CN215266458U - 冷却系统以及动力电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了冷却系统以及动力电池系统，所述冷却系统用于车辆的动力电池，其包括：容纳冷却液的管路，所述管路连接至所述动力电池，从而限定延伸通过所述动力电池的冷却回路；设置在所述管路上的液压泵，所述液压泵被配置成驱动所述冷却液沿着所述冷却回路循环；设置在所述管路上的冷却器，所述冷却器被配置成降低所述冷却液的温度，其中，所述管路的一部分被形成为具有平坦表面的受热管段，并且所述冷却系统还包括设置在所述平坦表面上的PTC加热元件。

Description

冷却系统以及动力电池系统

技术领域

本实用新型涉及温控领域，更具体地，涉及用于调节车辆的动力电池内部的温度的冷却系统以及动力电池系统。

背景技术

随着对混合动力车辆和电动车辆的牵引能力和续航能力的要求越来越高，动力电池的电压和电容量被设计得越来越大。然而，在低温环境下，高压电池的放电容量会相应下降，从而导致其动力输出性能也将劣化。另外，长时间的低温运行对电池的寿命不利。因此，在现有技术中，设计出了在低温环境下对动力电池进行加热的技术方案。然而，现有的技术方案往往将发动机的冷却系统用作动力电池的热源，但是发动机自身在低温环境下完全暖机需要相当一段时间，如果用户在低温环境下经常性使车辆短暂/短程运行，动力电池有可能很长时间得不到有效加热，并且这种方案需要体积相对较大的换热装置，不利于整车布置。另外，乘员舱的加热需求优先级更高并且会占用大部分热量，这就导致动力电池可能根本无法得到有效的加热。在其他的用单独设置的加热元件代替发动机的冷却系统作为热源的方案中，动力电池的加热管路以及加热元件的制造和安装往往非常复杂，从而造成制造、安装和维护的成本非常高昂。

因此，在本领域中，亟需一种实施起来简单方便并且能够有效加热动力电池的措施。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的问题，本实用新型提出了冷却系统，其用于车辆的动力电池，其包括：

容纳冷却液的管路，所述管路连接至所述动力电池，从而限定延伸通过所述动力电池的冷却回路；

设置在所述管路上的液压泵，所述液压泵被配置成驱动所述冷却液沿着所述冷却回路循环；

设置在所述管路上的冷却器，所述冷却器被配置成降低所述冷却液的温度，其特征在于，

所述管路的一部分被形成为具有平坦表面的受热管段，并且所述冷却系统还包括设置在所述平坦表面上的PTC加热元件。

在本实用新型的可选实施例中，所述受热管段相对于所述管路的位于所述受热管段两侧的部分呈扁平形状。

在本实用新型的可选实施例中，所述受热管段具有两个彼此相反的平坦表面。

在本实用新型的可选实施例中，所述受热管段具有三个或更多个平坦表面。

在本实用新型的可选实施例中，所述受热管段的每个平坦表面上设有一个PTC加热元件。

在本实用新型的可选实施例中，所述冷却系统还包括围绕所述受热管段和所述PTC加热元件的周边布置的保温套。

在本实用新型的可选实施例中，所述冷却系统还包括设置在所述保温套的两端的固定件，所述固定件将所述保温套连接至所述管路的位于所述受热管段两侧的部分。

在本实用新型的可选实施例中，所述受热管段和所述PTC加热元件位于所述冷却器的下游。

在本实用新型的可选实施例中，所述冷却系统还包括附加电池，所述附加电池用于为所述液压泵和所述PTC加热元件提供电力。

同样地，为了解决上述现有技术中的问题，本实用新型还提出了一种动力电池系统，所述动力电池系统包括车辆的动力电池以及如上所述的冷却系统。

本实用新型可以体现为附图中的示意性的实施例。然而，应注意的是，附图仅仅是示意性的，任何在本实用新型的教导下所设想到的变化都应被视为包括在本实用新型的范围内。

附图说明

附图示出了本实用新型的示例性实施例。这些附图不应被解释为必然地限制本实用新型的范围，其中：

图1是根据本实用新型的包括冷却系统的动力电池系统的示意图；

图2是根据本实用新型的加热装置的适配管路的示意性立体图；

图3是根据本实用新型的加热装置的适配管路的示意性正视图；

图4是根据本实用新型的加热装置的适配管路的示意性俯视图；

图5是根据本实用新型的加热装置的示意性正视图；以及

图6是根据本实用新型的加热装置的示意性俯视图。

具体实施方式

本实用新型的进一步的特征和优点将从以下参考附图进行的描述中变得更加明显。附图中示出了本实用新型的示例性实施例，并且各个附图并不必然地按照实际比例绘制。然而，本实用新型可以实现为许多不同的形式并且不应解释为必然地限制于这里示出公开的示例性实施例。相反，这些示例性实施例仅仅被提供用于说明本实用新型以及向本领域的技术人员传递本实用新型的精神和实质。

