CN208970705U - 电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池热管理系统包括：散热元件；散热元件与电池包的出水口管路连通；第一换热元件，第一换热元件与散热元件管路连通，且第一换热元件还与电池包的进水口管路连通，电池包、散热元件及第一换热元件配合形成第一循环管路；第一驱动源，第一驱动源设置于第一循环管路上；第二驱动源，第二驱动源与第一换热元件管路连通；第二换热元件，第二换热元件与第二驱动源管路连通，第二换热元件还与第一换热元件管路连通，第一换热元件、第二驱动源及第二换热元件配合形成第二循环管路；及制冷风机，制冷风机分别与第二换热元件及散热元件制冷配合。

Description

电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池热管理技术领域，特别是涉及一种电池热管理系统。

背景技术

动力电池热管理系统就是通过冷却或加热的方式对电池包进行温度控制，使电池在合理的温度范围内工作，提高电池的使用寿命，提高电池的可靠性。

动力电池热管理系统主要包括水泵、水箱散热器、压缩机、风机及冷凝器等器件。而传统的动力电池热管理系统的结构松散，使得整个系统占用空间较大。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种电池热管理系统，能够极大的减小系统占用空间。

其技术方案如下：

一种电池热管理系统，包括：散热元件；所述散热元件与电池包的出水口管路连通；第一换热元件，所述第一换热元件与所述散热元件管路连通，且所述第一换热元件还与所述电池包的进水口管路连通，所述电池包、所述散热元件及所述第一换热元件配合形成第一循环管路；第一驱动源，所述第一驱动源设置于所述第一循环管路上；第二驱动源，所述第二驱动源与所述第一换热元件管路连通；第二换热元件，所述第二换热元件与所述第二驱动源管路连通，所述第二换热元件还与所述第一换热元件管路连通，所述第一换热元件、所述第二驱动源及所述第二换热元件配合形成第二循环管路；及制冷风机，所述制冷风机分别与所述第二换热元件及所述散热元件制冷配合；其中，所述散热元件与所述第二换热元件并列设置，所述制冷风机设置于所述第二换热元件远离所述散热元件的一侧。

上述的电池热管理系统中，电池包升温产生的热量能被冷却液吸收，冷却液吸收热量后温度升高，需要进入散热元件中进行冷却；经过散热元件冷却后的冷却液能够在第一换热元件中与第二循环管路提供的制冷剂进行换热，进一步被冷却；冷却液与制冷剂完成换热后可以进入到电池包中，吸收电池包的热量。如此，达到对电池包进行降温的目的。上述的电池热管理系统中，制冷风机能够分别与第二换热元件及散热元件制冷配合，散发第二换热元件与散热元件工作过程中产生的热量，从而进一步降低冷却液的温度。且由于第二换热元件与散热元件并列设置在一起，制冷风机能够同时对第二换热元件及散热元件制冷，避免分别在第二换热元件及散热元件上设置不同的制冷风机，结构紧凑，能够极大的减小整个系统的占用空间。

下面进一步对技术方案进行说明：

进一步地，所述第二换热元件包括第一侧、及与所述第一侧相对的第二侧，所述散热元件设置于所述第一侧，所述制冷风机设置于所述第二侧。

进一步地，所述制冷风机为至少两个，至少两个所述制冷风机间隔设置于所述第二侧。

进一步地，还包括箱体、第一连接件及第二连接件，所述散热元件及所述第二换热元件均设置于所述箱体内，所述第一连接件包括第一连接部、及与所述第一连接部相对的第二连接部，所述第一连接部与所述第二换热元件连接，所述第二连接部与所述箱体连接，所述第二连接件包括第三连接部、及与所述第三连接部相对的第四连接部，所述第三连接部与所述散热元件连接，所述第四连接部与所述箱体连接。

进一步地，所述的电池热管理系统还包括导风罩，所述导风罩设置于所述制冷风机与所述第二换热元件之间。

进一步地，所述的电池热管理系统还包括加热器，所述加热器设置于所述第一循环管路上。

进一步地，所述的电池热管理系统还包括控制阀，所述控制阀包括第一进水口、第一出水口及第二出水口，所述第一进水口与所述散热元件管路连接，所述第一出水口与所述电池包的进水口管路连接，所述第二出水口与所述第一换热元件管路连接；其中，所述控制阀包括第一状态及第二状态，当所述控制阀处于第一状态时，所述第一进水口与所述第一出水口连通；当所述控制阀处于第二状态时，所述第一进水口与所述第二出水口连通。

进一步地，所述的电池热管理系统还包括膨胀阀，所述膨胀阀设置于所述第一换热元件与所述第一换热元件之间的管路上。

进一步地，所述的电池热管理系统还包括控制元件、用于探测所述电池包温度的第一温度传感器、及用于探测环境温度的第二温度传感器，所述控制元件分别与所述制冷风机、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一驱动源、及所述第二驱动源电性连接。

