CN116073015A - 电池系统和用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电池系统和用电设备。电池系统包括第一电池、第一热管理部件以及第二电池。第一热管理部件用于容纳流体以给第一电池调节温度。第二电池为液流电池。其中，第一热管理部件与液流电池连通，流体为液流电池的电解液。本申请提供的技术方案能够解决电池系统结构复杂的问题。

Description

电池系统和用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池系统和用电设备。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

对于同时包含驱动电源和辅助电源的电池系统而言，驱动电源为用电设备的马达供电以为用电设备提供驱动动力，辅助电池作为辅助电源，为用电设备的其他附件供电以为用电设备的驱动提供辅助。

然而，上述电池系统存在零部件数量多，结构复杂的问题。

发明内容

本申请提供了一种电池系统和用电设备，其能够解决电池系统结构复杂的问题。

第一方面，本发明提供一种电池系统，包括：第一电池；第一热管理部件，用于容纳流体以给所述第一电池调节温度；以及第二电池，所述第二电池为液流电池；其中，所述第一热管理部件与所述液流电池连通，所述流体为所述液流电池的电解液。

本申请实施例的技术方案，第一电池可以作为用电设备的驱动电源，第二电池可以作为用电设备的辅助电源。当本申请实施例的电池系统应用于车辆时，第一电池可以为动力电池，作为驱动电源为车辆的马达供电，第二电池可以为辅助电源，为车辆的其他附件供电，以辅助车辆的运行。本申请实施例中，第二电池为液流电池，利用液流电池中的电解液作为冷却液通过第一热管理部件对第一电池进行散热，同时液流电池本身作为一种具有储电功能的二次电池，其具有的电池容量可以为电解液的循环流动以带走第一电池的热量以及整个用电设备提供能量，使得液流电池同时具备多种功能，简化了电池系统的结构，也使得对第一电池的热管理不需要额外消耗的能量，进而使得电池系统能够向外提供的能量增加；同时，现有技术中，一般采用传统电池作为辅助电源，例如铅酸电池，当辅助电源采用液流电池时，能够克服传统电池的自放电现象，较传统电池的使用寿命长，满足现有用电设备对辅助电源的使用寿命的需求。

在一些实施例中，所述液流电池包括电堆单元，所述电堆单元包括第一电极腔、第二电极腔和隔膜，所述隔膜将所述第一电极腔和所述第二电极腔隔开，所述第一电极腔具有第一电解液入口和第一电解液出口，所述第一热管理部件包括第一流体入口和第一流体出口，所述第一电解液出口与所述第一流体入口连通，所述第一流体出口与所述第一电解液入口连通。

下文将流经第一电极腔的电解液称为第一电解液。通过将第一电解液出口与所述第一流体入口连通，将第一流体出口与所述第一电解液入口连通，使得第一电极腔和第一热管理部件之间形成回路，满足第一电解液的循环流动的需求，同时在第一电解液循环流动地过程中，经过第一热管理部件时能够有效地带走第一电池的热量，对第一电池进行散热，进而提高第一电池的安全性能。

在一些实施例中，所述液流电池还包括：第一存储装置，用于存储电解液；第一泵，用于提供电解液循环动力；其中，所述第一电极腔、所述第一存储装置、所述第一泵和所述第一热管理部件连接成第一电解液回路。

通过设置第一存储装置，能够有效地提高第二电池的电池容量，进而提高电池系统的电池容量；同时，第一存储装置中多余的空间能够起到调节第一电极腔和第一热管理部件的内部压力的效果，保证了第二电池和第一热管理部件的安全性，进而提升了第二电池和第一热管理部件的使用寿命；通过设置第一泵，能够有效地使得第一电解液在第一热管理部件和第一电极腔之间循环流动，保证了第二电池正常地进行充放电和对第一电池的温度调节效果。

在一些实施例中，所述电池系统还包括：第一加热单元，用于加热所述第一存储装置内的电解液。

在低温环境下，第一电池和第二电池的化学反应速度放缓，导致电流变小电量下降，因此需要对第一电池和第二电池进行加热，以保证第一电池和第二电池正常地进行充放电工作；为此通过设置第一加热单元加热电解液，能够保证第二电池的正常工作，同时被加热的电解液流经第一热管理部件时可对第一电池加热。相比于在第一电池和第二电池的表面额外设置加热模块的情况，通过对第一存储装置内的电解液进行加热，可以保证对第一电池和第二电池的加热效果，无需设置其他部件与第一电池和第二电池接触，简化了电池系统的结构，进而降低了电池系统的制造成本。

在一些实施例中，所述第二电极腔具有第二电解液入口和第二电解液出口；所述电池系统还包括：第二热管理部件，用于给所述第一电池调节温度，所述第二热管理部件包括第二流体入口和第二流体出口；所述第二电解液出口与所述第二流体入口连通，所述第二流体出口与所述第二电解液入口连通。

