CN108346839A - 电池换热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池换热系统，其包括进液机构、换热机构以及出液机构。进液机构提供循环液。换热机构与进液机构连通，包括：多个换热单元，各换热单元用于加热或冷却相应的电池模组；以及多个连接单元，将所述多个换热单元以串并联的方式连接在一起。出液机构与换热机构连通，且进液机构提供的循环液流经换热机构后从出液机构流出。在根据本发明的电池换热系统中，由于所述多个连接单元是以串并联的方式连接在一起，既能保证各换热单元内部循环液的流量，也能避免电池换热系统内部压降过大，防止循环液在流动过程中产生热量累积，提高换热效率，实现对多个电池模组的温度控制。

Description

电池换热系统
技术领域
本发明涉及电池热管理领域，尤其涉及一种电池换热系统。
背景技术
随着新能源汽车的兴起，人们对新能源汽车的要求也越来越高，关注的焦点是续航里程、使用性能及寿命三个方面，为了满足消费者的需求，电池厂商往往将动力电池越做越大，成组个数越来越多，导致电池在使用过程中产生的热量越来越难以及时散出，低温加热也越来越慢，尤其是动力电池在快充过程中，产热量急剧增加，热量累积更加严重。如何将大规模成组动力电池的工作温度及电芯温差控制在合理温度范围之内、发挥出动力电池的最佳性能、减缓动力电池寿命衰减，成为推广新能源汽车亟待解决的关键技术问题。
当新能源汽车内动力电池个数较多时，在使用过程中往往容易造成热量累积，空气冷却已不能满足热管理系统的要求，尤其增加快充功能后，对热管理系统的冷却能力要求更高，就需要通过液体冷却来实现电池温度的控制。
电芯成组后，每个模组往往会有单独的冷却单元对其进行温度控制，目前各冷却单元之间大多采用单独的串联或并联结构，但是串联会导致系统压降过大，并且循环液在流动过程中产生热量累积，造成换热效率低；并联会导致各个冷却单元内循环液流量较少，换热效果差。电芯成组个数较多时，模组又会出现多层排布，使热管理系统更加复杂。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电池换热系统，其能提高换热效率，实现对多个电池模组的温度控制。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电池换热系统，其包括进液机构、换热机构以及出液机构。进液机构提供循环液。换热机构与进液机构连通，包括：多个换热单元，各换热单元用于加热或冷却相应的电池模组；以及多个连接单元，将所述多个换热单元以串并联的方式连接在一起。出液机构与换热机构连通，且进液机构提供的循环液流经换热机构后从出液机构流出。
本发明的有益效果如下：
在根据本发明的电池换热系统中，由于所述多个连接单元是以串并联的方式连接在一起，既能保证各换热单元内部循环液的流量，也能避免电池换热系统内部压降过大，防止循环液在流动过程中产生热量累积，提高换热效率，实现对多个电池模组的温度控制。
附图说明
图1为根据本发明的电池换热系统的示意图；
图2为根据本发明的电池换热系统的进液接头组件的一示意图；
图3为根据本发明的电池换热系统的进液接头组件的另一示意图；
图4为根据本发明的电池换热系统的进液接头组件的进液用法兰盘的示意图；
图5为根据本发明的电池换热系统的进液接头组件的进液用密封圈的示意图；
图6为根据本发明的电池换热系统的进液接头组件的进液用胶垫的示意图；
图7为根据本发明的电池换热系统的出液接头组件的一示意图；
图8为根据本发明的电池换热系统的出液接头组件的另一示意图；
图9为根据本发明的电池换热系统的出液接头组件的出液用法兰盘的示意图；
图10为根据本发明的电池换热系统的出液接头组件的出液用密封圈的示意图；
图11为根据本发明的电池换热系统的出液接头组件的出液用胶垫的示意图；
图12为根据本发明的电池换热系统的一个换热单元的示意图；
图13为根据本发明的电池换热系统的换热单元的一集流管的示意图；
图14为图13的集流管的连接片的示意图；
图15为图14虚线框部分的放大图；
图16为图13的集流管的集流室的示意图；
图17为图16虚线框部分的放大图；
图18为根据本发明的电池换热系统的调节片的示意图；
图19为根据本发明的电池换热系统的一个分流接头的示意图；
