CN212667170U - 一种电池热管理系统及换电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及使用和维护二次电池或二次半电池的方法及装置技术领域，具体涉及一种电池热管理系统及换电站。电池热管理系统中，控制系统与热交换系统和流体循环泵电气连接，流体循环泵、热交换系统中的热交换器和流体存储装置通过管路系统连接成回路，管路系统包括总管路和至少一个分支管路组，至少一个分支管路组并联设置，分支管路组包括多个并联设置的分支管路，任一分支管路上设有第一阀门，所送第一阀门和控制系统电气连接，被处理件安装在一分支管路上，控制系统根据被处理件的产品信息控制第一阀门的开度。在各分支管路上的被处理件产品信息不同时，也能够有效的保证被处理件处于最佳的安全温度区间。

Description

一种电池热管理系统及换电站

技术领域

本实用新型涉及使用和维护二次电池或二次半电池的方法及装置技术领域，具体涉及一种电池热管理系统及换电站。

背景技术

电动汽车换电模式是指，通过集中型充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送，并在电池配送站内对电动汽车进行电池更换服务。和电池的“插充”相比，换电模式可以解决充电时间过长等痛点，缓解用户里程焦虑，是最快速解决补充电量的方式。电动汽车换电模式中一般使用换电站，换电站内设置多个电池存储仓用于给换下的亏电电池充电，电池的热管理用于保证充电电池处于最佳的安全温度区间，是电池仓内关键的环节，目前换电站电池的热管理为水冷柜控制每个仓位内的冷却水循环。由于换电站中有多种容量电池及不同电池内部水冷板尺寸等不一致，这使得水冷柜出现了不能满足电池充电时散热需求的情况。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有换电站中出现不能满足电池充电时散热需求的问题，提供一种能够满足电池充电时散热需求的电池热管理系统，及使用该电池热管理系统的换电站。

为解决上述问题，本实用新型提供一种电池热管理系统，包括控制系统、流体循环泵、热交换系统、流体存储装置和管路系统，所述控制系统与所述热交换系统和所述流体循环泵电气连接，所述流体循环泵、所述热交换系统中的热交换器和所述流体存储装置通过所述管路系统连接成回路，所述管路系统包括总管路和至少一个分支管路组，至少一个所述分支管路组并联设置，所述分支管路组包括多个并联设置的分支管路，任一所述分支管路上设有第一阀门，所送第一阀门和所述控制系统电气连接，被处理件安装在一所述分支管路上，所述控制系统根据所述被处理件的产品信息控制所述第一阀门的开度。

其中，至少一个所述分支管路组并联设置。

其中，所述产品信息包括被处理件内液体流道的阻力。

其中，任一所述分支管路上还设有第二阀门，所述第一阀门位于所述被处理件的上游，所述第二阀门位于所述被处理件的下游，所述第二阀门和所述控制系统电气连接，所述控制系统控制所述第二阀门的通断，且所述第一阀门6和所述第二阀门8可同时接通或同时断开。

其中，所述第一阀门为流量控制阀，所述第二阀门为第一电磁阀。

其中，所述流体循环泵为变频泵。

其中，所述总管路上依次连通有所述流体循环泵、所述热交换器和所述流体存储装置，所述分支管路组位于所述热交换器和所述流体循环泵之间，所述管路系统还包括溢流管路，所述溢流管路的一端与所述流体循环泵和所述分支管路组之间的所述总管路连通，所述溢流管路的另一端与所述流体存储装置连通，在所述溢流管路上设置有溢流阀。

其中，在所述流体循环泵和所述流体存储装置之间的所述总管路上设置有第三阀门和过滤器，所述第三阀门位于所述过滤器的上游。

其中，在所述流体循环泵和至少一个所述分支管路组之间的所述总管路上还设置有压力传感器和机械压力表，所述压力传感器和所述机械压力表互为压力数据的二次确认。

其中，所述热交换器为蒸发器，在所述流体存储装置内还设置有加热器。

本实用新型还提供一种换电站，包括上述的电池热管理系统、水冷柜和充电架；所述水冷柜内设有所述流体循环泵、热交换系统和流体存储装置；所述充电架至少具有一个，所述分支管路组设于所述充电架内，所述分支管路组与所述充电架一一对应设置；任一所述充电架内设置有多个存储仓，所述分支管路设于所述存储仓内，所述分支管路与所述存储仓一一对应设置。

