CN209312972U - 一种动力电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种动力电池系统，该系统包括：电池组件和冷却装置，其中，所述电池组件包括多个电池芯，所述多个电池芯串联连接；所述冷却装置包括冷媒循环管路、风扇、支架和蒸发器，所述蒸发器通过所述支架设置在电池芯上，且所述蒸发器和所述电池芯具有热传导，所述冷媒循环管路连通在冷媒源和所述蒸发器之间，用于通过冷媒在所述冷媒源和所述蒸发器之间进行热交换；所述风扇设置在所述蒸发器上，用于增强所述蒸发器与所述电池组件之间的散热。本实用新型提供的动力电池系统可以提高电池系统内部的换热效率，且能够增加电池的循环使用寿命。

Description

一种动力电池系统

技术领域

本实用新型涉及动力电池领域，尤其涉及一种动力电池系统。

背景技术

在石油短缺和全球变暖的形势下，电动汽车已被认为是未来交通车辆的主流。而动力电池为电动汽车三大核心部件之一，如何保证动力电池的安全性和寿命问题显得尤为重要。

现有技术中，动力汽车的电池系统在充电和放电的过程中通常采用自然冷却热管理方式和液冷式冷却管理方式对动力电池进行散热，其中，自然冷却热管理方式通过在自然条件下对动力电池进行自然散热，液冷式冷却管理方式通过在电池系统内部布设液冷管路的方法来对动力电池进行热交换，进而降低电池包内部的温度。

由于现有技术中自然冷却的热管理方式与环境温度息息相关，在高温环境或者电池包大电流放电情况下，均会造成电池包本身温度过高，导致电池包内的换热效率低，且缩短了电池包的循环使用寿命。

实用新型内容

为了解决现有技术中的技术问题，本实用新型提出一种动力电池系统，可以提高动力电池系统中内部的换热效率，且能够增加电池的循环使用寿命。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种动力电池系统，该系统包括：电池组件和冷却装置，其中，所述电池组件包括多个电池芯，所述多个电池芯串联连接；所述冷却装置包括冷媒循环管路、风扇、支架和蒸发器，所述蒸发器通过所述支架设置在电池芯上，且所述蒸发器和所述电池芯具有热传导，所述冷媒循环管路连通在冷媒源和所述蒸发器之间，用于通过冷媒在所述冷媒源和所述蒸发器之间进行热交换；所述风扇设置在所述蒸发器上，用于增强所述蒸发器与所述电池组件之间的散热。

可选的，所述冷却装置位于所述电池组件上方。

可选的，所述蒸发器位于多个串联连接的电池芯的中部。

可选的，所述冷媒循环管路包括输入管和输出管，所述输入管的第一端用于和所述冷媒源的出口连通，所述输出管的第一端用于和所述冷媒源的入口连通，所述输入管的第二端以及所述输出管的第二端均和所述蒸发器连通。

可选的，还包括壳体，所述壳体包括用于罩设在所述电池组件外侧的第一罩体和用于罩设所述冷却装置的第二罩体，所述第一罩体的顶部设有用于容置所述冷却装置的通孔，所述第二罩体盖设在所述通孔上。

可选的，所述第一罩体和所述第二罩体可拆卸连接。

可选的，所述第二罩体上开设有用于供输入管和输出管穿过的开口。

可选的，所述电池组件还包括多个连接架，每相邻两个所述电池芯通过一个所述连接架连接。

可选的，所述风扇的出风方向朝向背离所述电池芯的一侧。

可选的，还包括风扇固定架，所述风扇通过所述风扇固定架设置在所述蒸发器上。

本实用新型实施例提供的动力电池系统，包括：电池组件和冷却装置，其中，电池组件包括多个电池芯，且多个电池芯串联连接；冷却装置包括冷媒循环管路、风扇、支架和蒸发器，蒸发器通过支架设置在电池芯上，且蒸发器和电池芯具有热传导，冷媒循环管路连通在冷媒源和蒸发器之间，用于通过冷媒在冷媒源和蒸发器之间进行热交换；风扇设置在蒸发器上，用于增强蒸发器与电池组件之间的散热。由于通过在电池组件上部设置一个冷却装置，不仅可以提高动力电池系统内部的换热效率，增加电池的使用寿命，而且通过将冷却装置与电池组件集成在一个动力电池系统中，还可以节省动力电池系统内部的空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统的结构示意图。

