CN111193079A - 一种电池系统温度调节装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池热管理技术领域，特别涉及一种电池系统温度调节装置及车辆，包括：电池系统和至少一组液冷组件，所述电池系统包括至少一个电池模组；每组所述液冷组件包括至少一块液冷板，所述液冷板设置在所述电池系统的侧面；所述液冷板为中空的腔体结构，所述液冷板的腔体内设有流道，所述流道用于为冷却液在所述腔体内流动提供通路，所述液冷板上设有出液口和进液口。本申请实施例所述的电池系统温度调节装置，将液冷组件布置在电池系统的侧面，电池系统内的电池模组直接堆叠，充分利用电池系统布置空间，提高电池包体积能量密度；而且液冷组件置于电池系统的侧面，电池模组与液冷组件的接触面积增大，冷却效果更好。

Description

一种电池系统温度调节装置及车辆
技术领域
本发明涉及电池热管理技术领域，特别涉及一种电池系统温度调节装置及车辆。
背景技术
近年来，新能源汽车因其节能环保，发展极为迅速。新能源汽车的核心关键在于动力电池，电池的质量不仅决定了电动汽车的行驶里程，也影响着整车的质量。电池在充放电过程中产生大量的热量引起电池模块内部的单体电池出现热失控现象，使得各个单体电池之间产生非常严重的不均衡温度分布，从而造成单体电池之间的性能不匹配，进一步导致电池模块过早失效。在车辆行驶过程中，电池的使用寿命及电池容量的衰减也与电池系统的温度变化范围和频率有着极大的联系。因此，为确保电池工作时的安全及循环寿命，需要对电池工作时的温度进行控制。
目前，用于电动汽车电池包的散热方式有风冷和液冷两种。风冷是通过外界灌入装置内的冷风或采用电子风扇使电池组系统对流降温。液冷是利用液体的高导热性将电池组产生的热量带走，以达到降温目的。相比而言，液冷因其效果、可行性及成本综合表现，成为当下电池包的主流配置。增加液冷组件显得十分有必要。
常规电池冷却组件布置于电池组底部，根据电池系统需要通过支架进行堆叠实现能量提升。但其拆卸、维修等复杂，需将液冷组件、支架、模组等零部件一层层拆解，效率低下极为不便。在电池布置面积有限而又需要提升电量时，通常需要通过多层堆叠实现电量倍增。但此时，受限液冷组件布置方式及支架结构限制，无法满足多层电池组系统方案下的冷却要求。从而导致系统电量不足或冷却性能差异，增加能耗降低能效。且底部液冷组件方案在安装时复杂，在维修时又不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的电池液冷系统不能满足电池温度调节需求，且结构布置不合理的问题。
为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例公开了一种电池系统温度调节装置，包括：电池系统和至少一组液冷组件，
所述电池系统包括至少一个电池模组；
每组所述液冷组件包括至少一块液冷板，所述液冷板设置在所述电池系统的侧面；
所述液冷板为中空的腔体结构，所述液冷板的腔体内设有流道，所述流道用于为冷却液在所述腔体内流动提供通路，所述液冷板上设有出液口和进液口。
进一步的，所述电池系统包括多个所述电池模组，多个所述电池模组叠放在一起。
进一步的，所述调节装置包括多组液冷组件，所述液冷组件与所述电池模组数目相同，每个所述电池模组的侧面设置一组液冷组件。
进一步的，多组所述液冷组件包括第一液冷板和第二液冷板，所述第一液冷板的所述出液口与所述第二液冷板的所述进液口连接；或，
所述第一液冷板的所述进液口与所述第二液冷板的所述进液口连接，所述第一液冷板的所述出液口与所述第二液冷板的所述出液口连接。
进一步的，所述液冷组件还包括水泵，所述水泵用于调节所述冷却液在所述液冷板内的流速。
进一步的，所述液冷组件还包括热交换端，所述热交换端与空调系统连接。
进一步的，所述液冷组件还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述液冷板与所述电池系统之间，用于监测所述电池系统的温度。
进一步的，所述冷却液为水、乙二醇、丙二醇、甘油、全氟环醚中的至少一种。
进一步的，所述冷却板的材质为金属、合金、陶瓷、复合材料中的一种。
第二方面，本申请实施例公开了一种车辆，包括如上所述的电池系统温度调节装置。
采用上述技术方案，本申请实施例所述的电池系统温度调节装置及车辆具有如下有益效果：
本申请实施例所述的电池系统温度调节装置，将液冷组件布置在电池系统的侧面，电池系统内的电池模组直接堆叠，充分利用电池系统布置空间，提高电池包体积能量密度；而且液冷组件置于电池系统的侧面，电池模组与液冷组件的接触面积增大，冷却效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的冷却组件布置结构示意图；
