CN116315266A - 一种电池包液冷系统、电池包及流量分配控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包液冷系统、电池包及流量分配控制方法，电池包液冷系统包括进水管、出水管和若干液冷板，液冷板内部形成有冷却流道，液冷板上具有与冷却流道连通的进水嘴和出水嘴，进水嘴上具有流量调节组件，流量调节组件与电池管理系统通信连接，若干液冷板的进水嘴分别连接进水管，若干液冷板的出水嘴分别连接出水管，进水管和出水管适于通过外部循环换热设备向液冷板内循环通入换热介质。与现有技术相比，本发明通过对电池包液冷系统的各液冷板的流量分配进行调节，能够降低电池包内各电池模组的温差，使得电池包的性能能够得到更加充分地发挥。

Description

一种电池包液冷系统、电池包及流量分配控制方法

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电池包液冷系统、电池包及流量分配控制方法。

背景技术

如今新能源汽车发展迅速，新能源汽车内电池包的性能指标也在不断提升，为了使电池包的性能能够得到更充分地发挥，需要降低电池包内部的温差。

为使电池能够维持在适宜的温度中工作，我们需要对电池进行保温、加热、冷却等热管理措施，其中液冷液热是目前效果较好且应用广泛的一种对电池冷却及加热的方式。但是，液冷液热在使用过程中容易因换热介质温度变化、液冷板换热介质流量分配和电池包外环境等因素对电池包内部各电池模组间的温差产生影响，这会降低电池包内各电池模组温度的一致性，从而影响电池包的性能发挥。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术中存在的不足，提供一种电池包液冷系统、电池包及流量分配控制方法，其通过对电池包液冷系统的各液冷板的流量分配进行调节，能够降低电池包内各电池模组的温差，使得电池包的性能能够得到更加充分地发挥。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电池包液冷系统，包括：

若干液冷板，所述液冷板内部形成有冷却流道，所述液冷板上具有与所述冷却流道连通的进水嘴和出水嘴，所述进水嘴上具有流量调节组件，所述流量调节组件与电池管理系统通信连接；

进水管，若干所述液冷板的所述进水嘴分别连接所述进水管；

出水管，若干所述液冷板的所述出水嘴分别连接所述出水管；

所述进水管和所述出水管适于通过外部循环换热设备向所述液冷板内循环通入换热介质。

优选的，所述流量调节组件包括阀芯、转轴、驱动电机和控制装置，所述进水嘴内具有阀腔，所述阀芯转动设置于所述阀腔中部，所述转轴、所述驱动电机和所述控制装置设置于所述进水嘴上，所述转轴两端分别连接所述阀芯和所述驱动电机，所述驱动电机适于通过所述转轴驱动所述阀芯转动，所述控制装置分别与所述驱动电机和所述电池管理系统通信连接。

优选的，所述阀芯上具有阀孔，所述驱动电机通过控制所述阀孔轴线与所述阀腔轴线的相对角度控制所述换热介质流经所述进水嘴的过流面积以控制所述液冷板流入所述换热介质的流量。

优选的，所述冷却流道包括总进液流道和总出液流道，所述总进液流道和总出液流道之间还并联设置有若干个分流道，所述进水嘴与所述总进液流道连通，所述出水嘴与所述总出液流道连通。

优选的，所述总进液流道和所述总出液流道之间并联设置有三个所述分流道，所述分流道呈曲线状。

第二方面，本发明提供了一种电池包，包括若干电池模组和如第一方面中所述的电池包液冷系统，若干所述电池模组分别设置于若干所述液冷板上且与所述液冷板内部的冷却流道相对应。

优选的，所述电池模组和所述液冷板之间还设置有导热胶。

第三方面，本发明提供了一种如第一方面中所述电池包液冷系统的流量分配控制方法，包括以下步骤：

电池管理系统实时检测各电池模组的温度数据；

电池管理系统判断电池包内温差是否超过第一预设值；

若电池包内温差超过第一预设值，电池管理系统首先根据电池包液冷系统所处工况判断电池包内的高温区域或低温区域，然后电池管理系统通过各液冷板的流量调节组件调整各液冷板的换热介质流量的相对大小，以增大高温区域或低温区域对应液冷板的换热介质流量以提升高温区域或低温区域对应液冷板的换热能力，从而降低电池包内温差，直至电池内温差降至第二预设值；

若电池包内电池模组的温差不超过第一预设值，则无需对各液冷板的流量进行调整。

优选的，所述电池管理系统首先根据电池包液冷系统所处工况判断电池包内的高温区域或低温区域的方法为：当电池液冷系统处于加热工况时，电池管理系统判断出低温区域，即温度较低的电池模组所处位置；当电池液冷系统处于冷却工况时，电池管理系统判断出高温区域，即温度较高的电池模组所处位置。

