CN103996889B - 车载电池组热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车载电池组热管理系统，包括电池换热系统和空调换热系统，所述电池换热系统包括循环泵、换热器、电池组，所述电池组、循环泵和换热器通过内部含有换热液的循环管路连接，所述循环泵与换热器之间设置开关阀，所述空调换热系统包括压缩机、散热器A、散热器B，所述压缩机、散热器A、散热器B通过内部含有空调冷媒的循环管路连接；只需在空调原有系统上进行改造，结构简单、实施方便；当电池组的发热能力不强时，仅利用空调内的原有部件即可实现电池组的散热需求，降低能耗、保护环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载电池组的热管理系统。
背景技术
动力电池在大电流充放电过程中，电池内部会积聚大量的热，若热量不及时排除则电池组温度急剧升高，特别是大容量电池组，通常放热量更高且由于满足能量密度的需要更易积累热量，从而导致热失控，进一步带来电池释放气体、冒烟、漏液的后果，甚至可能会引起电池发生燃烧，反之电池组处于低温环境中时，可能会缩短寿命、减弱放电能力，所以动力电池的温度管理显得尤为重要；申请号为CN201110041307的专利公开了一种利用空调风来调节电池组温度的方法。
该专利的技术方案是：将车载电动空调的出风口与电池包的进风口连接，将车载电动空调的热风或冷风引入电池包内，利用空调吹出的风对电池组进行加热或者冷却；此方案的要点在于利用了空调的冷风或者热风，其缺点也是显而易见的，电池组的结构依然是传统的风冷结构，大中型动力电池组对能量密度有较高的要求，紧密排列在一起的电池单元不利于空气流动，散热的效果较差；且车载电动空调的作用不仅仅是对电池组进行热管理，还必须对车内乘用空间进行制热或者制冷，将电动空调同时对车内乘用空间和电池组进行热管理，势必会造成热管理效果大打折扣，很难达到预期效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种具备多种工作模式的车载电池组热管理系统。
为达上述目的，本发明提供一种车载电池组热管理系统，包括电池换热模块和空调换热模块，所述电池换热模块包括循环泵、换热器、电池组，所述电池组、循环泵和换热器通过内部含有换热液的循环管路连接，所述循环泵与换热器之间设置开关阀，所述空调换热模块包括压缩机、散热器A、散热器B，所述压缩机、散热器A、散热器B通过内部含有空调冷媒的循环管路连接，所述电池组、循环泵、开关阀与散热器A通过内部含有换热液的循环管路连接形成被动散热系统，所述电池换热模块与空调换热模块通过换热器进行热交换形成主动热管理系统。
所述主动热管理系统具有两种工作模式，模式之一为电池组与车内双模热管理工作模式，模式之二为电池组单模热管理工作模式。
所述电池组、循环泵与散热器A通过内部含有换热液的循环管路连接形成被动散热系统，整个系统不启动空调压缩机，将散热器A作为被动散热部件，循环管路内的换热液将电池组的热量导出，散热器A将换热液中的热量导出到系统外部；
所述电池换热模块与空调换热系统通过换热器进行热交换形成主动热管理系统,整个系统需要启动空调压缩机，利用空调压缩机的制冷或者制热能力对电池组进行冷却或加热，空调换热系统中内部含有空调冷媒的循环管路和电池换热模块中内部含有换热液的循环管路通过换热器进行热量交换，空调压缩机的制冷使得电池组处于散热状态，空调压缩机的制热使得电池组处于加热状态；
所述主动热管理系统包括电池组与车内双模热管理和电池组单模热管理两种工作模式，当主动热管理系统同时针对电池组和车内乘用空间进行热管理时，此时为双模热管理模式，当主动热管理系统单独针对电池组进行热管理时，此时为单模热管理模式。
作为优选，当所述主动热管理系统处于双模热管理工作模式时，散热器B与换热器进行热量交换。
电池组与车内双模热管理模式内散热器A同时与散热器B和换热器连接，实现同时针对电池组和车内乘用空间进行热管理的功能，散热器B与换热器进行热量交换对车内乘用空间进行热管理，电池组与散热器A进行热量交换对电池组进行热管理。
作为优选，当所述主动热管理系统处于单模热管理工作模式时，散热器B停止工作,所述散热器A与换热器进行热量交换。
电池组单模热管理模式内空调散热器B停止工作，散热器A与换热器进行热量交换，然后电池组与换热器进行热量交换。
作为优选，所述散热器A与换热器的管路分支上设置四通换向阀。
散热器A与换热器的管路分支上设置四通换向阀，控制空调冷媒是否与换热器进行换热，使得空调换热系统中的空调冷媒可以通过循环管路进行正向循环和反向循环，从而实现电池组单模热管理的制冷和制热的功能。
作为优选，所述空调换热系统内的散热器A与散热器B之间的循环管路上设置四通换向阀。
散热器A与散热器B之间的循环管路上设置四通换向阀，使得空调换热系统中的空调冷媒可以通过循环管路进行正向循环和反向循环，从而实现电池组与车内双模热管理的制冷和制热的功能。
