CN217589123U - 一种箱式电源温度管理系统以及箱式电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种箱式电源温度管理系统以及箱式电源。该箱式电源温度管理系统包括电池换热系统和空调系统，电池换热系统包括循环管路、泵、加热机构、第一温度检测机构和多个第二温度检测机构，泵、加热机构和电池冷板在循环管路上，电池冷板包括出水管，第一温度检测机构在循环管路上且用于检测出水管内流体温度，多个第二温度检测机构分布在电池组内部，空调系统能与循环管路进行热交换。第一温度检测机构和第二温度检测机构的设置能够实现对箱式电源内部温度的多点监测，箱式电源温度管理系统能够更精准地获得箱式电源的温度信息并根据多点温度信息实现工作模式的精准切换。

Description

一种箱式电源温度管理系统以及箱式电源

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种箱式电源温度管理系统以及箱式电源。

背景技术

电池作为日常生活中不可或缺的产品广泛应用于各个领域，动力电池作为新兴的电池类产品在汽车、摩托车以及工业电力系统等领域得到广泛的应用。

由于动力电池在供电的过程中会产生大量的热量，如电池温度过高，将会造成不可预期的后果，会危害使用者的人身安全以及造成财产损失，故电池的温度控制对于整个动力电池来说起着至关重要的作用，现今的动力电池一般配备温度管理系统用来对动力电池的温度进行管理，具体而言，现有的电池温度管理系统包括一个温度检测机构、加热机构以及空调系统，加热机构给动力电池升温，空调系统用于给动力电池降温，通过温度检测机构检测动力电池内部的温度，从而实现电池温度管理系统制冷或者制热的切换。

但是，传统的温度管理系统应用在大型箱式电池上无法实现对该箱式电池的温度快速且精准的调整。

为了解决以上为题，亟需开发一种箱式电源温度管理系统以及箱式电源，以实现对箱式电源进行快速且精准的温度调整。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种箱式电源温度管理系统，能够监测箱式电源在供电过程中的温度，使其一直维持在合适的工作温度下，保证箱式电源的正常运行。

本实用新型的另一个目的在于提供一种箱式电源，箱式电源在供电过程中一直维持在合适的工作温度下，安全性能更高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种箱式电源温度管理系统，上述箱式电源包括电池冷板和电池组，上述电池冷板能与上述电池组进行热交换，上述箱式电源温度管理系统包括：

电池换热系统，包括循环管路、泵、第一温度检测机构以及多个第二温度检测机构，上述泵以及上述电池冷板均设置在上述循环管路上；上述电池冷板包括与上述循环管路相连通的出水管，上述第一温度检测机构设置在上述循环管路上且用于检测上述出水管内流体的温度，多个上述第二温度检测机构分布在上述电池组内部的不同位置；以及

空调系统，能与上述循环管路进行热交换。

可选地，上述电池组包括多个电池包，上述电池包上对应安装上述电池冷板，每个上述电池包内设置有上述第二温度检测机构。

可选地，上述电池换热系统还包括加热机构，上述循环管路包括第一循环管路、第一管路、第一三通阀以及第二三通阀，上述泵、上述第一三通阀、上述加热机构、上述第二三通阀以及上述电池冷板依次设置在上述第一循环管路上，上述第一管路的两端分别与上述第一三通阀和上述第二三通阀相连接，上述空调系统用于与上述第一管路进行热交换。

可选地，上述箱式电源温度管理系统还包括稳压件，上述稳压件设置在上述循环管路上且设置在上述泵的上游。

可选地，上述空调系统包括第二循环管路、压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，上述压缩机、上述冷凝器、上述膨胀阀和上述蒸发器依次设置在上述第二循环管路上，上述循环管路穿设过上述蒸发器。