优选的，所述增大高温区域或低温区域所在液冷板(1)的流量的方法为：电池管理系统向除高温区域或低温区域对应液冷板外的其它液冷板的流量调节组件发出控制信号，其它液冷板的流量调节组件接收到控制信号后，降低其对应液冷板的换热介质流量，从而增大高温区域或低温区域所在液冷板的换热介质流量。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过在各个液冷板上设置与电池管理系统通信连接的流量调节组件，使用过程中电池管理系统可根据其测得的实时温度数据通过各液冷板上的流量调节组件对各液冷板的换热介质流量进行分配调节，增大高温区域或低温区域对应液冷板的换热介质流量以提升高温区域或低温区域对应液冷板的换热能力，从而使得电池包内各电池模组的温度变化趋势得到改变，最终实现降低电池包内各电池模组的温差，使电池包性能得到充分发挥的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。需要说明的是，在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例中所述电池包的整体结构爆炸图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为本发明实施例中所述电池包液冷系统的液冷板流道示意图；

图4为本发明实施例中所述电池包液冷系统的进水嘴整体结构剖视图；

图5为本发明实施例中所述电池包液冷系统的流量分配控制方法流程图。

图中：

1、液冷板；11、冷却流道；111、总进液流道；112、总出液流道；113、分流道；12、进水嘴；13、出水嘴；14、流量调节组件；141、阀芯；1411、阀孔；142、转轴；143、驱动电机；144、控制装置；2、进水管；3、出水管；4、电池模组；5、导热胶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统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发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术中，液冷液热是一种效果较好且应用广泛的电池热管理措施。但是，其在使用过程中容易因换热介质温度变化、液冷板换热介质流量分配、电池包外环境等因素对电池包内部各电池模组的温差产生影响，这会降低电池包内各电池模组温度的一致性，从而影响电池包的性能发挥。因此，本发明公开了一种电池包液冷系统、电池包及流量分配控制方法，其通过对电池包液冷系统的各液冷板的换热介质流量分布进行调节，能够有效降低电池包内各电池模组的温差，使得电池包性能能够得到充分地发挥。

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种电池包液冷系统，包括：

若干液冷板1，液冷板1内部形成有冷却流道11，液冷板1上具有与冷却流道11连通的进水嘴12和出水嘴13，进水嘴12上具有流量调节组件14，流量调节组件14与电池管理系统通信连接；

进水管2，若干液冷板1的进水嘴12分别通过二通或三通等管道连接件连接进水管2；

出水管3，若干液冷板1的出水嘴13分别通过二通或三通等管道连接件连接出水管3；

进水管2和出水管3适于通过外部循环换热设备向液冷板1内循环通入换热介质。

需要指出的是，液冷板1的具体数量可根据电池包的电池模组4数量和排列方式等实际因素进行相应设置，本发明对此不作任何限制。

优选的，本实施例设置有三块液冷板1。

本发明实施例在使用过程中，当电池管理系统检测发现电池包中的电池模块出现高温区域或低温区域时，电池管理系统可向除高温区域或低温区域对应液冷板1外的其它液冷板1发出控制信号，其它液冷板1的流量调节组件14在接收到电池管理系统发出的控制信号后会减少流入其它液冷板1的换热介质，由于流入电池包液冷系统的总流量是一定的，流入其它液冷板1的换热介质减少会使得高温区域或低温区域对应液冷板1流入的换热介质增加，这能够提升高温区域或低温区域所在液冷板1的换热能力，使得电池包内各电池模组4的温度变化趋势得到改变，从而削弱电池包内各电池模组4的温差，进而使得电池包的性能能够得到充分发挥。

因此，本发明实施例通过在各个液冷板1上设置与电池管理系统通信连接的流量调节组件14，使用过程中电池管理系统可根据其测得的实时温度数据通过各液冷板1上的流量调节组件14对各液冷板1的换热介质流量进行分配调节，增大高温区域或低温区域对应液冷板1的换热介质流量以提升高温区域或低温区域对应液冷板1的换热能力，从而使得电池包内各电池模组4的温度变化趋势得到改变，最终实现降低电池包内各电池模组4的温差，使电池包性能得到充分发挥的目的。

进一步的，流量调节组件14包括阀芯141、转轴142、驱动电机143和控制装置144，进水嘴12内具有阀腔，阀芯141转动设置于阀腔中部，转轴142、驱动电机143和控制装置144设置于进水嘴12上，转轴142两端分别连接阀芯141和驱动电机143，驱动电机143适于通过转轴142驱动阀芯141转动，控制装置144通过信号线连接、无线连接等方式分别与驱动电机143和电池管理系统通信连接。

