CN217903242U - 一种动力电池恒温热管理系统 - Google Patents

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张毅鸿
陈爽
刘光毅
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Abstract

本实用新型涉及一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于:包括设有多个电池包的密闭电池箱,设于所述密闭电池箱外的温度调节外机,设于所述密闭电池箱内用于调节空间温度的温度调节内机,以及多个用于调节所述电池包温度的热管理单元;多个所述热管理单元与所述温度调节外机通过循环管路连通,所述温度调节内机通过一组或两组循环管路与所述温度调节外机连通;所述温度调节外机内设有升高流体温度的加热装置,降低所述流体温度的降温装置,以及驱动所述流体流动的动力装置;所述密闭电池箱上还设有保温装置。本实用新型保温效果好,温度调节迅速,可同时兼顾空间温度和电池包内部温度,可有效保证动力电池的使用性能,延长使用寿命。

Description

一种动力电池恒温热管理系统
技术领域
本实用新型涉及新能源储能电池热管理技术领域,具体涉及一种动力电池恒温热管理系统。
背景技术
随着石油能源紧缺与城市空气污染的问题日益严重,电动汽车的生产需求应运而生。但是在目前电动车的制造阶段,动力电池还存在尚未解决的问题。由于动力电池对工作环境的温度要求较高,在超出适宜的工作温度后,动力电池的特性会受到较大影响。
例如低温时,动力电池的放电能力大幅降低,在环境温度-10℃以下,仅能发挥电池总电量的80%,续航里程降低幅度在10km左右。在0℃以下的环境中电池不能接受充电,导致电动车无法在低温环境下持续运行。在夏季高温时期,如果动力电池温度长期处于高于50℃的工作环境,电池寿命会衰减20%左右。在没有有效热管理系统的情况下,动力电池的安全性及使用性能,都会受到极大的影响。
因此,有必要对动力电池设计更为高效合理的热管理方案,以期为电动汽车尤其是电动重型卡车发展及市场竞争提供技术参考。
发明内容
针对上述问题,本实用新型提出了一种动力电池恒温热管理系统,在电池箱上设置温度调节装置,与电池包内部的热管理系统相连,同时对电池包内部及电池箱内空间温度进行调节并保温,保持动力电池良好的工作环境,保证安全性,提高电池性能,延长使用寿命。
为实现上述功能,本实用新型采用如下技术方案:一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于:包括设有多个电池包的密闭电池箱,设于所述密闭电池箱外的温度调节外机,设于所述密闭电池箱内用于调节空间温度的温度调节内机,以及多个用于调节所述电池包温度的热管理单元;多个所述热管理单元与所述温度调节外机通过循环管路连通,所述温度调节内机通过一组或两组循环管路与所述温度调节外机连通,所述循环管路中均有流体循环流动;所述温度调节外机内设有升高流体温度的加热装置,降低所述流体温度的降温装置,以及驱动所述流体流动的动力装置。
进一步的,所述温度调节外机内设有控制器,所述密闭电池箱内还设有用于采集所述电池包内部温度的第一温度采集模块和用于采集所述密闭电池箱内空间温度的第二温度采集模块,所述第一温度采集模块和第二温度采集模块均与所述控制器连接。
进一步的,所述加热装置为PTC加热模块;所述动力装置为水泵;所述降温装置由压缩机、冷凝器、第一换热器和第一膨胀阀构成,通过循环管路串联,其内循环有制冷剂。
进一步的,所述水泵、PTC加热模块、第一换热器以及多个热管理单元串联,所述温度调节内机内设有热扩散组件,所述热扩散组件与所述多个热管理单元并联,所述热扩散组件与所述多个热管理单元的并联支路上均设有自动控制阀门。
进一步的,所述温度调节内机上设有第二换热器和第二膨胀阀,所述第二换热器、第二膨胀阀与所述压缩机、冷凝器通过另一套循环管路串联,该循环管路上也设有自动控制阀门,该循环管路中循环制冷剂。
进一步的,所述温度调节内机里还设有加快空气流动的装置。
进一步的,所述密闭电池箱上还设有保温装置。
进一步的,所述保温装置为设于所述密闭电池箱内壁或外壁的保温层。
进一步的,所述保温装置为设于所述密闭电池箱内壁的气凝胶层。
综上所述,本实用新型结构新颖,可以同时调节电池包的内部温度和电池箱的空间温度,并有效保持电池箱内温度恒定,使动力电池始终处于相对恒定的温度范围内,保证动力电池良好的性能及续航里程;其结构简单,便于实施,安全可靠性高,散热效率高、均温性好,具有较高的推广价值。
附图说明
图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实用新型另一具体实施例的结构示意图。
附图标记说明:
1-密闭电池箱,2-温度调节外机,3-温度调节内机,4-热管理单元,5-自动控制阀门;21-PTC加热模块,22-水泵,23-压缩机,24-冷凝器,25-第一换热器,26-第一膨胀阀,31-热扩散组件,32-第二换热器,33-第二膨胀阀。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一组件,它可以直接在另一组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只为了说明目的。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本实用新型要求的保护范围之内。
