CN212113959U - 一种用于控制电池组温度的管路、系统、电池壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于控制电池组温度的管路、系统、电池壳，该管路包括至少两个平行排列的一体式方形扁管，相邻两个方形扁管中液体的流向相反，管路紧贴电池的上表面，或/和下表面，或/和侧面，控制管路内液体的温度，对电池组进行降温或保温。方形扁管分为前段扁管和后段扁管，前段扁管和后段扁管均被折弯成依次连接的“n”型，前段扁管和后段扁管对称排列。本实用新型的管路中，每个方形扁管均为一体成型的钢管，整个管路的密封性好，这样能够有效避免管路中的液体泄漏。

Description

一种用于控制电池组温度的管路、系统、电池壳

技术领域

本实用新型属于能源技术领域，尤其涉及一种用于控制电池组温度的管路、系统、电池壳。

背景技术

高压蓄电池是电动汽车的核心部件，是汽车的动力来源，通常由多个电池模组组成，安装在电池壳体内部。基于高压蓄电池的特性，其工作温度必须维持在一个特定的范围，才能确保容量和充电循环数等指标的理想寿命得以优化。外部环境温度的变化，如夏季高温，冬季低温，或是蓄电池长时间处于工作状态，都会对蓄电池的温度产生影响。夏季蓄电池温度过高，蓄电池内部膨胀，车辆行驶中发生颠簸碰撞，都可能导致蓄电池失效，爆炸，所以蓄电池都会配备一套温度控制系统。冬季蓄电池温度过低，导致充电速度慢及续航里程下降。

目前行业内常规的解决方案有：

方案一：用整张薄铝板冲压出冷却水回路的形状，再用两张板合在一起焊接，板上再焊接管道，将冷却水连到电池壳体外部。

方案二(如图1所示)：采用内部有多个孔隙的铝板(口琴管)，两端与冷却通道连接装置焊接成一体作为一组放置在每个电池模组下方，多组冷却管路并联方式通过接头与主管路连接，这种方式会导致冷却水在各个区域的流量不一样，在冷却水流通最末端的电池可能会得不到很好的冷却效果。

另外，这两种方式都有焊接这一道工序，制作工艺繁杂，工装多，焊接点多。车辆行驶颠簸，焊接点长期处于这样的状态下，难免松动，有泄漏风险。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种用于控制电池组温度的管路、系统、电池壳，用以解决现有技术中采用焊接工艺易出现焊接处松动，存在冷却水泄漏风险的难题。本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种用于控制电池组温度的管路，电池组包括至少两个电池，电池呈阵列排布，该管路包括至少两个平行排列的一体式方形扁管，相邻两个方形扁管中液体的流向相反，管路紧贴电池的上表面，或/和下表面，或/和侧面，控制管路内液体的温度，对电池组进行降温或保温(或加热)。

进一步地，方形扁管分为前段扁管和后段扁管，前段扁管和后段扁管均被折弯成依次连接的“n”型，前段扁管和后段扁管对称排列。

进一步地，方形扁管分为前段扁管和后段扁管，前段扁管为“n”型，后段扁管被折弯成依次连接的“n”型。

进一步地，方形扁管分为两个Z型扁管和横向设置的依次连接的“n”型扁管，两个Z型扁管分别位于依次连接的“n”型扁管两侧。

进一步地，方形扁管分为前段扁管和后段扁管，前段扁管被折弯成依次连接的“n”型，后段扁管为直线型。

进一步地，方形扁管的两端头为圆形管，方形扁管的材质为铝合金或铜，方形扁管与电池的接触面涂覆散热涂层。

进一步地，该管路还包括分水箱，分水箱内横向设置波浪型分隔板，将分水箱分割为进水箱和出水箱；分水箱的一侧设有进水口和出水口，进水口与进水箱相通，出水口与出水箱相通；另一侧间隔设有流入接口和流出接口，流入接口与进水箱相通，流出接口与出水箱相通，方形扁管的入水和出水端分别与流入接口和流出接口连接；

液体从进水口流入进水箱，经流入接口进入方形扁管，沿方形扁管流动至流出接口，进入出水箱，从出水口排出。

本实用新型还提供一种用于控制电池组温度的系统，该系统包括上述管路、温度传感器和控制器，温度传感器和控制器电连接，温度传感器安装于电池表面，用于监测电池表面的温度，并将温度信号传输至控制器；