根据本实用新型的冷却系统适合于调节电动车辆和/或混合动力车辆的动力电池的温度。特别地，根据本实用新型的冷却系统适合于为动力电池提供预热，从而即使在外界环境温度较低的情况下也能够使动力电池在适宜的温度下启动和工作，这有助于维持动力电池的放电容量和动力输出性能。根据本实用新型的冷却系统包括与动力电池连接的管路以及设置在管路上的液压泵和PTC加热元件，通过PTC加热元件对管路内的换热介质进行加热，并且通过液压泵驱动换热介质流过动力电池，由PTC加热元件产生的热量将被传输至动力电池中，从而提高动力电池的温度。与利用车辆发动机(例如，内燃机)产生的热量来加热动力电池的方案相比，根据本实用新型的温度调节装置不需要等待车辆发动机的暖机就可以快速加热动力电池，从而使得动力电池能够在适宜的温度下工作，而且根据本实用新型的温度调节装置不会与乘员舱争抢车辆发动机产生的热量，从而能够保证乘员舱能够被快速加热，以便为驾驶员和乘客提供舒适的乘车环境。另外，根据本实用新型的冷却系统不需要对PTC加热元件进行特殊的加工，采用板状PTC元件既可以对管路内的换热介质进行高效地加热，这使得能够降低温度调节装置的生产成本，而且能够降低组装难度。

下面参考附图详细描述根据本实用新型的冷却系统的可选但非限制性的实施方式。

参考图1，其中示出了根据本实用新型的冷却系统100的示意图，该冷却系统用于调节为车辆提供动力的动力电池PB内部的温度，该动力电池PB是已知的能够为诸如电动车辆、混合动力车辆之类的车辆提供驱动车辆行驶所需的电力的高压高容量电池，例如，铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池等。然而，这类动力电池内部的电池芯不适于在低温环境下启动和工作，较低的温度会导致动力电池的电池芯的电容量和动力输出性能下降，如果长期在低温环境下工作甚至会导致电池芯损坏，从而威胁行车安全。因此，在低温环境下，例如，在寒冷的冬季或在寒冷地区，在动力电池启动之后(特别地，在动力电池启动之前)提高动力电池内部的温度对于维持电池芯的电容量和动力输出性能来说至关重要。为此，所述冷却系统100可以包括管路110(如图1中的实线所指示)，该管路110与动力电池PB相连接，这使得管路110中容纳的换热介质可以循环流动通过动力电池PB。为了驱动换热介质流动，该冷却系统100还包括设置在管路110上的液压泵120，该液压泵120可以是可调节的变量泵，以使得能够控制换热介质的流量，以便进一步控制动力电池PB内部温度的变化速率，例如，当温度低于一定值时，可以控制液压泵120提高换热介质的流量，从而快速提高动力电池PB内部的温度，以使得动力电池PB的电池芯能够尽快在适宜温度下工作；而当温度高于一定值时，可以控制液压泵120减小换热介质的流量，从而节省能量。另外，为了对换热介质进行加热，所述冷却系统100还包括设置在管路110上的加热装置130，该加热装置130可以对管路110进行加热，并且因此可以对管路110内的换热介质进行加热。在该配置下，如图1中的箭头所示，液压泵120将驱动换热介质流过加热装置130，而加热装置130将流经的换换热介质进行加热从而提高其温度，温度升高的换热介质又将从动力电池PB的内部流过，从而提高动力电池PB内部的温度，也就是说，该配置使得能够将加热装置130产生的热量运输至动力电池PB中，从而提高电池芯周围的温度，以避免电池芯在较低的温度下工作，而这将有助于维持电池芯的电容量和动力输出性能。

