CN106654442A - 一种动力电池冷却和加热集成系统及电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力电池冷却和加热集成系统，包括冷却液箱、循环泵和散热器，冷却液箱连接循环泵，循环泵连接散热器，还包括电池组加热冷却集成板，电池组加热冷却集成板一端连接散热器，电池组加热冷却集成板另一端连接冷却液箱。本发明的优点是：加热与冷却系统共用一套基体，使用寿命长，稳定性好，加热和冷却效果好，集成度高，使用方便，热利用率高，节省电能。

Description

一种动力电池冷却和加热集成系统及电池

技术领域

本发明涉及新能源汽车电池领域，尤其涉及动力电池冷却和加热集成系统及电池。

背景技术

现有动力电池制热系统制热原理：启动水泵和PTC加热器，冷却液经过水泵，PTC加热器，液冷板，冷却液箱进行循环加热，被加热的冷却液将热量传递给水冷板，液冷板再把热量传递给动力电池。

此种制热系统存在如下不足：加热过程中，需要将冷冻液箱、管路、PTC加热器及PTC加热器内的冷却液全部加热，且整个系统循环水路长，热量散热水泵也必须工作，耗费大量无效的热量，电能利用率低；尤其是短时间加热时，热利用率更低。

如加热10min，电热利用率40％；

如加热20min，电热利用率60％；

如加热30min，电热利用率80％；

如加热40min，电热利用率90％。

电动汽车一般采用动力电池组(一般为锂电池组)作为动力来源；锂电池组在低温环境(一般为0℃以下)时，动力电池组的充电和放电受限制，且动力电池组在低温下使用，会影响其寿命及可靠性；当动力电池组在低温下使用时，必须通过外部加热使电池组温度达到合适的使用温度(一般5℃以上)。

与此同时，动力电池组工作时，温度达到50℃以上，存在很大的安全隐患因此，动力电池低温下需要加热，而高温时需要冷却降温。

现有动力电池加热板主要由PTC和电阻加热膜两种，均只有加热功能；不能做为冷却系统的一个部件使用；而现有动力电池冷却采用自然冷却或风冷，冷却效果差，因此，现有的冷却系统效果差，加热系统与制冷系统不共用，导致需要采用两套系统才能达到动力电池工作在合适的温度范围内。

发明内容

本发明提出一种动力电池冷却和加热集成系统，解决了现有技术存在的功能单一、使用寿命短、可靠性差、冷却效果差、热利用率低、耗能大、集成度低、不够便利的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种动力电池冷却和加热集成系统，包括冷却液箱、循环泵和散热器，冷却液箱连接循环泵，循环泵连接散热器，其特征是，还包括电池组加热冷却集成板，电池组加热冷却集成板一端连接散热器，电池组加热冷却集成板另一端连接冷却液箱；所述电池组加热冷却集成板包括导热基体和设置于其上的PTC发热腔体、隔热腔、冷却液腔体、冷却液进口接头和冷却液出口接头，隔热腔设于PTC发热腔体和冷却液腔体，冷却液腔体上设有冷却液进口接头和冷却液出口接头，PTC发热腔体内设有PTC加热芯，冷却液腔体内设有冷却液，冷却液由冷却液进口接头和冷却液出口接头连接外部制冷装置。

进一步，所述导热基体是金属导热体。

进一步，所述PTC发热腔体设置至少一个。

进一步，所述冷却液腔体设置至少一个。

进一步，所述冷却液腔体设置在导热基体中间部位。

进一步，所述冷却液腔体设置至少一组。

本发明一种动力电池冷却和加热集成装置的工作方式是：当需要冷却时，由冷却液腔体内的冷却液循环给导热基体散热，导热基体给电池本体散热，实现降温目的；当需要加热时，PTC发热腔体内的PTC发热芯工作加热导热基体，导热基体给电池本体加热。