控制器用于接收温度信号，并根据预设温度控制管路内液体升温或降温。

本实用新型还提供了一种用于控制电池组温度的电池壳，包括电池壳本体，该电池壳还包括上述管路，

分水箱安装于电池壳本体的外侧；

管路粘接于支撑固定架的一侧，支撑固定架的另一侧安装有弹性体，管路通过支撑固定架和弹性体安装于电池壳本体的内侧。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下实用效果之一：

1、本实用新型的用于控制电池组温度的管路，采用方形扁管，一方面能够增加管路与电池的接触面积，有利于液体通过管路对电池进行降温或保温；另一方面，由于方形扁管在弯曲时加了内衬型芯，所以方形扁管在折弯处的截面不会较小；

2、本实用新型的用于控制电池组温度的管路，将方形扁管设计成弯曲形状一致，且平行排列，方形扁管之间紧密贴合，这样，方形扁管之间的长度差距较小，方形扁管内液体的流速均匀，温控效果好；

3、本实用新型的用于控制电池组温度的管路，管路中的每个方形扁管均为一体成型的钢管，整个管路的密封性好，这样能够有效避免管路中的液体泄漏。相比现有技术中采用焊接工艺，容易出现开焊，导致管路中的液体泄漏；

4、本实用新型的用于控制电池组温度的管路，管路中相邻两根扁管中液体设计成流向相反，这样交叉设计，整个管路中温度交叉设计，管路中的温度均衡，进而保证整个电池组的温度均衡。有效避免了现有技术中，由于冷却液的流入侧的管路温度低，流出侧的管路温度高，管路中的液体流向相同，整个管路中前半段温度低，后半段温度高，整个管路温度不均衡，导致整个电池组的温度不均衡；

5、本实用新型的用于控制电池组温度的管路，将分水箱中的分隔板设计成横向设置的波浪型，能够巧妙的将相邻的流入接口和流出接口划分入进水箱和出水箱。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为现有技术中电池组冷却管路示意图；

图2为本实用新型的管路形状一的结构示意图；

图3为本实用新型的方形扁管的截面示意图；

图4为本实用新型的管路形状二的结构示意图；

图5为本实用新型的管路形状三的结构示意图；

图6为本实用新型的管路形状四的结构示意图；

图7为本实用新型的管路(形状四)与电池组的装配示意图；

图8为本实用新型的分水箱的装配图；

图9为本实用新型的分水箱的结构示意图；

图10为本实用新型的分水箱的装配示意图；

图11为本实用新型的电池壳的结构示意图；

图12为本实用新型的管路装配示意图；

图13为本实用新型的电池壳的装配示意图；

图14为本实用新型的用于控制电池组温度的系统的控制原理示意图。

图中：1-电池组；2-管路；21-方形扁管；211-前段扁管；212-后段扁管；213-n型扁管；214-Z型扁管；3-分水箱；31-分隔板；32-进水箱；33-出水箱；34-进水口；35-出水口；36-流入接口；37-流出接口；4-电池壳本体；5-支撑固定架；6-弹性体。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

本实用新型提供了一种用于控制电池组温度的管路，如图2-6所示，电池组1包括至少两个电池，电池呈阵列排布。具体的，多个电池呈两排或排并列排布呈矩形。

该管路2包括至少两个平行排列的方形扁管21，每个方形扁管21均为一体成型的钢管，将方形扁管21弯折成迷宫型，相邻两个方形扁管21中通入液体的流向相反，管路2紧贴电池的上表面，或/和下表面，或/和侧面，管路2内通入液体，通过控制液体的温度，液体通过方形扁管21对电池组1进行降温或保温(加热)。

采用方形扁管21，一方面能够增加管路2与电池的接触面积，有利于液体通过管路2对电池进行降温或保温；另一方面，由于方形扁管21在弯曲时加了内衬型芯，所以方形扁管21在折弯处的截面不会较小。

将方形扁管21设计成弯曲形状一致，且平行排列，方形扁管21之间紧密贴合，这样，方形扁管21之间的长度差距较小，方形扁管21内液体的流速均匀，温控效果好。

管路2中的每个方形扁管21均为一体成型的钢管，整个管路2的密封性好，这样能够有效避免管路2中的液体泄漏。相比现有技术中采用焊接工艺，容易出现开焊，导致管路2中的液体泄漏。