图20为根据本发明的电池换热系统的一个汇流接头的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1进液机构 21421扣压槽
11进液接头组件 215调节片
111进液用连接管 22连接单元
1111进液用配合凸面 221连接软管
112进液用法兰盘 222连接硬管
1121进液用凹槽 3出液机构
113进液用密封圈 31出液接头组件
114进液用接头 311出液用连接管
115进液用护板 3111出液用配合凸面
116进液用胶垫 312出液用法兰盘
12分流组件 3121出液用凹槽
121分流总管 313出液用密封圈
122分流支管 314出液用接头
123分流接头 315出液用护板
2换热机构 316出液用胶垫
21换热单元 32汇流组件
211液冷管 321汇流总管
212进液头 322汇流支管
213出液头 323汇流接头
214集流管 S1凸起
2141连接片 S2凸起
21411通道 P1凸部
21412扣齿 P2凸部
2142集流室
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的电池换热系统。
参照图1至图20，根据本发明的电池换热系统包括进液机构1、换热机构2以及出液机构3。进液机构1提供循环液。换热机构2与进液机构1连通，包括：多个换热单元21，各换热单元21用于加热或冷却相应的电池模组；以及多个连接单元22，将所述多个换热单元21以串并联的方式连接在一起。出液机构3与换热机构2连通，且进液机构1提供的循环液流经换热机构2后从出液机构3流出。
在根据本发明的电池换热系统中，由于所述多个连接单元22是以串并联的方式连接在一起，既能保证各换热单元21内部循环液的流量，也能避免电池换热系统内部压降过大，防止循环液在流动过程中产生热量累积，提高换热效率，实现对多个电池模组的温度控制。
在此补充的是，所述多个连接单元22可以依据换热单元21的规格和位置将所述多个换热单元21串并联。例如，所述多个连接单元22在位置上为多层结构，则可以将各层中的连接单元22串联在一起，而层与层之间并联；例如，一个规格大的换热单元21可以同时与多个规格小的换热单元21串联(也就是这几个规格小的换热单元21并联)。总之，所述多个换热单元21之间的连接关系可以灵活设定，不限于现有技术中的串联或并联。
在根据本发明的电池换热系统中，参照图1，换热机构2分成多个并联的换热支路，各换热支路包括所述多个换热单元21中的一些换热单元21以及将所述一些换热单元21串联在一起的一些连接单元22。这是一种优选的串并联方式，通过设置多个并联的换热支路，避免因全部串联造成电池换热系统内部压降过大，防止循环液在流动过程中产生热量累积，提高换热效率；同时，各换热支路内的多个换热单元21串联，又能保证各换热单元21内部循环液的流量，提高换热效率。当然，也可以为其它的串并联的方式，依需求而定。
在根据本发明的电池换热系统中，参照图1，进液机构1包括：进液接头组件11，与外部的供液管道连通；分流组件12，与进液接头组件11连通并将流入的循环液分为多路，分别流入对应的换热支路。出液机构3包括：出液接头组件31，与外部的出液管道连通；以及汇流组件32，分别与出液接头组件31和所述多个换热支路连通，并将经由所述多个换热支路流入的循环液汇集到出液接头组件31。本发明的电池换热系统可用于电动汽车中电池包的冷却和加热，而进液接头组件11和出液接头组件31是电池换热系统与整车的连接装置。
在根据本发明的电池换热系统中，进液接头组件11和出液接头组件31为VDA标准接头、SAE标准接头或其他连接形式。
在根据本发明的电池换热系统中，所述电池换热系统由箱体收容和支撑。参照图2至图5，进液接头组件11包括：进液用连接管111，一端与分流组件12连通，另一端延伸到箱体外并与外部的供液管道连通；进液用法兰盘112，套设在进液用连接管111上并与箱体固定连接，且设有进液用凹槽1121；以及进液用密封圈113，收容于进液用凹槽1121内并夹持在进液用法兰盘112与箱体之间。进液用法兰盘112通过焊接固定在进液用连接管111上。进液用密封圈113与进液用法兰盘112连接的表面上还设有凸起S1，凸起S1能够保证进液用法兰盘112与进液用密封圈113为过盈配合，防止进液用密封圈113在安装过程中脱落。
