CN107749505A - 一种用于动力电池的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于动力电池的冷却系统，属于车辆领域。该冷却系统包括内部冷却液通道，设置于所述动力电池的内部，具有入口和出口，用于流通冷却液；和外部冷却单元，设置于所述动力电池的外部，包括外部冷却液通道，与所述内部冷却液通道的所述入口和所述出口相连通；以及换向单元，用于周期性地改变所述冷却液的流动方向，使得所述外部冷却液通道的所述冷却液可从所述入口流入，经所述内部冷却液通道从所述出口流出，或从所述出口流入，经所述内部冷却液通道从所述入口流出。所述冷却系统能有效均衡动力电池内各电池芯的温度，从而改善动力电池的充放电效率并延长其使用寿命。

Description

一种用于动力电池的冷却系统

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种用于动力电池的冷却系统。

背景技术

动力电池是电动汽车的动力源，其温度对动力电池的充放电效率和使用寿命具有显著影响。为了保证动力电池的稳定工作，需要设计一种有效的冷却系统对所述动力电池进行冷却。

现有技术中的冷却系统，通常在动力电池内部布置冷却通道，在所述冷却通道内流通冷却液，即从所述冷却通道的一端流入，另一端流出，流出的冷却液经热交换单元冷却后再流入所述动力电池内部的冷却通道，如此循环达到冷却动力电池的目的。

但是这种单向流动的冷却系统使得冷却液入口处的温度低于出口处的温度，存在较大温差，导致动力电池各电池芯的电压出现差异，从而影响动力电池的充放电效率和使用寿命。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于动力电池的冷却系统，该冷却系统能有效改善动力电池的充放电效率并延长其使用寿命。

特别地，本发明提供了一种用于动力电池的冷却系统，包括：

内部冷却液通道，设置于所述动力电池的内部，具有入口和出口，用于流通冷却液；和

外部冷却单元，设置于所述动力电池的外部，包括：

外部冷却液通道，与所述内部冷却液通道的所述入口和所述出口相连通；以及

换向单元，用于改变所述冷却液的流动方向，使得所述外部冷却液通道的所述冷却液可从所述入口流入，经所述内部冷却液通道从所述出口流出，或从所述出口流入，经所述内部冷却液通道从所述入口流出。

进一步地，所述外部冷却单元还包括：

热交换单元，串联于所述外部冷却液通道，用于冷却所述冷却液；和

泵，串联于所述外部冷却液通道，用于为所述冷却液的流动提供动力。

进一步地，所述外部冷却液通道包括：

分别与所述热交换单元连通的第一通道、第二通道和第三通道，分别与所述入口和所述出口连通的第四通道和第五通道，

所述第二通道远离所述热交换单元的一端分叉形成第一分流端和第二分流端，其中，

所述第一通道远离所述热交换单元的一端、所述第一分流端和所述第四通道远离所述入口的一端连通于交汇点A，

所述第三通道远离所述热交换单元的一端、所述第二分流端和所述第五通道远离所述出口的一端连通于交汇点C。

进一步地，所述泵串联于所述第二通道靠近所述热交换单元的一端。

进一步地，所述换向单元包括：

第一二通阀，设置于所述第一通道与所述第四通道交汇处，用于控制所述第一通道与所述第四通的开闭；

第二二通阀，设置于所述第二通道的所述第一分流端与所述第四通道交汇处，用于控制所述第二通道与所述第四通道的开闭；

三通阀，设置于所述第二通道的分叉点B处，用于控制所述第一分流端或所述第二分流端的开闭；

第三二通阀，设置于所述第二分流端与所述第五通道交汇处，用于控制所述第二通道与所述第五通道的开闭；和

第四二通阀，设置于所述第三通道与所述第五通道交汇处，用于控制所述第三通道与所述第五通道的开闭。

进一步地，所述第一二通阀、所述第二二通阀、所述第三二通阀和所述第四二通阀均为电磁二通阀，所述三通阀为电磁三通阀。

进一步地，所述外部冷却单元还包括控制单元，用于控制所述第一二通阀、所述第二二通阀、所述第三二通阀、所述第四二通阀和所述三通阀的开闭，以使得所述冷却系统形成正向流动工况和反向流动工况。

进一步地，所述冷却系统处于所述正向流动工况时，控制所述第一二通阀和所述第三二通阀关闭，所述第二二通阀和所述第四二通阀开启，所述三通阀开启所述第二通道的所述第一分流端，并关闭所述第二通道的所述第二分流端，

此时，所述冷却液在所述泵的作用下由所述热交换单元流入所述第二通道，经所述第一分流端、所述交汇点A流入所述第四通道，进而流入所述入口，再流经所述内部冷却液通道并在所述出口处流出，从所述出口处流出的所述冷却液流入所述第五通道，经所述交汇点C依次流入所述第三通道和所述热交换单元。

进一步地，所述冷却系统处于所述反向流动工况时，控制所述第一二通阀和所述第三二通阀开启，所述第二二通阀和所述第四二通阀关闭，所述三通阀开启所述第二通道的所述第二分流端，并关闭所述第二通道的所述第一分流端，