下文将流经第二电极腔的电解液称为第二电解液，通过将第二电解液出口与所述第二流体入口连通，将第二流体出口与所述第二电解液入口连通，使得第二电极腔和第二热管理部件之间形成回路，满足第二电解液的循环流动的需求，同时在第二电解液电解液循环流动地过程中，经过第二热管理部件时能够有效地带走第一电池的热量，配合第一热管理部件能够充分地对第一电池进行散热，提升第一电池的安全性。

在一些实施例中，所述液流电池还包括：第二存储装置，用于存储电解液；第二泵，用于提供电解液循环动力；其中，所述第二电极腔、所述第二存储装置、所述第二泵和所述第二热管理部件连接成第二电解液回路。

通过设置第二存储装置，能够有效地提高第二电池的电池容量，进而提高电池系统的电池容量；同时，第二存储装置中多余的空间能够起到调节第二电极腔和第二热管理部件的内部压力的效果，保证了第二电池和第二热管理部件的安全性，进而提升了第二电池和第二热管理部件的使用寿命；通过设置第二泵，能够有效地使得第二电解液在第二热管理部件和第二电极腔之间循环流动，保证了第二电池正常地进行充放电和对第一电池的温度调节效果。

在一些实施例中，所述电池系统还包括：第二加热单元，用于加热所述第二存储装置内的电解液。

在低温环境下，第一电池和第二电池的化学反应速度放缓，导致电流变小电量下降，因此需要对第一电池和第二电池进行加热，以保证第一电池和第二电池正常地进行充放电工作，为此通过设置第二加热单元加热电解液，能够保证第二电池的正常工作；同时被加热的电解液流经第二热管理部件时可对第一电池加热。相比于在第一电池和第二电池的表面设置加热模块的情况，通过对第二存储装置内的电解液进行加热，可以保证对第一电池和第二电池的加热效果，无需设置其他部件与第一电池和第二电池接触，简化了电池系统的结构，进而降低了电池系统的制造成本。

在一些实施例中，所述第一热管理部件和所述第二热管理部件形成为一体。

通过将第一热管理部件和第二热管理部件形成为一体，能够降低与第一电池的装配难度，提高电池系统的组装效率。第一电池包括电池单体，电池单体多次充放电后，电池单体内的电解液会分解产生气体，内部气压升高，使得电池单体膨胀，而电池单体的底面受膨胀力的影响小，即第一电池的底面受膨胀力的影响小，将第一热管理部件和第二热管理部件设置在第一电池的底面，能够降低第一电池因膨胀对第一热管理部件和第二热管理部件造成的影响，保证第一热管理部件和第二热管理部件的安全性，进而提升了电池系统的使用寿命。同时由于第一热管理部件和第二热管理部件形成为一体，第一电极腔和第二电极腔内的电解液流动至第一热管理部件和第二热管理部件时，能够更好地调节第一电池的温度。

在一些实施例中，所述第一电池包括第一表面和第二表面，所述第一热管理部件与所述第一表面接触换热，所述第二热管理部件与所述第二表面接触换热。

通过将第一热管理部件和第二热管理部件作为两个独立的部件，分别设置在第一电池的第一表面和第二表面，能够实现对第一热管理部件和第二热管理部件的单独维护，进而能够有效地降低对电池系统的维护成本。

第二方面，本发明提供一种用电设备，包括：用电设备本体；以及根据前述实施方式中任一项所述的电池系统，所述第一电池和所述第二电池用于向所述用电设备本体供电。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为根据本申请一些实施例的车辆的结构示意图；

图2为根据本申请一些实施例的第一电池的示意图；

图3为根据本申请一些实施例的液流电池的电堆单元的立体爆炸图；

图4为根据本申请一些实施例的电池系统的示意图；

图5为根据本申请一些实施例的电池系统的示意图；

图6为根据本申请一些实施例的电池系统的示意图；

图7为根据本申请一些实施例的第一热管理部件和第二热管理部件的示意图；

图8为根据本申请一些实施例的电池系统的线框图。

图标：1000-车辆；100-电池系统；200-控制器；300-马达；10-第一电池；11-电池单体；20-第二电池；21-电堆单元；22-第一存储装置；23-第一泵；24-第二存储装置；25-第二泵；210-第一端板；211-第一电极板；212-第二端板；213-第二电极板；214-隔膜；215-第一电极腔；216-第二电极腔；217-第一电极框；218-第二电极框；2150-第一电解液入口；2151-第一电解液出口；2152-第一电解液流场；2160-第二电解液入口；2161-第二电解液出口；2162-第二电解液流场；30-第一热管理部件；31-第一流体入口；32-第一流体出口；33-第一流体流场；40-第二热管理部件；41-第二流体入口；42-第二流体出口；43-第二流体流场；50-液冷板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例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。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本申请的实施例所提到的第一电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的第一电池可以包括电池模块或电池包等。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本申请实施例对此并不限定。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面；正极集流体包括正极集流部和正极极耳，正极集流部涂覆有正极活性物质层，正极极耳未涂覆正极活性物质层。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面；负极集流体包括负极集流部和负极极耳，负极集流部涂覆有负极活性物质层，负极极耳未涂覆负极活性物质层。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。