参照图7至图10，出液接头组件31包括：出液用连接管311，一端与汇流组件32连通，另一端延伸到箱体外并与外部的出液管道连通；出液用法兰盘312，套设在出液用连接管311上并与箱体固定连接，且设有出液用凹槽3121；以及出液用密封圈313，收容于出液用凹槽3121内并夹持在出液用法兰盘312与箱体之间。出液用法兰盘312通过焊接固定在出液用连接管311上。出液用密封圈313与出液用法兰盘312连接的表面上还设有凸起S2，凸起S2能够保证出液用法兰盘312与出液用密封圈313为过盈配合，防止出液用密封圈313在安装过程中脱落。
在根据本发明的电池换热系统中，外部的供液管道和出液管道均设有母插头；参照图2，进液接头组件11还包括固定在进液用连接管111上的进液用接头114，进液用接头114与供液管道的母插头插接配合以将进液用连接管111的另一端与供液管道连通；参照图7，出液接头组件31还包括固定在出液用连接管311上的出液用接头314，出液用接头314与出液管道的母插头插接配合以将出液用连接管311的另一端与出液管道连通。进液用接头114可以实现进液用连接管111与供液管道的快速连接，出液用接头314可以实现出液用连接管311与出液管道的快速连接，提高装配效率，且这种插接的方式连接强度高，密封性好。进液用连接管111与进液用接头114通过胀管连接在一起，出液用连接管311与出液用接头314通过胀管连接在一起。
在根据本发明的电池换热系统中，外部的供液管道和出液管道均设有母插头；参照图3，进液用连接管111具有进液用配合凸面1111，进液用配合凸面1111与供液管道的母插头插接配合以将进液用连接管111的另一端与供液管道连通；参照图8，出液用连接管311具有出液用配合凸面3111，出液用配合凸面3111与出液管道的母插头插接配合以将出液用连接管311的另一端与出液管道连通。进液用配合凸面1111可以直接在进液用连接管111上形成，从而省去进液用接头114，出液用配合凸面3111可以直接在出液用连接管311上形成，从而省去出液用接头314。
在根据本发明的电池换热系统中，进液用连接管111还可以通过胶管和卡箍与供液管道连通(通过两个卡箍分别将胶管的两端夹紧在进液用连接管111和供液管道上)；同样地，出液用连接管311也可以通过胶管和卡箍与出液管道连通。
在根据本发明的电池换热系统中，进液用法兰盘112固定在箱体的一个凹孔内，为了防止外界杂质通过凹孔进入箱体，需要将凹孔封闭，因此，参照图2和图3，进液接头组件11还包括进液用护板115和进液用胶垫116，套设在进液用连接管111上，以将进液用法兰盘112封闭在凹孔内，提高密封性；参照图6，进液用胶垫116可设置凸部P1，进液用护板115套设在凸部P1上，避免进液用护板115与进液用连接管111直接接触，避免进液用护板115腐蚀进液用连接管111(两者为不同的金属材质，直接套接在一起容易发生电化学腐蚀)。同样的，参照图7、图8和图11，出液接头组件31还包括出液用护板315和出液用胶垫316，套设在出液用连接管311上，出液用胶垫316可设置凸部P2。
在根据本发明的电池换热系统中，参照图1，分流组件12包括：分流总管121，与进液接头组件11连接；多个分流支管122，分别与对应的换热支路连接；以及分流接头123，连接分流总管121和所述多个分流支管122。汇流组件32包括：汇流总管321，与出液接头组件31连接；多个汇流支管322，分别与对应的换热支路连接；以及汇流接头323，连接汇流总管321和所述多个汇流支管322。分流接头123和汇流接头323可为多通接头。
在根据本发明的电池换热系统中，所述换热支路为两个，分流支管122和汇流支管322为两个。参照图19，分流接头123是由两个等径的连接管制成的三通接头，其中，一个连接管的两端分别与两个分流支管122扣压在一起(通过铝套将分流支管122扣压在连接管上，后述的扣压也是通过铝套实现)，中部具有分流开口，另一个连接管的一端与分流总管121扣压在一起，所述另一个连接管的另一端经过缩口处理后伸入分流开口内并与分流开口密封连接。参照图20，汇流接头323是由两个等径的连接管制成的三通接头，其中，一个连接管的两端分别与两个汇流支管322扣压在一起，中部具有汇流开口，另一个连接管的一端与汇流总管321扣压在一起，所述另一个连接管的另一端经过缩口处理后伸入汇流开口内并与汇流开口密封连接。