可选地，上述空调系统还包括：

壳体，上述壳体上设置有与其内部连通的进风管道和出风管道，上述进风管道与上述出风管道位于上述壳体的不同侧，上述进风管道的轴线和上述出风管道的轴线呈夹角设置。

可选地，上述出风管道高于上述进风管道。

可选地，上述电池冷板还包括与上述循环管路相连通的进水管，上述进水管沿上述电池换热系统内的流体流向向上倾斜，上述出水管沿上述电池换热系统内的流体流向向下倾斜设置。

可选地，上述电池换热系统至少设置两组，两组上述电池换热系统能同时运行或单独运行。

一种箱式电源，包括箱体、电池冷板和电池组，上述箱式电源包括上述的箱式电源温度管理系统，上述箱式电源温度管理系统设置在上述箱体中。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供了一种箱式电源温度管理系统，通过在箱式电源的电池组内部设置多个第二温度检测机构和第一温度检测机构，获得了多个电池组内部的多点的温度信息以及循环管路内流体温度的信息，从而能够更加全面地了解庞大的箱式电池内部的温度状态以及箱式电池的换热程度，进而根据多点温度信息对箱式电池进行温度调节，从而实现了精准调控箱式电源温度管理系统的工作模式，进而对箱式电源的温度进行精准的调整。

本实用新型还提供了一种箱式电源，通过采用上述的箱式电源温度管理系统，实现了箱式电源的精准温度调节，保证长时间稳定供电。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的箱式电源温度管理系统的工作原理图；

图2是本实用新型实施例提供的箱式电源温度管理系统的控制流程图；

图3是本实用新型实施例提供的箱式电源的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的进水管和出水管的示意图。

图中：

10000、箱式电源；

100、电池换热系统；

110、循环管路；111、第一循环管路；112、第一管路；113、第一三通阀；114、第二三通阀；

120、泵；130、加热机构；140、第一温度检测机构；150、第二温度检测机构；160、稳压件；

200、空调系统；

210、压缩机；220、冷凝器；230、膨胀阀；240、蒸发器；250、第二循环管路；260、壳体；261、进风管道；262、出风管道；270、风机；

2000、电池冷板；2100、进水管；2200、出水管；

3000、箱体；

4000、电池组；4100、电池包。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

动力电池作为新兴的电池类产品在汽车、摩托车、工业电力、船舶等领域得到广泛的应用。对于小型的电池，一般配备相应的温度管理系统对电池的温度进行调节，现有的电池现有的电池温度管理系统包括一个温度检测机构、加热机构130以及空调系统200，加热机构130用于给动力电池升温，空调系统200用于给动力电池降温，通过温度检测机构检测动力电池内部的温度，当动力电池温度高时，电池温度管理系统选择启动空调系统200对动力电池制冷，当动力电池温度低时，电池温度管理系统选择启动加热机构130对动力电池制热。但是对于箱式电源10000来说，由于其规模庞大，以上的温度管理系统应用在箱式电源10000上无法实现对箱式电源10000的温度的快速且精准的调整。如图1所示，箱式电源10000包括电池冷板2000、电池组4000，电池冷板2000能与电池组4000进行热交换。

结合图1对传统电池温度管理系统进行说明，如图一所示，传统电池的电池温度管理系统包括电池换热系统100和空调系统200，电池换热系统100包括循环管路110、泵120、加热机构130和一个温度检测机构，其中，泵120、加热机构130、电池冷板2000均设置在循环管路110上，空调系统200能与循环管路110进行热交换。当温度检测机构检测到的温度高于某一温度时，关加热机构130关闭，启动空调系统200对循环管路110中的流体进行降温，降温后的流体经电池冷板2000与电池组4000进行换热，从而实现对电池组4000进行降温，当温度检测机构检测到的温度低于某一温度时，空调系统200关闭，加热机构130开启，加热机构130对循环管路110中的流体进行加热升温，升温后的流体经电池冷板2000与电池组4000进行换热，实现了对电池组4000的升温。但是箱式电源10000的电池组4000规模庞大且温度分布不均，只在电池组4000中设置一个温度检测机构来判定对电池组4000加热或制冷会造成电池组4000的局部温度过高或过低，造成温度管理系统对箱式电源10000温度控制策略的误判。

为解决温度管理系统无法精准判断箱式电源10000状态进而无法精准的采用正确的工作模式对箱式电源10000温度进行控制的问题，本实施例提供一种箱式电源温度管理系统，如图1所示，上述箱式电源温度管理系统在传统电池温度管理系统的基础上增加了第一温度检测机构140和多个第二温度检测机构150，电池冷板2000上设置有进水管2100和出水管2200，进水管2100和出水管2200均与循环管路110相连通，第一温度检测机构140设置在循环管路110上且用于检测出水管2200内流体的温度，多个第二温度检测机构150分布在电池组4000内部的不同位置。通过增加温度检测位置，将更多位置温度作为调整箱式电源温度管理系统工作的依据，能够实现对箱式电源10000温度检测的精准性，更利于箱式电源温度管理系统对不同换热方式的快速且正确的切换。

