其特征在于，包括制冷系统、冷水系统、热水系统、电池包管路以及冷热换向阀；所述制冷系统包括压缩机、风冷冷凝器、蒸发器、水冷冷凝器、换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀，所述换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀用于控制所述制冷系统工作于制冷模式、制热模式或热回收模式；所述冷水系统包括连接所述蒸发器的第一水泵和冷水管路；所述热水系统包括连接所述水冷冷凝器的第二水泵和热水管路；所述冷热换向阀用于切换所述冷水系统或所述热水系统接入所述电池包管路；所述电池包管路与对应的所述冷热换向阀连接，并在对应的电。

4、池包中穿过，用于对所述电池包进行冷却或加热。2.根据权利要求1所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，所述冷水系统和所述热水系统连接多个所述冷热换向阀，所述冷热换向阀与对应的所述电池包管路相连，用于对所述电池包同时进行冷却或/和加热。3.根据权利要求1所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，所述制冷系统还包括第一节流机构和第二节流机构，所述第一节流机构和所述第二节流机构用于对所述风冷冷凝器排出的制冷液进行流量控制。4.根据权利要求1所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，冷热换向阀包括阀体和阀芯，所述阀芯通过旋转切换所述冷水系统或所述热水系统接入所述电池包管路。5.根据权利要求4所述的一种集成。

5、式热管理系统，其特征在于，所述阀芯位于所述阀体内侧，所述阀芯内部具有阀芯管路，通过所述阀芯旋转，所述阀芯管路能连接所述阀体上不同进水口。6.根据权利要求1所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，所述制冷系统工作于制冷模式时，所述第二电磁阀关闭，所述第一电磁阀打开；所述第一水泵工作，所述第二水泵不工作；所述冷热换向阀连接所述冷水管路；四通换向阀连接风冷冷凝器和第一电磁阀，以及连接蒸发器和压缩机。所述压缩机通过所述第一电磁阀和所述四通换向阀与所述风冷冷凝器连接；所述风冷冷凝器与所述蒸发器连接；所述蒸发器的通过所述四通换向阀与所述压缩机连接；其中，所述蒸发器给所述冷水管路中的水进行冷却，所述冷热换向。

6、阀将所述冷水管路中的冷水接入所述电池包管路中，给所述电池包冷却。7.根据权利要求1所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，所述制冷系统工作于制热模式时，所述第二电磁阀打开，所述第一电磁阀关闭，所述第一水泵不工作，所述第二水泵工作，所述冷热换向阀的连接所述热水管路；所述四通换向阀连接所述风冷冷凝器和所述压缩机；所述压缩机通过所述第二电磁阀与所述水冷冷凝器连接；所述水冷冷凝器与所述风冷冷凝器连接，所述风冷冷凝器此时作为蒸发器使用；所述压缩机通过所述四通换向阀与所述风冷冷凝器连接；其中，所述水冷冷凝器给所述热水管路中的水进行加热；所述冷热换向阀连接所述热水管路，将热水接入所述电池包管路中，给所述电池。

7、包加热。8.根据权利要求1所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，所述制冷系统工作于热权利要求书1/2 页2CN 116505130 A2回收模式时，所述第二电磁阀打开，所述第一电磁阀关闭，所述第一水泵工作，所述第二水泵工作；根据所述电池包状态，将所述冷热换向阀连接所述热水管路或所述冷水管路；所述四通换向阀连接所述蒸发器和所述压缩机；所述压缩机通过所述第二电磁阀与所述水冷冷凝器连接，所述水冷冷凝器连接所述蒸发器，所述蒸发器通过所述四通换向阀连接所述压缩机；其中，所述蒸发器给所述冷水管路中的水进行冷却；所述水冷冷凝器给所述热水管路中的水进行加热；不同的冷热换向阀连接所述冷水管路或所述热水管路，将。