本申请的实施例所提到的液流电池，指通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应(即价态的可逆变化)实现电能和化学能的相互转化的电池。充电时，正极发生氧化反应使活性物质价态升高，负极发生还原反应使活性物质价态降低，放电过程与之相反。与第一电池不同的是，液流电池的正极和负极电解质溶液储存于电池外部的储存装置中，通过泵和管路输送到液流电池内部进行反应，即液流电池的发生化学反应的场所与存放电解液的场所时分开的，从根本上克服了传统电池的自放电现象。

目前，从市场形势的发展来看，电动车辆成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。电池为车辆本体的行驶和车辆本体中的各种电气元件的运行提供能量。电动车辆的电池系统包含了动力电池和液流电池，动力电池作为车辆的驱动电源，为车辆的马达供电以为车辆提供驱动动力，液流电池作为车辆的辅助电源，为车辆的其他附件供电。

目前，上述电池系统存在零部件数量多，结构复杂的问题。

发明人经过研究发现，需要给驱动电源单独配置热管理系统为驱动电源散热，热管理系统作为电池系统的一部分，结构较为复杂(包括热管理部件、泵和换热器等)，使得电池系统的结构复杂、部件数量多，并且，热管理系统的运行会大量消耗电池系统的能量，使得电池系统能够向外提供的能量减少。

基于以上考虑，为简化电池系统的结构，发明人经过深入研究，设计了一种电池系统，电池系统包括第一电池、第一热管理部件和第二电池。第一热管理部件用于容纳流体以给第一电池调节温度。第二电池为液流电池。第一热管理部件与液流电池连通，流体为液流电池的电解液。

在这样的电池系统中，第一电池可以作为用电设备的驱动电源，第二电池可以作为用电设备的辅助电源。当本申请实施例的电池系统应用于车辆时，第一电池可以为动力电池，作为驱动电源为车辆的马达供电，第二电池可以为辅助电源，为车辆的其他附件供电，以辅助车辆的运行。本申请实施例中，第二电池为液流电池，利用液流电池中的电解液作为冷却液通过第一热管理部件对第一电池进行散热，同时液流电池本身作为一种具有储电功能的二次电池，其具有的电池容量可以为电解液的循环流动以带走第一电池的热量以及整个用电设备提供能量，使得液流电池同时具备多种功能，简化了电池系统的结构，也使得对第一电池的热管理不需要额外消耗的能量，进而使得电池系统能够向外提供的能量增加；同时，现有技术中，一般采用传统电池作为辅助电源，例如铅酸电池，当辅助电源采用液流电池时，由于液流电池的发生化学反应的场所与存放电解液的场所时分开的，从根本上克服了传统电池的自放电现象，较传统电池的使用寿命长，满足现有用电设备对辅助电源的使用寿命的需求。

本申请实施例描述的技术方案适用于电池以及使用电池的用电设备。

用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以用电设备为车辆1000为例进行说明。

图1为根据本申请一些实施例的车辆1000的结构示意图。

车辆1000的内部可以设置控制器200、马达300和电池系统100，控制器200用来控制电池系统100为车辆1000供电，例如，在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池系统100。例如，电池系统100中的第一电池10可以作为车辆1000的动力电池，为马达300供电，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。电池系统100中的第二电池20，可以作为车辆1000的辅助电源，用于给车辆1000的其他附件供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和运行时的工作用电需求。

图2为根据本申请一些实施例的第一电池10的示意图。如图2所示，第一电池10包括电池单体11。

在第一电池10中，电池单体11可以是一个，也可以是多个。若电池单体11为多个，多个电池单体11之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体11中既有串联又有并联。

图3为根据本申请一些实施例的液流电池的电堆单元21的立体爆炸图。如图3所示，液流电池包括电堆单元21，电堆单元21包括第一端板210、第一电极板211、第二端板212、第二电极板213以及隔膜214，第一端板210和第一电极板211形成的第一电极腔215与第二端板212和第二电极板213形成的第二电极腔216被隔膜214隔开，以使得正、负极电解液被隔膜214所分隔开，且让电解液中的离子在第一电极腔215和第二电极腔216之间自由通过。液流电池的正极和负极电解质溶液储存于电堆单元21外部的储存装置中，通过泵和管路分别输送到第一电极腔215和第二电极腔216内进行反应，从而将电解液中的化学能转化为电能。

根据本申请的一些实施例，请参见图4，图4为根据本申请一些实施例的电池系统100的示意图。电池系统100包括第一电池10、第一热管理部件30和第二电池20。第一热管理部件30用于容纳流体以给第一电池10调节温度。第二电池20为液流电池。其中，第一热管理部件30与液流电池连通，流体为液流电池的电解液。