作为优选，所述换热器包括板式换热器。
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换，具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占空间小、等特点，在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，体积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上，使用板式换热器有利于提高电池组的能量密度，更适用于大中型电池组。
作为优选，所述散热器A内设置换热液流动层和空调冷媒流动层，所述换热液流动层和空调冷媒流动层交替堆叠且互相独立。
将散热器A设计成同时具备换热液流动层和空调冷媒流动层的双层结构，有效提高换热效率，减少热损耗。
作为优选，所述散热器A内的换热液流动层与空调冷媒流动层之间通过波浪形散热条连接。
散热器A内的换热液流动层与空调冷媒流动层之间通过波浪形散热条连接，使用波浪形散热条增大了接触面积，提高热交换效率。
采用了本发明提供的技术方案之后，在空调原有系统上进行改造，结构简单、实施方便；当电池组的发热能力不强时，仅利用空调内的原有部件即可实现电池组的散热需求，降低能耗、保护环境；实现了同时对车内乘用空间和电池组的热管理，对处于极端使用环境中的电池组有优秀的散热、加热性能；最小限度影响乘用空间的舒适性，避免直接将车载空调的制冷或制热风分流，增加热交换效率，降低对车内乘用空间制冷或制热的影响；创新性地使用新型散热器和热交换器有效提高热交换效率，同时保证较高的能量密度、降低能耗。
附图说明
图1是按照本发明的一个实施方式揭露的电池换热系统示意图；
图2是按照本发明的一个实施方式揭露的空调换热系统示意图；
图3是被动散热系统示意图；
图4是主动热管理系统示意图；
图5是电池组与车内双模加热工作模式示意图；
图6是电池组与车内双模冷却工作模式示意图；
图7是电池组单模热管理工作模式示意图；
图8是电池组单模加热工作模式示意图；
图9是电池组单模冷却工作模式示意图；
图10是散热器A的整体结构示意图；
图11是散热器A的局部结构示意图；
其中，1.电池换热系统、11.循环泵、12.换热器、13.电池组、14.电池换热系统循环管路、15.被动散热系统循环管路、16.开关阀、2.空调换热系统、21.压缩机、22.散热器A、23.散热器B、24.空调换热系统循环管路、25.管路分支、26.四通换向阀、221.换热液流动层、222.空调冷媒流动层、223.波浪形散热条、224.换热夜入口、225.换热夜出口、226冷媒入口、227冷媒出口。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1
如图1-图4所示，该发明提供一种车载电池组热管理系统，包括电池换热系统1和空调换热系统2，所述电池换热系统1包括循环泵11、换热器12、电池组13，电池组13、循环泵11和换热器12通过内部含有换热液的电池换热系统循环管路14连接，在循环泵11与换热器12之间设置控制管路通断的开关阀，空调换热系统2包括压缩机21、散热器A22、散热器B23，且压缩机21、散热器A22、散热器B23通过内部含有空调冷媒的空调换热系统循环管路24连接；电池组13、循环泵11、开关阀与散热器A22通过内部含有换热液的电池换热系统循环管路14连接形成被动散热系统。
如图10-图11所示，散热器A22内设置换热液流动层221和空调冷媒流动层222，换热液流动层221和空调冷媒流动层222交替堆叠且互相独立，空调冷媒由空调冷媒入口226流入，从出口227流出，换热液由换热液入口225流入，出口224流出；散热器A22内的换热液流动层221与空调冷媒流动层222之间通过波浪形散热条223连接，使用波浪形散热条223增大了接触面积，提高热交换效率。
整个系统不启动空调的压缩机21，将散热器A22作为被动散热部件，电池换热系统循环管路14内的换热液将电池组13的热量导出，散热器A22将换热液中的热量导出到系统外部。
实施例2
如图1-图4所示，该发明提供一种车载电池组热管理系统，包括电池换热系统1和空调换热系统2，所述电池换热系统1包括循环泵11、换热器12、电池组13，电池组13、循环泵11和换热器12通过内部含有换热液的电池换热系统循环管路14连接，在循环泵11与换热器12之间设置控制管路通断的开关阀，空调换热系统2包括压缩机21、散热器A22、散热器B23，且压缩机21、散热器A22、散热器B23通过内部含有空调冷媒的空调换热系统循环管路24连接，电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统。