进一步地，所述的电池热管理系统还包括设置于所述电池包的出水口与所述散热元件之间管路上的第三温度传感器，所述控制元件还与所述第三温度传感器电性连接。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的电池热管理系统原理示意图；

图2为本实用新型一实施例所述的电池热管理系统的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例所述的电池热管理系统的局部结构示意图一；

图4为本实用新型一实施例所述的电池热管理系统的局部结构示意图二。

附图标记说明：

10、箱体，11、第一连接件，12、第二连接件，13、导风罩，100、第二换热元件，200、制冷风机，300、散热元件，400、电池包，410、电芯，420、冷板，500、第一换热元件，600、第一驱动源，700、第二驱动源，800、加热器，900、控制阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1-2所示，一实施例所述的一种电池热管理系统，包括：散热元件300，散热元件300与电池包400的出水口管路连通；第一换热元件500，第一换热元件500与散热元件300管路连通，且第一换热元件500还与电池包400的进水口管路连通，电池包400、散热元件300及第一换热元件500配合形成第一循环管路；第一驱动源600，第一驱动源600设置于第一循环管路上；第二驱动源700，第二驱动源700与第一换热元件500管路连通；第二换热元件100，第二换热元件100与第二驱动源700管路连通，且第二换热元件100还与第一换热元件500管路连通，第一换热元件500、第二驱动源700及第二换热元件100配合形成第二循环管路；及制冷风机200，制冷风机200分别与第二换热元件100及散热元件300制冷配合；其中，散热元件300与第二换热元件100并列设置，制冷风机200设置于第二换热元件100远离散热元件300的一侧。

具体地，电池包400包括电芯410与冷板420，电芯410在工作过程中会产生多余热量，热量通过电芯410与冷板420表面接触的方式传递，最终被电池包400内部流道中的冷却液带走。

在第一循环管路中，第一驱动源600能够为冷却液的流动提供动力，散热元件300能够对从电池包400的出水口出来的冷却液进行冷却，第一换热元件500能够将第二循环管路中的冷却剂与经过散热元件300冷却后的冷却水进行换热，使冷却水进一步被冷却，经过换热后的冷却水能够通过电池包400的进水口进入到电池包400内，又一次吸收电芯410产生的热量。

可选地，第一驱动源600为水泵，散热元件300为水箱散热器，第一换热元件500为板式换热器。水箱散热器由铝材料制成，在水泵不工作时，水箱散热器还能够用于储存第一循环管道内的冷却液。

在第二循环管路中，第二驱动源700能够为整个循环提供动力，将低压气体转换为高压气体，第二换热元件100能够将高压气体换热后转换为液体制冷剂，液体制冷剂能够进入第一换热元件500中与冷却水进行换热。

可选地，第二驱动源700为压缩机，第二换热元件100为冷凝器，第一换热元件500为板式换热器，电池热管理系统还包括设置于冷凝器与板式换热器之间的管路上的膨胀阀。压缩机能够将从板式换热器中出来的低压低温气体压缩成高温高压制冷剂气体；高温高压制冷剂气体进入冷凝器后，通过空气冷却后成为中温高压制冷剂液体；中温高压制冷剂液体经膨胀阀节流膨胀后，成为低压低温的制冷剂液体；低压低温的制冷剂液体进入板式换热器后与冷却水进行换热后蒸发；蒸发后的气体吸收板式换热器内防冻液的热量，使防冻液变为低压低温气体进入压缩机中。

在其中一个实施例中，第二换热元件100包括第一侧、及与第一侧相对的第二侧，散热元件300设置于第一侧，制冷风机200设置于第二侧。当启动制冷风机200时，流动的空气能够同时吹向第二换热元件100与散热元件300，散发掉第二换热元件100与散热元件300工作过程中产生的热量。相较于第二换热元件100与散热元件300分开布置，且使用两个制冷风机200分别对第二换热元件100及散热元件300进行散热，能有效地节约能源，且结构更加紧凑，占用空间小。

进一步地，制冷风机200为至少两个，至少两个制冷风机200间隔设置于第二换热元件100的第二侧。如此，通过在第二换热元件100的第二侧设置至少两个制冷风机200，能有效地散发掉第二换热元件100与散热元件300工作过程中产生的热量。