第一电池10可以包括一个或多个电池单体11以提供更高的电压和容量的单一的物理模块，例如第一电池10可以包括电池模块或电池包。第二电池20为液流电池。

第一热管理部件30可以包括与第一电池10连接的部件，第一热管理部件30用于给第一电池10调节温度。在给第一电池10降温散热的情况下，第一热管理部件30可以容纳流体以给第一电池10调节温度，此时第一热管理部件30也可以成为冷却部件或者冷却板。可选地，第一热管理部件30可以通过粘接、焊接或者一体成型的方式与第一电池10连接；可选地，第一热管理部件30可以通过粘接、焊接或者一体成型的方式与第一电池10的底面连接，第一电池10的底面为第一电池10因电池单体11膨胀影响最小的面。

流体是可以流动的介质，以在流动时带走第二电池20产生的热量，达到调节第二电池20温度的作用。

“液流电池的电解液”，指在液流电池的具有活性物质能够发生氧化还原反应的电解质溶液。

“流体为液流电池的电解液”，指液流电池的电解液可以作为容纳于第一热管理部件30给第一电池10调节温度的流体。

在这样的电池系统100中，第一电池10可以为动力电池，作为驱动电源为车辆1000的马达300供电；第二电池20不仅可以作为辅助电源，为车辆1000的其他附件供电，第二电池20还能够配合第一热管理部件30作为热管理系统，对第一电池10起温度调节的作用，即利用液流电池中的电解液作为冷却液通过第一热管理部件30对第一电池10进行散热。液流电池本身作为一种具有储电功能的二次电池，其具有的电池容量可以为热管理系统的运行以及车辆1000提供能量，使得液流电池同时具备多种功能，简化了电池系统100的结构，也使得对第一电池10的热管理不需要额外消耗的能量，进而使得电池系统100能够向外提供的能量增加。同时，现有技术中，一般采用传统电池作为辅助电源，例如铅酸电池，当辅助电源采用液流电池时，能够克服传统电池的自放电现象，较传动电池的使用寿命长，满足现有用电设备对辅助电源的使用寿命的需求。同时，第一电池10的电池单体11多次充放电后，电池单体11内的电解液会分解产生气体，内部气压升高，电池单体11会发生膨胀，进而第一电池10膨胀。由于第一热管理部件30与第二电池20为两个相互独立的部件，因此能够避免第二电池20与第一电池10直接接触，防止因第一电池10膨胀导致第二电池20受损的情况发生；可选地，可以选择性地将第一热管理部件30设置在第一电池10膨胀影响较小的位置，例如第一电池10的底面，避免第一热管理部件30因第一电池10膨胀导致的受损的情况发生，进而提高电池系统100的安全性和延长电池系统100的使用寿命。

根据本申请的一些实施例，请重新参见图3，液流电池包括电堆单元21，电堆单元21包括第一电极腔215、第二电极腔216和隔膜214，隔膜214将第一电极腔215和第二电极腔216隔开，第一电极腔215具有第一电解液入口2150和第一电解液出口2151，第一热管理部件30包括第一流体入口31和第一流体出口32，第一电解液出口2151与第一流体入口31连通，第一流体出口32与第一电解液入口2150连通。

电堆单元21可以包括容纳电解液(包括正极电解液和负极电解液)的部件，电堆单元21为电解液的氧化还原反应提供场所。

第一电极腔215可以包括容纳正极电解液或负极电解液的部件，为正极电解液或负极电解液的氧化还原反应提供场所，当第一电极腔215容纳正极电解液时，第一电极腔215也可以成为正极电极腔，当第一电极腔215容纳负极电解液时，第一电极腔215也可以成为负极电极腔。第二电极腔216可以包括容纳负极电解液或正极电解液的部件，为负极电解液或正极电解液的氧化还原反应提供场所，当第二电极腔216容纳负极电解液时，第二电极腔216也可以成为负极电极腔，当第二电极腔216容纳正极电解液时，第二电极腔216也可以成为正极电极腔。下文将流经第一电极腔215的电解液称为第一电解液，需要说明的是，图3未示出储存第二电解液的储存装置，以及输送第二电解液的管路和泵。隔膜214为进行离子交换的部件。隔膜214为阴离子交换膜、阳离子交换膜或多孔隔膜214。本实施例使用全氟磺酸(Nafion)质子交换膜作为隔膜214。

“第一电解液出口2151与第一流体入口31连通，第一流体出口32与第一电解液入口2150连通”，指第一电极腔215和第一热管理部件30之间形成回路，实现第一电解液在第一电极腔215和第一热管理部件30之间循环流动。可选地，第一电解液出口2151和第一流体入口31之间可通过管道连通，第一流体出口32和第一电解液入口2150之间可通过管道连通。可选地，第一电解液出口2151和第一流体入口31之间可直接连通，第一流体出口32和第一电解液入口2150之间可直接连通。

请参见图3和图4，第一电极板211与隔膜214连接，第一端板210的内部具有第一电解液流场2152，第一电解液入口2150和第一电解液出口2151形成于第一端板210的侧面并与第一电解液流场2152连通，第一电解液通过第一电解液入口2150进入第一电解液流场2152内并与第一电极板211接触，在第一电极板211上发生氧化还原反应，第一电解液流场2152内的第一电解液由第一电解液出口2151流出经过第一流体入口31进入第一热管理部件30内，带走第一电池10产生的热量再通过第一流体出口32经过第一电解液入口2150进入第一电解液流场2152。

