CN209232913U - 一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备 - Google Patents

Abstract

一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，包括水暖热交换装置、水暖管组、水暖管回水管组、电池组、水泵、高密度储热源、水暖板组，所述水暖板组装设于所述电池组底部；所述高密度储热源与电源接口电连接，使该高密度储热源能够通过所述电源接口与外接电源连接而进行热量补充，所述水暖热交换装置套设于所述高密度储热源外部；所述水暖管组的一端与所述水暖热交换装置的热交换水出水口连通，其另一端与所述水暖板组的水暖板进水口连通，所述水暖管回水管组的一端与所述水暖热交换装置的热交换水进水口连通，另一端与所述水暖板组的水暖板出水口连通。本实用新型使用了电能和高密度储热源在低温环境下对电池进行保温，节能环保，加热效率高。

Description

一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车领域，尤其是指一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备。

背景技术

为保证寒冷地区的电力驱动车辆在-20℃以下的气温情况下正常行驶，根据GBT31467.2-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第二部分高能量应用测试规程》7.1.4中规定：蓄电池包和系统需要测试0℃和-20℃下的1/3C,1C和Imax(T)能量和容量。按照目前的锂电池低温性能水平，绝大部分厂家的锂电池都无法在无电芯加热保温附件的情况下满足-20℃低温环境能量和容量的性能指标。我国北方115°以上的高纬度地区，冬天气温常常低于-30℃，这就必须使用加热保温系统保证纯电公交车的动力锂电池的工作环境温度。传统电加热电池加热系统一个缺陷是制热热量不足，所以在北方寒冷地区会使用燃油加热（污染严重的燃油水暖供热器）对电池系统进行供热，而在纯电能源的环境里这种辅助制热的方式无法采用。

中国专利文献公开了一种电池热管理系统及控制方法（公开号CN108879019A），其公开了一种电池热管理系统及控制方法，所述电池箱包括电池箱体，所述电池箱体内设置电池模组，所述电池模组由N×M个电池单体构成，电池模组中间设置冷板，所述冷板通过开孔外套在电池单体上，并均匀布置液体通道，相邻电池单体之间填充复合相变材料，所述电池箱体设置进液口及出液口，进液口及出液口与液体通道连接；所述外部循环设备包括电加热器、水泵、热交换器、驾驶舱蒸发器、压缩机、冷凝器、第一节流阀及第二节流阀。该发明具有整体结构紧凑、简单、稳固、效率高等优点；可以对电池模组进行散热、保温和加热，使电池工作在合适的温度范围，并可以集成到整车热管理系统中，完善了电动汽车电池热管理系统。

虽然该专利公开了一种能够在低温环境下对电池保温的方法，但该方法在低温环境下需要电加热器的持续工作方可对电池进行加热，耗电量较大，且其结构复杂，给汽车自身重量增加了负担，造成汽车行驶时能耗的增加。

实用新型内容

本实用新型提供一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其主要目的在于克服传统电加热电池加热系统制热热量不足、在纯电能源的环境里无法使用燃油加热对电池系统进行供热、现有技术中在低温环境下对电池加热的方式耗电量较大的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，包括水暖热交换装置、水暖管组、水暖管回水管组、电池组、水泵，还包括高密度储热源、低温独立电源、用于对电池组进行保温的水暖板组，所述水暖板组装设于所述电池组底部；所述高密度储热源与电源接口电连接，使该高密度储热源能够通过所述电源接口与外接电源连接而进行热量补充，所述水暖热交换装置套设于所述高密度储热源外部，使该高密度储热源能够对水暖热交换装置进行热量供应；所述水暖管组的一端与所述水暖热交换装置的热交换水出水口连通，其另一端与所述水暖板组的水暖板进水口连通，所述水暖管回水管组的一端与所述水暖热交换装置的热交换水进水口连通，其另一端与所述水暖板组的水暖板出水口连通；所述水泵与所述低温独立电源电连接使该低温独立电源能够对水泵供电，所述水暖管组与所述水暖板组间通过所述水泵连接使该水泵能够将所述水暖管组内的循环液体传输至水暖板组内。

进一步的，所述电池组包括后电池组、中部左右电池组，所述后电池组包括复数个第一电芯、复数个装设于所述第一电芯外部的第一电池箱和复数个用于对第一电芯导热的第一导热硅胶片，所述第一导热硅胶片装设于所述第一电池箱内侧底部；所述中部左右电池组包括复数个第二电芯、复数个装设于所述第二电芯外部的第二电池箱和复数个用于对第二电芯导热的第二导热硅胶片，所述第二导热硅胶片装设于所述第二电池箱内侧底部。