特别地，图1中以虚线示出了动力电池PB与液压泵120和加热装置130的电连接，也就是说，在图1中所示的实施方式中，液压泵120和加热装置130均由动力电池PB来驱动。然而，值得一提的是，液压泵120和加热装置130以及冷却系统100的其他部件也可以由动力电池PB以外的附加电池驱动，该附加电池可以由动力电池PB充电，或者可以由外部充电桩充电，或者可以由内燃机来充电。在该配置下，冷却系统100不需要在动力电池PB启动之后才能运行，而是可以在动力电池PB启动之前运行，这使得能够在动力电池PB启动之前将动力电池PB内部的温度调整到适宜温度，从而使得电池芯在适宜温度下启动，这有助于进一步维持电池芯的电容量和动力输出性能。

下面参考图2-图6详细描述加热装置130以及管路110的与加热装置130相配合的部分的可选但非限制性的实施方式。

如图2-图4所示，其中示出了管路110的与加热装置130相配合的部分(下文中称为受热管段)111的示意图，更具体地，图2示出了受热管段111的立体图，图3示出了受热管段111的正视图，而图4示出了受热管段111的俯视图。如图所示，受热管段111相对于管路110的其余管段112扁平化，从而使受热管段111成型为具有两个彼此相反的平坦表面113。如图2和图4所示，受热管段111仅仅是管路110的一部分，并非沿着管路110的整个长度布置，在受热管段111的两侧仍有未受挤压的未变形的正常管段112。因此，可以在制成管路110之后，通过诸如液压钳、老虎钳甚至简易手动钳之类的工具挤压管路110来使受热管段111成型。因此，不需要特制异形管路，只需要对具有通常形状(例如，圆形)的管路进行简单的加工既可实现根据本实用新型的管路的配置，这避免了与异形管路的制造、安装、维护等相关的高昂成本，而且如下面进一步详细描述的那样，允许对现有的动力电池的冷却管路进行改装，从而实现根据本实用新型的冷却系统，而不需要另外加工新的管路并将新的管路连接到动力电池上。另外，虽然在图2-图4中所示的实施方式中，受热管段111被成型为具有扁平的形状，从而具有一对平坦表面113，但是本实用新型并不受限于这种特定配置方式，具有其他数量的平坦表面113的受热管段111也被认为处于本实用新型的保护范围内，例如，可以将受热管段111成型为具有三棱柱的形状，从而使其具有三个平坦表面113，或者可以将受热管段111成型为具有四棱柱或更多棱柱的形状，以使其具有四个或更多个平坦表面113。

如图5和图6所示，其中示出了加热装置130的可选但非限制性的实施方式，更具体地，图5是加热装置130的示意性正视图，图6是加热装置130的示意性俯视图。为了加热受热管段111中的换热介质，加热装置130包括设置(例如，通过导热粘合剂粘合)在受热管段111的平坦表面113上的PTC加热元件131。在该配置下，PTC加热元件131能够对受热管段111内的换热介质进行加热，而在管路110内流动的换热介质将把PTC加热元件131产生的热量带入动力电池PB中，从而提高动力电池PB内部的温度以避免电池芯在低温下工作。而且，从以上详细描述中可知，通过设置具有平坦表面113的受热管段111，采用常规的板状PTC加热元件既可实现对受热管段111中的换热介质进行加热，而不需要将PTC加热元件加工成其他加工难度较大的形状(例如，环形形状、弧形形状等)，这进一步降低了根据本实用新型的温度调节装置的制造、安装和维护的成本，而且提供了对现有的动力电池的冷却回路进行改装从而实现根据本实用新型的冷却系统的可能性。另外，PTC加热元件131与受热管段111之间进行面接触，这使得能够提高加热效率。

特别地，如图5和图6所示，可以在受热管段111的每个平坦表面113上各设置一个PTC加热元件131，例如，在受热管段111具有一对平坦表面113的情况下设置两个PTC加热元件131，在受热管段111具有三个或更多个平坦表面113的情况下设置三个或更多个PTC加热元件131。在该配置下，能够提高对受热管段111中的换热介质进行加热的效率，从而能够快速提高动力电池内部的温度。

