CN219144290U - 一种电池温控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池温控系统，主要解决现有电池温控装置冷却能耗较大、冷却效率较低以及占用空间的问题。该电池温控系统包括温控管、冷暖机、散热器、循环泵和控制阀组件；温控管用于与箱体内的电池进行热量交换；冷暖机的进液口与温控管的出口通过第一管路连接，冷暖机的排液口与温控管的进口通过第二管路连接；散热器并联在第一管路或第二管路上，用于对温控管内的介质进行被动降温；循环泵设置在第一管路或第二管路上，用于对介质的流动提供动力；控制阀组件用于控制冷暖机和散热器的连通或断开。本实用新型温控系统通过冷暖机和散热器的配合使用，实现对箱体内电池的主动温控或被动温控。

Description

一种电池温控系统

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种电池温控系统。

背景技术

锂离子电池的应用十分广泛，可以被应用于储能、动力电池等领域。随着锂离子电池的进一步发展，锂离子电池的安全也受到重点关注。由于锂离子电池的原理和结构特性，在充放电过程中会产生较大的热量，而且该热量会逐渐增加，若产生的热量没有及时释放，热量将会累积于单体电池中，造成电池温度不均匀，从而降低电池使用寿命，严重时电池的热平衡被破坏，引发一连串的自加热副反应，进而引发电池的安全事故。

目前，主要对电池本体通过液冷的方式进行散热，例如，中国专利申请CN216624401U公开了一种液冷储能系统，包括电池室和制冷装置。其中，电池室中排布有多个电池包，且电池室中设有供液管路和回液管路；供液管路和回液管路均填充有冷却液并与制冷装置连通，而且，各电池包中均配置有液冷单元。由回液管路回流至制冷装置中的冷却液经制冷装置降温后由供液管路供出，并流经液冷单元后进入回液管路；液冷单元设于电池包的壳体中，与电芯进行热交换。本实用新型的液冷储能系统通过在电池室中设置的制冷装置和在电气室中设置的液冷单元，在电芯出现热失控时，制冷装置和液冷单元能够及时为电芯进行冷却降温，使电芯在热失控刚出现时就被冷却阻滞，从而可大为减缓热失控在不同电芯或电池包之间的扩散速度。

上述供液管路和回液管路能够对电池本体进行有效散热，但是，上述制冷装置需对供液管路和回液管路中的介质持续进行制冷，使得该种冷却方式的温控能耗较大、冷却效率较低；此外，该种温控方式结构复杂，还需占用电池箱体内的较大空间。

发明内容

为解决现有电池温控装置冷却能耗较大、冷却效率较低以及占用电池箱体空间的问题，本实用新型提供一种电池温控系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种电池温控系统，包括温控管、冷暖机、散热器、循环泵和控制阀组件；所述温控管用于与箱体内的电池进行热量交换；所述冷暖机用于对温控管内的介质进行主动增温或主动降温，所述冷暖机的进液口与温控管的出口通过第一管路连接，冷暖机的排液口与温控管的进口通过第二管路连接；所述散热器并联在第一管路或第二管路上，用于对温控管内的介质进行被动降温；所述循环泵设置在第一管路或第二管路上，用于对介质的流动提供动力；所述控制阀组件用于控制冷暖机和散热器连通，实现介质的被动降温；或者，所述控制阀组件控制冷暖机和散热器断开，介质仅流入冷暖机内实现主动增温或主动降温。本实用新型温控系统通过冷暖机、散热器的配合使用，实现对箱体内电池的主动温控或被动温控。

进一步地，所述散热器的外侧还设置有风机，所述风机对流经散热器的介质进一步散热，从而进一步增加了散热器的散热效果，使得散热器的使用时间有所增加，减少了冷暖机的工作时间，降低了温控的能耗。

进一步地，所述温控管的进口和出口均设置在箱体外，在箱体外与第一管路和第二管路实现连接，将温控管的进口和出口均设置在箱体外，使得温控管与第一管路、第二管路的安装连接和拆卸更加方便，同时，该种方式避免了在箱体内设置管路连接头，进而避免了箱体内介质泄露对电池产生的影响。

进一步地，所述控制阀组件包括三通电动阀，所述三通电动阀的第一端口与冷暖机的进液口连通，第二端口与第一管路或第二管路连通，第三端口与散热器的出口连通，采用三通电动阀时，只需单个器件即可实现冷暖机和散热器内介质的通断，使得控制阀组件结构简单，安装方便。