具体的，方形扁管21的尺寸规格及数量根据电池组1的尺寸进行设计，优选的，方形扁管21壁厚为0.6-2，宽度为12-30，高度为4-8。方形扁管21的数量优选为4-8根。

管路2中相邻两根方形扁管21中液体设计成流向相反，这样交叉设计，整个管路2中温度交叉设计，管路2中的温度均衡，进而保证整个电池组1的温度均衡。有效避免了现有技术中，由于冷却液的流入侧的管路2温度低，流出侧的管路2温度高，管路2中的液体流向相同，整个管路2中前半段温度低，后半段温度高，整个管路2温度不均衡，导致整个电池组1的温度不均衡。

具体的，管路2内的液体为水、去离子水、乙二醇溶液、硅油、蓖麻油中的一种。

方形扁管21的两端均位于电池组1的同一侧，沿方形扁管21内液体的流动路径，将方形扁管21中从电池组1的一侧至另一侧的部分定义为前段扁管211，将方形扁管21中从另一侧返回至起点的部分定义为后段扁管212。前段扁管211和后段扁管212为一根扁管，只是根据位置进行区别定义。

迷宫型包括但不限于以下几种形状：

形状一(如图2)：方形扁管21中，前段扁管211和后段扁管212均被折弯成依次连接的n型，前段扁管211和后段扁管212对称排列。

形状二(如图4)：方形扁管21中，前段扁管211为n型，后段扁管212被折弯成依次连接的n型。

形状三(如图5)：方形扁管21分为两个Z型扁管214和横向设置的依次连接的n型扁管213，两个Z型扁管214分别位于依次连接的n型扁管213两端。

形状四(如图6)：方形扁管21中，前段扁管211被折弯成依次连接的n型，后段扁管212为直线型。

需要说明的是，上述几种设计方案可以相互组合，也就是说，管路2中可以包含上述设计中的一种方案，也可以包括相同设计中的两种方案对称设计，还可以包括几种设计方案的组合共同使用。

将管路2设计成多种不同形状，能够适用于不同种类和形状的电池壳本体4，针对电池壳体本体4内部结构设计不同或是电池组1分布差异，选用不同形状的管路2。

为了方便安装，可以将方形扁管21的两端设计为圆形管，具体可以通过在方形扁管21的两端焊接圆形接口，或者将方形扁管21的两端采用胀管工艺胀成圆形。

为了提高管路2的调节温度能力，方形扁管21的材质选用导热系数高的金属材质，优选为铝合金或铜。

方形扁管21与电池的接触面涂有导热涂层，优选为导热硅胶。

该管路还包括分水箱3，如图7-10所示。

分水箱3内横向设置波浪型分隔板31，将分水箱3分割为进水箱32和出水箱33。

分水箱3包括箱体和盖板，箱体与盖板通过螺钉和密封圈连接。

具体的，盖板上设有螺纹通孔，箱体的相应位置设有螺纹孔，螺栓穿过箱盖上的螺纹通孔与箱体的螺纹孔紧固配合，将箱体与盖板连接。或者，箱体与盖板通过防水密封胶连接，保证箱盖和分水箱密封。

盖板上设有进水口34和出水口35，进水口34与进水箱32相通，出水口35与出水箱33相通。

箱体上间隔设有流入接口36和流出接口37，流入接口36与进水箱32相通，流出接口37与出水箱33相通，方形扁管21的两端(即入水端和出水端)分别与流入接口36和流出接口37连接。

液体从进水口34流入进水箱32，经流入接口36进入方形扁管21，沿方形扁管21流动至流出接口37，进入出水箱33，从出水口35排出。

将分隔板31设计成横向设置的波浪型，能够巧妙的将相邻的流入接口36和流出接口37划分入进水箱32和出水箱33。

实施例2

一种用于控制电池组温度的系统，该系统包括实施例1中的管路2，该系统还包括温度传感器和控制器，温度传感器和控制器电连接，温度传感器安装于电池表面，用于监测电池表面的温度，并将温度信号传输至控制器。