优选地，第一温度检测机构140设置在出水管2200处，使得第一温度检测机构140能够监测到热交换刚结束的流体温度，对于温度判断更为准确。

结合图1对循环管路110的结构进行说明，如图1所示，循环管路110包括第一循环管路111、第一管路112、第一三通阀113以及第二三通阀114，泵120、第一三通阀113、加热机构130、第二三通阀114以及电池冷板2000依次设置在第一循环管路111上，第一管路112的两端分别与第一三通阀113和第二三通阀114相连接，空调系统200用于与第一管路112进行热交换。通过将制冷和制热的管路分开，相互独立，一方面避免了加热机构130的余温使得本需要降温的流体升温，降低第一管路112的热交换效率，另一方面，防止只设置一条循环管路110时，发生加热机构130故障无法关闭，加热和制冷的功能同时使用的现象。

优选地，如图1所示，箱式电源温度管理系统包括稳压件160，稳压件160设置在循环管路110上，并且设置在泵120的上游位置，当循环管路110中的流体中有气泡时，气泡能够从稳压件160出排出，同时，当温度改变，循环管路110中的流体体积变化时，稳压件160能够为膨胀的流体提供膨胀空间，进而调节循环管路110中的流体压力，保证流体能够在循环管路110中顺利地流动，从而保证了热交换的平稳进行。可选地，稳压件160为稳压阀，稳压阀高于循环管路110并且高于设置在循环管路110上的所有工作元件，由于稳压阀与外界空气连通，根据连通器原理，将稳压阀按上述设置能够达到循环管路110中的流体不易从稳压阀中溢出的效果。

结合图1对空调系统200的结构进行说明，如图1所示，空调系统200包括第二循环管路250、压缩机210、冷凝器220、膨胀阀230以及蒸发器240，压缩机210、冷凝器220、膨胀阀230和蒸发器240依次设置在第二循环管路250上，循环管路110穿设过蒸发器240，使得循环管路110在蒸发器240内与空调系统200进行换热。具体而言，循环管路110中有制冷剂，制冷剂先经过压缩机210变成高压气体后经过冷凝器220冷凝放热变成高压液体，制冷剂变成高压液体，高压液体制冷剂经过膨胀阀230会变成低温低压的液体，低温低压的液体制冷剂经过蒸发器240蒸发吸热变成低温低压的气体，低温低压的气体制冷剂最后再回到压缩机210，再进行下一步的循环。本实施例中，第一管路112穿过蒸发器240，即第一管路112与空调系统200在蒸发器240内进行换热。

优选地，如图1所示，空调系统200还包括风机270，风机270能将空调系统200产生的热量排到大气中去，避免热量对蒸发器240的干扰，提高蒸发器240对循环管路110中流体的快速降温作用。

优选地，上述箱式电源温度管理系统至少设置两组，使用者可以根据实际情况选择同时使用两组箱式电源温度管理系统或者单独使用其中一组箱式电源温度管理系统。具体地，当电池组4000的温度过高时，同时使用两组箱式电源温度管理系统对电池组4000进行温度控制，以达到为电池组4000快速降温或快速升温的效果，避免电池组4000长时间处于高温或低温状态后造成电池组4000失效，当电池组4000的温度不过高时，单独使用一组箱式电源温度管理系统对箱式电源10000进行温度控制即可满足电池组4000在合适的温度下运行，同时，单独使用一组箱式电源温度管理系统耗电量低，达到节能的效果。

由于箱式电源10000规模庞大，一直制热或者一直制冷耗电量非常大，在保证箱式电源10000在合适温度范围内工作的前提下，本实施例对箱式电源温度管理系统的工作模式进行优化以最大程度地节省能源，如图2所示，本实施例中，箱式电源温度管理系统包括五种工作模式，分别为：制冷模式、自循环模式、待机模式、制热模式、故障模式。箱式电源温度管理系统根据第一温度检测机构140以及第二温度检测机构150检测的温度在以上工作模式中进行精准切换。具体而言，第二温度检测机构150采集到的多个温度值中的最大温度为T1，第二温度检测机构150采集到的多个温度值中的最小温度为T2，第二温度检测机构150采集到的多个温度值中的平均温度为T3，第一温度检测机构140采集的温度为T4，由于第二温度检测机构150采集到的多点温度数据较多，所以得到的T1、T2和T3的数据也更具可靠性。