图2是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中冷却装置的爆炸图。

图3是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中冷却装置的结构示意图。

图4是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中电池包的结构示意图。

图5为图4的俯视示意图。

图6是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中腰型连接件的结构示意图。

图7是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中制冷循环原理图。

附图标记说明：

1：冷媒循环管路；

2：第二罩体；

3：加强梁；

4：防爆透气阀；

5：高压航插接口；

6：腰型连接件；

7：通讯线束接口；

8：手动维修开关；

9：加热线束接口；

10：冷却装置；

11：连接架；

12：电池管理单元；

13：电池组件；

14：风扇；

15：风扇固定架；

16：蒸发器；

17：支架；

18：输入管；

19：输出管；

20：风道入风口；

21：风道出风口；

22：电池芯；

23：第一罩体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，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”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供的一种动力电池系统可以适用于动力汽车的电池系统充电或放电的过程中，可能出现的电池包本身温度过高的情形，现有技术中通过自然冷却方式或者通过在电池包内部布设液冷管路的方式来对电池包进行降温，由于自然冷却方式速度较慢，热交换速率较低，进而将缩短电池包的使用寿命，而通过在电池包内布设液冷管路，成本较高，另外，管路有泄漏的风险，导致电池包的安全性降低。

为了避免现有技术中存在的问题，本实用新型实施例提供一种动力电池系统，包括：电池组件和冷却装置，其中，电池组件包括多个电池芯，多个电池芯串联连接；冷却装置包括冷媒循环管路、风扇、支架和蒸发器，蒸发器通过支架设置在电池芯上，且蒸发器和电池芯具有热传导，冷媒循环管路连通在冷媒源和蒸发器之间，用于通过冷媒在冷媒源和蒸发器之间进行热交换；风扇设置在蒸发器上，用于增强蒸发器与电池组件之间的散热。由于通过在电池组件上部设置一个冷却装置，不仅可以提高动力电池系统内部的换热效率，增加电池的使用寿命，而且通过将冷却装置与电池组件集成在一个动力电池系统中，还可以节省动力电池系统内部的空间。

下面以具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。

图1是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统的结构示意图。图2是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中冷却装置的爆炸图。图3是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中冷却装置的结构示意图。图4是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中电池包的结构示意图。图5为图4的俯视示意图。图6是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中腰型连接件的结构示意图。图7是本实用新型根据一示例性实施例示出的一种动力电池系统中制冷循环原理图。

如图1-图7所示，该动力电池系统包括：电池组件13和冷却装置10，其中，电池组件13包括多个电池芯22，电池芯22串联连接；冷却装置10包括冷媒循环管路1、风扇14、支架17和蒸发器16，蒸发器16通过支架17设置在电池芯22上，且蒸发器16和电池芯22具有热传导，冷媒循环管路1连通在冷媒源(图中未示出)和蒸发器16之间，用于通过冷媒在冷媒源和蒸发器16之间进行热交换；风扇14设置在蒸发器上，用于增强蒸发器16与电池组件13之间的散热。

在本实施例中，电池组件13和冷却装置10可以集成在电池包内，电池包为动力电池系统中供电的单元。

其中，参考图1，电池组件13中包括多个电池芯22，电池芯22之间通过串联连接，具体的，电池芯22之间可以通过铜排进行串联，进一步的，每个电池芯22又可以通过多个电池单体并联连接，可以通过铜排进行并联连接，当然也可以通过其他方式进行并联连接，对于多个电池单体之间如何进行并联连接，本实用新型不做任何限定，另外，电池组件13中各个电池单体的电芯可以为锂离子电池，锂离子电池具有高环保、高能量、高功率密度、长寿命、工作时间长级无记忆效应等优点。