在现有的三通结构中，通常采用注塑制成的塑料三通管，但是这种塑料三通管对尺寸和结构有一定的限制，而分流接头123(或汇流接头323)是由两个等径的连接管制成制成，工艺简单、质量好、成本低，且不受形状和长度方面的限制。
制成分流接头123(或汇流接头323)的两个连接管为金属管，便于内部液体温度的检测(金属材质的导热性好，可直接检测连接管的壁温来判断内部液体的温度，泄漏风险小)。
在根据本发明的电池换热系统中，分流支管122和汇流支管322均为软管，且通过卡箍与对应的换热支路固定连接。由于分流支管122和汇流支管322为软管，所以可以自由的调整分流支管122和汇流支管322的角度，适用于多层结构分布的换热单元21。
在根据本发明的电池换热系统中，参照图1和图12，各换热单元21包括：多个液冷管211，平行排列，支撑并安装电池模组，以加热或冷却相应的电池模组；两个集流管214，分别设置于所述多个液冷管211的两端，并与所述多个液冷管211连通；进液头212，设置在一个集流管214上，且循环液经进液头212流入所述一个集流管214；出液头213，设置在一个集流管214上，且循环液经出液头213从所述一个集流管214流出。
在根据本发明的电池换热系统中，进液头212和出液头213分别设置在两个不同的集流管214上(针对单独一个换热单元21，并不是所有的换热单元21都是这种结构)。
在根据本发明的电池换热系统中，参照图12，进液头212和出液头213设置在一个集流管214上(针对单独一个换热单元21，并不是所有的换热单元21都是这种结构)；参照图13至图17，另一个集流管214包括：连接片2141，具有与所述多个液冷管211连通的通道21411以及位于边缘的多个扣齿21412；以及集流室2142，具有与扣齿21412对应的扣压槽21421，连接片2141和集流室2142通过扣齿21412与扣压槽21421的配合密封连接在一起，连接片2141和集流室2142之间形成供液体流动的流道。
现有的集流管214为一个方管，两端设置堵盖，以将方管的两端封闭，为了在集流管214上设置进液头212(或出液头213)，方管的宽度较大，占用的空间大；但是，当进液头212和出液头213设置在同一个集流管214上时，另一个集流管214的宽度可以减小，从而节省空间。另外，所述另一个集流管214是通过连接片2141和集流室2142通过扣接连接在一起，结构简单，装配方便。为了提高连接片2141和集流室2142的密封性，可以将连接片2141和集流室2142连接的边缘焊接在一起。
在根据本发明的电池换热系统中，参照图1、图12和图18，各换热单元21还包括：调节片215，设置在集流管214上，以调节集流管214内部的流量。进液头212为多通接头或二通接头。出液头213为多通接头或二通接头。对于规格较大的换热单元21，如果进液头212(或出液头213)为二通接头(即循环液只能通过一个开口进入集流管214)，容易造成集流管214各部分的流量不均，而如果进液头212为多通接头，同时给循环液提供多个进入集流管214的开口，能够有效的调节循环液在集流管214不同部分的流量，提高均匀性。
在根据本发明的电池换热系统中，参照图1，各连接单元22包括：两个连接软管221，一个连接软管221与一个换热单元21的出液头213固定连接，另一个连接软管221与另一个换热单元21的进液头212固定连接；连接硬管222，连接两个连接软管221。通过改变连接硬管222的折弯角度和高度，可以实现不同位置的两个换热单元21的连接。
在根据本发明的电池换热系统中，所述两个连接软管221通过卡箍与对应的换热单元21固定连接。

Claims (10)

1.一种电池换热系统，其特征在于，包括：
进液机构(1)，提供循环液；
换热机构(2)，与进液机构(1)连通，包括：
多个换热单元(21)，各换热单元(21)用于加热或冷却相应的电池模组；以及
多个连接单元(22)，将所述多个换热单元(21)以串并联的方式连接在一起；
出液机构(3)，与换热机构(2)连通，且进液机构(1)提供的循环液流经换热机构(2)后从出液机构(3)流出。