8、冷水或热水接入不同电池包管路中，给不同电池包进行冷却或加热。9.根据权利要求1所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，所述冷水管通过集分式水管连接所述冷热换向阀；所述热水管路也通过集分式水管连接所述冷热换向阀。10.根据权利要求19所述的一种集成式热管理系统，其特征在于，所述集成式热管理系统应用于新能源车换电站。权利要求书2/2 页3CN 116505130 A3一种集成式热管理系统技术领域0001本发明涉及能源车换电领域，尤其涉及一种集成式热管理系统。背景技术0002随着电动车的快速发展，如何快速的实现电动车的能量补给，使电动车像传统燃油汽车一样便捷，是电动车行业面临的重要难题之一，充换电站。

9、的出现成功解决了这一难题。充换电站将车上需要补能的电池更换为电池仓内满电的电池，并将替换下的电池送入电池仓进行充电。锂离子电池是电动车的核心部件，随着用户对电动车的要求提高，对电池系统的功率性能和快充性能的要求也越来越高，伴随而来的就是对电池冷却系统设计要求的提高。0003目前新能源车换电站对电池包的热管理普遍采用分布式热管理系统，即一个充电桩配套一套电池热管理系统，该热管理系统能对电池进行加热和冷却，但电池包同时全部制冷、加热的需求是不存在的，会造成配置上的浪费。热管理系统在对电池进行加热时，通常使用PTC(陶瓷发热元件)，能量转化效率1，换电站在北方冬季运行时，会造成极大的能源浪费。发明内。

10、容0004本发明提供了一种集成式热管理系统，该系统具有热回收功能，能以较低的配置率实现换电站的正常运行，并且极大提升整套系统的运行能效。0005根据本发明的一方面，提供了一种集成式热管理系统，其特征在于，包括制冷系统、冷水系统、热水系统、电池包管路以及冷热换向阀；0006所述制冷系统包括压缩机、风冷冷凝器、蒸发器、水冷冷凝器、换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀，所述换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀用于控制所述制冷系统工作于制冷模式、制热模式或热回收模式；0007所述冷水系统包括连接所述蒸发器的第一水泵和冷水管路；0008所述热水系统包括连接所述水冷冷凝器的第二水泵和热水管路；0009所述冷热换向阀用。

11、于切换所述冷水系统或所述热水系统接入所述电池包管路；0010所述电池包管路与对应的所述冷热换向阀连接，并在对应的电池包中穿过，用于对所述电池包进行冷却或加热。0011进一步的，所述冷水系统和所述热水系统连接多个所述冷热换向阀，所述冷热换向阀与对应的所述电池包管路相连，用于对所述电池包同时进行冷却或/和加热。0012进一步的，所述制冷系统还包括第一节流机构和第二节流机构，所述第一节流机构和所述第二节流机构用于对所述风冷冷凝器排出的制冷液进行流量控制。0013进一步的，冷热换向阀包括阀体和阀芯，所述阀芯通过旋转切换所述冷水系统或所述热水系统接入所述电池包管路。0014进一步的，所述阀芯位于所述阀体。

12、内侧，所述阀芯内部具有阀芯管路，通过所述阀说明书1/6 页4CN 116505130 A4芯旋转，所述阀芯管路能连接所述阀体上不同进水口。0015进一步的，所述制冷系统工作于制冷模式时，所述第二电磁阀关闭，所述第一电磁阀打开；所述第一水泵工作，所述第二水泵不工作；所述冷热换向阀连接所述冷水管路；四通换向阀连接风冷冷凝器和第一电磁阀，以及连接蒸发器和压缩机。0016所述压缩机通过所述第一电磁阀和所述四通换向阀与所述风冷冷凝器连接；所述风冷冷凝器与所述蒸发器连接；所述蒸发器的通过所述四通换向阀与所述压缩机连接；0017其中，所述蒸发器给所述冷水管路中的水进行冷却，所述冷热换向阀将所述冷水管路中的冷。

13、水接入所述电池包管路中，给所述电池包冷却。0018进一步的，所述制冷系统工作于制热模式时，所述第二电磁阀打开，所述第一电磁阀关闭，所述第一水泵不工作，所述第二水泵工作，所述冷热换向阀的连接所述热水管路；所述四通换向阀连接所述风冷冷凝器和所述压缩机；0019所述压缩机通过所述第二电磁阀与所述水冷冷凝器连接；所述水冷冷凝器与所述风冷冷凝器连接，所述风冷冷凝器此时作为蒸发器使用；所述压缩机通过所述四通换向阀与所述风冷冷凝器连接；0020其中，所述水冷冷凝器给所述热水管路中的水进行加热；所述冷热换向阀连接所述热水管路，将热水接入所述电池包管路中，给所述电池包加热。0021进一步的，所述制冷系统工作于热。