图2为本申请一个实施例的电池系统温度调节装置的结构示意图；
图3为本申请一个实施例的电池系统温度调节装置的结构示意图；
以下对附图作补充说明：
1-电池组；2-冷却组件；3-支架；10-电池模组；20-液冷组件；21-进液口；22-出液口。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
在电池布置面积有限而又需要提升电量时，通常需要通过多层堆叠实现电量倍增。如图1所示，现有电池冷却组件布置于电池组1底部，根据电池系统需要通过支架3进行堆叠实现能量提升。受限冷却组件2布置方式及支架结构限制，无法满足多层电池组1系统方案下的冷却要求。从而导致系统电量不足或冷却性能差异，增加能耗降低能效。而且，其拆卸、维修等复杂，需将冷却组件2、支架3、电池组1等零部件一层层拆解，效率低下极为不便。
如图2和图3所示，本申请实施例提供了一种电池系统温度调节装置，包括：电池系统和至少一组液冷组件20，电池系统包括至少一个电池模组10；每组液冷组件20包括至少一块液冷板，液冷板设置在电池系统的侧面；液冷板为中空的腔体结构，液冷板的腔体内设有流道，所述流道用于为冷却液在所述腔体内流动提供通路，液冷板上设有出液口22和进液口21。
本申请实施例所述的电池系统温度调节装置，将液冷组件20布置在电池系统的侧面，简化电池系统冷却结构。电池系统内的电池模组10直接堆叠，充分利用电池系统布置空间，提高电池包体积能量密度；而且液冷组件20置于电池系统的侧面，电池模组10与液冷组件20的接触面积增大，冷却效果更好。
如图2所示，本申请实施中，液冷组件20布置在电池系统的侧面，可选的，在电池系统的侧面设置一组液冷组件20，液冷组件20通过机械结构预紧贴合在电池系统侧面。在一些实施例中，也可以在电池系统的侧面设置多组液冷组件20，多组液冷组件20的规格可以相同，也可以不同。每组液冷组件20包括至少一块液冷板，可选的，每组液冷组件20包括两块液冷板设置在电池系统相对的两个侧面上。在一些实施例中，也可以设置在电池系统任意的侧面。液冷板为具有中空腔体的结构。在一些实施例中，液冷板还可以为隔热支撑板材组合成的腔体，腔体内设置液冷管作为流道。可选的，液冷板的形状大小与电池系统的侧面相同。液冷板的腔体内储存有冷却液来辅助导热，以保证传热效果。液冷板上设有与腔体内流道连通的出液口22和进液口21，进液口21用来向腔体内注入冷却液，出液口22用于使腔体内的冷却液流出腔体。液冷板布置侧面，省去支撑架高度，可以降低电池系统高度，使电池系统堆叠更多的电池模组10，提高电池包体积能量密度。本申请实施所述的电池系统成组灵活，在相同的布置面积下，通过延伸侧面液冷板高度，消除倍增电池系统布置的冷却压力。
电池系统包括多个电池模组10，多个电池模组叠放在一起。
本申请实施例中，电池系统包括多个电池模组10，多个电池模组10堆叠在一起用来实现电池包电量倍增。电池系统的侧面设置有液冷板，液冷板对电池系统整体进行冷却。
如图3所示，调节装置包括多组液冷组件20，液冷组件20与电池模组10数目相同，每个电池模组10的侧面设置一组液冷组件20。
本申请实施例中，电池系统中有多个电池模组10，每个电池模组10的侧面上均设有一组液冷组件20。每个电池模组10的侧面设置液冷组件20，电池系统内所有电池有效关联液冷组件20，提升换热效率，使温度调节效果更好。
如图3所示，多组液冷组件包括第一液冷板和第二液冷板，第一液冷板的出液口22与第二液冷板的进液口21连接；或，第一液冷板的进液口21与第二液冷板的进液口21连接，第一液冷板的出液口22与第二液冷板的出液口22连接。
本申请实施例中，每块液冷板上均设有进液口21和出液口22，每块液冷板可单独组成一个液冷系统，也可以多组液冷组件20之间相互串联或并联共同组成一个液冷系统。可选的，任意一块液冷板的出液口22与另一块液冷板的进液口21连接。可选的，任意一块液冷板的进液口21与另一块液冷板的进液口21连接，出液口22与出液口22连接。在一些实施例中，整个液冷系统中还可以是部分液冷板串联，部分液冷板并联。具体的连接方式可根据实际需要自由选择搭配。
液冷组件20还包括水泵，水泵用于调节冷却液在液冷板内的流速。
本申请实施例中，冷却液的流量越大在相同时间段内带走的热量越多。水泵是用来输送冷却液或使冷却液增压的机械能，水泵能将原动机的机械能或其他外部能量传送给冷却液，使冷却液能量增加。水泵能够加大冷却液的压力和流速，使冷却液流量增大。
液冷组件20还包括热交换端，热交换端与空调系统连接。
本申请实施例中，液冷板的出液口22和进液口21与热交换端连接，热交换端与空调系统连接。空调系统用于根据实际需求调节热交换端的温度。在液冷组件20对电池系统冷却时，通过调节空调对热交换端降温以达到更好的冷却效果。在冬季或者寒冷地区，电池系统处于过低温度时，空调系统还可以对液冷组件20进行辅助加热，从而使电池系统处于一个合适的工作温度。