此时，所述冷却液在所述泵的作用下由所述热交换单元流入所述第二通道，经所述第二分流端、所述交汇点C流入所述第五通道，进而流入所述出口，再流经所述内部冷却液通道并在所述入口处流出，从所述入口处流出的所述冷却液流入所述第四通道，经所述交汇点A依次流入所述第一通道和所述热交换单元。

本发明的冷却系统由于在外部冷却单元中设置了换向单元，通过所述换向单元切换所述冷却液流入所述内部冷却通道的方向，能有效均衡动力电池内的温度分布，降低动力电池内各电池芯之间的电压差异，从而提高动力电池的充放电效率，并延长所述动力电池的使用寿命。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的冷却系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的冷却系统的正向流动工况的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的冷却系统的反向流动工况的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的冷却系统的结构示意图。如图1所示，所述冷却系统一般性地可包括内部冷却液通道(图中未示出)和外部冷却单元20。所述内部冷却液通道设置于所述动力电池10的内部，具有入口101和出口102，用于流通冷却液，所述内部冷却通道在所述动力电池10内部的布置形式可以是现有技术中的任意一种形式。所述外部冷却单元20设置于所述动力电池10的外部，包括外部冷却液通道和换向单元。所述外部冷却液通道与所述内部冷却液通道的所述入口101和所述出口102相连通。所述换向单元用于改变所述冷却液的流动方向，使得所述外部冷却液通道的所述冷却液可从所述入口101流入，经所述内部冷却液通道从所述出口102流出，或从所述出口102流入，经所述内部冷却液通道从所述入口101流出。

本发明的冷却系统由于在外部冷却单元20中设置了换向单元，通过所述换向单元切换所述冷却液流入所述内部冷却通道的方向，即可以从所述内部冷却通道的所述入口101流入，所述出口102流出；也可以从所述出口102流入，所述入口101流出。当冷却液单向流动时，所述动力电池10沿所述冷却液流动方向的温度分布不均匀，温度的差异会导致各电池芯之间的电压差异，使得某些电池较其他电池而言过早地降至截止电压，从而影响充放电效率并对使用寿命有不利的影响。而本发明的冷却系统可以切换所述冷却液的流动方向，能有效均衡所述动力电池10内的温度分布，从而提高所述动力电池10的充放电效率，并延长所述动力电池10的使用寿命。

如图1所示，在本发明的另一个实施例中，所述外部冷却单元20还包括热交换单元30和泵40。所述热交换单元30串联于所述外部冷却液通道，用于冷却所述冷却液。所述泵40串联于所述外部冷却液通道，用于为所述冷却液的流动提供动力。

在一个实施例中，如图1所示，所述外部冷却液通道还包括分别与所述热交换单元30连通的第一通道211、第二通道212和第三通道213，分别与所述入口101和所述出口102连通的第四通道214和第五通道215。所述第二通道212远离所述热交换单元的一端分叉形成第一分流端201和第二分流端202，其中，所述第一通道211远离所述热交换单元30的一端、所述第一分流端201和所述第四通道214远离所述入口的一端连通于交汇点A，所述第三通道213远离所述热交换单元30的一端、所述第二分流端202和所述第五通道215远离所述出口102的一端连通于交汇点C。所述泵40串联于所述第二通道212靠近所述热交换单元30的一端。

如图1所示，所述换向单元包括第一二通阀221、第二二通阀222、第三二通阀223、第四二通阀224和三通阀225。所述第一二通阀221设置于所述第一通道211与所述第四通道214交汇处，用于控制所述第一通道211与所述第四通道214的开闭。所述第二二通阀222设置于所述第二通道212的所述第一分流端201与所述第四通道214交汇处，用于控制所述第二通道212与所述第四通道214的开闭。所述三通阀225设置于所述第二通道212的分叉点B处，用于控制所述第一分流端或所述第二分流端的开闭。所述第三二通阀223设置于所述第二分流端202与所述第五通道215交汇处，用于控制第二通道和第五通道的开闭。所述第四二通阀224设置于所述第三通道213与所述第五通道215交汇处，用于控制所述第三通道213与所述第五通道215的开闭。

优选地，所述第一二通阀221、所述第二二通阀222、所述第三二通阀223和所述第四二通阀224均为电磁二通阀，所述三通阀225为电磁三通阀。所述外部冷却单元20还包括控制单元(图中未示出)，用于控制所述第一二通阀221、所述第二二通阀222、所述第三二通阀223、所述第四二通阀224和所述三通阀225的开闭，以使得所述冷却系统形成正向流动工况和反向流动工况。

图2是根据本发明一个实施例的冷却系统的正向流动工况的示意图。如图2所示，所述冷却系统处于所述正向流动工况时，控制所述第一二通阀221和所述第三二通阀223关闭，所述第二二通阀222和所述第四二通阀224开启，所述三通阀225连通所述第二通道212的所述第一分流端201并关闭所述第二通道212的所述第二分流端202。

