CN211032147U - 电池换热系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池换热系统及电动汽车，涉及电池技术领域。电池换热系统包括水箱和液冷板，水箱与液冷板通过管线连通，并形成用于流通换热媒介的循环回路，管线上设置有水泵；循环回路中的换热媒介能够从非动力电池供能的外部热源获取热量，液冷板能够通过热传导与动力电池交换热量。采用本申请提供的电池换热系统，由于不使用动力电池本身的电量进行加热，而是利用外部热源的热量对电池进行加热。因此有利于提升电池的续航能力。本实用新型的电动汽车包括上述的电池换热系统，因此其续航能力较佳。

Description

电池换热系统及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池换热系统及电动汽车。

背景技术

当前的电动汽车的动力电池加热装置，一方面是通过消耗电池本身能量给电池加热；另一方面，由于电热转化效率低以及电池与加热装置导热系数小等因素，导致电池在加热时需要消耗电池能量过大。这样导致电池续航能力降低。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种电池换热系统及电动汽车，其能够高效地加热电池并改善电池的续航能力。

本实用新型的实施例可以这样实现：

第一方面，本实用新型实施例提供一种电池换热系统，用于与动力电池进行热交换，其包括水箱和液冷板，水箱与液冷板通过管线连通，并形成用于流通换热媒介的循环回路，管线上设置有水泵；循环回路中的换热媒介能够从非动力电池供能的外部热源获取热量，液冷板能够通过热传导与动力电池交换热量。

在可选的实施方式中，电池换热系统包括设置于水箱外部的太阳能板，太阳能板用于加热水箱内的换热媒介。

在可选的实施方式中，电池换热系统包括设置于太阳能板远离水箱的一侧的电动格栅，电动格栅用于调节太阳能板的光照量。

在可选的实施方式中，电池换热系统包括设置于水箱内的电加热件，电加热件用于与动力电池的充电插头电连接，以使动力电池充电时，电加热件能够加热水箱内的换热媒介。

在可选的实施方式中，动力电池是给电动汽车提供动力的电池，非动力电池供能的外部热源包括电动汽车的高压部件，循环回路的管线经过高压部件，高压部件包括电动汽车的电机、电机控制器中的至少一者。

在可选的实施方式中，动力电池是给电动汽车提供动力的电池，电池换热系统还包括暖风芯体，暖风芯体与液冷板并联设置，并用于给电动汽车的乘员舱供暖。

在可选的实施方式中，暖风芯体的上游管线设置有温控阀。

在可选的实施方式中，水箱外侧设置有相变蓄能材料。

在可选的实施方式中，动力电池是给电动汽车提供动力的电池，非动力电池供能的外部热源还包括电动汽车的发动机。

在可选的实施方式中，循环回路的管线上设置有用于添加换热媒介的水壶。

在可选的实施方式中，电池换热系统包括太阳能电池，太阳能电池用于将太阳能转化为电能并存储，并利用其存储的电能转化成热能，以对动力电池加热。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电动汽车，包括电池以及前述实施方式中任一项的电池换热系统，电池换热系统的液冷板能够通过热传导与动力电池交换热量。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例的电池换热系统用于与动力电池进行热交换，其包括水箱和液冷板，水箱与液冷板通过管线连通，并形成用于流通换热媒介的循环回路，管线上设置有水泵；循环回路中的换热媒介能够从非动力电池供能的外部热源获取热量，液冷板能够通过热传导与动力电池交换热量。采用本申请提供的电池换热系统，由于不使用动力电池本身的电量进行加热，而是利用外部热源的热量对电池进行加热。因此有利于提升电池的续航能力。

本实用新型实施例的电动汽车包括上述的电池换热系统，因此其续航能力较佳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型实施例的电池换热系统的循环回路布置图；