实施例一:
如图1所示的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于:包括设有多个电池包的密闭电池箱1,设于所述密闭电池箱1外的温度调节外机2,设于所述密闭电池箱1内用于调节空间温度的温度调节内机3,以及多个用于调节所述电池包温度的热管理单元4;多个所述热管理单元4与所述温度调节外机2通过循环管路连通,所述温度调节内机3通过一组或两组循环管路与所述温度调节外机2连通,所述循环管路中均有流体循环流动;所述温度调节外机2内设有升高流体温度的加热装置,降低所述流体温度的降温装置,以及驱动所述流体流动的动力装置;所述密闭电池箱1上还设有气凝胶保温层。
进一步的,所述温度调节外机2内设有控制器,所述密闭电池箱1内还设有用于采集所述电池包内部温度的第一温度采集模块和用于采集密闭电池箱1内空间温度的第二温度采集模块,所述第一温度采集模块和第二温度采集模块均与所述控制器连接。
进一步的,所述加热装置为PTC加热模块21;所述动力装置为水泵22;所述降温装置由压缩机23、冷凝器24、第一换热器25和第一膨胀阀26构成,通过循环管路串联,其内循环有制冷剂,本实施例中,该制冷剂为氟利昂。
进一步的,所述温度调节内机3里还设有加快空气流动的装置,本实施例中,该装置为风扇。
本实施例中的动力电池恒温热管理系统,用于电动重卡上,具体实施时,温度调节外机2设于电动重卡的电池箱顶部。
动力电池恒温热管理系统工作时,由第一温度采集模块和第二温度采集模块分别采集电池包内部温度和密闭电池箱1的空间温度,温度信号传送至控制器,动力电池的正常工作温度范围为T1-T2,该温度低于T1时,PTC加热模块21启动,加热循环流体,此实施例,循环管路中的流体为50%的乙二醇水溶液,经过加热的乙二醇水溶液在水泵22的驱动下,通过循环管路进入多个热管理单元4的流道内,对电池包内部进行加热,使电池包温度升高;同时,加热的流体经过循环管路进入温度调节内机3的热扩散组件31内,在通风装置的作用下将热量扩散至整个空间内,提高空间温度。整个过程中第一温度采集模块和第二温度采集模块不断采集温度信号传送至控制器,当采集的温度处于T1-T2范围内时,停止加热循环。密闭电池箱1内设有气凝胶保温层,因此,可以有效的保持密闭电池箱1内的温度,避免受到外界较低温度的影响,减少加热次数及加热时间,节能环保。
当第一温度采集模块和第二温度采集模块采集到的温度高于T2时,降温装置启动,压缩机23压缩制冷剂,依次通过冷凝器24和第一膨胀阀26,进入第一换热器25,使循环流体即乙二醇水溶液降温,低温的乙二醇水溶液在水泵22的驱动下,通过循环管路分别进入多个热管理单元4和温度调节内机3的热扩散组件31中,分别对电池包和密闭电池箱1空间温度进行降温,当温度降低到T1-T2范围内时,停止降温循环。
当动力电池开始工作或充电时,由于电芯充放电会产生大量的热量,此时,由水泵22带动乙二醇水溶液在多个热管理单元4循环流动,带走电芯工作产生的热量,保持电池包温度恒定。动力电池工作或充电过程中,如果密闭电池箱1内的空间温度适宜,则热扩散组件31的并联支路上的阀门关闭,停止对密闭电池箱1空间温度的调节。
整个温度调节过程中,对密闭电池箱1空间温度的降温、加热,以及对电池包的降温、加热均可独立进行,通过自动控制阀门5控制其通断。当在极端条件下,出现电池包内部温度低于T1,而密闭电池箱1空间温度高于T2,或者电池包内部温度高于T2而密闭电池箱1空间温度低于T1的情况时,优先调节电池包的温度升高或降低至T1-T2之间,再继续上述热管理过程。
实施例二:
如图2所示的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于:包括设有多个电池包的密闭电池箱1,设于所述密闭电池箱1外的温度调节外机2,设于所述密闭电池箱1内,用于调节密闭电池箱1内空间温度的温度调节内机3,以及多个用于调节所述电池包温度的热管理单元4;多个所述热管理单元4与所述温度调节外机2通过循环管路连通,所述温度调节内机3通过一组或两组循环管路与所述温度调节外机2连通,所述循环管路中均有流体循环流动;所述温度调节外机2内设有升高所述流体温度的加热装置,降低所述流体温度的降温装置,以及驱动所述流体流动的动力装置;所述密闭电池箱1上还设有气凝胶保温层。
进一步的,所述温度调节外机2内设有控制器,所述密闭电池箱1内还设有用于采集所述电池包内部温度的第一温度采集模块和用于采集密闭电池箱1内空间温度的第二温度采集模块,所述第一温度采集模块和第二温度采集模块均与所述控制器连接。
进一步的,所述加热装置为PTC加热模块21;所述动力装置为水泵22;所述水泵22、PTC加热模块21、第一换热器25以及多个热管理单元4串联,所述温度调节内机3内设有热扩散组件31,所述热扩散组件31与所述多个热管理单元4并联,所述热扩散组件31与所述多个热管理单元4的并联支路上均设有自动控制阀门5;所述温度调节内机3上设有第二换热器32和第二膨胀阀33,所述第二换热器32、第二膨胀阀33与所述压缩机23、冷凝器24通过另一套循环管路串联,该循环管路上也设有自动控制阀门5,该循环管路中循环的流体为制冷剂,本实施例中,该制冷剂为氟利昂。