14、回收模式时，所述第二电磁阀打开，所述第一电磁阀关闭，所述第一水泵工作，所述第二水泵工作；根据所述电池包状态，将所述冷热换向阀连接所述热水管路或所述冷水管路；所述四通换向阀连接所述蒸发器和所述压缩机；0022所述压缩机通过所述第二电磁阀与所述水冷冷凝器连接，所述水冷冷凝器连接所述蒸发器，所述蒸发器通过所述四通换向阀连接所述压缩机；0023其中，所述蒸发器给所述冷水管路中的水进行冷却；所述水冷冷凝器给所述热水管路中的水进行加热；不同的冷热换向阀连接所述冷水管路或所述热水管路，将冷水或热水接入不同电池包管路中，给不同电池包进行冷却或加热。0024进一步的，所述冷水管通过集分式水管连接所述冷热换向阀；。

15、所述热水管路也通过集分式水管连接所述冷热换向阀。0025进一步的，所述集成式热管理系统应用于新能源车换电站。0026本发明实施例的技术方案，通过一种集成式热管理系统，该系统具有制冷模式、制热模式和热回收模式，能以较低的配置率实现换电站的正常运行，具有能效高、可同时进行冷却和加热的优点，并且极大提升整套系统的运行能效，满足了新能源换电站同时进行电池加热和冷却的需求，同时避免了换电站在能源上的浪费。0027应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。附图说明0028为了更清楚地说明本发明实施例中。

16、的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。说明书2/6 页5CN 116505130 A50029图1为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的结构框架图；0030图2为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的结构示意图；0031图3是根据本发明实施例一提供的冷热换向阀的结构示意图；0032图4为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的制冷模式工作结构示意图；0033图5为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的制热模式工作。

17、结构示意图；0034图6为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的热回收模式工作结构示意图。具体实施方式0035为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。0036需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况。

18、下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。0037实施例一0038图1为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的结构框架图。如图1所示，该集成式热管理系统包括制冷系统100、冷水系统200、热水系统300、电池包管路500以及冷热换向阀400；0039制冷系统100，连接冷水系统200和热水系统300，。

19、冷水系统200和热水系统300分别连接相同冷热换向阀400，冷热换向阀400连接电池包管路500，电池包管路500通入电池包600中，给电池包600进行冷却或加热。0040其中，制冷系统100用于制冷或制热，并给冷水系统200或热水系统300中的水进行冷却或加热；冷热换向阀400能够切换冷水系统200和热水系统300；电池包管路500通过接入冷水系统200或热水系统300给电池包600进行冷却或加热；冷热换向阀400可以是一个或多个。0041具体的，图2为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的结构示意图。0042如图2所示制冷系统100包括压缩机101、四通换向阀102、风冷冷凝器103、。

20、蒸发器104、水冷冷凝器105、第一电磁阀108和第二电磁阀109，四通换向阀102、第一电磁阀108和第二电磁阀109用于控制制冷系统100工作于制冷模式、制热模式或热回收模式；0043具体的，压缩机101能够排出高温高压的制冷气体，风冷冷凝器103和水冷冷凝器说明书3/6 页6CN 116505130 A6105均是能够将高温高压的第一制冷气体液化为制冷液，蒸发器104能够将制冷液蒸发为第二制冷气体，第二制冷气体重新回到压缩机101，继续完成制冷过程。其中，四通换向阀102能够调节四通换向阀102所在位置管路连接方向，以便切换工作模式，第一电磁阀108和第二电磁阀109用于控制压缩机101。

