CN106785185A - 一种液冷和加热一体化动力锂电池pack - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK。属于动力锂电池PACK技术领域。它主要是解决在PACK内采用加热装置存在空间不够用的问题。它的主要特征是：包括锂电池箱体、电池管理系统、液冷板、锂电池模组、泵、三通阀、翅片散热器、散热风扇和加热器；电池管理系统、液冷板和锂电池模组位于锂电池箱体内，液冷板与锂电池模组接触；泵、三通阀、翅片散热器、散热风扇和加热器位于锂电池箱体外，三通阀分别经水管与泵、翅片散热器和加热器连接，泵的另一端经水管与液冷板的一端连接，翅片散热器、加热器的另一端经水管与液冷板的另一端连接。本发明具有液冷与加热做成一体、节省PACK内部空间尺寸的特点，主要用于车载动力锂电池PACK。

Description

一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK
技术领域
本发明属于动力锂电池PACK技术领域。具体涉及一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，电池管理系统根据锂电池模组温度自动控制换热液体流入液冷回路还是加热回路的动力锂电池PACK，液冷板内流动的换热液体可将热传递给锂电池模组，也可将锂电池模组的热量带出。
背景技术
动力锂电池工作温度区间通常是0~40℃，过低的温度会导致压降加大，过高的温度会产生不安全因素还会降低电池使用寿命。车载动力锂电池PACK夏季要应付极端高温，冬季要耐得住极端严寒，液冷系统会较好地解决夏季炎热的问题，针对冬季严寒往往采取PACK内使用加热装置的方法，但是这会带来结构复杂、空间不够用等问题，急需设计一款既智能解决加热和冷却的问题，又不带来臃肿繁杂的结构，还不过多占用PACK内空间的动力锂电池PACK。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述技术问题而提供一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，将液冷与加热做成一体，将泵、散热器、加热器等装置都布置于PACK外部，节省了PACK内的空间尺寸，简化了结构设计。
本发明的技术解决方案是：一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：包括锂电池箱体、电池管理系统、液冷板、锂电池模组、泵、三通阀、水管、翅片散热器、散热风扇和加热器；其中，电池管理系统、液冷板和锂电池模组位于锂电池箱体内，液冷板与锂电池模组接触；泵、三通阀、翅片散热器、散热风扇和加热器位于锂电池箱体外，三通阀分别经水管与泵、翅片散热器和加热器连接，泵的另一端经水管与液冷板的一端连接，翅片散热器、加热器的另一端经水管与液冷板的另一端连接，形成液体循环管路，散热风扇安装在翅片散热器上。泵将液体从液冷板里面抽出，经过三通阀，液体根据阀门开关进入翅片散热器（此回路为液冷回路）或者加热器（此回路为加热回路）后流回液冷板，液冷回路特点是散热风扇安装在翅片散热器上，散热风扇对翅片散热器进行强制风冷，液体流经散热器被冷却后流回液冷板对锂电池模组冷却；加热回路的特点是液体流过加热器而被加热，再流进液冷板对锂电池模组加热。本发明通过电池管理系统采集锂电池模组上的温度值，智能控制三通阀来决定液体走液冷回路还是加热回路，还控制泵、冷却风扇及加热器的开关状态。
本发明的技术解决方案中所述的液冷板是通过表面贴导热贴片或涂导热硅胶后与锂电池模组接触的，实现液冷板内液体与锂电池模组的热交换。
本发明的技术解决方案中所述的锂电池箱体内壁面贴有保温材料；锂电池箱体外侧的水管、泵、三通阀及加热器的外壁面均包覆有保温材料，翅片散热器和散热风扇暴露于外界空气中。
本发明的技术解决方案中所述的锂电池箱体内壁面贴有一层保温材料；锂电池箱体外侧的水管、泵、三通阀及加热器的外壁面保温材料是一层或几层，材质是隔热气凝胶、保温棉、发泡硅胶或石棉，厚度为0.5mm~20mm。
本发明的技术解决方案中所述的电池管理系统分别与锂电池模组、泵、三通阀、散热风扇和加热器相连接，实现对冷却和加热的智能控制。
本发明的技术解决方案中所述的加热器由液体管路、电加热装置、壳体及保温材料组成，所述液体管路与电加热装置接触进行热交换，所述电加热装置包含但不限于陶瓷加热器、镍络合金加热器。
本发明的技术解决方案中所述的翅片散热器是由带翅片的铝合金制成，翅片散热器上固定有散热风扇，由散热风扇抽风或者吹风对翅片散热器进行强制对流冷却。
本发明具有液冷与加热做成一体、节省PACK内部空间尺寸和简化结构设计的特点。本发明主要用于车载动力锂电池PACK。
附图说明
图1是本发明给出实施例的示意图。
图2是本发明给出实施例的三维斜侧视图。
图3是本发明给出实施例的三维俯视图。
图4是本发明给出实施例的三维右视图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示。本发明是一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，包括锂电池箱体（Box）1、电池管理系统（BMS）2、液冷板（Cooler）3、锂电池模组（Battery module）4、泵（Pump）5、三通阀（Triple valves）6、水管（Water pipe）7、翅片散热器（Heat sink）8、散热风扇（cooling fan）9和加热器（Heater）10。其中，电池管理系统（BMS）2、液冷板（Cooler）3和锂电池模组（Battery module）4均在锂电池箱体（Box）1内，液冷板（Cooler）3表面贴导热贴片或涂导热硅胶后与锂电池模组（Battery module）4接触，实现液冷板（Cooler）3内液体与锂电池模组（Battery module）4的热交换。泵（Pump）5、三通阀（Triple valves）6、翅片散热器（Heat sink）8、散热风扇（cooling fan）9和加热器（Heater）10位于锂电池箱体（Box）1外。水管（Water pipe）7与液冷板（Cooler）3连通，穿出锂电池箱体（Box）1后与泵（Pump）5连接，而后到三通阀（Triple valves）6，三通阀（Triple valves）6将水管（Water pipe）7分为两路，一路经由翅片散热器（Heat sink）8回到锂电池箱体（Box）1内的液冷板（Cooler）3，另一路经由加热器（Heater）10回到锂电池箱体（Box）1内的液冷板（Cooler）3。散热风扇（cooling fan）9安装在翅片散热器（Heat sink）8上。锂电池箱体（Box）1内壁面贴有一层保温材料，锂电池箱体（Box）1外侧的水管（Water pipe）7、泵（Pump）5、三通阀（ Triplevalves）6及加热器（Heater）10的外壁面保温材料是一层或几层，材质是隔热气凝胶、保温棉、发泡硅胶或石棉，厚度为0.5mm~20mm，翅片散热器（Heat sink）8和散热风扇（coolingfan）9暴露于外界空气中。电池管理系统（BMS）2分别与锂电池模组（Battery module）4、泵（Pump）5、三通阀（Triple valves）6、散热风扇（cooling fan）9和加热器（Heater）10相连接，实现对冷却和加热的智能控制，其先采集锂电池模组（Battery module）4表面的温度，当温度超过35℃的时候通过I/O端口将三通阀（Triple valves）6打到开状态，导通液冷回路，关闭加热回路，且通过I/O端口将泵（Pump）5、散热风扇（cooling fan）9启动；当温度低于5℃的时候通过I/O端口将三通阀（Triple valves）6打到关状态，关闭液冷回路，导通加热回路，且通过I/O端口将泵（Pump）5、加热器（Heater）10启动。加热器（Heater）10由液体管路、电加热装置、壳体及保温材料组成，所述液体管路与电加热装置接触进行热交换，所述电加热装置包含但不限于陶瓷加热器、镍络合金加热器。翅片散热器（Heat sink）8是由带翅片的铝合金制成，翅片散热器（Heat sink）8上固定有散热风扇（cooling fan）9，由散热风扇（cooling fan）9抽风或者吹风对翅片散热器（Heat sink）8进行强制对流冷却。
未提及的图中标记：直线箭头表示液体流动方向，曲线+箭头表示电池管理系统（BMS）2温度采集线或者输出的I/O接口信号线，T表示电池管理系统（BMS）2从锂电池模组（Battery module）4表面采集到的温度信号。
泵（Pump）5将液体从液冷板（Cooler）3里面抽出，经过三通阀（Triple valves）6，液体根据阀门开关进入翅片散热器（Heat sink）8（此回路为液冷回路）或者加热器（Heater）10（此回路为加热回路）后流回液冷板（Cooler）3，液冷回路特点是散热风扇（cooling fan）9安装在翅片散热器（Heat sink）8上，散热风扇（cooling fan）9对翅片散热器（Heat sink）8进行强制风冷，液体流经翅片散热器（Heat sink）8被冷却后流回液冷板对锂电池模组（Battery module）4冷却；加热回路的特点是液体流过加热器而被加热，再流进液冷板（Cooler）3对锂电池模组（Battery module）4加热。本发明通过电池管理系统（BMS）2采集锂电池模组（Battery module）4上的温度值，智能控制三通阀（Triple valves）6来决定液体走液冷回路还是加热回路，还控制泵（Pump）5、散热风扇（cooling fan）9及加热器（Heater）10的开关状态。