此时，参见图2中的箭头指向，所述冷却液在所述泵40的作用下由所述热交换单元30流入所述第二通道212，经所述第一分流端201、所述交汇点A流入所述第四通道214，进而流入所述入口101，再流经所述内部冷却液通道并在所述出口102处流出，从所述出口102处流出的所述冷却液流入所述第五通道215，经所述交汇点C依次流入所述第三通道213和所述热交换单元30。

图3是根据本发明一个实施例的冷却系统的反向流动工况的示意图。如图3所示，所述冷却系统处于所述反向流动工况时，控制所述第一二通阀221和所述第三二通阀223开启，所述第二二通阀222和所述第四二通阀224关闭，所述三通阀225开启所述第二通道212的所述第二分流端202并关闭所述第二通道212的所述第一分流端201。

此时，参见图3中的箭头指向，所述冷却液在所述泵40的作用下由所述热交换单元30流入所述第二通道212，经所述第二分流端202、所述交汇点C流入所述第五通道215，进而流入所述出口102，再流经所述内部冷却液通道并在所述入口101处流出，从所述入口101处流出的所述冷却液流入所述第四通道214，经所述交汇点A依次流入所述第一通道211和所述热交换单元30。

所述控制单元可以周期性地改变电磁二通阀的开闭以及电磁三通阀的换向，从而周期性切换所述冷却液的流动方向，例如，一次正向流动，一次反向流动，循环切换，使得动力电池10内部的冷却液温度均匀化，而不是单向流动时，总是入口101处的温度低于出口102处的温度。这种冷却系统的结构简单，可利用现有的动力电池10内部冷却液通道，通过改造其外部冷却液通道的形式即可实现本发明的方案，易于实现。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种用于动力电池的冷却系统，包括：

内部冷却液通道，设置于所述动力电池的内部，具有入口和出口，用于流通冷却液；和

外部冷却单元，设置于所述动力电池的外部，包括：

外部冷却液通道，与所述内部冷却液通道的所述入口和所述出口相连通；以及

换向单元，用于改变所述冷却液的流动方向，使得所述外部冷却液通道的所述冷却液可从所述入口流入，经所述内部冷却液通道从所述出口流出，或从所述出口流入，经所述内部冷却液通道从所述入口流出。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述外部冷却单元还包括：

热交换单元，串联于所述外部冷却液通道，用于冷却所述冷却液；和

泵，串联于所述外部冷却液通道，用于为所述冷却液的流动提供动力。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述外部冷却液通道包括：

分别与所述热交换单元连通的第一通道、第二通道和第三通道，分别与所述入口和所述出口连通的第四通道和第五通道，

所述第二通道远离所述热交换单元的一端分叉形成第一分流端和第二分流端，其中，

所述第一通道远离所述热交换单元的一端、所述第一分流端和所述第四通道远离所述入口的一端连通于交汇点A，

所述第三通道远离所述热交换单元的一端、所述第二分流端和所述第五通道远离所述出口的一端连通于交汇点C。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述泵串联于所述第二通道靠近所述热交换单元的一端。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述换向单元包括：

第一二通阀，设置于所述第一通道与所述第四通道交汇处，用于控制所述第一通道与所述第四通的开闭；

第二二通阀，设置于所述第二通道的所述第一分流端与所述第四通道交汇处，用于控制所述第二通道与所述第四通道的开闭；

三通阀，设置于所述第二通道的分叉点B处，用于控制所述第一分流端或所述第二分流端的开闭；

第三二通阀，设置于所述第二分流端与所述第五通道交汇处，用于控制所述第二通道与所述第五通道的开闭；和

第四二通阀，设置于所述第三通道与所述第五通道交汇处，用于控制所述第三通道与所述第五通道的开闭。

6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述第一二通阀、所述第二二通阀、所述第三二通阀和所述第四二通阀均为电磁二通阀，所述三通阀为电磁三通阀。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述外部冷却单元还包括控制单元，用于控制所述第一二通阀、所述第二二通阀、所述第三二通阀、所述第四二通阀和所述三通阀的开闭，以使得所述冷却系统形成正向流动工况和反向流动工况。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统处于所述正向流动工况时，控制所述第一二通阀和所述第三二通阀关闭，所述第二二通阀和所述第四二通阀开启，所述三通阀开启所述第二通道的所述第一分流端，并关闭所述第二通道的所述第二分流端，

此时，所述冷却液在所述泵的作用下由所述热交换单元流入所述第二通道，经所述第一分流端、所述交汇点A流入所述第四通道，进而流入所述入口，再流经所述内部冷却液通道并在所述出口处流出，从所述出口处流出的所述冷却液流入所述第五通道，经所述交汇点C依次流入所述第三通道和所述热交换单元。

9.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统处于所述反向流动工况时，控制所述第一二通阀和所述第三二通阀开启，所述第二二通阀和所述第四二通阀关闭，所述三通阀开启所述第二通道的所述第二分流端，并关闭所述第二通道的所述第一分流端，

此时，所述冷却液在所述泵的作用下由所述热交换单元流入所述第二通道，经所述第二分流端、所述交汇点C流入所述第五通道，进而流入所述出口，再流经所述内部冷却液通道并在所述入口处流出，从所述入口处流出的所述冷却液流入所述第四通道，经所述交汇点A依次流入所述第一通道和所述热交换单元。