当电池管理系统需要对某一块液冷板1的换热介质流量进行调节时，电池管理系统向控制装置144发出控制信号，控制装置144根据其接受到的控制信号控制驱动电机143转动，驱动电机143转动带动阀芯141转动相应地角度，阀芯141转动会改变换热介质流经进水嘴12的过流面积，从而改变流入液冷板1的换热介质流量。

进一步的，阀芯141上具有阀孔1411，驱动电机143通过控制阀孔1411轴线与阀腔轴线的相对角度控制换热介质流经进水嘴12的过流面积以控制液冷板1流入换热介质的流量。

具体的，本实施例阀芯141的阀孔1411初始状态下的轴线与阀腔的轴线重合，即换热介质可直接通过整个阀孔1411流入液冷板1。当需要控制液冷板1的换热介质流量时，可通过控制装置144开启驱动电机143，驱动电机143每次带动转轴142转动一定角度，使得阀芯141在阀腔内转动，阀芯141转动会使得阀孔1411轴线与阀腔轴线的相对角度发生改变，从而改变换热介质流经进水嘴12的过流面积，进而改变换热介质流入液冷板1的流量。

需要指出的是，本发明阀芯141并不仅限于上述类型的阀芯141，在其它一些实施例中，也可以采用如阀板等其它类型的阀芯141。

进一步的，冷却流道11包括总进液流道111和总出液流道112，总进液流道111和总出液流道112之间还并联设置有若干个分流道113，进水嘴12与总进液流道111连通，出水嘴13与总出液流道112连通。其中，本实施例使用时，每一分流道113可对应用于一个电池模组4的换热。

优选的，分流道113呈曲线状。本实施例将分流道113设置成曲线状，能够增加分流道113与电池模组4的换热面积，从而提升液冷板1与电池模组4的换热效率。

可选地，本实施例的分流道113呈来回曲直状。当然，在本发明的其它一些实施例中，分流道113也可以设置成如S形等其它形状。

优选的，总进液流道111和总出液流道112之间并联设置有三个分流道113。当然，在其它一些实施例中，分流道113的数量并不仅限于三个，其可以更多，也可以更少，例如可以是两个、四个、五个等数量。

可以理解的是，本发明液冷板1的冷却流道11并不仅限于上述形状，在其它一些实施例中也可以采用其它形状的冷却流道11。

实施例二

如图1所示，本发明实施例提供了一种电池包，包括若干电池模组4和如实施例一中所述电池包液冷系统，若干电池模组4分别设置于若干液冷板1上且与液冷板1内部的冷却流道11相对应。

进一步的，电池模组4和液冷板1之间还设置有导热胶5，导热胶5具有热量传递和绝缘保护的作用。

本实施例提供的电池包使用时，当出现高温区域或低温区域，电池管理系统可通过液冷板1上的流量调节组件14对各个液冷板1的换热介质流量进行调节，使得高温区域或低温区域的温度快速恢复正常，削弱电池包内各电池模组4的温差，提升电池包内各电池模组4的温度一致性，使得电池包性能能够得到充分发挥。

实施例三

如图5所示，本发明实施例提供了一种如实施例一中所述的电池包液冷系统的流量分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：电池管理系统实时检测各电池模组4的温度数据，其中，电池管理系统可通过电池模组4上设置的热电偶等测温元件对各电池模组4的温度进行检测；

步骤二：电池管理系统判断电池包内温差是否超过第一预设值；

步骤三：若电池包内温差超过第一预设值，电池管理系统首先根据电池液冷系统所处工况判断电池包内的高温区域或低温区域，然后电池管理系统通过各液冷板1的流量调节组件14调整各液冷板1的换热介质流量的相对大小，以增大高温区域或低温区域对应液冷板1的流量以提升高温区域或低温区域对应液冷板1的换热能力，从而降低电池包内温差，直至电池内温差降至第二预设值；

若电池包内电池模组4的温差不超过第一预设值，则无需对各液冷板1的流量进行调整。

可以理解的是，本实施例的第一预设值和第二预设值可根据实际需要进行相应设置，本发明对此不作限制。优选地，第一预设值为8℃，第二预设值为4℃。

具体的，电池管理系统根据电池包液冷系统所处工况判断出现温度异常的电池模组4所在液冷板1的方法如下：当电池液冷系统处于加热工况时，电池管理系统判断出低温区域，即温度较低的电池模组4所在位置；当电池液冷系统处于冷却工况时，电池管理系统判断出高温区域，即温度较高的电池模组4所在位置。