可选地，第一电解液流场2152可设置为蛇形，以多次地改变第一电解液在第一电极腔215内的流向，从而充分地使得第一电解液在第一电极板211上发生氧化还原反应。可选地，第一电极板211可为三维多孔结构的碳毡、碳布、或碳纸电极，以降低第一电解液的流速，提高第一电解液的浸润效率，使得第一电解液充分地进行氧化还原反应。

可选地，第一端板210的材质可以为铜或者其他导热系数高的金属，其表面附有碳化铬防腐蚀镀层。当第一端板210的材质为铜或者其他导热系数高的金属时，能够将第一电解液的热量快速地向外界散发，保证第一电解液对第一电池10的散热效果；同时当第一端板210的材质为铜时，能够同时承担集流构件和极板功能，当第一端板210承担集流构件的功能时，在第一端板210上可以设置电极端子，以实现液流电池的充放电，当第一端板210承担集流构件的功能时，第一电解液可在第一电极板211和第一端板210之间充分地发生氧化还原反应。当第一端板210承担集流构件的功能时，第一电极板211设置于第一电极框217中，第一电极框217可以采用氟胶片、硅胶片或橡胶片制得。第一电极框217用于承载第一电极板211，起到绝缘和密封的作用。

通过将第一电解液出口2151与第一流体入口31连通，将第一流体出口32与第一电解液入口2150连通，使得第一电极腔215和第一热管理部件30之间形成回路，满足第一电解液的循环流动的需求，同时在第一电解液循环流动地过程中，经过第一热管理部件30时能够有效地带走第一电池10的热量，充分地对第一电池10进行散热，进而提高第一电池10的安全性能。

根据本申请的一些实施例，请重新参见图4，液流电池还包括第一存储装置22和第一泵23。第一存储装置22用于存储电解液。第一泵23用于提供电解液循环动力。其中，第一电极腔215、第一存储装置22、第一泵23和第一热管理部件30连接成第一电解液回路。

第一存储装置22可以包括储存第一电解液的部件，例如第一存储装置22可以为第一电解液储存罐。

第一泵23可以包括为第一电解液提供循环流动动力的部件，使得第一电解液能够在第一电极腔215、第一热管理部件30以及第一存储装置22之间循环流动。可选地，第二电池20可向第一泵23供电，使得第一泵23为第一电解液提供循环流动动力。

通过设置第一存储装置22，能够有效地提高第二电池20的电池容量，进而提高电池系统100的电池容量；同时，第一存储装置22中多余的空间能够起到调节第一电极腔215和第一热管理部件30的内部压力的效果，保证了第二电池20和第一热管理部件30的安全性，进而提升了第二电池20和第一热管理部件30的使用寿命；通过设置第一泵23，能够有效地使得第一电解液在第一热管理部件30和第一电极腔215之间循环流动，保证了第二电池20正常地进行充放电和对第一电池10的温度调节效果。

根据本申请的一些实施例，电池系统100还包括第一加热单元(图中未示出)。第一加热单元用于加热第一存储装置22内的电解液。

第一加热单元可以包括能够加热第一电解液的部件，例如加热板、加热丝等部件，第一加热单元可以设置在第一存储装置22的内部直接对第一存储装置22内的第一电解液加热，或者第一加热单元可以设置在第一存储装置22的外部对第一存储装置22内的第一电解液进行加热。可选地，第二液流电池可为第一加热单元供电，使得第一加热单元加热第一存储装置22内的第一电解液。

在低温环境下，第一电池10和第二电池20的化学反应速度放缓，导致电流变小电量下降，因此需要对第一电池10和第二电池20进行加热，以保证第一电池10和第二电池20正常地进行充放电工作；为此通过设置第一加热单元加热第一电解液，能够保证第二电池20的正常工作，同时被加热的第一电解液流经第一热管理部件30时可对第一电池10加热。相比于在第一电池10和第二电池20的表面设置额外加热模块的情况，通过对第一存储装置22内的第一电解液进行加热，可以保证对第一电池10和第二电池20的加热效果，无需设置其他部件与第一电池10和第二电池20接触，简化了电池系统100的结构，进而降低了电池系统100的制造成本。

根据本申请的一些实施例，请参见图5，图5为根据本申请一些实施例的电池系统100的示意图。第二电极腔216具有第二电解液入口2160和第二电解液出口2161。电池系统100还包括第二热管理部件40。第二热管理部件40用于给第一电池10调节温度，第二热管理部件40包括第二流体入口41和第二流体出口42。第二电解液出口2161与第二流体入口41连通，第二流体出口42与第二电解液入口2160连通。

第二热管理部件40可以包括与第一电池10连接的部件，第二热管理部件40用于给第一电池10调节温度。在给第一电池10降温散热的情况下，第二热管理部件40可以容纳流体以给第一电池10调节温度，此时第二热管理部件40也可以成为冷却部件或者冷却板。可选地，第一热管理部件30和第二热管理部件40可相互堆叠地设置在第一电池10的底面，共同给第一电池10调节温度。