控制器用于接收温度信号，并根据预设温度控制管路2内液体升温或降温。

具体的，该系统还包括三通阀、泵、加热器、换热器和膨胀水壶。

控制器与三通阀电连接，控制三通阀的三个接口关闭或打开。

三通阀包括主流接口、换热支流接口和加热支流接口。

主流接口与主流管道连通，主流管路安装有分水箱、膨胀水壶和泵。分水箱的出水口流出的液体，经泵抽送至三通阀的主流接口。膨胀水壶与分水箱3的进水口34连接。

膨胀水壶主要有两个作用：一方面作为电池温控系统加注液体的容器；另一方面温控系统内部流通的液体需要加温和冷却，液体热胀冷缩。当液体加温时，管路中的水容积增加，当无法容纳水的这部分膨胀量时，系统内的水压增高，将影响正常运行。此时就由膨胀水壶容纳这部分水的膨胀量，减小系统因水的膨胀而造成的水压波动，提高系统运行的安全、可靠性。

换热支流接口与换热支流管道连通，换热支流管路安装有换热器，换热器与车身空调系统的蒸发器连接，换热器与蒸发器进行换热，换热支流管道中液体温度降低。

加热支流接口与加热支流管道连通，加热支流管道上安装有加热器，加热器对加热支流管道中的液体进行加热。

实施例3

一种用于控制电池组温度的电池壳，如图8-13所示，包括电池壳本体4，电池壳本体4为上部未封闭的矩形壳体。

该电池壳还包括实施例2中的系统。

分水箱3安装于电池壳本体4的外侧。

具体的，分水箱3与电池壳本体4通过螺栓连接，分水箱3上设有多个螺栓通孔，在电池壳本体4的相应位置上设有螺纹孔，螺栓通过分水箱3的螺纹过孔与电池壳本体4的螺纹孔连接，螺栓锁紧方向与流入接口36和流出接口37一致，保证了分水箱3与电池壳本体4连接的可靠性。

将分水箱3设计安装于电池壳本体4的外侧，主要是考虑方形扁管21与流入接口36和流出接口37的结合处，可能会存在液体泄漏的风险，结合处随分水箱3均设计安装于电池壳本体4的外侧，管路2中的方形扁管21均为一体式结构，这样，电池壳本体4的内部的管路2不存在结合处或焊接点，能够有效的避免电池壳本体4内部的管路2的结合处或焊接点存在液体渗漏的风险，保证了安全可靠型。

管路2安装于电池壳本体4的内侧，包括电池壳内部的底面或侧面。

为了便于管路2的装配及运输，需要将多个平行设置的方形扁管21固定，先将多根方形扁管21按顺序排列，相邻的方形扁管21紧密贴合，再采用如下方式固定。

具体安装固定方式如下：

方式一：管路2通过支撑固定架5和弹性体6安装于电池壳本体4的内侧。

具体的，支撑固定架5的形状及数量根据管路2需要固定的位置进行设计，支撑固定架5可以为直线型或L型或十字型或两个背向设计的L型中的一种或多种，支撑固定架(即连接板)5的数量优选为4-10个。管路2粘接于支撑固定架5的一侧，支撑固定架5的另一侧安装有弹性体6，弹性体6包括弹簧片或橡胶垫，弹性体6支撑管路，并与电池壳本体4紧密贴合，达到更好的控温效果。管路2通过支撑固定架5和弹性体6安装于电池壳本体4的内侧。

方式二：管路2通过金属薄片和螺钉固定于电池壳本体4。

具体的，金属薄片为长条形，金属薄片包裹束缚多个平行设置的方形扁管，金属薄片的两端设有螺孔，通过螺栓将金属薄片的两端固定于电池壳本体4内。

实施例4

一种用于控制电池组温度的方法，如图14所示，采用实施例2中的系统，该方法包括如下步骤：

步骤一：电池组表面分布的多个温度传感器监测电池组表面的温度信息，并将温度信息传输至控制器；

步骤二：控制器根据预设温度控制管路内液体升温或降温；

S1：监测温度高于预设温度，控制器控制管路内液体降温；

S2：监测温度低于预设温度，控制器控制管路内液体升温；

步骤三：重复步骤一至步骤二，直至监测温度等于预设温度。

具体的，S1中，当电池温度高于预设温度，控制器会发出冷却指令，控制三通阀的主流接口和换热支流接口打开，加热支流接口闭合。也就是说，主流管道和换热支流管道打开，加热支流管道关闭，主流管道与换热支流管道相连通。