可选的，电池组件13还包括多个连接架11，每相邻两个电池芯22通过一个连接架11连接；具体的，各个电池芯22与连接架11通过螺栓进行连接，连接架11用于固定电池芯22，以使电池组件13中的各个电池芯22能够固定连接。

可选的，冷却装置10位于电池组件13上方，具体的，电池系统中的冷却装置10与电池组件13中的各个电池芯22之间的连接架通过螺栓连接，冷却装置10用于对电池组件13进行冷却，以降低电池包中的温度，增长电池的使用寿命。

在本实施例中，冷却装置10中的蒸发器16通过支架17固定在电池芯22的上部，也即，冷却装置10通过支架17与电池芯22之间的连接架11进行连接，另外，冷却装置10的蒸发器16位于多个串联的电池芯22的中部，由于冷却装置10的蒸发器16和电池芯22之间有热传导，可以使得冷却装置10的蒸发器16能够与多个电池芯22进行热交换，进而使得放置在电池组件13的上方的冷却装置10实现对电池组件13的冷却。

冷却装置10中的冷媒循环管路1通过将冷媒源与蒸发器16连接，用于通过冷媒在冷媒源和蒸发器16之间进行热交换，也即，冷却装置10通过冷媒循环管路1将冷媒从冷媒源传输至蒸发器16，进而实现冷媒源与蒸发器16之间的热交换。

可选的，冷媒循环管路1包括输入管18和输出管19，输入管18的第一端用于和冷媒源的出口连通，输出管19的第一端用于和冷媒源的入口连通，输入管18的第二端以及输出管19的第二端均和蒸发器16连通；具体的，冷媒源通过冷媒循环管路1的输入管18的一端将冷媒传输至冷却装置10的蒸发器16，同时通过风扇14的强制对流作用，实现蒸发器16与电池芯22之间的快速换热，进而实现对电池组件13的冷却，又将吸收了电池芯22的热量的冷媒从蒸发器16的另一端通过冷媒循环管路1的输出管19传输至冷媒源，从而实现对电池包内部电池组件13的散热。

另外，为了使得风扇14能够稳定的在蒸发器16的上方，还可以设置一个风扇固定架15，具体的，可以将风扇14通过风扇固定架15设置在蒸发器16上，实现与蒸发器16集成一体。

如图2所示，冷却装置10的放置顺序由上至下依次为风扇14、固定架15、蒸发器16、支架17，冷却装置10为一体式结构；可选的，风扇14的出风方向朝向电池芯，进而将将经过蒸发器的冷空气吹向电池组件13，同时将吸收电池组件13热量后的空气排出，实现蒸发器16与电池组件13之间的的快速散热，这样可以提高电池包内部的换热效率。

冷却装置10还包括冷凝器、压缩机、储液器和电子膨胀阀，冷却装置10的冷媒循环管路1与压缩机、冷凝器、储液器、电子膨胀阀及蒸发器16依次连接，进而形成冷却装置10的内部自循环，其中，电子膨胀阀主要用于调节给蒸发器16的供液量。

继续参见图3，冷却装置10还包括风道入风口20和风道出风口21，用于将被电池组件13加热的空气从风道入风口20吸入后，经蒸发器16后形成冷空气，又经过风道出风口21排出吹向电池组件13，从而实现对电池组件13的冷却，此时，经过吸收电池组件13热量的空气再通过风扇14进入风道的入风口，同时实现了电池包内的自循环。