下文将流经第二电极腔216的电解液称为第二电解液，“第二电解液出口2161与第二流体入口41连通，第二流体出口42与第二电解液入口2160连通”，指第二电极腔216和第二热管理部件40之间形成回路，实现第二电解液在第二电极腔216和第二热管理部件40之间循环流动。可选地，第二电解液出口2161和第二流体入口41之间可通过管道连通，第二流体出口42和第二电解液入口2160之间可通过管道连通。可选地，第二电解液出口2161和第二流体入口41之间可直接连通，第二流体出口42和第二电解液入口2160之间可直接连通。

请参见图3和图5，第二电极板213与隔膜214连接，第二端板212的内部具有第二电解液流场2162，第二电解液入口2160和第二电解液出口2161形成于第二端板212的侧面并与第二电解液流场2162连通，第二电解液通过第二电解液入口2160进入第二电解液流场2162内并与第二电极板213接触，在第二电极板213上发生氧化还原反应，第二电解液流场2162内的第二电解液由第二电解液出口2161流出经过第二流体入口41进入第二热管理部件40内带走第一电池10产生的热量，再通过第二流体出口42经过第二电解液入口2160进入第二电解液流场2162。

可选地，第二电解液流场2162可设置为蛇形，以多次地改变第二电解液在第一电极腔215内的流向，从而充分地使得第二电解液在第二电极板213上发生氧化还原反应。可选地，第二电极板213可为三维多孔结构的碳毡、碳纸、碳布、泡沫铜、泡沫镍、泡沫钛、泡沫不锈钢材料，以降低第一电解液的流速，提高第二电解液的浸润效率，使得第二电解液充分地进行氧化还原反应。

可选地，第二端板212的材质可以为铜或者其他导热系数高的金属，其表面附有碳化铬防腐蚀镀层。当第二端板212的材质为铜或者其他导热系数高的金属时，能够将第二电解液的热量快速地向外界散发，保证第二电解液对第一电池10的散热效果；同时当第二端板212的材质为铜时，能够同时承担集流构件和极板功能，当第二端板212承担集流构件的功能时，在第二端板212上可以设置电极端子，以实现液流电池的充放电，当第二端板212承担集流构件的功能时，第二电解液可在第二电极板213和第二端板212之间充分地发生氧化还原反应。当第二端板212承担集流构件的功能时，第二电极板213设置于第二电极框218中，第二电极框218可以采用氟胶片、硅胶片或橡胶片制得。第二电极框218用于承载第一电极板211，起到绝缘和密封的作用。

通过将第二电解液出口2161与第二流体入口41连通，将第二流体出口42与第二电解液入口2160连通，使得第二电极腔216和第二热管理部件40之间形成回路，满足第二电解液的循环流动的需求，同时在第二电解液循环流动地过程中，经过第二热管理部件40时能够有效地带走第一电池10的热量，配合第一热管理部件30能够充分地对第一电池10进行散热，提升第一电池10的安全性。

根据本申请的一些实施例，液流电池还包括第二存储装置24和第二泵25。第二存储装置24用于存储电解液。第二泵25用于提供电解液循环动力。其中，第二电极腔216、第二存储装置24、第二泵25和第二热管理部件40连接成第二电解液回路。

第二存储装置24可以包括储存第二电解液的部件，例如第二存储装置24可以为第二电解液储存罐。第二泵25可以包括为第二电解液提供循环流动动力的部件，使得第二电解液能够在第二电极腔216、第二热管理部件40以及第二存储装置24之间循环流动。可选地，第二电池20可向第二泵25供电，使得第二泵25为第二电解液提供循环流动动力。

通过设置第二存储装置24，能够有效地提高第二电池20的电池容量，进而提高电池系统100的电池容量；同时，第二存储装置24中多余的空间能够起到调节第二电极腔216和第二热管理部件40的内部压力的效果，保证了第二电池20和第二热管理部件40的安全性，进而提升了第二电池20和第二热管理部件40的使用寿命；通过设置第二泵25，能够有效地使得第二电解液在第二热管理部件40和第二电极腔216之间循环流动，保证了第二电池20正常地进行充放电和对第一电池10的温度调节效果。

根据本申请的一些实施例，电池系统100还包括第二加热单元(图中未示出)。第二加热单元用于加热第二存储装置24内的电解液。

第二加热单元可以包括能够加热第二电解液的部件，例如加热板、加热丝等部件，第二加热单元可以设置在第二存储装置24的内部直接对第二存储装置24内的第二电解液加热，或者第二加热单元可以设置在第二存储装置24的外部对第二存储装置24内的第二电解液进行加热。可选地，第二液流电池可为第二加热单元供电，使得第二加热单元加热第二存储装置24内的第二电解液。

通过设置第二加热单元加热第二电解液，能够保证第二电池20的正常工作，同时被加热的第二电解液流经第一热管理部件30时可对第一电池10加热，以保证第一电池10的正常工作。