具体的，增大高温区域或低温区域所在液冷板1的流量的方法为：电池管理系统向除高温区域或低温区域对应液冷板1外的其它液冷板1的流量调节组件14发出控制信号，其它液冷板1的流量调节组件14接收到控制信号后，降低其对应液冷板1的换热介质流量，从而增大高温区域或低温区域所在液冷板1的换热介质流量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池包液冷系统，其特征在于，包括：

若干液冷板(1)，所述液冷板(1)内部形成有冷却流道(11)，所述液冷板(1)上具有与所述冷却流道(11)连通的进水嘴(12)和出水嘴(13)，所述进水嘴(12)上具有流量调节组件(14)，所述流量调节组件(14)与电池管理系统通信连接；

进水管(2)，若干所述液冷板(1)的所述进水嘴(12)分别连接所述进水管(2)；

出水管(3)，若干所述液冷板(1)的所述出水嘴(13)分别连接所述出水管(3)；

所述进水管(2)和所述出水管(3)适于通过外部循环换热设备向所述液冷板(1)内循环通入换热介质。

2.如权利要求1所述的电池包液冷系统，其特征在于，所述流量调节组件(14)包括阀芯(141)、转轴(142)、驱动电机(143)和控制装置(144)，所述进水嘴(12)内具有阀腔，所述阀芯(141)转动设置于所述阀腔中部，所述转轴(142)、所述驱动电机(143)和所述控制装置(144)设置于所述进水嘴(12)上，所述转轴(142)两端分别连接所述阀芯(141)和所述驱动电机(143)，所述驱动电机(143)适于通过所述转轴(142)驱动所述阀芯(141)转动，所述控制装置(144)分别与所述驱动电机(143)和所述电池管理系统通信连接。

3.如权利要求2所述的电池包液冷系统，其特征在于，所述阀芯(141)上具有阀孔(1411)，所述驱动电机(143)通过控制所述阀孔(1411)轴线与所述阀腔轴线的相对角度控制所述换热介质流经所述进水嘴(12)的过流面积以控制所述液冷板(1)流入所述换热介质的流量。

4.如权利要求1所述的电池包液冷系统，其特征在于，所述冷却流道(11)包括总进液流道(111)和总出液流道(112)，所述总进液流道(111)和总出液流道(112)之间还并联设置有若干个分流道(113)，所述进水嘴(12)与所述总进液流道(111)连通，所述出水嘴(13)与所述总出液流道(112)连通。

5.如权利要求4所述的电池包液冷系统，其特征在于，所述总进液流道(111)和所述总出液流道(112)之间并联设置有三个所述分流道(113)，所述分流道(113)呈曲线状。

6.一种电池包，其特征在于，包括若干电池模组(4)和如权利要求1-5任一项所述的电池包液冷系统，若干所述电池模组(4)分别设置于若干所述液冷板(1)上且与所述液冷板(1)内部的冷却流道(11)相对应。

7.如权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述电池模组(4)和所述液冷板(1)之间还设置有导热胶(5)。

8.一种如权利要求1-5任一项所述的电池包液冷系统的流量分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

电池管理系统实时检测各电池模组(4)的温度数据；

电池管理系统判断电池包内温差是否超过第一预设值；

若电池包内温差超过第一预设值，电池管理系统首先根据电池包液冷系统所处工况判断电池包内的高温区域或低温区域，然后电池管理系统通过各液冷板(1)的流量调节组件(14)调整各液冷板(1)的换热介质流量的相对大小以增大高温区域或低温区域对应液冷板(1)的换热介质流量以提升高温区域或低温区域对应液冷板(1)的换热能力，从而降低电池包内温差，直至电池内温差降至第二预设值；

若电池包内电池模组(4)的温差不超过第一预设值，则无需对各液冷板(1)的换热介质流量进行调整。

9.如权利要求8所述的电池包液冷系统的流量分配控制方法，其特征在于，所述电池管理系统首先根据电池包液冷系统所处工况判断电池包内的高温区域或低温区域的方法为：当电池液冷系统处于加热工况时，电池管理系统判断出低温区域，即温度较低的电池模组(4)所处位置；当电池液冷系统处于冷却工况时，电池管理系统判断出高温区域，即温度较高的电池模组(4)所处位置。

10.如权利要求8所述的电池包液冷系统的流量分配控制方法，其特征在于，所述增大高温区域或低温区域所在液冷板(1)的流量的方法为：电池管理系统向除高温区域或低温区域对应液冷板(1)外的其它液冷板(1)的流量调节组件(14)发出控制信号，其它液冷板(1)的流量调节组件(14)接收到控制信号后，降低其对应液冷板(1)的换热介质流量，从而增大高温区域或低温区域所在液冷板(1)的换热介质流量。

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