如图4所示，在其中一个实施例中，电池热管理系统还包括箱体10，制冷风机200设置于箱体10外，散热元件300及第二换热元件100均设置于箱体10内。电池热管理系统还包括第一连接件11及第二连接件12，第一连接件11包括第一连接部、及与第一连接部相对的第二连接部，第一连接部与第二换热元件100连接，第二连接部与箱体10连接，第二连接件12包括第三连接部、及与第三连接部相对的第四连接部，第三连接部与散热元件300连接，第四连接部与箱体10连接。如此，可以将散热元件300及换热元件固定在箱体10内，且由于第一连接件11上的第一连接部与第二连接部相对，第一连接件11设置在箱体10与第二换热元件100之间，第二连接件12上的第三连接部与第四连接部相对，第二连接件12设置在箱体10与散热元件300之间，能有效利用箱体10的内部空间，从而使得整个箱体10可以更加小型化。

具体地，第一连接件11及第二连接件12均为“U”型板，第一连接件11上的第一连接部通过螺栓与第二换热元件100连接，第二连接部通过螺栓与箱体10连接，第二连接件12上的第三连接部通过螺栓与散热元件300连接，第四连接部通过螺栓与箱体10连接。

进一步地，电池热管理系统还包括导风罩13，导风罩13设置于制冷风机200与第二换热元件100之间。如此，可以将通过制冷风机200产生的风集流向第二换热元件100与散热元件300。

上述的电池热管理系统中，电池包400升温产生的热量能被冷却液吸收，冷却液吸收热量后温度升高，需要进入散热元件300中进行冷却；经过散热元件300冷却后的冷却液能够通过第一换热元件500与第二循环管路提供的制冷剂进行换热，进一步被冷却；冷却液与制冷剂完成换热后可以进入到电池包400中，吸收电池包400的热量。如此，达到对电池包400进行降温的目的。上述的散热结构中，制冷风机200能够分别与第二换热元件100及散热元件300制冷配合，散发第二换热元件100与散热元件300工作过程中产生的热量，从而进一步降低冷却液的温度。且由于第二换热元件100与散热元件300并列设置在一起，制冷风机200能够同时对第二换热元件100及散热元件300制冷，避免分别在第二换热元件100及散热元件300上设置不同的制冷风机，结构紧凑，能够极大的减小整个系统的占用空间。

如图1所示，在其中一个实施例中，电池热管理系统还包括加热器800，加热器800设置于第一循环管路上。如此，当上述的电池热管理系统在低温状态下时，为了保证电池包400正常工作，需要对电池包400进行加热处理。通过在第一循环管路上设置加热器800，能够将第一循环管路中的液体加热，从而提升电池包400的温度。

可选地，加热器800设置在散热元件300与电池包400的进水口之间的管路上，加热器800为PTC(Positive Temperature Coefficient，热敏电阻)加热器800，散热元件300为水箱散热器。当电芯410温度≤0℃时，第一驱动源600工作，加热器800工作，制冷风机200和第二驱动源700不运行；当散热元件300的进水温度≥40℃时，PTC加热器800停止工作，第一驱动源600持续运行。

在其中一个实施例中，电池热管理系统还包括控制阀900，控制阀900包括第一进水口、第一出水口及第二出水口，第一进水口与散热元件300管路连通，第一出水口与电池包400的进水口管路连通，第二出水口与第一换热元件500管路连通；其中，控制阀900包括第一状态及第二状态，当控制阀900处于第一状态时，第一进水口与第一出水口连通；当控制阀900处于第二状态时，第一进水口与第二出水口连通。如此，可以通过控制阀900调整第一循环管路中液体的流向，当不需要第一换热元件500工作时，可以使控制阀900处于第一状态，避免第一循环管路中的液体流入第一换热元件500中；当需要第一换热元件500工作时，可以使控制阀900处于第二状态，使第一循环管路中的液体流向第一换热元件500中。可选地，控制阀900为三通阀，四通阀或五通阀。

在其中一个实施例中，电池热管理系统还包括控制元件、用于探测电池包400温度的第一温度传感器、及用于探测环境温度的第二温度传感器，控制元件分别与制冷风机200、第一温度传感器、第二温度传感器及第一驱动源600电性连接。如此，可以通过控制元件根据电池包400的温度及环境温度来分别控制制冷风机200与第一驱动源600的工作状态，能有效地节约能源，使电池包400的温度得到更精确的控制，延长电芯410的使用寿命。

具体地，控制元件为中央处理器，第一温度传感器的探头与电芯410相对，第二温度传感器设置在电池包400旁边，用于探测电池包400附近周围空气的温度。

进一步地，电池热管理系统还包括设置于电池包400的出水口与散热元件300之间管路上的第三温度传感器，控制元件还与第三温度传感器电性连接。第三温度传感器能够探测散热元件300的进水温度，从而控制元件可以根据第一循环管路中散热元件300的进水温度来控制其他元件的工作状态，延长各个元件的使用寿命。