再继续参考图4和图5，图5为图4的俯视示意图，动力电池系统的电池包还包括壳体，壳体包括用于罩设在电池组件13外侧的第一罩体23和用于罩设冷却装置10的第二罩体2，第一罩体23的顶部设有用于容置冷却装置的通孔，第二罩体2盖设在通孔上；其中，壳体用于保护电池包内部的电池组件13和冷却装置10，免于受外界的损坏或破坏，另外，壳体包括电池组件13外侧的第一罩体23，用于保护电池组件13，第二罩体2盖设在通孔上方，即第二罩体2位于第一罩体23的上表面，用于保护冷却装置10，具体的高于第一罩体23的高度，并不做任何限定，可以根据实际情况而定。

可选的，第一罩体23和第二罩体2为可拆卸连接，具体的，可以将第一罩体23和第二罩体2进行拆卸，通过拆卸不仅可以获知电池包内部的电池组件13和冷却装置10情况，方便对电池包内部的冷却装置10进行维修或对电池组件13等进行检查，采用可拆卸的结构还可以使安装和拆卸更方便，并且成本低廉。

可选的，第二罩体2上开设有用于供输入管18和输出管19穿过的开口，用于将冷媒循环管路1的输入管18和输出管19通过该开口穿过，进而使得冷媒通过输入管18和输出管19实现在电池包内外的流动。

具体的，第一罩体23还可以包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体之间可以设置有橡胶垫圈，用于密封电池包，免于有杂物进入电池包内部，导致电池包的使用受损，另外，下壳体的内部设置有支撑梁，用于支撑电池组件13，在下壳体的两侧还设置有加强梁3，通过下壳体的加强梁3与支撑梁，用于增加电池包的结构强度和刚度，可以避免在电池包受到外界恶劣的环境时，造成对电池组件13和冷却装置10的损坏。

另外，下壳体的两侧还设置有腰型连接件6，可以结合图4和图6参考，图6为图4中腰型连接件6结构的放大示意图，如图6所示，在腰型连接件6上还设置有钢套9和腰型孔，腰型连接件6主要用于将电池包通过腰型连接件6的钢套9和腰型孔来固定在车上，以使电池包能够更稳定的固定在车上，同时通过在第一罩体23的下壳体上采用腰型连接件6可以有效的提高电池包的可靠性。

值得一提的是，腰型连接件6、加强梁3、支撑梁和下壳体均可以通过焊接进行连接，当然也可以通过其他的方式进行，只要可以使电池包的结构强度和刚度达到需要的效果即可。

继续参照图4，第一罩体23的下壳体的前侧还设置有高压航插接口5，主要用于将电池包内的高压线束从高压航插接口5与外部电机控制器或充电口等高压部件连接。下壳体的前侧设有手动维修开关8，主要用于需要对动力电池系统进行维修时，可以通过手动维修开关8对电池包内部的高压进行断电，在第一罩体23的上壳体且靠近手动维修开关8的一侧的上方还设有防爆透气阀4，用于平衡电池包与外界环境间的压差，防止电池包内部出现压力过高或过低的情况。

进一步的，如图1所示，在第一罩体23的下壳体前后侧的上方对称设有四个电池管理单元12，电池管理单元12主要用于控制管理电池包内部的参数，可以通过电池管理单元12得知：当前时刻的电池组件13的电量、电池组件13的电流、电池组件13的电压及电池组件13的温度等，同时，还可以控制冷却装置10中的电子膨胀阀，用于通过电子膨胀阀来调节进入蒸发器16的高压液体，高压液体为高压冷媒蒸汽凝结而形成的，进而间接的调节冷却装置10的冷却速率。