本实用新型的电池热管理系统，所述流体在管路系统中流动，通过所述控制系统根据所述被处理件的产品信息控制所述第一阀门的开度，可以保证各所述分支管路上的流体流量满足该产品信息的所述被处理件的散热需求，即在各所述分支管路上的被处理件产品信息不同时，也能够有效的保证被处理件处于最佳的安全温度区间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型的电池热管理系统的连接示意图；

附图标记说明：

1-流体循环泵；2-热交换器；3-流体存储装置；4-总管路；5-分支管路；6-第一阀门；7-电池包；8-第二阀门；9-溢流阀；10-溢流管路；11-第三阀门；12-过滤器；13-压力传感器；14-机械压力表；15-加热器；16-水冷柜；17-充电架；18-流量计；19-温度计；20-液位计；21-压缩机；22-冷凝器；23-干燥过滤器；24-第二电磁阀；25-膨胀阀；26-低压控制器；27-高压控制器；28-回液温度计；29-分支管路组；30-注水口；31-排气口；32-排污口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

本实施例提供一种电池热管理系统，可用于换电站内，或是其他对温度有要求的使用场合。使用在换电站中时，换电站内设置多个电池存储仓用于给换下的亏电电池充电，电池热管理系统用于保证充电电池处于最佳的安全温度区间。本实施例中是以对电池包7充电进行描述，也即被处理件为电池包7，但不限于对电池包7充电，还可以是充电柜、充电枪等可以进行批量充电，且具有多种产品信息的可充电产品。

参与图1所示，电池热管理系统包括控制系统、流体循环泵1、热交换系统、流体存储装置3和管路系统，所述流体循环泵1、所述热交换系统中的换热器2和所述流体存储装置3通过所述管路系统连接成回路，所述管路系统包括总管路4和两个分支管路组29，两个所述分支管路组29并联设置，所述分支管路组29包括四个并联设置的分支管路5。所述总管路4上依次串联有所述流体循环泵1、所述热交换器2和所述流体存储装置3，两个并联设置的所述分支管路组29的串联在所述流体循环泵1和所述热交换器2之间。即，所述流体从所述流体循环泵1流出后通过总管路4进入到各所述分支管路组29内，流体从所述分支管路组29内流出后进入到总管路4内，并流经所述热交换器2后进入到所述流体存储装置3，从所述流体存储装置3流出后流经总管路4进入到所述流体循环泵1内，进行下一次循环。所述分支管路组29并联设置的连接方式，当换电站扩仓增加冷却需求时，可以再并联一个或是多个所述分支管路组29即可，扩仓的方式简单方便。

任一所述分支管路5上设有第一阀门6，所送第一阀门6和所述控制系统电气连接，电池包7安装在一所述分支管路5上，所述控制系统根据所述电池包7的产品信息控制所述第一阀门6的开度。这样的设置可以保证各所述分支管路5上的流体流量满足该产品信息的所述电池包7的散热需求，即能够满足单一容量电池包7的散热，当换电站内同时有多种容量电池包7时，还也能够满足大容量电池包7的散热需求；可以使得各充电电池包7内的流量稳定，满足多块电池包7同时充电时的散热需求，不会出现因制冷能力一定的情况下，导致的单块电池包7流量充足，多块电池包7流量少的情况发生；各所述分支管路5上的压力可调，能够适应不同电池包7水冷板耐压要求，且动态响应迅速精准，可以解决瞬压问题，能有有效的保证充电电池包7处于最佳的安全温度区间。

其中，所述产品信息包括电池包7内液体流道的阻力、电池包7的型号、电池包7的容量等，影响到所述电池包7散热需求的其他信息也属于该所述产品信息。

任一所述分支管路5上还设有第二阀门8，所述第一阀门6位于所述电池包7的上游，所述第二阀门8位于所述电池包7的下游，所述第二阀门8和所述控制系统电气连接，所述控制系统控制所述第二阀门8的通断。第二阀门8的设置，能够有效避免充电电池包7拔出电池包7水连接器过程中会有流体回流至电池热管理系统内，造成所述电池包7内的流体减少，进而导致多次换电后车辆水冷箱内的冷却液减少。

所述第一阀门6和所述第二阀门8的设置，在拔插电池包7时，只要控制所述第一阀门6和所述第二阀门8的开关即可，不用反复开关电池热管理系统，造成的电池热管理系统内的各结构，如所述流体循环泵1、所述热交换系统的使用寿命缩短。在本实施例中，在分支管路5上未安装电池包7时，所述控制系统控制所述第一阀门6和所述第二阀门8同时断开；在分支管路5上安装电池包7时，所述控制系统控制所述第一阀门6和所述第二阀门8同时打开。