Claims (7)

1.一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：包括锂电池箱体（1）、电池管理系统（2）、液冷板（3）、锂电池模组（4）、泵（5）、三通阀（6）、水管（7）、翅片散热器（8）、散热风扇（9）和加热器（10）；其中，电池管理系统（2）、液冷板（3）和锂电池模组（4）位于锂电池箱体（1）内，液冷板（3）与锂电池模组（4）接触；泵（5）、三通阀（6）、翅片散热器（8）、散热风扇（9）和加热器（10）位于锂电池箱体（1）外，三通阀（6）分别经水管（7）与泵（5）、翅片散热器（8）和加热器（10）连接，泵（5）的另一端经水管（7）与液冷板（3）的一端连接，翅片散热器（8）、加热器（10）的另一端经水管（7）与液冷板（3）的另一端连接，形成液体循环管路，散热风扇（9）安装在翅片散热器（8）上。
2.根据权利要求1所述的一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：所述的液冷板（3）是通过表面贴导热贴片或涂导热硅胶后与锂电池模组（4）接触的。
3.根据权利要求1或2所述的一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：所述的锂电池箱体（1）内壁面贴有保温材料；锂电池箱体（1）外侧的水管（7）、泵（5）、三通阀（6）及加热器（10）的外壁面均包覆有保温材料。
4.根据权利要求3所述的一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：所述的锂电池箱体（1）内壁面贴有一层保温材料；锂电池箱体（1）外侧的水管（7）、泵（5）、三通阀（6）及加热器（10）的外壁面保温材料是一层或几层，材质是隔热气凝胶、保温棉、发泡硅胶或石棉，厚度为0.5mm~20mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：所述的电池管理系统（2）分别与锂电池模组（4）、泵（5）、三通阀（6）、散热风扇（9）和加热器（10）相连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：所述的加热器（10）由液体管路、电加热装置、壳体及保温材料组成；所述电加热装置包含为陶瓷加热器或镍络合金加热器。
7.根据权利要求6所述的一种液冷和加热一体化动力锂电池PACK，其特征在于：所述的翅片散热器（8）是由带翅片的铝合金制成的翅片散热器。
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