图2为本实用新型实施例的电池换热系统的结构图。

图标：1-充电插头；2-太阳能板；3-透明舱盖；4-电动格栅；5-温控阀；6-暖风芯体；7-乘员舱；8-电池；9-硅胶导热垫；10-液冷板；11-出水管路；12-高压部件；13-水泵；14-水壶；15-进水管路；16-水箱；17-温度传感器；18-相变蓄能材料；19-隔热棉；20-电加热件；21-温控开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

针对冬季低温环境下的电池加热，当前主要通过消耗电池自身能量实现，具体分为直接加热和间接加热两种方案：

1、直接加热：将加热膜贴附在电池表面，当电池温度过低时，通过消耗电池自身能量，加热膜将电能转化为热能，并通过热传导的方式将热量传给电池使电池升温；

2、间接加热：电池给PTC材料通电后会转化成热量，这些热量通过热传导传递给冷却液，冷却液以对流的方式将热量带到电池液冷板，液冷板与电池紧贴，冷却液带来的热量则通过热传导使电池升温。

上述现有的加热装置利用电池本身的电量进行加热，由于电热转化效率低以及电池与加热装置导热系数小等因素，导致电池在加热时需要消耗电池能量过大；此外，冬季乘员舱采暖又需消耗一部分电能，不仅未起到节约电池能量、提高冬季续航的目的，反而可能带来电池能量快速消耗殆尽，续航减少的不良后果。这样一来电池加热装置不但没有增加电池续航，反而既让整车成本增加，电池续航能力也未得到提升。

为了改善上述所提到的电池续航能力受影响的问题，本实用新型实施例提供了一种电池换热系统以及安装有该换热系统的电动汽车。图1为本实用新型实施例的电池换热系统的循环回路布置图；图2为本实用新型实施例的电池换热系统的结构图。电池换热系统用于加热电动汽车的动力电池8(后文简称电池8)。本实用新型实施例的电池换热系统还能够在需要的时候向乘员舱7供暖。

请参考图1和图2，电池换热系统包括水箱16、液冷板10以及水泵13。水箱16、液冷板10和水泵13通过管线相连并且形成循环回路，水泵13由于给循环回路中的换热媒介提供流动的动力。换热媒介在循环时，能够从非动力电池8供能的外部热源获取热量，在液冷板10处向电池8释放热量，从而加热电池8。换热媒介在本实施例中为水，水比热容较大且成本低。水泵13为电子水泵并可受电信号控制而开启或关闭。

外部热源可以是太阳光，在本实施例中，水箱16外部设置有太阳能板2，优选地，太阳能板2设置于水箱16的上侧，以便阳光照射。对应地，电动汽车的车体设置有透明舱盖3，以便阳光照射入车体内的太阳能板2。太阳能板2接收太阳能，转化为热能提供给水箱16内的换热媒介，从而加热换热媒介。为了使太阳能板2的加热可控，本实施例中，太阳能板2上方设置有电动格栅4，电动格栅4可以与控制器(图中未示出)连接，受控地调整进光量以改变太阳能板2的光照量，或者完全遮蔽太阳能板2。

在本实施例中，水箱16的外侧设置有相变蓄能材料18。可选地，相变蓄能材料18封装于一个盒体内，并贴附于水箱16的外表面。在一些实施例中，相变蓄能材料18也可以设置于水箱16侧壁的夹层中。水箱16内多余的热量可以存储于相变蓄能材料18中，当水箱16内换热媒介热量散失、相变蓄能材料18发生相变时，相变蓄能材料18可以将其携带的热量传递给水箱16中的换热媒介，以更好地加热电池8。另外，为了减少水箱16的热量散失，水箱16外可以贴附隔热棉19，隔热棉19覆盖相变蓄能材料18。

在本实施例中，水箱16内设置有温度传感器17，以检测水箱16内换热媒介的温度，用户可以根据该温度信号的反馈，来调节电动格栅4。另外，水箱16内还设置有电加热件20，电加热件20可以通过导线与外部的电源以及控制器电连接，可以受控地对水箱16内的换热媒介进行加热。具体的，电加热件20与电动汽车的充电插头1电连接，使得电池8在充电的过程中，水箱16内的换热媒介可以同时被加热。