进一步地，所述控制阀组件包括第一电动阀和第二电动阀，所述第一电动阀设置在散热器的出口处，所述第二电动阀设置在第一管路上，或者，所述第一电动阀设置在散热器的进口处，所述第二电动阀设置在第二管路上，采用两个电动阀实现介质的通断时，控制比较可靠。

进一步地，所述冷暖机、循环泵、散热器和控制阀组件均设置在箱体的同一侧壁上，该种方式可便于各器件的布置和安装，同时便于集成化。

进一步地，所述冷暖机、循环泵、散热器和控制阀组件设置在集成柜内，所述集成柜设置在箱体侧壁上，将冷暖机、循环泵、散热器和控制阀组件设置在集成柜内，不仅使得集成化程度进一步提高，还可以提高冷暖机、循环泵、散热器和控制阀组件的防护等级，从而提高上述部件的使用寿命。

进一步地，该系统还包括电气控制箱，所述电气控制箱分别与冷暖机、循环泵和控制阀组件连接，用于控制冷暖机、循环泵和控制阀组件的工作状态。该电气控制箱可及时对冷暖机、循环泵和控制阀组件的工作状态进行控制，避免BMS系统控制冷暖机、循环泵和控制阀组件时产生控制延迟，同时，该电气控制箱可在现场对冷暖机、循环泵和控制阀组件进行操作，具有操作便捷性的特点。

进一步地，所述箱体内的温控管为单路循环管路，单路循环管路与箱体内的多个电池进行热交换，单路循环管路可使得温控管在箱体内完全没有泄露点，使得介质循环时密封性很好，避免介质泄露对箱体内的电池产生影响。

进一步地，所述箱体为密封式箱体，密封式箱体可增加箱体内电池的防护等级，避免外部杂质、水气对箱体内的电池产生影响。

进一步地，所述箱体内的温控管设置在电池极柱上，与多个电池的极柱进行热量交换，极柱为电池热量的集聚处，将极柱处的热量及时传导出去，避免电池热量集中，产生损害。

进一步地，所述温控管、第一管路和第二管路为一根管路构成。

和现有技术相比，本实用新型技术方案具有如下优点：

本实用新型通过冷暖机、散热器的组合方式对电池进行温控，在气温非极端情况下采用散热器利用环境温度为电池降温，在极端情况下温度过高或者过低的时候，才启动冷暖机进行加热或制冷，这样能够最大化利用环境温度，减少了温控能耗。该种方式温控成本较小，避免了只采用冷暖机时浪费能源，还避免了只采用散热器时电池温度不能得到及时控制的缺陷。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例1中电池温控系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2中电池温控系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3中电池温控系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例4中电池温控系统的结构示意图。

附图标记：1-温控管，2-冷暖机，3-散热器，4-循环泵，5-控制阀组件，6-第一管路，7-第二管路，8-电池，9-箱体，10-风机，11-电气控制箱，12-集成柜，101-进口，102-出口，21-进液口，22-排液口，31-第三管路，32-第四管路，51-三通电动阀，52-第一电动阀，53-第二电动阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本实用新型的技术原理，目的并不是用来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型中的温控管是具有热交换功能的管路，该管采用导热性能较好的材质制作，例如，铝管、铜管、塑料管等。冷暖机是具有加热和冷却功能的设备。散热器是具有散热功能的器件，其上设置有多个散热翅片，例如蒸发器等。温控管中的介质为液态介质，例如为水、乙二醇/水(50：50V/V)、丙乙烯乙二醇/水(50/50V/V)、甲醇/水(40/60wt/wt)、乙醇/水(44/56wt/wt)、甲酸钙/水(40/60wt/wt)等等。

本实用新型电池温控系统通过散热器和冷暖机对电池进行组合式主动散热、主动增温以及被动散热，该种方式既能够保证电池的热量能够得到有效释放，同时温控成本较小，能够有效节约能源，避免了只采用主动温控时浪费能源，还避免了只采用被动温控时电池温度不能得到及时控制的缺陷。该种设置使得散热器与外部环境进行充分热交换，充分利用外部环境的温度，从而节约了主动制冷的开启时间，节约了能源。

实施例1

如图1所示，本实施例提供电池温控系统包括温控管1、冷暖机2、散热器3、循环泵4和控制阀组件5；温控管1用于与箱体9内的电池8进行热量交换；冷暖机2用于对温控管1内的介质进行主动增温或主动降温，冷暖机2的进液口21与温控管1的出口102通过第一管路6连接，冷暖机2的排液口22与温控管1的进口101通过第二管路7连接；散热器3并联在第一管路6上，用于对温控管1内的介质进行被动降温，具体连接时，散热器3的进口通过第三管路31与第一管路6连通，出口通过第四管路32与第一管路6连通；循环泵4设置在第二管路7上，用于对介质的流动提供动力。控制阀组件5用于控制冷暖机2和散热器3连通，实现介质的被动降温；或者，控制阀组件5控制冷暖机2和散热器3断开，介质仅流入冷暖机2内实现主动增温或主动降温。