21、排出的制冷气体的流动和截止，因此，可以通过第一电磁阀108和第二电磁阀109的控制，将压缩机101排出的制冷气体根据制冷模式的不同排入不同的管道，通过四通换向阀102、第一电磁阀108和第二电磁阀109的配合，可以实现控制制冷系统100工作于制冷模式、制热模式或热回收模式。0044冷水系统200包括连接蒸发器104的第一水泵201和冷水管路202；0045其中，冷水管路202中的水通过蒸发器104进行冷却，流经蒸发器104中的的制冷液蒸发为气态后降低温度进而从冷水管路202中的水吸热，以使冷水管路202中的水温降低为制冷水。0046热水系统300包括连接水冷冷凝器105的第二水泵301和热水管。

22、路302；0047其中，热水管路302中的水通过水冷冷凝器105进行加热，流经水冷冷凝器105中的制冷气被压缩机压缩为高温高压的制冷液，进而对热水管路302中的水进行放热，以使热水管路302中的水温升高为加热水。0048冷热换向阀400用于切换冷水系统200或热水系统300接入电池包管路500；0049其中，不同的冷热换向阀切换冷水系统200或热水系统300接入与冷热换向阀对应的电池包管路。0050电池包管路500与冷热换向阀400连接，并在电池包600中穿过，用于对电池包13进行冷却或加热。0051具体的，冷水系统200和热水系统300连接多个冷热换向阀400，每个冷热换向阀400与对应的电。

23、池包管路500相连，用于对对应的电池包600同时进行冷却或/和加热。0052制冷系统100还包括第一节流机构106和第二节流机构107，第一节流机构106和第二节流机构107用于对风冷冷凝器103排出的制冷液进行流量控制。0053图3是根据本发明实施例一提供的冷热换向阀的结构示意图。图3为图2中冷热换向阀400结构示意图。如图3所示，冷热换向阀400包括阀体401和阀芯402，阀芯401通过旋转切换冷水系统200或热水系统300接入电池包管路500。0054具体的，阀体402包括冷水进水口4011、热水进水口4012、冷水出水口4016、热水出水口4013、第一电池进水口4014以及第二电池进。

24、水口4015；其中，冷水进水口4011、热水进水口4012、冷水出水口4016、热水出水口4013、第一电池进水口4014以及第二电池进水口4015均匀分布在阀体402外侧。0055阀芯402位于阀体401内侧，阀芯402内部具有阀芯管路4021，通过阀芯402旋转，阀芯管路能连接阀体402上不同进水口和不同电池进水口，同时将阀体401内分割成两个互不相连的水路。0056具体的，如图3所示，阀芯402转向冷水进水口4011和第一电池进水口4014，此时，电池包管路500通过冷热换向阀400连接冷水系统200。进一步的，冷水从冷水进水口4011进入，从第一电池进水口4014进入电池包管路500，。

25、进入电池包600后，对电池包600冷却，从电池包管路500又进入第二电池进水口4015，进入阀体401，然后再从冷水出水口4016进入冷水系统200。说明书4/6 页7CN 116505130 A70057可选的，阀芯402还能够转向热水进水口4012和第二电池进水口4015，此时，电池包管路500通过冷热换向阀400连接热水系统300。0058图4为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的制冷模式工作结构示意图。如图4所示，在制冷模式运行过程中，第二电磁阀109关闭，第一电磁阀108打开，第一水泵201工作，第二水泵301不工作，冷热换向阀400连接冷水管路202；四通换向阀102连接风冷。

26、冷凝器103和第一电磁阀108，以及连接蒸发器104和压缩机101。0059压缩机101通过第一电磁阀108和四通换向阀102与风冷冷凝器103连接；风冷冷凝器103与连接蒸发器104；蒸发器104的通过四通换向阀102与压缩机101连接。0060具体的，此时，制冷系统工作流程为：压缩机101的排气口通过第一电磁阀108和四通换向阀102与风冷冷凝器103的入口连接，风冷冷凝器106用于将压缩机101排出的第一制冷气体液化成第一制冷液；蒸发器104的入口连接第一节流机构106和第二节流机构107与风冷冷凝器103的出口连接，蒸发器104用于将第一制冷液蒸发为第二制冷气体；压缩机101的进气口通。