举例来说明，请参考图7，当电池包内的温度传感器采集的电池组件13的温度到达35摄氏度时，电池管理单元12将会启动冷却装置10中的风扇14(轴流风扇)，风扇14将会从风道入风口20吸入电池包内的被电池组件13加热的空气，并将吸入的热空气经过蒸发器形成冷空气，同时被加热的蒸发器16内的冷媒经过电动压缩机，压缩为高压气体，并将高压气体通过冷媒循环管路1传输至冷却装置10的冷凝器，使高压冷媒蒸汽凝结为高压液体，并将高压液体储存在储液器中，高压液体又经过电子膨胀阀的调节后喷入蒸发器16，进而冷却热空气，同时形成的冷空气通过风道出风口21被送向电池组件13，以此完成对电池组件13的冷却。本实施例通过采用将冷却装置10与电池组件13集成在电池包内，可以优先的满足电池组件13的散热，保证电池在最佳的温度范围内工作，提高电池的使用寿命。

另外，请回头参考图4，电池包中第一罩体23的下壳体的前侧还设置有电池管理单元12的通讯线束接口7和加热线束接口9，其中，电池管理单元12的通讯线束主要用于将电池管理单元12采集到的数据传输至整车的控制单元中，加热线束主要用于对电池组件13进行加热，具体的，在外界环境温度较低时，此时电池组件13的温度过低，可能会无法对汽车进行供电，此时，可以通过加热线束对电池组件13进行加热升温，使得电池组件13处于较佳的温度，使得电池能够正常的供电。

本实用新型实施例提供的一种动力电池系统，包括：电池组件和冷却装置，其中，电池组件包括多个电池芯，多个电池芯串联连接；冷却装置包括冷媒循环管路、风扇、支架和蒸发器，蒸发器通过支架设置在电池芯上，且蒸发器和电池芯具有热传导，冷媒循环管路连通在冷媒源和蒸发器之间，用于通过冷媒在冷媒源和蒸发器之间进行热交换；风扇设置在蒸发器上，用于实现蒸发器与电池芯之间的快速换热。由于通过在电池组件上部设置一个冷却装置，不仅可以提高动力电池系统内部的换热效率，增加电池的使用寿命，而且通过将冷却装置与电池组件集成在一个电池包中，还可以节省整车有限的使用空间。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”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例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种动力电池系统，其特征在于，包括：电池组件和冷却装置，其中，

所述电池组件包括多个电池芯，所述多个电池芯串联连接；

所述冷却装置包括冷媒循环管路、风扇、支架和蒸发器，所述蒸发器通过所述支架设置在电池芯上，且所述蒸发器和所述电池芯具有热传导，所述冷媒循环管路连通在冷媒源和所述蒸发器之间，用于通过冷媒在所述冷媒源和所述蒸发器之间进行热交换；所述风扇设置在所述蒸发器上，用于增强所述蒸发器与所述电池组件之间的散热。

2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述冷却装置位于所述电池组件上方。

3.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述蒸发器位于多个串联连接的电池芯的中部。

4.根据权利要求1-3任一项所述的动力电池系统，其特征在于，所述冷媒循环管路包括输入管和输出管，所述输入管的第一端用于和所述冷媒源的出口连通，所述输出管的第一端用于和所述冷媒源的入口连通，所述输入管的第二端以及所述输出管的第二端均和所述蒸发器连通。

5.根据权利要求3所述的动力电池系统，其特征在于，还包括壳体，所述壳体包括用于罩设在所述电池组件外侧的第一罩体和用于罩设所述冷却装置的第二罩体，所述第一罩体的顶部设有用于容置所述冷却装置的通孔，所述第二罩体盖设在所述通孔上。

6.根据权利要求5所述的动力电池系统，其特征在于，所述第一罩体和所述第二罩体可拆卸连接。

7.根据权利要求5或6所述的动力电池系统，其特征在于，所述第二罩体上开设有用于供输入管和输出管穿过的开口。

8.根据权利要求1-3任一项所述的动力电池系统，其特征在于，所述电池组件还包括多个连接架，每相邻两个所述电池芯通过一个所述连接架连接。

9.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述风扇的出风方向朝向所述电池芯。

10.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，还包括风扇固定架，所述风扇通过所述风扇固定架设置在所述蒸发器上。