可选地，如图5和图6所示，为了将PTC加热元件131产生的热量尽可能多地传递给受热管段111内的换热介质，以提高加热效率和能源利用率，加热装置130可以包括围绕受热管段111和PTC加热元件131的周边布置的保温套132，该保温套132由已知的保温材料制成，从而可以防止PTC加热元件131产生的热量被换热介质以外的其他物质吸收。特别地，如图6所示，保温套132的长度大于PTC加热元件131的长度，从而使得保温套132的两端与PTC加热元件131间隔开，这有助于提高保温效果。

另外，可选地，如图6所示，为了将保温套132固定就位，加热装置130还可以包括设置在保温套132的两端的两个固定件133，所述两个固定件133用于将保温套132连接至受热管段111两侧的其余管段112。在该配置下，可以通过固定件133将保温套132可靠地固定就位。特别地，所述固定件133也可以由已知的保温材料制成，从而在固定保温套132的同时提供保温效果。

根据以上详细描述可知，根据本实用新型的冷却系统的制造和安装简单方便，因此，所述冷却系统可以通过改装动力电池的现有冷却系统来实现，在这种情况下，管路110是现有冷却系统的冷却管路，换热介质是冷却管路中的冷却液，液压泵120是现有冷却系统的驱动泵，并且现有冷却系统还包括用于对冷却液进行冷却的冷却器140。在改装现有冷却系统以实现所述冷却系统时，可以在冷却器140的下游将管路110的一部分成型为受热管段111，然后将PTC加热元件贴在受热管段111的平坦表面113上，并环绕PTC加热元件131和受热管段111的周边布置保温套132，最后利用固定件133将保温套132连接至受热管段111两侧的管路110(即，其余管段112)，由此可以通过改装现有冷却系统来实现根据本实用新型的冷却系统。在上述改装的情况下，可以在现有管路上通过简单的改装操作实现根据本实用新型的冷却系统，而不需要另外加工和安装新的管路，由此可以进一步降低加工和安装成本。

另外，本实用新型还提出了用于电动车辆和/或混合动力车辆的动力电池系统，该动力电池系统包括为电动车辆和/或混合动力车辆提供动力的动力电池以及如上所述的冷却系统。

以上借助于附图详细描述了根据本实用新型的冷却系统以及动力电池系统的可选但非限制性的实施例。对于本领域内的那些普通技术人员来说，在不偏离本公开的精神和实质的情况下，对技术和结构的修改和补充以及对各实施例中的特征的重新组合显然都应视为包括在本实用新型的范围内。因此，在本实用新型的教导下所能够设想到的这些修改和补充都应被视为本实用新型的一部分。本实用新型的范围包括在本实用新型的申请日时已知的等效技术和尚未预见的等效技术。

Claims (10)

1.冷却系统，其用于车辆的动力电池，其包括：

容纳冷却液的管路(110)，所述管路(110)连接至所述动力电池，从而限定延伸通过所述动力电池的冷却回路；

设置在所述管路(110)上的液压泵(120)，所述液压泵(120)被配置成驱动所述冷却液沿着所述冷却回路循环；

设置在所述管路(110)上的冷却器(140)，所述冷却器(140)被配置成降低所述冷却液的温度，其特征在于，

所述管路(110)的一部分被形成为具有平坦表面(113)的受热管段(111)，并且所述冷却系统还包括设置在所述平坦表面(113)上的PTC加热元件(131)。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述受热管段(111)相对于所述管路(110)的位于所述受热管段(111)两侧的部分呈扁平形状。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述受热管段(111)具有两个彼此相反的平坦表面(113)。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述受热管段(111)具有三个或更多个平坦表面(113)。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述受热管段(111)的每个平坦表面(113)上设有一个PTC加热元件(131)。

6.根据权利要求1-4中的任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括围绕所述受热管段(111)和所述PTC加热元件(131)的周边布置的保温套(132)。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括设置在所述保温套(132)的两端的固定件(133)，所述固定件(133)将所述保温套(132)连接至所述管路(110)的位于所述受热管段(111)两侧的部分。

8.根据权利要求1-4中的任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述受热管段(111)和所述PTC加热元件(131)位于所述冷却器(140)的下游。

9.根据权利要求1-4中的任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括附加电池，所述附加电池用于为所述液压泵(120)和所述PTC加热元件(131)提供电力。

10.动力电池系统，其特征在于，所述动力电池系统包括车辆的动力电池以及根据权利要求1-9中的任一项所述的冷却系统。

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