一种动力电池，其特征是，由上述一种动力电池冷却和加热集成系统和电池组成。

技术效果分析：

因在导热基体上集成了加热和冷却结构，使得同一基体上能分时使用导热基体进行散热，极大提高了集成度，省去了现有技术的加热循环系统，故节约了循环管路和整个循环装置造成的热能损失，使用只需在动力电池表面贴合即可，比如在动力电池的各个面进行粘合使用，而现有的加热和冷却是分开的，故冷却或加热循环系统不能保证各个面同时得到有效的加热或冷却，而本发明克服了此技术瓶颈。

同时本发明可以双面使用，故在组合动力电池时，方便夹紧贴合在两组动力电池之间，为保证散热功率，不同的实施例调整了，冷却液的流速。

启动集成板PTC加热器，直接加热动力电池，这种加热模式，加热过程中，外部循环系统不参与工作，热量直接传递给动力电池，热利用率高，节省电能。

如加热10min，电热利用率80％；

如加热20min，电热利用率85％；

如加热30min，电热利用率90％；

如加热40min，电热利用率95％以上。

本发明的优点是：加热与冷却系统共用一套基体，使用寿命长，稳定性好，加热和冷却效果好，集成度高，使用方便，热利用率高，节省电能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1的左视图；

图2为本发明实施例1的主视图；

图3为本发明实施例1的仰视图；

图4为本发明冷却液腔体并联结构示意图；

图5为本发明实施例1的左视图；

图6为本发明实施例1的主视图；

图7为本发明实施例1的仰视图；

图8为本发明两组冷却液腔体串联结构示意图；

图9为本发明多组冷却液腔体串联结构示意图；

图10为本发明多组冷却液腔体并联结构示意图；

图11为现有加热、冷却循环系统框图；

图12为本发明加热冷却集成系统框图；

图13为本发明提供的电池组加热冷却集成板的安装示意图。

图14为本发明提供的电池组加热冷却集成板的另一种安装示意图。

图15为本发明提供的电池组加热冷却集成板的另一种安装示意图。

图中：

1为第一PTC发热腔体；2为第二PTC发热腔体；3为第一隔热腔；4为第一冷却液腔体；5为空腔；6为第二冷却液腔体；7为第二隔热腔；8为第三PTC 发热腔体；9为第四PTC发热腔体；10为冷却液进口接头；11为冷却液出口接头；12为导热基体；13为第一PTC加热芯；14为第二PTC加热芯；15为第三PTC加热芯；16为第四PTC加热芯；101为电池组加热冷却集成板；102为冷却液箱；103为循环泵；104为散热器；105为热交换器；106为制冷循环系统。

具体实施方式

下面可以参照附图1～10以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任意技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本发明实施例提供了一种动力电池冷却和加热集成装置。

下面结合图1～3、图12对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例1

如图1-3、图12所示一种动力电池冷却和加热集成系统，包括冷却液箱、循环泵和散热器，冷却液箱连接循环泵，循环泵连接散热器，电池组加热冷却集成板一端连接散热器，电池组加热冷却集成板另一端连接冷却液箱；所述电池组加热冷却集成板包括导热基体12上设有第一PTC发热腔体1、第二PTC发热腔体2、第一隔热腔3、第一冷却液腔体4、空腔5、第二冷却液腔体6、第二隔热腔7、第三PTC发热腔体8、第四PTC发热腔体9、冷却液进口接头10和冷却液出口接头11，第一PTC发热腔体1连接第二PTC发热腔体2，第二PTC发热腔体2连接第一隔热腔3，第一隔热腔3连接第一冷却液腔体4，第一冷却液腔体4连接空腔5，空腔5连接第二冷却液腔体6，第二冷却液腔体6连接第二隔热腔7，第二隔热腔7连接第三PTC发热腔体8，第三PTC发热腔体8连接第四PTC发热腔体9，第一PTC发热腔体1内设有第一PTC加热芯13，第二PTC发热腔体2内设有第二PTC加热芯14，第三PTC发热腔体8内设有第三PTC加热芯15；第四PTC发热腔体9内设有第四PTC加热芯16，第一冷却液腔体4垂直连接冷却液进口接头10，第二冷却液腔体6垂直连接冷却液出口接头11。