参照图1和图2，当T1≥A℃且T3≥B℃时，箱式电源温度管理系统进入制冷模式，此时，泵120和风机270开启，加热机构130关闭，第一三通阀113和第二三通阀114控制流体流经第一管路112；压缩机210、冷凝器220、膨胀阀230和蒸发器240同时工作，流体在蒸发器240内与制冷剂进行热交换。

当B℃＜T1＜A℃且C℃＜T3＜B℃且T4≤D℃时，箱式电源温度管理系统进入自循环模式，仅泵120工作，第一三通阀113和第二三通阀114控制热交换媒介流经第一管路112。这里将T4纳入自循环工作模式的温度控制中，使得进入自循环工作模式的判断条件更为严苛，不轻易进入自循环模式，能够更好地控制电池组4000在低温环境下运行。

当T1≤B℃或T3≤C℃时，箱式电源温度管理系统进入待机模式，不启动任何机器工作。当电池温度适宜时，无需借助外力进行降温或升温，此种模式的设置更节省能源。

当T2≤E℃或T3≤D℃时，箱式电源温度管理系统进入制热模式，泵120和加热机构130开启，风机270关闭，第一三通阀113和第二三通阀114控制流体流经第一循环管路111；压缩机210、冷凝器220、膨胀阀230和蒸发器240均不工作。即，当电池组4000的温度过低时，会影响电池组4000的电量输出，此时需要对电池组4000进行升温处理。

当T1≥F℃时，箱式电源温度管理系统进入故障模式，启用另一组箱式电源温度管理系统，两组箱式电源温度管理系统同时进入制冷模式。同时发出警告提醒工作人员进行故障排除。待温度降到自循环模式的条件后，切换为仅一组箱式电源温度管理系统工作，其中F＞A＞B＞C＞D＞E。

可以理解的是，上述箱式电源温度管理系统的工作模式不仅限于五种，可以根据使用者的实际情况对模式的种类进行增减，上述箱式电源温度管理系统的工作模式温度控制形式也不限于以上的描述，具体可以根据工作环境设置工作模式的温度控制条件，在此均不作限定。

优选地，如图3所示，电池组4000包括多个电池包4100，每个电池包4100上对应安装电池冷板2000，保证了每个电池包4100的换热效率，从而保证整个电池组4000的安全运行。如图3所示，电池冷板2000和电池包4100在水平方向的两个方向上紧密排列，同时，在纵向上(垂直于图3的方向)，多个电池冷板2000和电池包4100罗列在一起，结构紧凑，提高箱式电源10000的空间利用率，进而提高箱式电源10000的能量密度。

优选地，如图3所示，每个电池包4100内设置有第二温度检测机构150，以便船用电池温度管理系统能够获得每个电池包4100的温度，进而对电池组4000整体的温度进行精准的把控。

图3中带有箭头的实线和虚线为循环管路110中流体的走向，由于循环管路110外壁温度与外界温度存在温差，在循环管路110外壁上经常凝结有冷凝水流到电池冷板2000或者电池包4100上。为了解决此问题，如图4所示，将进水管2100沿电池换热系统100内的流体流向向上倾斜，将出水管2200沿电池换热系统100内的流体流向向下倾斜，进水管2100和出水管2200对冷凝水起到向远离电池冷板2000的方向进行引流的作用，使冷凝水向下流，避免冷凝水流入电池冷板2000或者电池包4100中造成短路。

优选地，如图3所示，空调系统200包括壳体260，壳体260上设置有与其内部连通的进风管道261和出风管道262，进风管道261和出风管道262位于壳体260的不同侧，进风管道261的轴线和出风管道262的轴线呈夹角设置，避免了出风管道262的气流回流造成进风管道261和出风管道262空气混流后降低换热效率。本实施例中，进风管道261和出风管道262的轴线夹角为90°。

优选地，出风管道262高于进风管道261设置，由于出风管道262的气流温度较高，高温气流密度低向上流动，出风管道262高于进风管道261有利于气流的排出。

优选地，如图3所示，从壳体260流出的流体所在的循环管路110(即图中实线的循环管路110)外部包裹保温棉，能够避免循环管路110与空气进行热交换，保证循环管路110只与电池包4100进行热交换，避免能源浪费。