可选的，连接电动格栅4和电加热件20的导线上可以设置温控开关21，温控开关21与水箱16中的温度传感器17电连接，并能够根据温度传感器17反馈的温度来控制电动格栅4以及电加热件20的启停。

在本实用新型可选的实施例中，电池换热系统还可以包括太阳能电池(图中未示出)，太阳能电池可以将太阳能转化为电能进行存储，存储的电能可以提供给加热元件(图中未示出)，以对换热媒介进行加热，从而达到加热电池8的目的。在这种情况下，加热元件的设置方式可以参考上述的电加热件20，其与太阳能电池电连接。或者，太阳能电池存储的电能提供给加热元件之后，加热元件直接对电池8进行加热，在这种情况下，应当将加热元件设置于贴附或者邻近电池8的位置。

在本实施例中，液冷板10的上游端连接进水管路15，进水管路15与水箱16连接；液冷板10的下游连接出水管路11，出水管路11与水箱16连通，从而形成一个回路。在本实施例中，外部热源还可以是电动汽车的高压部件，水泵13设置于进水管路15上，出水管路11途径电动汽车的高压部件12。当电动汽车运行时，出水管路11中的换热媒介在经过高压部件12时，会从高压部件12中吸收大量热量，最终返回到水箱16中。如此一来，电池换热系统不仅能够利用太阳能，同时也能够利用电动汽车自身的高压部件12在工作时发散的热量来加热换热媒介，进而对电池8加热；且在此过程中，对高压部件12也有一定的冷却作用。在本实施例中，高压部件12可以是电机、电机控制器(图中未示出)等。管线可以是贴附、缠绕高压部件12以获取热量。另外，外部热源还可以是电动汽车的发动机，管线途径发动机，从发动机获取热量储存于换热媒介中。

在本实施例中，出水管路11上设置有用于添加换热媒介的水壶14。该水壶14可以是膨胀水壶14，以避免液压过高导致爆管。

进一步的，液冷板10与电池8之间通过硅胶导热垫9间接接触，以改善液冷板10与电池8壳体之间无法良好接触而导热不佳的问题，因为硅胶导热垫9自身导热性能良好，且可以避免液冷板10与电池8之间的气隙(气隙导热性能很差)。

为了能够对乘员舱7内进行供暖，本实施例中，电池换热系统还包括暖风芯体6，暖风芯体6通过管线并联于液冷板10。进一步的，暖风芯体6的上游管线上设置有温控阀5，温控阀5可以受控地开启或者关闭，以启动或停止对乘员舱7的供暖。本实施例的暖粉芯体可利用蓄积得到的多余热量给乘员舱7辅助供暖，减少因乘员舱7供暖带来的电池8能量消耗，节省电池8能量，保证续航里程。

本实施例提供的电池换热系统具有以下几个功能：

1、太阳能蓄热

在需要对水箱16内的换热媒介进行加热时，可通过温控开关21，打开电动格栅4，令太阳管通过透明盖板罩设在太阳能板2上，太阳能板2对水箱16进行加热。当水箱16内的温度传感器17检测的温度高于预设值时，可以控制电动格栅4关闭。另外，通过太阳能电池，也可以将太阳能先转化成电能，再将获得的电能供给加热元件，以对换热媒介加热或者对电池8直接加热。

2、充电过程蓄热

充电插头1给电池8充电过程中，同时给电加热件20通电，电加热件20将水箱16中的换热媒介加热到指定温度(比如50℃)，用换热媒介存储热量。相变蓄能材料18与水箱16连接，热传导使相变蓄能材料18升温并发生相态变化，实现存储热量的目的。充电过程中，当电池8温度低于设定温度(比如0℃)时，水泵13开启，换热媒介通过水泵13可循环流经液冷板10给电池8加热，确保动力电池8能够正常充电，保证充电容量。

