CN217374221U - 换热管路、换热板、热管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种换热管路、换热板、热管理系统及车辆。换热管路包括进液口、出液口和换热单元，其中，进液口适于设置在电池模块的表面的中心区域，出液口适于设置在电池模块表面的外侧边缘，换热单元设置在进液口和出液口之间，换热单元包括多个相互连通的换热管，换热管适于贴靠在电池模块表面以与电池模块发生热量交换，换热单元的入口与进液口连通，换热单元的出口与出液口连通。通过上述技术方案，能够优先将中心区域聚集的热量导出，提升了换热的效率，使电池包被维持在适合的温度内，安全性能更高。

Description

换热管路、换热板、热管理系统及车辆

技术领域

本公开涉及新能源车辆技术领域，具体地，涉及一种换热管路、换热板、热管理系统以及搭载有该热管理系统的车辆。

背景技术

随着新能源电动车市场规模扩大，车辆续航能力成为用户关注的重要指标。动力电池作为电动车辆的能量来源，其放电性能与稳定性受到温度的影响较大。在低温下，电池反应活性下降，内阻、极化增大，放电容量衰减；在高温下，对电池的安全性和寿命具有不利影响。因此，将电池温度控制在适合的温度范围内显得尤为重要。

然而，由于电池包自身结构的原因，其工作时温度分布并不均匀，而目前相关技术中的电池热管理并没有针对电池包的这种特性提出针对性的方案，导致温控效果较差。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种换热管路、换热板、热管理系统及车辆。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种用于电池散热的换热管路，包括：

进液口，适于设置在电池模块的表面的中心区域；

出液口，适于设置在所述表面的外侧边缘；以及

换热单元，包括多个相互连通的换热管，所述换热管适于贴靠在所述表面以与电池模块发生热量交换，所述换热单元设置在所述进液口和所述出液口之间，且所述换热单元的入口与所述进液口连通，所述换热单元的出口与所述出液口连通。

在一些示例中，多个换热管间隔布置，自所述表面的中心区域向外侧边缘，所述换热管之间的间距逐渐增大。

在一些示例中，在多个所述换热管中，相邻的两个所述换热管通过U形管段首尾连通，以形成为连续的蛇形流道，使得冷却液依次流经多个所述换热管。

在一些示例中，所述换热单元还包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管的进口与所述进液口连通，所述第二连接管的出口与所述出液口连通，所述换热管的入口与所述第一连接管连通，所述换热管的出口与所述第二连接管连通，使得进入到所述第一连接管的冷却液同时经多个所述换热管后汇入到所述第二连接管中。

在一些示例中，多个所述换热管首尾连通，以形成为连续的螺旋式流道，使得冷却液依次流经多个所述换热管。

在一些示例中，所述换热板包括多个换热单元，多个所述换热单元布置成覆盖所述电池模块的不同区域。

在一些示例中，所述换热单元还包括温度监控装置和流量调节阀，以根据所述电池模块的不同区域的温度，控制所述流量调节阀的流量。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种换热板，包括板体和根据上述任一项的换热管路，所述换热管路设置于所述板体。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种热管理系统，包括电池换热流路，所述电池换热流路包括上述第一方面任意一项所述的换热管路或上述第二方面所述的换热板，换热管路或换热板适于设置在电池模块上。

在一些示例中，所述热管理系统还包括空调流路，所述电池换热流路并联接入所述空调流路，所述电池换热流路还包括双向膨胀阀，所述换热管路的进液口与所述双向膨胀阀连通，所述换热板的出液口选择性地与压缩机的入口或者出口连通。

在一些示例中，所述热管理系统还包括余热利用流路，所述电池换热流路通过换热器与所述余热利用流路交换热量。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种车辆，包括上述任意一项的热管理系统。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：根据电池包温度分布的特点，即中心区域的温度较外侧边缘的温度高的特点，使换热管路的进液口适于设置在电池模块的表面的中心区域，而出液口适于设置在该表面的外侧边缘，这样，由于冷却液首先经电池模块的中心区域进入，从而能够优先冷却电池模块中心区域，有利于及时将电池模块中心区域聚集的热量导出，使电池模块被维持在适合的温度内，提高了安全性，此外，换热效率提升，有利于降低压缩机功耗，节约电量，提高电动车续驶里程。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开示例性实施方式提供的一种换热板的示意图；