具体地，第三温度传感器设置在靠近散热元件300进水口的管道上。

更进一步地，控制元件还与第二驱动源700电性连接。如此，控制元件可以分别根据电池包400的温度、环境温度、及散热元件300的进水温度控制第一驱动源600、第二驱动源700及制冷风机200的工作状态，使电池包400的温度得到更精确的控制，延长电芯410的使用寿命，且避免各个元件使用过度，延长各个元件的使用寿命。

在其中一个实施例中，整个电池热管理系统按不同要求进入以下工作模式：

第一循环模式：当电池包400温度≥35℃，环境温度≤15℃时，第一驱动源600运行，制冷风机200按照设定的PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)模式运行，第二驱动源700不运行；当散热元件300的进水温度≥23℃，制冷风机200按照设定PWM模式运行，当散热元件300的进水温度≥25℃，制冷风机200全速运行，当散热元件300的进水温度≤20℃，制冷风机200停止运行，使电池包400的冷却液温度控制在20℃～25℃之间。

第二循环模式：当电池包400温度≥35℃，环境温度≥15℃时，第一驱动源600运行，制冷风机200按设定的PWM模式运行，第二驱动源700不运行；当散热元件300的进水温度≥23℃，第二驱动源700运行，当散热元件300的进水温度≥25℃，第二驱动源700以90％的功率运行，当散热元件300的进水温度≥28℃，第二驱动源700全功率运行，当散热元件300的进水温度≤20℃，第二驱动源700停止运行，当散热元件300的进水温度≤18℃，制冷风机200停止运行，使电池包400的冷却液温度控制在20℃～25℃之间。

第三循环模式：当电池包400温度≤0℃，第一驱动源600运行，加热器800运行，制冷风机200和第二驱动源700不运行；当散热元件300的进水温度≥40℃，加热器800停止工作，第一驱动源600持续运行。

第四循环模式：当电池包400温度≥0℃，进水温度≤10℃，第一驱动源600运行，制冷风机200、第二驱动源700、加热器800都不运行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括：

散热元件；所述散热元件与电池包的出水口管路连通；

第一换热元件，所述第一换热元件与所述散热元件管路连通，且所述第一换热元件还与所述电池包的进水口管路连通，所述电池包、所述散热元件及所述第一换热元件配合形成第一循环管路；

第一驱动源，所述第一驱动源设置于所述第一循环管路上；

第二驱动源，所述第二驱动源与所述第一换热元件管路连通；

第二换热元件，所述第二换热元件与所述第二驱动源管路连通，所述第二换热元件还与所述第一换热元件管路连通，所述第一换热元件、所述第二驱动源及所述第二换热元件配合形成第二循环管路；及

制冷风机，所述制冷风机分别与所述第二换热元件及所述散热元件制冷配合；

其中，所述散热元件与所述第二换热元件并列设置，所述制冷风机设置于所述第二换热元件远离所述散热元件的一侧。

2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第二换热元件包括第一侧、及与所述第一侧相对的第二侧，所述散热元件设置于所述第一侧，所述制冷风机设置于所述第二侧。

3.根据权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于，所述制冷风机为至少两个，至少两个所述制冷风机间隔设置于所述第二侧。

4.根据权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括箱体、第一连接件及第二连接件，所述散热元件及所述第二换热元件均设置于所述箱体内，所述第一连接件包括第一连接部、及与所述第一连接部相对的第二连接部，所述第一连接部与所述第二换热元件连接，所述第二连接部与所述箱体连接，所述第二连接件包括第三连接部、及与所述第三连接部相对的第四连接部，所述第三连接部与所述散热元件连接，所述第四连接部与所述箱体连接。

5.根据权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括导风罩，所述导风罩设置于所述制冷风机与所述第二换热元件之间。

6.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括加热器，所述加热器设置于所述第一循环管路上。

7.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括控制阀，所述控制阀包括第一进水口、第一出水口及第二出水口，所述第一进水口与所述散热元件管路连接，所述第一出水口与所述电池包的进水口管路连接，所述第二出水口与所述第一换热元件管路连接；

其中，所述控制阀包括第一状态及第二状态，当所述控制阀处于第一状态时，所述第一进水口与所述第一出水口连通；当所述控制阀处于第二状态时，所述第一进水口与所述第二出水口连通。

8.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括膨胀阀，所述膨胀阀设置于所述第一换热元件与所述第一换热元件之间的管路上。

9.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括控制元件、用于探测所述电池包温度的第一温度传感器、及用于探测环境温度的第二温度传感器，所述控制元件分别与所述制冷风机、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一驱动源、及所述第二驱动源电性连接。

10.根据权利要求9所述的电池热管理系统，其特征在于，还包括设置于所述电池包的出水口与所述散热元件之间管路上的第三温度传感器，所述控制元件还与所述第三温度传感器电性连接。