3、行驶加热过程

水箱16中的换热媒介及相变蓄能材料18在充电过程已完成热量存储，车辆在行驶过程中，当电池8温度低于设定温度时，水泵13开启，高温换热媒介经水泵13流经液冷板10，液冷板10通过导热的方式将热量传导给电池8，使电池8温升。行驶过程中，当换热媒介流经电机、电机控制器等高压部件12(或者发动机)时，可以将高压部件12的余热带走，通过循环将多余热量收集到蓄热水箱16中，用来给电池8加热。当然，在行驶过程中，太阳光经透明舱盖3照射在太阳能板2上，太阳能板2也会将太阳能转换成热能传递给蓄热水箱16中的换热媒介，以确保行驶过程持续供给电池加热所需的热量。

4、行驶过程供暖

行驶过程中，水箱16中的换热媒介除了给电池8加热以外，当换热媒介到达设定温度(比如45℃)后，温控阀5自动打开，换热媒介可流经乘员舱7的暖风芯体6，对乘员舱7进行辅助供暖。

应当注意的是，本实施例中，温度传感器17、温控开关21、温控阀5可以与控制器(图中未示出)连接来完成自动控制，控制器可以是单片机，PLC等。

综上所述，本实用新型实施例的电池换热系统用于与动力电池进行热交换，其包括水箱和液冷板，水箱与液冷板通过管线连通，并形成用于流通换热媒介的循环回路，管线上设置有水泵；循环回路中的换热媒介能够从非动力电池供能的外部热源获取热量，液冷板能够通过热传导与动力电池交换热量。采用本申请提供的电池换热系统，由于不使用动力电池本身的电量进行加热，而是利用外部热源的热量对电池进行加热。因此有利于提升电池的续航能力。

本实用新型实施例的电动汽车包括上述的电池换热系统，因此其续航能力较佳。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电池换热系统，用于与动力电池进行热交换，其特征在于，包括水箱和液冷板，所述水箱与所述液冷板通过管线连通，并形成用于流通换热媒介的循环回路，所述管线上设置有水泵；所述循环回路中的换热媒介能够从非所述动力电池供能的外部热源获取热量，所述液冷板能够通过热传导与所述动力电池交换热量。

2.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，所述电池换热系统包括设置于所述水箱外部的太阳能板，所述太阳能板用于加热所述水箱内的换热媒介。

3.根据权利要求2所述的电池换热系统，其特征在于，所述电池换热系统包括设置于所述太阳能板远离水箱的一侧的电动格栅，所述电动格栅用于调节所述太阳能板的光照量。

4.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，所述电池换热系统包括设置于所述水箱内的电加热件，所述电加热件用于与所述动力电池的充电插头电连接，以使所述动力电池充电时，所述电加热件能够加热所述水箱内的换热媒介。

5.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，所述动力电池是给电动汽车提供动力的电池，非所述动力电池供能的外部热源包括所述电动汽车的高压部件，所述循环回路的管线经过所述高压部件，所述高压部件包括所述电动汽车的电机、电机控制器中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，所述动力电池是给电动汽车提供动力的电池，所述电池换热系统还包括暖风芯体，所述暖风芯体与所述液冷板并联设置，并用于给所述电动汽车的乘员舱供暖。

7.根据权利要求6所述的电池换热系统，其特征在于，所述暖风芯体的上游管线设置有温控阀。

8.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，所述水箱外侧设置有相变蓄能材料。

9.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，所述动力电池是给电动汽车提供动力的电池，非所述动力电池供能的外部热源还包括所述电动汽车的发动机。

10.根据权利要求1所述的电池换热系统，其特征在于，所述电池换热系统包括太阳能电池，所述太阳能电池用于将太阳能转化为电能并存储，并利用其存储的电能转化成热能，以对所述动力电池加热。

11.一种电动汽车，其特征在于，包括动力电池以及权利要求1-10中任一项所述的电池换热系统，所述电池换热系统的液冷板能够通过热传导与所述动力电池交换热量。

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