其中，空调系统200的各个部件也分布壳体260中，呈上下布置，提高空间利用率。

本实施例还提供一种箱式电源10000，如图3所示，箱式电源10000还包括箱体3000，上述壳体260连同空调系统200设置在箱体3000的角部，电池组4000、电池冷板2000以及箱式电源温度管理系统均设置在箱体3000中，上述箱式电源10000包括了上述箱式电源温度管理系统，箱式电源温度管理系统能够全方位的检测箱式电源10000的整体温度，并根据不同情况对箱式电源10000的温度进行调节，使得箱式电源10000在供电过程中一直维持在合适的工作温度下，提高了箱式电源10000的安全性能。

可选地，上述箱式电源10000可以用在船上。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种箱式电源温度管理系统，所述箱式电源包括电池冷板(2000)和电池组(4000)，所述电池冷板(2000)能与所述电池组(4000)进行热交换，其特征在于，所述箱式电源温度管理系统包括：

电池换热系统(100)，包括循环管路(110)、泵(120)、第一温度检测机构(140)以及多个第二温度检测机构(150)，所述泵(120)以及所述电池冷板(2000)均设置在所述循环管路(110)上；所述电池冷板(2000)包括与所述循环管路(110)相连通的出水管(2200)，所述第一温度检测机构(140)设置在所述循环管路(110)上且用于检测所述出水管(2200)内流体的温度，多个所述第二温度检测机构(150)分布在所述电池组(4000)内部的不同位置；以及

空调系统(200)，能与所述循环管路(110)进行热交换。

2.根据权利要求1所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述电池组(4000)包括多个电池包(4100)，所述电池包(4100)上对应安装所述电池冷板(2000)，每个所述电池包(4100)内设置有所述第二温度检测机构(150)。

3.根据权利要求1所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述电池换热系统(100)还包括加热机构(130)，所述循环管路(110)包括第一循环管路(111)、第一管路(112)、第一三通阀(113)以及第二三通阀(114)，所述泵(120)、所述第一三通阀(113)、所述加热机构(130)、所述第二三通阀(114)以及所述电池冷板(2000)依次设置在所述第一循环管路(111)上，所述第一管路(112)的两端分别与所述第一三通阀(113)和所述第二三通阀(114)相连接，所述空调系统(200)用于与所述第一管路(112)进行热交换。

4.根据权利要求1所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述箱式电源温度管理系统还包括稳压件(160)，所述稳压件(160)设置在所述循环管路(110)上且设置在所述泵(120)的上游。

5.根据权利要求1～4任一项所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述空调系统(200)包括第二循环管路(250)、压缩机(210)、冷凝器(220)、膨胀阀(230)以及蒸发器(240)，所述压缩机(210)、所述冷凝器(220)、所述膨胀阀(230)和所述蒸发器(240)依次设置在所述第二循环管路(250)上，所述循环管路(110)穿设过所述蒸发器(240)。

6.根据权利要求5所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述空调系统(200)还包括：

壳体(260)，所述壳体(260)上设置有与其内部连通的进风管道(261)和出风管道(262)，所述进风管道(261)与所述出风管道(262)位于所述壳体(260)的不同侧，所述进风管道(261)的轴线和所述出风管道(262)的轴线呈夹角设置。

7.根据权利要求6所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述出风管道(262)高于所述进风管道(261)。

8.根据权利要求1～4任一项所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述电池冷板(2000)还包括与所述循环管路(110)相连通的进水管(2100)，所述进水管(2100)沿所述电池换热系统(100)内的流体流向向上倾斜，所述出水管(2200)沿所述电池换热系统(100)内的流体流向向下倾斜设置。

9.根据权利要求1～4任一项所述的箱式电源温度管理系统，其特征在于，所述电池换热系统(100)至少设置两组，两组所述电池换热系统(100)能同时运行或单独运行。

10.一种箱式电源，包括箱体(3000)、电池冷板(2000)和电池组(4000)，其特征在于，所述箱式电源包括如权利要求1～9任一项所述的箱式电源温度管理系统，所述箱式电源温度管理系统设置在所述箱体(3000)中。

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