可选地，当同时设置有第一加热单元和第二加热单元时，第一加热单元和第二加热单元同时工作，能够提高对第一电池10的加热效果。可选地，也可以只设置第一加热单元或第二加热单元，在满足对第一电池10的加热效果的条件下，简化电池系统100的结构。

根据本申请的一些实施例，请参见图6和图7，图6为根据本申请一些实施例的电池系统100的示意图，图7为根据本申请一些实施例的第一热管理部件30和第二热管理部件40的示意图。第一热管理部件30和第二热管理部件40形成为一体。

第一热管理部件30用于容纳和供第一电解液流动的场所为第一流体流场33，第二热管理部件40用于容纳和供第二电解液流动的场所为第二流体流场43。

“第一热管理部件30和第二热管理部件40形成为一体”，指第一流体流场33和第二流体流场43被设置在同一个部件中，例如第一流体流场33和第二流体流场43被设置在同一个板状结构中，这里可将该板状结构命名为液冷板50。液冷板50可以设置在第一电池10的表面，例如设置在第一电池10的底面。当第一电池10包括多个电池单体11时，液冷板50可设置在多个电池单体11的底面，例如多个电池单体11在垂直于电池单体11的轴向的平面的投影被液冷板50覆盖，使得液冷板50能够给每一个电池单体11调节温度；同时液冷板50可设置在多个电池单体11的底面，较设置在相邻两个电池单体11之间而言，能够避免电池单体11的膨胀造成液冷板50受损的情况发生。

可选地，液冷板50的材质可以为铝或铜或者其他导热系数高的金属，冷却板的内表面附有金、碳化钛、氮化钛或碳化铬防腐蚀镀层，以防止第一电解液和第二电解液对冷却板的腐蚀。第一流体流场33和第二流体流场43可以呈蛇形蜿蜒布设，以多次改变第一电解液和第二电解液的流向，以使得第一电解液和第二电解液充分地调节第一电池10的温度。可选地，第一流体流场33和第二流体流场43分别有多条流道构成，每一条流道的宽度可以为100mm，每一条流道的深度可以为10mm，相邻两个流道之间的间隙可以为100mm。需要说明的是，在其他一些实施例中，不对第一流体流场33和第二流体流场43的流道的宽度、深度以及相邻两个流道之间的间隙的数值进行限定，以实际需求为准。

通过将第一热管理部件30和第二热管理部件40形成为一体，能够降低与第一电池10的装配难度，提高电池系统100的组装效率。

可选地，由于电池单体11的底面受膨胀力的影响小，即第一电池10的底面受膨胀力的影响小，将第一热管理部件30和第二热管理部件40设置在第一电池10的底面，能够降低第一电池10因膨胀对第一热管理部件30和第二热管理部件40造成的影响，保证第一热管理部件30和第二热管理部件40的安全性，进而提升了电池系统100的使用寿命。同时由于第一热管理部件30和第二热管理部件40形成为一体，第一电极腔215和第二电极腔216内的电解液流动至第一热管理部件30和第二热管理部件40时，能够更好地调节第一电池10的温度。

根据本申请的一些实施例，第一电池10包括第一表面和第二表面，第一热管理部件30与第一表面接触换热，第二热管理部件40与第二表面接触换热。

第一表面为第一电池10与第一热管理部件30接触换热的表面，第二表面为第一电池10与第二热管理部件40接触换热的表面。可选地，第二表面与第一表面可以不是第一电池10的同一个面，例如当第一表面为第一电池10的底面时，第二表面可以为第一电池10的与第一表面不共面的表面。可选地，第二表面与第一表面可以是第一电池10的同一个面，例如第一表面和第二表面均为第一电池10的底面的一部分，第一热管理部件30和第二热管理部件40可以同时地设置在第一电池10的底面(如图8所示)。

通过将第一热管理部件30和第二热管理部件40作为两个独立的部件，分别设置在第一电池10的第一表面和第二表面，能够实现对第一热管理部件30和第二热管理部件40的单独维护，进而能够有效地降低对电池系统100的维护成本。