进一步的，所述水暖板组包括后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板、中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板，所述后电池组顶层水暖板与所述后电池组中层水暖板间通过第一跃层过渡水管连通使循环液体通过该第一跃层过渡水管流入所述后电池组中层水暖板内、所述后电池组底层水暖板与所述后电池组中层水暖板间通过第二跃层过渡水管连通使循环液体通过该第二跃层过渡水管流入该后电池组中层水暖板，所述中部左电池组水暖板与所述中部右电池组水暖板间通过过渡水管连通使循环液体通过该过渡水管从所述中部左电池组水暖板流入所述中部右电池组水暖板内。

进一步的，所述后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板装设于所述第一电池箱外侧底部使所述后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板对所述第一电池箱加热；所述中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板装设于所述第二电池箱外侧底部使所述中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板对所述第二电池箱加热。

进一步的，所述水暖回水管组包括水暖回水管主管、水暖回水管第一分支、水暖板回水管第二分支，所述水暖回水管主管一端与所述热交换水进水口连通，另一端与回水管三通接口的第一出水口连通，所述水暖回水管第一分支一端与所述回水管三通接口的第三进水口连通，另一端与所述后电池组底层水暖板第二出水口连通，所述水暖回水管第二分支一端与所述回水管三通接口的第四进水口连通，另一端与所述中部右电池组水暖板第三出水口连通。

进一步的，所述水暖管组包括水暖管第一分支、水暖管第二分支、水暖管主管，所述水暖管主管一端与所述热交换水出水口连通，另一端与水暖管三通接头的第五进水口连通，所述水暖管第一分支一端与所述水暖管三通接头的第四出水口连通，另一端与所述后电池组顶层水暖板的第六进水口连通，所述水暖管第二分支一端与所述水暖管三通接头的第五出水口连通，另一端与所述中部左电池组水暖板的第七进水口连通。

进一步的，所述高密度储热源与所述电源接口间装设有用于防止高密度储热源过热的PTC热敏电阻。

进一步的，所述水暖管组、水暖管回水管组内流动的循环液体为防冻液。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于:

1、本实用新型结构简单、实用性强，设置高密度储热源替代原有重量较大的动力锂电池的电加热系统，减轻了整车重量，且节约了制备动力电池的稀有金属使用，对于国家能源领域的可持续发展有积极意义；相对于动力锂电池的电加热系统，设置水暖交换器以简化电能-热能的能源形式转化路径，直接利用充电枪，仅进行一步的能源形式转化，减少能源转化的途径中能量的损耗；设置低温独立电源，使其在车辆停止时，独立对水泵进行供电进而驱使水暖循环体系的运行而对水暖板组加热，并由水暖板将热量传递至电池组。

2、在本实用新型中，设置导热硅胶片，可通过导热硅胶片对电芯进行热传递，而达到对电芯加热的目的，设置电池箱可保护电芯、同时能够对电芯起到保温的作用。

3、在本实用新型中，在后电池组内设置后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板、在中部左右电池组内设置中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板，多层水暖板能够将热量传递至电池组内对电池组进行加热。

4、在本实用新型中，将水暖板装设于电池箱外侧底部，使水暖板将热量传递至电池箱，由于热量传导，热量将由电池箱外传递至电池箱内，而达到对电池保温的目的。

5、在本实用新型中，水暖管回水管组包括水暖回水管主管、水暖回水管第一分支、水暖板回水管第二分支，将水暖管回水管主管与水暖管回水管第一分支、水暖板回水管第二分支连通使完成换热的循环液体通过水暖管回水管第一分支、水暖板回水管第二分支流入水暖管回水管主管，并通过水暖管回水管主管流回热交换器中，进行热量交换。

6、在本实用新型中，水暖管组包括水暖管第一分支、水暖管第二分支、水暖管主管，将水暖管主管与水暖管第一分支、水暖管第二分支连通能够使热量通过多条管路进行传递。

7、在本实用新型中，设置PTC热敏电阻能够防止电加热过程中储热源温度过热造成热交换水套中的循环液体出现相变气化的情况，保证系统使用安全。

8、在本实用新型中，水暖管组、水暖管回水管组内的循环液体为防冻液，能够在极寒环境下，防止循环液体在未进行热交换时出现凝固的现象。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一。