电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统,主动热管理系统包括电池组与车内双模热管理和电池组单模热管理两种工作模式，且散热器A22设置与电池换热系统内的换热器12进行热交换的管路分支25，且在管路分支25上设置四通换向阀26。
如图10-图11所示，散热器A22内设置换热液流动层221和空调冷媒流动层222，换热液流动层221和空调冷媒流动层222交替堆叠且互相独立，空调冷媒由空调冷媒入口226流入，从出口227流出，换热液由换热液入口225流入，出口224流出；散热器A22内的换热液流动层221与空调冷媒流动层222之间通过波浪形散热条223连接，使用波浪形散热条223增大了接触面积，提高热交换效率。
如图5-图6所示，当主动热管理系统同时针对电池组13和车内乘用空间进行热管理时，此时为双模热管理模式，电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统,整个系统需要启动空调的压缩机21，利用空调的压缩机21的制冷能力对电池组13进行冷却，空调换热系统2中内部含有空调冷媒的空调换热系统循环管路24和电池换热系统1中内部含有换热液的电池换热系统循环管路14通过换热器12进行热量交换，空调的压缩机21制冷，散热器A22作为冷凝器使用，散热器B23作为蒸发器使用，散热器B23与换热器12进行热量交换，散热器B23使得电池组13处于散热状态的同时,散热器B23为车内乘用空间散热。
实施例3
如图1-图4所示，该发明提供一种车载电池组热管理系统，包括电池换热系统1和空调换热系统2，所述电池换热系统1包括循环泵11、换热器12、电池组13，电池组13、循环泵11和换热器12通过内部含有换热液的电池换热系统循环管路14连接，在循环泵11与换热器12之间设置控制管路通断的开关阀，空调换热系统2包括压缩机21、散热器A22、散热器B23，且压缩机21、散热器A22、散热器B23通过内部含有空调冷媒的空调换热系统循环管路24连接，电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统。
电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统,主动热管理系统包括电池组与车内双模热管理和电池组单模热管理两种工作模式，且散热器A22设置与电池换热系统内的换热器12进行热交换的管路分支25，且在管路分支25上设置四通换向阀26。
如图10-图11所示，散热器A22内设置换热液流动层221和空调冷媒流动层222，换热液流动层221和空调冷媒流动层222交替堆叠且互相独立，空调冷媒由空调冷媒入口226流入，从出口227流出，换热液由换热液入口225流入，出口224流出；散热器A22内的换热液流动层221与空调冷媒流动层222之间通过波浪形散热条223连接，使用波浪形散热条223增大了接触面积，提高热交换效率。
如图5-图6所示，当主动热管理系统同时针对电池组13和车内乘用空间进行热管理时，此时为双模热管理模式，电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统,整个系统需要启动空调的压缩机21，利用空调的压缩机21的制冷能力对电池组13进行冷却，空调换热系统2中内部含有空调冷媒的空调换热系统循环管路24和电池换热系统1中内部含有换热液的电池换热系统循环管路14通过换热器12进行热量交换，空调的压缩机21制热，通过设置的四通换向阀26实现空调系统2循环路径的反向，散热器A22作为蒸发器使用，散热器B23作为冷凝器使用， 散热器B23与换热器12进行热量交换，散热器B23使得电池组13处于加热状态的同时,散热器B23为车内乘用空间加热。
实施例4
如图1-图4所示，该发明提供一种车载电池组热管理系统，包括电池换热系统1和空调换热系统2，所述电池换热系统1包括循环泵11、换热器12、电池组13，电池组13、循环泵11和换热器12通过内部含有换热液的电池换热系统循环管路14连接，在循环泵11与换热器12之间设置控制管路通断的开关阀，空调换热系统2包括压缩机21、散热器A22、散热器B23，且压缩机21、散热器A22、散热器B23通过内部含有空调冷媒的空调换热系统循环管路24连接，电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统。
电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统,主动热管理系统包括电池组与车内双模热管理和电池组单模热管理两种工作模式，且散热器A22设置与电池换热系统内的换热器12进行热交换的管路分支25，且在管路分支25上设置四通换向阀26。