分水箱3中的液体经出水口35流入主流管道，经泵抽送至三通阀的主流接口，从换热支流接口流出至换热器，液体与车身空调系统的蒸发器换热后，液体温度降低，经膨胀水壶流入分水箱3的进水口34，低温液体进入管路2，对电池组1降温。

具体的，S2中，当电池温度低于预设温度，控制器会发出保温指令，控制三通阀的主流接口和加热支流接口打开，换热支流接口闭合。也就是说，主流管道和加热支流管道打开，换热支流管道关闭，主流管道与加热支流管道相连通。

分水箱3中的液体经出水口35流入主流管道，经泵抽送至三通阀的主流接口，从加热支流接口流出至加热器，液体经加热器加热后，液体温度升高，经膨胀水壶流入分水箱3的进水口34，高温液体进入管路2，对电池组1加热保温。

电池组1的预设温度控制在30-40℃。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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。

Claims (9)

1.一种用于控制电池组温度的管路，其特征在于，该管路(2)包括至少两个平行排列的一体式方形扁管(21)，相邻两个方形扁管(21)中液体的流向相反，管路(2)紧贴电池组(1)的上表面，或/和下表面，或/和侧面，通过控制管路(2)内液体的温度，对电池组(1)进行降温或保温。

2.根据权利要求1所述用于控制电池组温度的管路，其特征在于，所述方形扁管(21)分为前段扁管(211)和后段扁管(212)，前段扁管(211)和后段扁管(212)均被折弯成依次连接的“n”型，前段扁管(211)和后段扁管(212)对称排列。

3.根据权利要求1所述用于控制电池组温度的管路，其特征在于，所述方形扁管(21)分为前段扁管(211)和后段扁管(212)，前段扁管(211)为“n”型，后段扁管(212)被折弯成依次连接的“n”型。

4.根据权利要求1所述用于控制电池组温度的管路，其特征在于，所述方形扁管(21)分为两个Z型扁管(214)和横向设置的依次连接的“n”型扁管(213)，两个Z型扁管(214)分别位于依次连接的“n”型扁管(213)两端。

5.根据权利要求1所述用于控制电池组温度的管路，其特征在于，所述方形扁管(21)分为前段扁管(211)和后段扁管(212)，前段扁管(211)被折弯成依次连接的“n”型，后段扁管(212)为直线型。

6.根据权利要求1-5任一项所述用于控制电池组温度的管路，其特征在于，所述方形扁管(21)的两端头为圆形管，方形扁管(21)的材质为铝合金或铜，方形扁管(21)与电池组(1)的接触面涂覆散热涂层。

7.根据权利要求1所述用于控制电池组温度的管路，其特征在于，该管路(2)还包括分水箱(3)，分水箱(3)内部横向设置波浪型分隔板(31)，将分水箱(3)分割为进水箱(32)和出水箱(33)；分水箱(3)的一侧设有进水口(34)和出水口(35)，进水口(34)与进水箱(32)相通，出水口(35)与出水箱(33)相通；另一侧间隔设有流入接口(36)和流出接口(37)，流入接口(36)与进水箱(32)相通，流出接口(37)与出水箱(33)相通，方形扁管(21)的入水和出水端分别与流入接口(36)和流出接口(37)连接；

液体从进水口(34)流入进水箱(32)，经流入接口(36)进入方形扁管(21)，沿方形扁管(21)流动至流出接口(37)，进入出水箱(33)，从出水口(35)排出。

8.一种用于控制电池组温度的系统，其特征在于，该系统包括权利要求1-7任一项所述管路(2)、温度传感器和控制器，温度传感器和控制器电连接，温度传感器安装于电池组(1)表面，用于监测电池组(1)表面的温度，并将温度信号传输至控制器；

控制器用于接收温度信号，并根据预设温度控制管路(2)内液体升温或降温。

9.一种用于控制电池组温度的电池壳，包括电池壳本体，其特征在于，该电池壳还包括权利要求7所述管路(2)，

所述分水箱(3)安装于电池壳本体(4)的外侧；

所述管路(2)粘接于支撑固定架(5)的一侧，支撑固定架(5)的另一侧安装有弹性体(6)，管路(2)通过支撑固定架(5)和弹性体(6)安装于电池壳本体(4)的内侧。

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