2.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，换热机构(2)分成多个并联的换热支路，各换热支路包括所述多个换热单元(21)中的一些换热单元(21)以及将所述一些换热单元(21)串联在一起的一些连接单元(22)。
3.根据权利要求2所述的电池换热系统，其特征在于，
进液机构(1)包括：
进液接头组件(11)，与外部的供液管道连通；
分流组件(12)，与进液接头组件(11)连通并将流入的循环液分为多路，分别流入对应的换热支路；
出液机构(3)包括：
出液接头组件(31)，与外部的出液管道连通；以及
汇流组件(32)，分别与出液接头组件(31)和所述多个换热支路连通，并将经由所述多个换热支路流入的循环液汇集到出液接头组件(31)。
4.根据权利要求3所述的电池换热系统，其特征在于，
所述电池换热系统由箱体收容和支撑；
进液接头组件(11)包括：
进液用连接管(111)，一端与分流组件(12)连通，另一端延伸到箱体外并与外部的供液管道连通；
进液用法兰盘(112)，套设在进液用连接管(111)上并与箱体固定连接，且设有进液用凹槽(1121)；以及
进液用密封圈(113)，收容于进液用凹槽(1121)内并夹持在进液用法兰盘(112)与箱体之间；
出液接头组件(31)包括：
出液用连接管(311)，一端与汇流组件(32)连通，另一端延伸到箱体外并与外部的出液管道连通；
出液用法兰盘(312)，套设在出液用连接管(311)上并与箱体固定连接，且设有出液用凹槽(3121)；以及
出液用密封圈(313)，收容于出液用凹槽(3121)内并夹持在出液用法兰盘(312)与箱体之间。
5.根据权利要求3所述的电池换热系统，其特征在于，
分流组件(12)包括：
分流总管(121)，与进液接头组件(11)连接；
多个分流支管(122)，分别与对应的换热支路连接；以及
分流接头(123)，连接分流总管(121)和所述多个分流支管(122)；
汇流组件(32)包括：
汇流总管(321)，与出液接头组件(31)连接；
多个汇流支管(322)，分别与对应的换热支路连接；以及
汇流接头(323)，连接汇流总管(321)和所述多个汇流支管(322)。
6.根据权利要求5所述的电池换热系统，其特征在于，分流支管(122)和汇流支管(322)均为软管，且通过卡箍与对应的换热支路固定连接。
7.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，各换热单元(21)包括：
多个液冷管(211)，平行排列，支撑并安装电池模组，以加热或冷却相应的电池模组；
两个集流管(214)，分别设置于所述多个液冷管(211)的两端，并与所述多个液冷管(211)连通；
进液头(212)，设置在一个集流管(214)上，且循环液经进液头(212)流入所述一个集流管(214)；
出液头(213)，设置在一个集流管(214)上，且循环液经出液头(213)从所述一个集流管(214)流出。
8.根据权利要求7所述的电池换热系统，其特征在于，
进液头(212)和出液头(213)分别设置在两个不同的集流管(214)上；或
进液头(212)和出液头(213)设置在一个集流管(214)上；另一个集流管(214)包括：连接片(2141)，具有与所述多个液冷管(211)连通的通道(21411)以及位于边缘的多个扣齿(21412)；以及集流室(2142)，具有与扣齿(21412)对应的扣压槽(21421)，连接片(2141)和集流室(2142)通过扣齿(21412)与扣压槽(21421)的配合密封连接在一起，连接片(2141)和集流室(2142)之间形成供液体流动的流道。
9.根据权利要求7所述的电池换热系统，其特征在于，
各换热单元(21)还包括：调节片(215)，设置在集流管(214)上，以调节集流管(214)内部的流量；
进液头(212)为多通接头或二通接头；
出液头(213)为多通接头或二通接头。
10.根据权利要求7所述的电池换热系统，其特征在于，各连接单元(22)包括：
两个连接软管(221)，一个连接软管(221)与一个换热单元(21)的出液头(213)固定连接，另一个连接软管(221)与另一个换热单元(21)的进液头(212)固定连接；
连接硬管(222)，连接两个连接软管(221)。
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