图2为本实用新型中所述高密度储热源、水暖热交换装置的结构示意图。

图3为本实用新型中所述电池组的结构示意图一。

图4为本实用新型中所述电池组的结构示意图二。

图5为图3中A部分的放大图。

图6为图3中B部分的放大图。

图7为图3中C部分的放大图。

图8为图3中D部分的放大图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8。一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备1，包括水暖热交换装置2、水暖管组3、水暖管回水管组4、电池组5、水泵6，还包括高密度储热源7、低温独立电源（图未示出）、用于对电池组进行保温的水暖板组8，水暖板组8装设于电池组5底部；

高密度储热源7与电源接口9电连接，使该高密度储热源7能够通过电源接口9与外接电源连接而进行热量补充，电源接口9包括总正极91、第一负极92和第二负极93，其中外接电源为高压充电枪；

水暖热交换装置2套设于高密度储热源7外部，使该高密度储热源7能够对水暖热交换装置2进行热量供应；高密度储热材料在成本上具有动力电池难以比拟的热源用途储能优势，因此使用此系统可以节省我国北方寒冷地区的纯电公交车辆储能装置的配置成本；

水暖管组3的一端与水暖热交换装置2的热交换水出水口21连通，其另一端与水暖板组8的水暖板进水口81连通，水暖管回水管组4的一端与水暖热交换装置2的热交换水进水口22连通，其另一端与水暖板组8的水暖板出水口82连通；

水泵6与低温独立电源电连接使该低温独立电源能够对水泵6供电，水暖管组3与水暖板组8间通过水泵6连接使该水泵6能够将水暖管组3内的循环液体传输至水暖板组8内。设置高密度储热源替代原有重量较大的动力锂电池的电加热系统，减轻了整车重量，且节约了制备动力电池的稀有金属使用，对于国家能源领域的可持续发展有积极意义；相对于动力锂电池的电加热系统，设置水暖交换器以简化电能-热能的能源形式转化路径，直接利用充电枪，仅进行一步的能源形式转化，减少能源转化的途径中能量的损耗；设置低温独立电源，使其在车辆停止时，独立对水泵进行供电进而驱使水暖循环体系的运行而对水暖板组加热，并由水暖板将热量传递至电池组。

参照图1。电池组5装设于汽车底盘101上。充分利用汽车底盘内的空间。

参照图1、图3、图4、图6、图7和图8。电池组5包括后电池组51、中部左右电池组52，后电池组51包括复数个第一电芯511、复数个装设于第一电芯外部的第一电池箱512和复数个用于对第一电芯导热的第一导热硅胶片（图未示出），第一导热硅胶片装设于第一电池箱512内侧底部；

中部左右电池组52包括复数个第二电芯521、复数个装设于第二电芯外部的第二电池箱522和复数个用于对第二电芯导热的第二导热硅胶片523，第二导热硅胶片（图未示出）装设于第二电池箱522内侧底部。设置导热硅胶片，可通过导热硅胶片对电芯进行热传递，而达到对电芯加热的目的，设置电池箱可保护电芯、同时能够对电芯起到保温的作用。

参照图6和图8。第一电芯511装设有第一电芯温度传感器（图未示出），第二电芯522内第二电芯温度传感器（图未示出）。设置第一电芯温度传感器和第二电芯温度传感器，用于监测分别第一电芯和第二电芯的工作温度，当电芯温度过低时，第一电芯温度传感器、第二电芯温度传感器分别将电信号传递电池管理系统中，使电池管理系统调控水泵的运行，而对电芯进行加热。

参照图1、图3、图4、图6、图7和图8。水暖板组8包括后电池组顶层水暖板81、后电池组中层水暖板82、后电池组底层水暖板83、中部左电池组水暖板84、中部右电池组水暖板85，

后电池组顶层水暖板81与后电池组中层水暖板82间通过第一跃层过渡水管10连通使循环液体通过该第一跃层过渡水管10流入后电池组中层水暖板82内、后电池组底层水暖板93与后电池组中层水暖板82间通过第二跃层过渡水管12连通使循环液体通过该第二跃层过渡水管12流入该后电池组中层水暖板，

中部左电池组水暖板84与中部右电池组水暖板85间通过过渡水管13连通使循环液体通过该过渡水管13从中部左电池组水暖板84流入中部右电池组水暖板85内。在后电池组内设置后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板、在中部左右电池组内设置中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板，多层水暖板能够将热量传递至电池组内对电池组进行加热。