图2是本公开示例性实施方式提供的另一种换热板的示意图；

图3是本公开示例性实施方式提供的再一种换热板的示意图；

图4和图5是本公开示例性实施方式提供的热管理系统的示意图，其中，图4示出为制冷过程，图5示出为制热过程。

附图标记说明

101-进液口，102-出液口，103-换热单元，1031-换热管，1032-U形管段，1033-第一连接管，1034-第二连接管，104-流量调节阀，105-温度监控装置，1-电池包，2-双向膨胀阀，3-压缩机，4-车内冷凝器，5-第二膨胀阀，6-第一电磁阀，7-车外冷凝器，8-第一膨胀阀，9-车内蒸发器，10-第二电磁阀，11-气液分离器，12-第一单向阀，13-第二单向阀，14-第三电磁阀，15-第四电磁阀，16-换热器，17-轮毂电机，18-水泵，18-散热器，20-水箱。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”是根据相应附图指示的方向进行定义的，而“内”、“外”是指相应部件本身轮廓的内和外。此外，本公开使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。

如图1至图3所示，本公开提供一种用于电池模块散热的换热管路，例如，换热板可以设置在电池模块上从而与电池模块发生热量交换，以降低电池包工作时的温度。这里的电池模块包括但不限于电池包或者电池模组，换热管路可以设置在电池包的下壳体表面或者电池包内相邻两个电池模组之间。为了便于说明，以下以电池模块为电池包进行说明。

具体的，本公开的换热管路包括进液口101、出液口102和换热单元103，其中，进液口101适于设置在电池模块的表面的中心区域，该表面可以是电池包的下表面也可以是电池包的顶面，还可以是电池包的侧面。以下以电池模块的表面为电池包的下表面进行说明。换热管路的中心区域与电池模块表面的中心区域位置大致相对应，出液口102适于设置在电池模块的该表面的外侧边缘。换热单元103设置在进液口101和出液口102之间。也即进液口101、出液口102和换热单元103均设置在电池模块的同一表面，即电池包的下表面。换热单元103包括多个相互连通的换热管1031，换热管1031适于贴靠在电池模块的表面，通过冷却液在换热管1031中流动而与电池模块发生热量交换。其中，换热单元103的入口与进液口101连通，换热单元103的出口与出液口102连通，即，冷却液从设置在电池包的下表面的中心区域的进液口101进入到换热管1031中，经换热管1031与电池模块换热后从设置在电池包下表面的外侧边缘的出液口102流出换热管路。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：根据电池温度分布的特点，即中心区域的温度较外侧边缘的温度高的特点，使换热管路的进液口101适于设置在电池模块表面的中心区域，而出液口102适于设置在电池模块表面的外侧边缘，这样，由于温度较低的冷却液首先经电池模块的中心区域进入，从而能够优先冷却电池模块中心区域，有利于及时将电池模块中心区域聚集的热量导出，使电池模块被维持在适合的温度内，提高了安全性，此外，换热效率提升，有利于降低压缩机功耗，节约电量，提高电动车续驶里程。

在本公开的一些实施方式中，如图1至图3所示，多个换热管1031间隔布置，且自电池模块的表面的中心区域向外侧边缘，换热管1031之间的间距逐渐增大，也即，靠近电池包的下表面的中心区域，换热管1031的布置较为密集，而位于电池包的下表面的外侧边缘，换热管1031的布置较为稀疏，这样有利于增大电池包的下表面的中心区域的换热面积，且延长冷却液在中心区域的滞留时间，从而对电池包的温度更高的中心区域充分冷却，更加有效地降低电池包的温度差，进一步提高了安全性和换热效率。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，在多个换热管1031中，相邻的两个换热管1031通过U形管段1032首尾连通，以形成为连续的蛇形流道，使得冷却液依次流经多个换热管1031。蛇形流道能够增加冷却液的管程并减缓冷却液的流动速度，以便于与电池模块发生充分的热量交换。U形管段1032在靠近电池模块表面的中心区域相较于外侧边缘具有更小的弯折半径，以此来实现换热管1031疏密程度的变化。

在本公开的一些实施例中，如图2所示，换热单元103还可以包括第一连接管1033和第二连接管1034，第一连接管1033的进口与进液口101连通，第二连接管1034的出口与出液口102连通，换热管1031的入口与第一连接管1033连通，换热管1031的出口与第二连接管1034连通，使得进入到第一连接管1033的冷却液同时经多个换热管1031后汇入到第二连接管1034中。与上述实施例不同的是，进入到第一连接管1033的冷却液同时向多个换热管1031流动，然后汇入到第二连接管1034中，最后流出换热管路。不同于以蛇形依次流经各换热管1031的方式，在这些实施例中，由于冷却液管程相对更短，压降也更小。

在本公开的一些实施例中，如图3所示，多个换热管1031首尾连通，以形成为连续的螺旋式流道，使得冷却液依次流经多个换热管1031。这种螺旋式或者也可以称之为盘旋式的流道，类似于蛇形流道，具有较大管程，同样可以达到加强冷却液与电池包的中心区域的换热强度，提高安全性和换热效率，提高电池包温度分布均匀性。