实施例2

如图4所示，是在实施例1的基础上，改变第一冷却液腔体4和第二冷却液腔体6并联设置双通道，双通道冷却液腔体使得制冷率提高一倍，根据需求改变通道数量，调整制冷功率。

实施例3

如图5-7所示，导热基体12上设有第一PTC发热腔体1、第二PTC发热腔体2、第一隔热腔3、第一冷却液腔体4、空腔5、第二冷却液腔体6、第二隔热腔7、第三PTC发热腔体8、第四PTC发热腔体9、冷却液进口接头10和冷却液出口接头11，第一PTC发热腔体1连接第二PTC发热腔体2，第二PTC发热腔体2连接第一隔热腔3，第一隔热腔3连接第一冷却液腔体4，第一冷却液腔体4连接空腔5，空腔5连接第二冷却液腔体6，第二冷却液腔体6连接第二隔热腔7，第二隔热腔7连接第三PTC发热腔体8，第三PTC发热腔体8连接第四PTC发热腔体9，第一PTC发热腔体1内设有第一PTC加热芯13，第二PTC发热腔体2内设有第二PTC加热芯14，第三PTC发热腔体8内设有第三PTC加热芯15；第四PTC发热腔体9内设有第四PTC加热芯16，第一冷却液腔体4平行连接冷却液进口接头10，第二冷却液腔体6平行连接冷却液出口接头11。

实施例4

如图8所示，第一冷却液腔体4与第二冷却液腔体6串联连接，控制制冷量的流速可以提高冷却的能耗比，采用四条冷却液腔体，提高冷却效率的同时降低能耗35％。

实施例5

如图9所示，第一冷却液腔体4与第二冷却液腔体6串联连接，控制制冷量的流速可以提高冷却的能耗比，采用四组冷却液腔体，提高冷却效率的同时降低能耗45％，缩短四分之一冷却时间。

实施例6

如图10所示，第一冷却液腔体4与第二冷却液腔体6并联连接，控制制冷量的流速可以提高冷却的能耗比，采用四组并联冷却液腔体，提高冷却效率的同时降低能耗55％，缩短三分之一冷却时间。

本发明还提供了一种动力电池，包括所述加热器和集成控制系统和动力电池模组。

图13-15为电池组加热冷却集成板101三种常见安装示意图，极大的改善了安装的便捷性。

上述本发明所公开的任意技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

另外，上述本发明公开的任意技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任意部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种动力电池冷却和加热集成系统，包括冷却液箱、循环泵和散热器，冷却液箱连接循环泵，循环泵连接散热器，其特征是，还包括电池组加热冷却集成板，电池组加热冷却集成板一端连接散热器，电池组加热冷却集成板另一端连接冷却液箱；所述电池组加热冷却集成板包括导热基体和设置于其上的PTC发热腔体、隔热腔、冷却液腔体、冷却液进口接头和冷却液出口接头，隔热腔设于PTC发热腔体和冷却液腔体，冷却液腔体上设有冷却液进口接头和冷却液出口接头，PTC发热腔体内设有PTC加热芯，冷却液腔体内设有冷却液，冷却液由冷却液进口接头和冷却液出口接头连接外部制冷装置。

2.如权利要求1所述动力电池冷却和加热集成系统，其特征是，所述导热基体是金属导热体。

3.如权利要求1所述动力电池冷却和加热集成系统，其特征是，所述PTC发热腔体设置至少一个。

4.如权利要求1所述动力电池冷却和加热集成系统，其特征是，所述冷却液腔体设置至少一个。

5.如权利要求1所述动力电池冷却和加热集成系统，其特征是，所述冷却液腔体设置在导热基体中间部位。

6.如权利要求1所述动力电池冷却和加热集成系统，其特征是，所述冷却液腔体设置至少一组。

7.一种动力电池，其特征是，由权利要求1-6任一项所述动力电池冷却和加热集成系统和电池组成。