参照图1、图3、图5、图6、图7和图8。后电池组顶层水暖板81、后电池组中层水暖板82、后电池组底层水暖板83、中部左电池组水暖板84、中部右电池组水暖板85皆包括水暖板上片86和水暖板下片87，并在水暖板上片86和水暖板下片87间形成水暖板中间通道88。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8。后电池组顶层水暖板81、后电池组中层水暖板82、后电池组底层水暖板83装设于第一电池箱512外侧底部使后电池组顶层水暖板81、后电池组中层水暖板82、后电池组底层水暖板83对第一电池箱512加热；

中部左电池组水暖板84、中部右电池组水暖板85装设于第二电池箱822外侧底部使中部左电池组水暖板84、中部右电池组水暖板85对第二电池箱522加热。将水暖板装设于电池箱外侧底部，使水暖板将热量传递至电池箱，由于热量传导，热量将由电池箱外传递至电池箱内，而达到对电池保温的目的。

参照图1、图3、图4、图5、图6、图7和图8。水暖回水管组4包括水暖回水管主管41、水暖回水管第一分支42、水暖板回水管第二分支43，水暖回水管主管41一端与热交换水进水口22连通，另一端与回水管三通接口44的第一出水口连通，

水暖回水管第一分支42一端与回水管三通接口44的第三进水口连通，另一端与后电池组底层水暖板83第二出水口831连通，

水暖回水管第二分支43一端与回水管三通接口44的第四进水口连通，另一端与中部右电池组水暖板85第三出水口851连通。水暖管回水管组包括水暖回水管主管、水暖回水管第一分支、水暖板回水管第二分支，将水暖管回水管主管与水暖管回水管第一分支、水暖板回水管第二分支连通使完成换热的循环液体通过水暖管回水管第一分支、水暖板回水管第二分支流入水暖管回水管主管，并通过水暖管回水管主管流回热交换器中，进行热量交换。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8。水暖管组3包括水暖管第一分支31、水暖管第二分支32、水暖管主管33，水暖管主管33一端与热交换水出水口22连通，另一端与水暖管三通接头34的第五进水口连通，

水暖管第一分支31一端与水暖管三通接头34的第四出水口连通，另一端与后电池组顶层水暖板81的第六进水口811连通，

水暖管第二分支32一端与水暖管三通接头34的第五出水口连通，另一端与中部左电池组水暖板84的第七进水口841连通。水暖管组包括水暖管第一分支、水暖管第二分支、水暖管主管，将水暖管主管与水暖管第一分支、水暖管第二分支连通能够使热量通过多条管路进行传递。

参照图1、图2。高密度储热源7与电源接口9间装设有用于防止高密度储热源过热的PTC热敏电阻（图未示出）。设置PTC热敏电阻能够防止电加热过程中储热源温度过热造成热交换水套中的循环液体出现相变气化的情况，保证系统使用安全。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8。水暖管组3、水暖管回水管组4内流动的循环液体为防冻液。水暖管组、水暖管回水管组内的循环液体为防冻液，能够在极寒环境下，防止循环液体在未进行热交换时出现凝固的现象。

另外，参照图1、图3、图5。还包括储水壶14、至少两根补水管15、进水管16，储水壶14装设于后电池组51顶部侧面，进水管16一端与水暖管主管33通过一补水管三通接头17连通，另一端与储水壶14底部连通，两根补水管15一端与储水壶14顶部连通，另一端与水暖管主管33连通。设置储水壶、补水管、进水管，由于水暖循环时会出现漏液现象，通过储水壶进行储存防冻液，以及时补充水暖管组及水暖管回水管组泄露的防冻液。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8。本实用新型的使用方法为：

1、将高压充电枪与电源接口连接，使高压充电枪对高密度储热源进行加热，并由PTC热敏电阻进行温控，防止电加热过程中储热源温度过热造成热交换水套中的防冻液出现相变气化的情况；

2、高密度储热源在放电状态下，通过电池管理系统的电芯温度传感器提供的锂电池电芯温度信号，电池管理系统根据电芯温度控制策略自动判断是否启动水暖水泵对电池组进行加热吗；

3、在车辆停机、电池静置的情况下，专用的电池静置水暖保温系统处于开启状态，工作逻辑如下：

a、低温独立电源，保证低温停车情况下水暖系统的防冻液可以被水泵驱动正常循环；

b、当水暖循环液温传感器检测到液温低于0℃或定时水暖循环设置的启动时点到达时水暖循环启动；

4、在水暖循环启动时，通过热交换套换热后的防冻液在水泵的驱动下通过水暖管运输至水暖板组内，使其对电池组加热，完成换热的防冻液通过水暖管回水管流回水暖热交换装置中，则完成一次水暖循环；