继续参考图1和图2，换热管路可以包括多个换热单元103，多个换热单元103布置成覆盖电池模块的不同区域，例如多个换热单元103覆盖电池包下壳体表面的不同区域或者电池模组的不同区域。也即，将换热管路分区域布置。与相关技术中采用整体式单管程换热流路相比，本公开换热板由于每一区域管程更短，使得换热板进出口冷却液的压降和温差均较小，提高了电池包整体温度分布的均匀性，避免各个电芯或模组之间温度差异过大。此外，分区域式的换热单元103还能够灵活的根据不同形状的电池包进行布置，通用性更好，这类似于模块化的设计。

进一步地，这种按区域布置换热单元103的方式，使得根据不同区域的电池产热和电池温度进行控制成为可能。如图1至图3所示，换热单元103还可以包括温度监控装置105和流量调节阀104，以根据电池包或者电池模组表面的不同区域的温度，控制流量调节阀104的流量，以实现动态调节换热量和分区域精确控制的目的。例如，单点温度过高，可以调节该区域冷却液的流量进行加速冷却，相较于单一长管路换热通道，控制较为灵活。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种换热板，该换热板包括板体和根据上述任一项实施方式的换热管路，并具有换热管路的所有有益效果，此处不再赘述。换热管路可以设置在板体上，板体适于贴靠在电池模块表面。

根据本公开实施例的第三方面，如图4和图5所示，还提供一种热管理系统，包括电池换热流路，电池换热流路包括上述任一项实施方式的换热管路或换热板，并具有上述换热管路或换热板的所有有益效果，此处不再赘述。换热管路或换热板适于设置在电池模块上从而与电池模块发生热量交换，以降低电池模块工作时的温度，例如，换热管路或换热板可以设置在电池包的下壳体表面或者电池包内相邻两个电池模组之间。

在本公开的一些实施例中，热管理系统还可以进一步包括空调流路，电池换热流路并联接入空调流路，电池换热流路还包括双向膨胀阀2，换热管路的进液口101可以与双向膨胀阀2的第一口(图4和图5双向膨胀阀的左侧)连通，换热管路的出液口102选择性地与压缩机3的入口或者出口连通，双向膨胀阀2的第二口(图4和图5双向膨胀阀的右侧)选择性地与换热器16的入口或者空调流路的车外冷凝器7连通。值得说明的是，这里“选择性地连通”是指通过设置阀门以根据不同工作模式导通或关闭。

在本公开的一些实施例中，热管理系统还包括余热利用流路，余热利用流路，电池换热流路通过换热器16与余热利用流路交换热量。余热利用流路包括热源和水泵18，即在水泵18的驱动下，冷却液在余热利用流路中循环。需要说明的是，余热利用流路中的冷却液与空调流路和电池换热流路中的冷却液不连通。

空调流路用于实现乘员舱的制冷和制热，其可以采用本领域通常的配置，即，包括压缩机3、车内冷凝器4、第二膨胀阀5、第一电磁阀6，车外冷凝器、第一膨胀阀8、车内蒸发器9、第二电磁阀10和气液分离器11等。具体的，继续参考图4和图5所示，压缩机3的出口与车内冷凝器4的入口连通，车内冷凝器4的出口选择性地与第二膨胀阀5或第一电磁阀6连通，第二膨胀阀5和第一电磁阀6的出口与车外冷凝器7的入口连通，车外冷凝器7的入口一路通过第一膨胀阀8与车内蒸发器9的入口连通，车内蒸发器9的出口与压缩机3入口连通，车外冷凝器7的另一路通过第二电磁阀10与压缩机3入口连通。

包括有双向膨胀阀2的电池换热流路并联接入空调流路，即，借助于空调流路的不同模式实现对电池包1的温度的调节，也即，采用直冷直热的方式的调节电池包1的温度。以下将分别以制冷和制热模式为例进行说明。

制冷模式：如图4所示，压缩机3排出的高温高压冷媒进入到车内冷凝器4，此时，车内冷凝器4对应的风扇不开启而仅是充当流通管路，因而不发生气液相变化。而后冷媒经第一电磁阀6进入到车外冷凝器7并向外界释放热量，得到中温高压的冷媒。流出车外冷凝器7后的冷媒一路经第一膨胀阀8节流减压得到中温低压冷媒后，进入车内蒸发器9蒸发吸热，从而为乘员舱降温，流出车内蒸发器9的低温低压冷媒流回至压缩机。从车外冷凝器7流出的另一路冷媒则经第一单向阀12，通过双向膨胀阀2节流降压后进入电池包1的换热板，为电池包1降温，流出换热板的冷媒经第四电磁阀15后流回压缩机3。