液冷组件20还包括温度传感器，温度传感器设置在液冷板与电池系统之间，用于监测电池系统的温度。
本申请实施例中，液冷板与电池系统之间设置温度传感器用于监测电池系统的温度。在电池系统的温度过高或过低时，通过控制水泵工作和/或控制空调系统工作，来达到调节电池系统温度的目的。
冷却液为水、乙二醇、丙二醇、甘油、全氟环醚中的至少一种。
本申请实施例中，可选的，管路内储存有冷却液，冷却液可以选用水、醇类、酯类等比热较大的液体，也可以为上述导热液体的混合物。
冷却板的材质为金属、合金、陶瓷、复合材料中的一种。
本申请实施例中，由于液冷板设置在电池系统的外侧，在道路车辆环境工作，经受振动、冲击、高低温交变环境，因此液冷板需要有较高的强度，此外，液冷板的材质还需为导热性良好的材料制成，以保证传热效果。因此冷却板的材质可选为金属、合金、陶瓷、复合材料等强度较高的材料，优选为铝、铝合金、铜等。
第二方面，本申请实施例还公开了一种车辆，包括如上所述的电池系统温度调节装置。
本申请实施例所述的电池系统温度调节装置具有以下优点：电池系统堆叠，占用空间小，提高电池包体积能量密度；冷却系统简洁，系统冷却系统上下有压差，冷却动力要求降低；装卸方便简洁，快速拆卸，老旧电池系统升级、维修方便；相较底部冷却，液冷组件20置于两侧后，单电池的液冷板接触面增加，热效提升；电池系统内电池模组10换热均匀，温度一致性好；侧边批量放置液冷组件20，生产效率高；散热面积大，冷却效果好。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池系统温度调节装置，其特征在于，包括：电池系统和至少一组液冷组件(20)，
所述电池系统包括至少一个电池模组(10)；
每组所述液冷组件(20)包括至少一块液冷板，所述液冷板设置在所述电池系统的侧面；
所述液冷板为中空的腔体结构，所述液冷板的腔体内设有流道，所述流道用于为冷却液在所述腔体内流动提供通路，所述液冷板上设有出液口(22)和进液口(21)。
2.根据权利要求1所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，所述电池系统包括多个所述电池模组(10)，多个所述电池模组(10)叠放在一起。
3.根据权利要求2所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，所述调节装置包括多组液冷组件(20)，所述液冷组件(20)与所述电池模组(10)数目相同，每个所述电池模组(10)的侧面设置一组液冷组件(20)。
4.根据权利要求3所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，多组所述液冷组件包括第一液冷板和第二液冷板，所述第一液冷板的所述出液口(22)与所述第二液冷板的所述进液口(21)连接；或，
所述第一液冷板的所述进液口(21)与所述第二液冷板的所述进液口(21)连接，所述第一液冷板的所述出液口(22)与所述第二液冷板的所述出液口(22)连接。
5.根据权利要求1所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，所述液冷组件(20)还包括水泵，所述水泵用于调节所述冷却液在所述液冷板内的流速。
6.根据权利要求5所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，所述液冷组件(20)还包括热交换端，所述热交换端与空调系统连接。
7.根据权利要求6所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，所述液冷组件(20)还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述液冷板与所述电池系统之间，用于监测所述电池系统的温度。
8.根据权利要求4或7所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，所述冷却液为水、乙二醇、丙二醇、甘油、全氟环醚中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的电池系统温度调节装置，其特征在于，所述冷却板的材质为金属、合金、陶瓷、复合材料中的一种。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池系统温度调节装置。
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