所述第一阀门6和所述第二阀门8能够满足使用需求即可，如所述第一阀门6为流量控制阀，所述第二阀门8为第一电磁阀。

由于，充电电池包7的产品信息不同时，会导致进入各充电电池包7内的流体流量不同，也即会导致所述电池热管理系统的各所述分支管路组29和总管内的流体流量不同，因此，所述流体循环泵1为变频泵，以适应总的流体流量变化需求。并且，所述变频泵斜坡启动，消除启动时的水锤现象，同时根据电池包7数量设置连接不同数量电池包7时变频器参数，可以满足任何数量电池包7同时接水冷时流量稳定，避免所述流体循环泵1在启动或者停止过程分支管路5内有瞬压，超过电池包7耐压的现象。

在所述电池热管理系统中具有一个存储仓时，所述流体循环泵1可以为定频泵。

所述管路系统还包括溢流管路10，所述溢流管路10的一端与所述流体循环泵1和所述分支管路组29之间的所述总管路4连通，所述溢流管路10的另一端与所述流体存储装置3连通，在所述溢流管路10上设置有溢流阀9。溢流管路10和溢流阀9的设置，能够进行泄压以满足不同电池包7耐压需求，即当所述流体循环泵1出口压力超过预设电池包7压力，溢流阀9打开，保证所述流体循环泵1出口压力不超过电池包7预设压力；当管路系统出现堵死时，溢流管路10和溢流阀9可以保护电池包7压力不超水冷板耐压值，保护电池包7安全；且当水冷短时间不用时，也可打开溢流口无需关闭电池热管理系统。

在所述流体循环泵1和所述流体存储装置3之间的所述总管路4上设置有第三阀门11和过滤器12，所述第三阀门11位于所述过滤器12的上游。过滤器12保证进入充电电池包7内部流体的清洁度，当更换或清洁过滤器12时关闭第三阀门11，可不用抽流体存储装置3内的流体，直接拆装过滤器12即可。所述第三阀门11可以是和所述控制系统电气连接的阀门，也可以是由手动控制的手阀。

在所述流体循环泵1和至少一个所述分支管路组29之间的所述总管路4上还设置有压力传感器13和机械压力表14。压力传感器13用以检测反馈充电电池包7入口前压力信息，所述压力传感器13和所述机械压力表14互为压力数据的二次确认，也可方便现场调试，其中所述机械压力表14设置在充电站的外侧，可以直接观察到，以方便二次确认和现场调试。在所述压力传感器13和机械压力表14之间还设置有流量计18。

所述热交换器2为蒸发器，所述蒸发器所在的热交换系统为制冷循环系统，所述热交换系统包括依次连接的蒸发器、压缩机21、冷凝器22、干燥过滤器23、第二电磁阀24、膨胀阀25和所述蒸发器，且在所述蒸发器和所述压缩机21之间安装有低压控制器26，在所述压缩机21和所述冷凝器22之间安装有高压控制器27。且在所述蒸发器和所述分支管路组29之间的所述总管路4上设置回液温度计28，以监控从所述分支管路组29流出的流体的温度。

本实施例中，在所述流体存储装置3内还设置有加热器15，在所述流体存储装置3内的流体低于设定温度时，加热器15启动对所述流体存储装置3内的流体进行加热，满足电池包7充电时充电电池包7温度处于安全温度区间。本实施例中，所述加热器15选择使用加热棒。

在对流体进行加热才能满足充电电池包7温度处于安全温度区间时，所述热交换系统也可以做适当的调整，以对流体进行加热。

所述流体存储装置3内还设置有温度计19和液位计20，所述温度计19用于检测所述流体存储装置3内的温度，并反馈温度信息给热交换系统，调整制冷；液位计20用于监测所述流体存储装置3内的液位，当电池包7内部管路或外接管路有泄漏时，液位变化信息传给控制系统，电池热管理系统自动关停。

在所述流体存储装置3上还设置有注水口30、排气口31和排污口32，以满足所述流体存储装置3的使用。

所述控制系统与所述热交换系统和所述流体循环泵1电气连接，用于控制所述热交换系统和所述流体循环泵1的工作。可以在连接一块和多块电池包7时所述控制系统将连接电池包7数量信号传递给所述流体循环泵1，所述流体循环泵1自动调节变频参数，保证电池包7内的流量和压力恒定。