制热模式：如图5所示，压缩机3排出的高温高压冷媒一路进入到车内冷凝器4，风扇开启并向乘员舱放热，经第二膨胀阀5节流降压后，进入到车外冷凝器7并向外界释放热量，得到的低温低压的冷媒流回到压缩机3中。从压缩机3排出的另一路冷媒则经第三电磁阀14进入到电池包1的换热管路为电池包1加热。流出电池包1的冷媒经双向膨胀阀2节流降压后，经第二单向阀13流入到换热器16，在与余热利用流路中的冷媒交换热量后流出换热器16，最后经第二电磁阀10流回至压缩机3。

需要说明的是，在制热模式下，第三电磁阀14的出口与电池包1的换热管路的出液口102连接，因此冷媒经过第三电磁阀14后从换热管路的出液口102进入换热单元103，之后从换热管路的进液口101流出，再进入双向膨胀阀2节流，此时换热管路的出液口102也承担进液的作用，换热管路的进液口101也承担出液的作用，也即在制热模式下，冷媒是从电池包1的外侧边缘进入，从电池包1的中心区域流出。因温度较低时，在加热电池包1并运行后，电池包1的中心区域的温度高于外侧边缘，如此将温度较高的冷媒优先加热电池包1的外侧边缘，之后再加热电池包1的中心区域，同样能够提升换热效率，提高电池包温度分布均匀性。

应当理解的是，通过控制回路流路中各个阀门的开启和关闭，能够实现不同的模式，例如，仅乘员舱加热/制冷，仅电池包加热/制冷，乘员舱加热/电池包制冷，乘员舱制冷/电池包加热等，具体工作过程不再赘述。

余热利用流路的热源可以为轮毂电机17，即，热量的产生是轮毂电机17工作产生的，该余热利用流路除了轮毂电机17和水泵18外，还可以进一步包括散热器19和用于储存冷却液的水箱20。此外，在更为常见的热管理系统中，发动机/发电机也可以作为流路中的热源，只要能够实现将余热利用流路与电池换热流路通过换热器16交换热量即可。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种车辆，包括上述任一项实施方式中的热管理系统，并具有其所有的有益效果，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (12)

1.一种用于电池模块散热的换热管路，其特征在于，包括：

进液口，适于设置在电池模块的表面的中心区域；

出液口，适于设置在所述表面的外侧边缘；以及

换热单元，包括多个相互连通的换热管，所述换热管适于贴靠在所述表面以与电池模块发生热量交换，所述换热单元设置在所述进液口和所述出液口之间，且所述换热单元的入口与所述进液口连通，所述换热单元(103)的出口与所述出液口连通。

2.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，多个所述换热管间隔布置，且自所述表面的中心区域向外侧边缘，所述换热管之间的间距逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，在多个所述换热管中，相邻的两个所述换热管通过U形管段首尾连通，以形成为连续的蛇形流道，使得冷却液依次流经多个所述换热管。

4.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，所述换热单元还包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管的进口与所述进液口连通，所述第二连接管的出口与所述出液口连通，所述换热管的入口与所述第一连接管连通，所述换热管的出口与所述第二连接管连通，使得进入到所述第一连接管的冷却液同时经多个所述换热管后汇入到所述第二连接管中。

5.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，多个所述换热管首尾连通，以形成为连续的螺旋式流道，使得冷却液依次流经多个所述换热管。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的换热管路，其特征在于，所述换热管路包括多个换热单元，多个所述换热单元布置成覆盖所述电池模块的不同区域。

7.根据权利要求6所述的换热管路，其特征在于，所述换热单元还包括温度监控装置和流量调节阀，以根据所述电池模块的不同区域的温度，控制所述流量调节阀的流量。

8.一种换热板，其特征在于，包括板体和根据权利要求1-7中任一项所述的换热管路，所述换热管路设置于所述板体。

9.一种热管理系统，其特征在于，包括电池换热流路，所述电池换热流路包括权利要求1-7中任一项所述的换热管路或权利要求8的换热板，所述换热管路或换热板适于设置在所述电池模块上。

10.根据权利要求9所述的热管理系统，其特征在于，还包括空调流路，所述电池换热流路并联接入所述空调流路，所述电池换热流路还包括双向膨胀阀，所述换热管路的进液口与所述双向膨胀阀连通，所述换热管路的出液口选择性地与压缩机的入口或者出口连通。

11.根据权利要求9所述的热管理系统，其特征在于，还包括余热利用流路，所述电池换热流路通过换热器与所述余热利用流路交换热量。

12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9-11中任意一项所述的热管理系统。

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