5、根据电池组正常运行时的实际温度需求，电池管理系统将判定水暖循环的运行时长并进行调控。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，包括水暖热交换装置、水暖管组、水暖管回水管组、电池组、水泵，其特征在于：还包括高密度储热源、低温独立电源、用于对电池组进行保温的水暖板组，所述水暖板组装设于所述电池组底部；

所述高密度储热源与电源接口电连接，使该高密度储热源能够通过所述电源接口与外接电源连接而进行热量补充，

所述水暖热交换装置套设于所述高密度储热源外部，使该高密度储热源能够对水暖热交换装置进行热量供应；

所述水暖管组的一端与所述水暖热交换装置的热交换水出水口连通，其另一端与所述水暖板组的水暖板进水口连通，

所述水暖管回水管组的一端与所述水暖热交换装置的热交换水进水口连通，其另一端与所述水暖板组的水暖板出水口连通；

所述水泵与所述低温独立电源电连接使该低温独立电源能够对水泵供电，

所述水暖管组与所述水暖板组间通过所述水泵连接使该水泵能够将所述水暖管组内的循环液体传输至水暖板组内。

2.如权利要求1所述一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其特征在于：所述电池组包括后电池组、中部左右电池组，

所述后电池组包括复数个第一电芯、复数个装设于所述第一电芯外部的第一电池箱和复数个用于对第一电芯导热的第一导热硅胶片，所述第一导热硅胶片装设于所述第一电池箱内侧底部；

所述中部左右电池组包括复数个第二电芯、复数个装设于所述第二电芯外部的第二电池箱和复数个用于对第二电芯导热的第二导热硅胶片，所述第二导热硅胶片装设于所述第二电池箱内侧底部。

3.如权利要求1所述一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其特征在于：所述水暖板组包括后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板、中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板，

所述后电池组顶层水暖板与所述后电池组中层水暖板间通过第一跃层过渡水管连通使循环液体通过该第一跃层过渡水管流入所述后电池组中层水暖板内、所述后电池组底层水暖板与所述后电池组中层水暖板间通过第二跃层过渡水管连通使循环液体通过该第二跃层过渡水管流入该后电池组中层水暖板，

所述中部左电池组水暖板与所述中部右电池组水暖板间通过过渡水管连通使循环液体通过该过渡水管从所述中部左电池组水暖板流入所述中部右电池组水暖板内。

4.如权利要求2所述一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其特征在于：所述后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板装设于所述第一电池箱外侧底部使所述后电池组顶层水暖板、后电池组中层水暖板、后电池组底层水暖板对所述第一电池箱加热；

所述中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板装设于所述第二电池箱外侧底部使所述中部左电池组水暖板、中部右电池组水暖板对所述第二电池箱加热。

5.如权利要求3所述一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其特征在于：所述水暖回水管组包括水暖回水管主管、水暖回水管第一分支、水暖板回水管第二分支，

所述水暖回水管主管一端与所述热交换水进水口连通，另一端与回水管三通接口的第一出水口连通，

所述水暖回水管第一分支一端与所述回水管三通接口的第三进水口连通，另一端与所述后电池组底层水暖板第二出水口连通，

所述水暖回水管第二分支一端与所述回水管三通接口的第四进水口连通，另一端与所述中部右电池组水暖板第三出水口连通。

6.如权利要求3所述一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其特征在于：所述水暖管组包括水暖管第一分支、水暖管第二分支、水暖管主管，

所述水暖管主管一端与所述热交换水出水口连通，另一端与水暖管三通接头的第五进水口连通，

所述水暖管第一分支一端与所述水暖管三通接头的第四出水口连通，另一端与所述后电池组顶层水暖板的第六进水口连通，

所述水暖管第二分支一端与所述水暖管三通接头的第五出水口连通，另一端与所述中部左电池组水暖板的第七进水口连通。

7.如权利要求1所述一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其特征在于：所述高密度储热源与所述电源接口间装设有用于防止高密度储热源过热的PTC热敏电阻。

8.如权利要求1所述一种利用公交车车载节能储热源的电池保温设备，其特征在于：所述水暖管组、水暖管回水管组内流动的循环液体为防冻液。