根据本申请的一些实施例，本实施例还提供一种用电设备。用电设备包括用电设备本体和上述实施例提供的电池系统100，第一电池10和第二电池20用于向用电设备本体供电。

根据本申请的一些实施例，请参见图1、图3、图7和图8，图8为根据本申请一些实施例的电池系统100的线框图。

电池系统100包括第一电池10、第一热管理部件30、第二热管理部件40和第二电池20。第一热管理部件30和第二热管理部件40设置在第一电池10的底面。第一热管理部件30包括有第一流体入口31和第一流体出口32。第二热管理部件40包括第二流体入口41和第二流体出口42，第一流体入口31和第一流体出口32与第一热管理部件30内的第一流体流场33连通，第二流体入口41和第二流体出口42与第二热管理部件40的第二流体流场43连通。第一电池10可以作为驱动电源，为车辆1000的马达300供电。第二电池20可以作为辅助电源，为车辆1000的其他附件供电。第一电池10可以为锂电池。第二电池20为液流电池，本实施例中，液流电池的电解液可以为钒离子溶液。第二电池20包括电堆单元21、第一存储装置22、第一泵23、第二存储装置24和第二泵25。电堆单元21包括第一端板210、第一电极板211、第一电极框217、第二端板212、第二电极板213、第二电极框218以及隔膜214。第一端板210和第二端板212的材质为铜且表面附有碳化铬防腐蚀镀层。第一电极板211设置在第一电极框217内，第二电极板213设置在第二电极框218内。第一端板210和第一电极板211形成的第一电极腔215与第二端板212和第二电极板213形成的第二电极腔216被隔膜214隔开。第一端板210具有第一电解液入口2150和第一电解液出口2151，第二端板212具有第二电解液入口2160和第一电解液出口2151。第一电解液出口2151和第一流体入口31之间可通过管道连通，第一流体出口32和第一电解液入口2150之间可通过管道连通。第二电解液出口2161和第二流体入口41之间可通过管道连通，第二流体出口42和第二电解液入口2160之间可通过管道连通。第一存储装置22和第一泵23设置在第一流体出口32和第一电解液入口2150之间，第一存储装置22用于存储第一电解液，第一泵23用于为第一电解液在第一电极腔215、第一存储装置22和第一热管理部件30的循环流动提供动力，当第一电解液流经第一热管理部件30时，能够带走第一电池10产生的热量，满足第一电池10的预期散热效果。第二存储装置24和第二泵25设置在第二流体出口42和第二电解液入口2160之间，第二存储装置24用于存储第二电解液，第二泵25用于为第二电解液在第二电极腔216、第二存储装置24和第二热管理部件40的循环流动提供动力，当第二电解液流经第二热管理部件40时，能够带走第一电池10产生的热量，满足第一电池10的预期散热效果。

本申请实施例的技术方案，第二电池20还能够配合第一热管理部件30和第二热管理部件40作为热管理系统，对第一电池10起温度调节的作用，即利用液流电池中的电解液作为冷却液通过第一热管理部件30和第二热管理部件40对第一电池10进行散热。液流电池本身作为一种具有储电功能的二次电池，其具有的电池容量可以为热管理系统的运行以及车辆1000提供能量，使得液流电池同时具备多种功能，简化了电池系统100的结构，也使得对第一电池10的热管理不需要额外消耗的能量，进而使得电池系统能够向外提供的能量增加。同时，由于第一热管理部件30和第二热管理部件40与第一电池10的底面连接，因此能够防止因第一电池10膨胀导致第一热管理部件30、第二热管理部件40和第二电池20受损的情况发生，进而提高电池系统100的安全性和延长电池系统100的使用寿命。同时，现有技术中，一般采用传统电池作为辅助电源，例如铅酸电池，当辅助电源采用液流电池时，能够克服传统电池的自放电现象，较传动电池的使用寿命长。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。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，其特征在于，包括：

第一电池；

第一热管理部件，用于容纳流体以给所述第一电池调节温度；以及

第二电池，所述第二电池为液流电池；

其中，所述第一热管理部件与所述液流电池连通，所述流体为所述液流电池的电解液。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，

所述液流电池包括电堆单元，所述电堆单元包括第一电极腔、第二电极腔和隔膜，所述隔膜将所述第一电极腔和所述第二电极腔隔开，所述第一电极腔具有第一电解液入口和第一电解液出口，所述第一热管理部件包括第一流体入口和第一流体出口，所述第一电解液出口与所述第一流体入口连通，所述第一流体出口与所述第一电解液入口连通。

3.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于，

所述液流电池还包括：

第一存储装置，用于存储电解液；

第一泵，用于提供电解液循环动力；

其中，所述第一电极腔、所述第一存储装置、所述第一泵和所述第一热管理部件连接成第一电解液回路。

4.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，

所述电池系统还包括：

第一加热单元，用于加热所述第一存储装置内的电解液。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述第二电极腔具有第二电解液入口和第二电解液出口；

所述电池系统还包括：

第二热管理部件，用于给所述第一电池调节温度，所述第二热管理部件包括第二流体入口和第二流体出口；

所述第二电解液出口与所述第二流体入口连通，所述第二流体出口与所述第二电解液入口连通。

6.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，

所述液流电池还包括：

第二存储装置，用于存储电解液；

第二泵，用于提供电解液循环动力；

其中，所述第二电极腔、所述第二存储装置、所述第二泵和所述第二热管理部件连接成第二电解液回路。

7.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，

所述电池系统还包括：

第二加热单元，用于加热所述第二存储装置内的电解液。

8.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，

所述第一热管理部件和所述第二热管理部件形成为一体。

9.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，

所述第一电池包括第一表面和第二表面，所述第一热管理部件与所述第一表面接触换热，所述第二热管理部件与所述第二表面接触换热。

10.一种用电设备，其特征在于，包括：

用电设备本体；以及

根据权利要求1-9中任一项所述的电池系统，所述第一电池和所述第二电池用于向所述用电设备本体供电。

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