27、过四通换向阀102与蒸发器104的出口连接，蒸发器104用于将第二制冷气体排入压缩机101。0061其中，蒸发器104能够给冷水管路202中的水进行冷却。进一步的，冷热换向阀400连接冷水系统200，将冷水接入电池包管路500中，给电池包600冷却，实现电池的冷却。0062图5为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的制热模式工作结构示意图。如图5所示，在制热模式运行过程中，第二电磁阀109打开，第一电磁阀108关闭，第一水泵201不工作，第二水泵301工作，冷热换向阀400的连接热水管路302；四通换向阀102连接风冷冷凝器103和压缩机101。0063压缩机101通过第二电磁阀109与水。

28、冷冷凝器105连接；水冷冷凝器105与风冷冷凝器103连接，风冷冷凝器103此时作为蒸发器使用；压缩机101通过四通换向阀102与风冷冷凝器103连接。0064具体的，此时，制冷系统工作流程为：压缩机101的排气口通过第一电磁阀108与水冷冷凝器105的入口连接，水冷冷凝器105用于将压缩机101排出的第三制冷气体液化成第二制冷液；风冷冷凝器103的入口连接第一节流机构106与水冷冷凝器105的出口连接，风冷冷凝器103此时作为蒸发器使用，将第二制冷液蒸发为第四制冷气体，压缩机101的进气口通过四通换向阀102与风冷冷凝器103的出口连接，将第四制冷气体排入压缩机101；0065其中，水冷冷凝。

29、器105能够给热水管路302中的水进行加热。进一步的，此时，冷热换向阀400连接热水系统300，将热水接入电池包管路500中，给电池包600加热，实现电池的加热。0066图6为本发明实施例一提供的一种集成式热管理系统的热回收模式工作结构示意图。如图6所示，在热回收模式运行过程中，第二电磁阀109打开，第一电磁阀108关闭，第一水泵201工作，第二水泵301工作；根据电池包600状态，将冷热换向阀400连接热水管路302或冷水管路202；四通换向阀102连接蒸发器104和压缩机101。0067压缩机101通过第二电磁阀109与水冷冷凝器105连接，水冷冷凝器105连接蒸发器104，蒸发器104通。

30、过四通换向阀102连接压缩机101。0068具体的，压缩机101的排气口通过第二电磁阀109与水冷冷凝器105的入口连接，水冷冷凝器105的出口通过第二节流机构107连接蒸发器104，蒸发器104通过四通换向阀102说明书5/6 页8CN 116505130 A8连接压缩机101。0069其中，蒸发器104能够给冷水管路202中的水进行冷却；水冷冷凝器105能够给热水管路302中的水进行加热。进一步的，此时，不同的冷热换向阀400连接冷水系统200或热水系统300，将冷水或热水接入不同电池包管路500中，给不同电池包600进行冷却或加热，实现不同电池包的同时冷却或加热。0070可选的，上述实施。

31、例中的集成式热管理系统应用于新能源车换电站中。另外，图16中仅示出3个电池包做辅助说明，在实际应用中电池包数量可以是一个或多个，电池包数量不限。0071上述实施例中仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。例如，第二电磁阀109和第一电磁阀108的功能可以通过1个三通阀的方式实现，冷热切换阀400可以通过多个二通阀或三通阀组合的方式实现等。0072本实施例的一种集成式热管理系统，可实现一对多的电池包冷却和加热功能。即一个换电站配置12台机组，通过集分水管对。

32、每个电池包供液，能以较低的配置率实现换电站的正常运行，并且极大提升整套系统的运行能效。该集成热管理系统具有能效高、可同时进行冷却和加热的优点，能够解决新能源车换电站同时进行电池加热和冷却的需求，极大提升系统运行能效。0073应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。0074上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。说明书6/6 页9CN 116505130 A9图1说明书附图1/6 页10CN 116505130 A10图2说明书附图2/6 页11CN 116505130 A11图3说明书附图3/6 页12CN 116505130 A12图4说明书附图4/6 页13CN 116505130 A13图5说明书附图5/6 页14CN 116505130 A14图6说明书附图6/6 页15CN 116505130 A15。