本实施例中的流体可以是指冷却水、当然也可以是其他冷却液、冷缺气体等。

实施例二：

本实施例提供一种换电站，包括实施例中所述电池热管理系统、水冷柜16、充电架17、充电管理系统和总控系统。所述电池热管理系统用于保证充电电池包7处于最佳的安全温度区间，所述充电管理系统用于控制对电池包7的充电。

所述水冷柜16内设有所述流体循环泵1、热交换系统和流体存储装置3。

所述充电架17具有两个，所述分支管路组29设于所述充电架17内，所述分支管路组29与所述充电架17一一对应设置；任一所述充电架17内设置有4层存储仓，所述分支管路5设于所述存储仓内，所述分支管路5与所述存储仓一一对应设置。

当然，所述充电架17的设置数量不限于两个，还可以是一个、三个、四个等等，因为各所述充电架17之间为并联设置，因此，可以根据需要对充电架17的数量进行设置，此时，只要保证所述电池热管理系统和所述充电管理系统能够满足保持充电电池包7温度在最佳的安全温度区间，以及满足对所述电池包7的充电需求即可。

当然，任一所述充电架17内设置有的存储仓的数量也不限于4层，可以是两层、三层、五层等，任一所述充电架17内设置的存储仓的排列方式也可以根据使用需求进行设置，参与图1所示，本实施例中，是一层一层的层叠设置的。

所述总控系统与所述控制系统电气连接，也可以是总控系统与所述控制系统、所述热交换系统或所述流体循环泵1连接。所述总控系统以及所述控制系统的连接方式可以根据使用需求进行连接设置。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括控制系统、流体循环泵(1)、热交换系统、流体存储装置(3)和管路系统，所述控制系统与所述热交换系统和所述流体循环泵(1)电气连接，所述流体循环泵(1)、所述热交换系统中的热交换器(2)和所述流体存储装置(3)通过所述管路系统连接成回路，

所述管路系统包括总管路(4)和至少一个分支管路组(29)，所述分支管路组(29)包括多个并联设置的分支管路(5)，任一所述分支管路(5)上设有第一阀门(6)，所送第一阀门(6)和所述控制系统电气连接，被处理件安装在一所述分支管路(5)上，所述控制系统根据所述被处理件的产品信息控制所述第一阀门(6)的开度。

2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述产品信息包括被处理件内液体流道的阻力。

3.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，任一所述分支管路(5)上还设有第二阀门(8)，所述第一阀门(6)位于所述被处理件的上游，所述第二阀门(8)位于所述被处理件的下游，所述第二阀门(8)和所述控制系统电气连接，所述控制系统控制所述第二阀门(8)的通断，且所述第一阀门(6)和所述第二阀门(8)可同时接通或同时断开。

4.根据权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第一阀门(6)为流量控制阀，所述第二阀门(8)为第一电磁阀。

5.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述流体循环泵(1)为变频泵。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，所述总管路(4)上依次连通有所述流体循环泵(1)、所述热交换器(2)和所述流体存储装置(3)，所述分支管路组(29)位于所述热交换器(2)和所述流体循环泵(1)之间，所述管路系统还包括溢流管路(10)，所述溢流管路(10)的一端与所述流体循环泵(1)和所述分支管路组(29)之间的所述总管路(4)连通，所述溢流管路(10)的另一端与所述流体存储装置(3)连通，在所述溢流管路(10)上设置有溢流阀(9)。

7.根据权利要求6所述的电池热管理系统，其特征在于，在所述流体循环泵(1)和所述流体存储装置(3)之间的所述总管路(4)上设置有第三阀门(11)和过滤器(12)，所述第三阀门(11)位于所述过滤器(12)的上游。

8.根据权利要求6所述的电池热管理系统，其特征在于，在所述流体循环泵(1)和至少一个所述分支管路组(29)之间的所述总管路(4)上还设置有压力传感器(13)和机械压力表(14)，所述压力传感器(13)和所述机械压力表(14)互为压力数据的二次确认。

9.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述热交换器(2)为蒸发器，在所述流体存储装置(3)内还设置有加热器(15)。

10.一种换电站，其特征在于，包括，

权利要求1-9中任一项所述的电池热管理系统；

水冷柜(16)，所述水冷柜(16)内设有所述流体循环泵(1)、热交换系统和流体存储装置(3)；

充电架(17)，所述充电架(17)至少具有一个，所述分支管路组(29)设于所述充电架(17)内，所述分支管路组(29)与所述充电架(17)一一对应设置；任一所述充电架(17)内设置有多个存储仓，所述分支管路(5)设于所述存储仓内，所述分支管路(5)与所述存储仓一一对应设置。

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