进一步的,所述温度调节内机3里还设有加快空气流动的装置,本实施例中,该装置为风扇。
动力电池恒温热管理系统工作时,由第一温度采集模块和第二温度采集模块分别采集电池包内部温度和密闭电池箱1的空间温度,温度信号传送至控制器,动力电池的正常工作温度范围为T1-T2,该温度低于T1时,PTC加热模块21启动,加热循环流体,此实施例中该循环流体为50%的乙二醇水溶液,经过加热的乙二醇水溶液在水泵22的驱动下,通过循环管路进入多个热管理单元4的流道内,对电池包内部进行加热,使电池包温度升高;同时,加热的流体经过循环管路进入温度调节内机3的热扩散组件31内,在通风装置的作用下将热量扩散至整个空间内,提高空间温度。整个过程中第一温度采集模块和第二温度采集模块不断采集温度信号传送至控制器,当采集的温度处于T1-T2范围内时,停止加热循环。密闭电池箱1内设有气凝胶保温层,因此,可以有效的保持密闭电池箱1内的温度,避免受到外界较低温度的影响,减少加热次数及加热时间,节能环保。
第一温度采集模块和第二温度采集模块采集的温度高于T2时,降温装置启动,压缩机23压缩制冷剂,依次通过冷凝器24和第一膨胀阀26,进入第一换热器25,使循环流体即乙二醇水溶液降温,低温的乙二醇水溶液在水泵22的驱动下,通过循环管路分别进入多个热管理单元4内,对电池包降温,当温度降低到T1-T2范围内时,停止降温循环。同时,压缩机23压缩的制冷剂,通过冷凝器24,从另一循环管路通过第二膨胀阀33,进入第二换热器32,直接对密闭电池箱1的空间温度进行降温,当温度降低到T1-T2范围内时,停止降温循环。
当动力电池开始工作或充电时,由于电芯充放电会产生大量的热量,此时,由水泵22带动乙二醇水溶液在多个热管理单元4循环流动,带走电芯工作产生的热量,保持电池包温度恒定。动力电池工作或充电过程中,如果密闭电池箱1内的空间温度适宜,则并联热扩散组件31的支路上的阀门关闭,停止对密闭电池箱1空间温度的调节。
整个温度调节过程中,对密闭电池箱1空间温度的降温、加热,以及对电池包的降温、加热均可独立进行,通过自动控制阀门5控制其通断。当极端条件下,出现电池包内部温度低于T1,而密闭电池箱1空间温度高于T2,或者电池包内部温度高于T2而密闭电池箱1空间温度低于T1的情况时,优先调节电池包的温度升高或降低至T1-T2之间,再继续上述热管理过程。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行修改或改变。因此,举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于:包括设有多个电池包的密闭电池箱,设于所述密闭电池箱外的温度调节外机,设于所述密闭电池箱内用于调节空间温度的温度调节内机,以及多个用于调节所述电池包温度的热管理单元;多个所述热管理单元与所述温度调节外机通过循环管路连通,所述温度调节内机通过一组或两组循环管路与所述温度调节外机连通,所述循环管路中均有流体循环流动;所述温度调节外机内设有升高所述流体温度的加热装置,降低所述流体温度的降温装置,以及驱动所述流体流动的动力装置。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述温度调节外机内设有控制器,所述密闭电池箱内还设有用于采集所述电池包内部温度的第一温度采集模块和用于采集密闭电池箱内空间温度的第二温度采集模块,所述第一温度采集模块和第二温度采集模块均与所述控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述加热装置为PTC加热模块;所述动力装置为水泵;所述降温装置由压缩机、冷凝器、第一换热器和第一膨胀阀构成,并通过循环管路串联,其内循环有制冷剂。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述水泵、PTC加热模块、第一换热器与多个热管理单元串联,温度调节内机内设有热扩散组件,所述热扩散组件与所述多个热管理单元并联,所述热扩散组件与多个热管理单元的并联支路上均设有自动控制阀门。
5.根据权利要求4所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述温度调节内机上还设有第二换热器和第二膨胀阀,所述第二换热器、第二膨胀阀与所述压缩机、冷凝器通过另一组循环管路串联,该循环管路上也设有自动控制阀门,该循环管路中循环制冷剂。
6.根据权利要求1所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述温度调节内机里还设有加快空气流动的装置。
7.根据权利要求1所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述密闭电池箱上还设有保温装置。
8.根据权利要求7所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述保温装置为设于所述密闭电池箱内壁或外壁的保温层。
9.根据权利要求7或8任一所述的一种动力电池恒温热管理系统,其特征在于,所述保温装置为设于所述密闭电池箱内壁的气凝胶层。
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