如图10-图11所示，散热器A22内设置换热液流动层221和空调冷媒流动层222，换热液流动层221和空调冷媒流动层222交替堆叠且互相独立，空调冷媒由空调冷媒入口226流入，从出口227流出，换热液由换热液入口225流入，出口224流出；散热器A22内的换热液流动层221与空调冷媒流动层222之间通过波浪形散热条223连接，使用波浪形散热条223增大了接触面积，提高热交换效率。
如图7-图9所示，当主动热管理系统单独针对电池组13进行热管理时，此时为单模热管理模式，电池组单模热管理模式内空调散热器B23停止工作，且散热器A22设置与电池换热系统内的换热器12进行热交换的管路分支25，且在管路分支25上设置四通换向阀26，当需要对电池组13进行冷却时，压缩机21进行制冷工作，散热器A22作为冷凝器使用，散热器B23未使用，电池组13通过换热器12与空调换热系统2进行热量交换，将电池组13产生的热量带走，使得电池组13处于散热状态。
实施例5
如图1-图4所示，该发明提供一种车载电池组热管理系统，包括电池换热系统1和空调换热系统2，所述电池换热系统1包括循环泵11、换热器12、电池组13，电池组13、循环泵11和换热器12通过内部含有换热液的电池换热系统循环管路14连接，在循环泵11与换热器12之间设置控制管路通断的开关阀，空调换热系统2包括压缩机21、散热器A22、散热器B23，且压缩机21、散热器A22、散热器B23通过内部含有空调冷媒的空调换热系统循环管路24连接，电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统。
电池换热系统1与空调换热系统2通过换热器12进行热交换形成主动热管理系统,主动热管理系统包括电池组与车内双模热管理和电池组单模热管理两种工作模式，且散热器A22设置与电池换热系统内的换热器12进行热交换的管路分支25，且在管路分支25上设置四通换向阀26。
如图10-图11所示，散热器A22内设置换热液流动层221和空调冷媒流动层222，换热液流动层221和空调冷媒流动层222交替堆叠且互相独立，空调冷媒由空调冷媒入口226流入，从出口227流出，换热液由换热液入口225流入，出口224流出；散热器A22内的换热液流动层221与空调冷媒流动层222之间通过波浪形散热条223连接，使用波浪形散热条223增大了接触面积，提高热交换效率。
如图7-图9所示，当主动热管理系统单独针对电池组13进行热管理时，此时为单模热管理模式，电池组单模热管理模式内空调散热器B23停止工作，且散热器A22设置与电池换热系统内的换热器12进行热交换的管路分支25，且在管路分支25上设置四通换向阀26，当需要对电池组13进行加热时，压缩机21进行制冷工作，散热器A22作为蒸发器使用，散热器B23未使用，电池组13通过换热器12与空调换热系统2进行热量交换，使得电池组13处于加热状态。
Claims (7)
1.一种车载电池组热管理系统，包括电池换热模块和空调换热模块，所述电池换热模块包括循环泵、换热器、电池组，所述电池组、循环泵和换热器通过内部含有换热液的循环管路连接，所述循环泵与换热器之间设置开关阀，所述空调换热模块包括压缩机、散热器A、散热器B，所述压缩机、散热器A、散热器B通过内部含有空调冷媒的循环管路连接，所述电池组、循环泵、开关阀与散热器A通过内部含有换热液的循环管路连接形成被动散热系统，其特征在于：所述电池换热模块与空调换热模块通过换热器进行热交换形成主动热管理系统；散热器A与换热器的管路分支上设置四通换向阀，散热器A与散热器B之间的循环管路上设置四通换向阀，使得空调换热系统中的空调冷媒可以通过循环管路进行正向循环或反向循环；压缩机启动，散热器A是冷凝器，散热器B是蒸发器，散热器B与换热器进行热量交换，使得电池组处于散热状态；或者压缩机启动，散热器A是蒸发器，散热器B是冷凝器，散热器B与换热器进行热量交换，使得电池组处于加热状态。
2.根据权利要求1所述的车载电池组热管理系统，其特征在于：所述主动热管理系统具有两种工作模式，模式之一为电池组与车内双模热管理工作模式，模式之二为电池组单模热管理工作模式。
3.根据权利要求2所述的车载电池组热管理系统，其特征在于：当所述主动热管理系统处于双模热管理工作模式时，散热器B与换热器进行热量交换。
4.根据权利要求2所述的车载电池组热管理系统，其特征在于：当所述主动热管理系统处于单模热管理工作模式时，散热器B停止工作,所述散热器A与换热器进行热量交换。
5.根据权利要求1或4所述的车载电池组热管理系统，其特征在于：所述换热器包括板式换热器。
6.根据权利要求1所述的车载电池组热管理系统，其特征在于：所述散热器A内设置换热液流动层和空调冷媒流动层，所述换热液流动层和空调冷媒流动层交替堆叠且互相独立。
7.根据权利要求6所述的车载电池组热管理系统，其特征在于：所述散热器A内的换热液流动层与空调冷媒流动层之间通过波浪形散热条连接。
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