本实施例中，温控管1、第一管路6和第二管路7可通过一根管路构成，即温控管1、第一管路6和第二管路7为一体式管路，该种结构形式使得管路接头较少，系统安装和拆卸比较简单和便捷。

本实施例中，控制阀组件5具体可采用不同控制方式或结构的阀门，只要能够控制介质的通断即可，例如，具体可采用气动阀、电动阀、液动阀等，为方便控制，优选采用电动阀，电动阀便于控制，且操作方便，也便于于现场的安装。在本实施例中，控制阀组件5具体包括第一电动阀52和第二电动阀53，第一电动阀52设置在散热器3的出口处，即设置在第四管路32上，第二电动阀53设置在第一管路6上，且位于第三管路31的进口之后，第一电动阀52和第二电动阀53通过电池的BMS系统控制，BMS系统根据采集的电池温度控制第一电动阀52和第二电动阀53的工作状态。

上述系统的工作原理是：当电池8温度过高时，第一电动阀52打开，第二电动阀53关闭，温控管1中的介质与电池8进行热量交换，随后，温控管1中的介质通过第一管路6进入散热器3，散热器3对介质中的热量进行处理，随后，冷却后的介质进入冷暖机2通过循环泵4进行循环，此时，冷暖机2不工作，冷却后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过散热器3实现被动冷却。当电池8温度过高超过阈值时，第一电动阀52关闭，第二电动阀53打开，温控管1与电池8进行热交换，随后，温控管1中的介质通过第一管路6进入冷暖机2，此时，冷暖机2工作，并通过循环泵4进行循环，对介质进行冷却，随后，冷却后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过冷暖机2实现主动冷却。当电池8温度过低时，第一电动阀52关闭，第二电动阀53打开，冷暖机2工作，并通过循环泵4进行循环，对介质进行增温，随后，增温后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过冷暖机2实现主动增温。本实用新型系统通过冷暖机2和散热器3对电池8进行组合式主动散热、主动增温和被动散热，该种方式既能够保证电池8的热量能够得到有效释放，同时温控成本较小，能够有效节约能源，避免了只采用主动冷却时浪费能源，还避免了只采用被动冷却时电池8温度不能得到及时控制的缺陷。

本实施例中，温控管1与箱体9内的电池8进行热量交换时，温控管1设置在电池8的壳体上或设置在电池8的极柱上，即温控管1设置在相邻电池的本体之间，用于与电池本体进行热量交换，或者，温控管1设置在电池极柱上方，与电池极柱进行热量交换，温控管1设置在极柱上时，若温控管1为金属件时，需在温控管与极柱之间进行绝缘处理，例如设置导热绝缘层等。由于电池8的温度主要集中于极柱上，本实用新型温控管1在电池8的极柱上，当电池8的极柱温度过高时，温控管1将极柱的热量及时导出，随后将其传递至箱体9外侧，在箱体9外侧实现热量处理。该种温控方式尽可能利用外部环境的热量，使得电池8温控的能耗降低，同时也避免了电池8热量在箱体9内集中，对箱体9内的电池8产生损害。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例提供的电池温控系统还包括电气控制箱11，该电气控制箱11采用常规的电气控制柜即可，该电气控制箱11分别与冷暖机2、循环泵4和控制阀组件5连接，该电气控制箱11可及时对冷暖机2、循环泵4和控制阀组件5的工作状态进行控制，避免BMS系统控制冷暖机2、循环泵4和控制阀组件5时产生的控制延迟，同时，该电气控制箱11可在现场对冷暖机2、循环泵4和控制阀组件5进行操作，具有操作便捷性。

与实施例1不同的是，本实施例的控制阀组件5只包括三通电动阀51，三通电动阀51的第一端口与冷暖机2的进液口21连通，第二端口与第一管路6的连通，第三端口与散热器3的出口连通，即与第四管路32连通，采用三通电动阀控制时，只需单个器件即可实现控制，结构简单，安装方便。

本实施例中，温控管1的进口101和出口102均设置在箱体9外，在箱体9外与第一管路6和第二管路7实现连接，将温控管1的进口和出口均设置在箱体9外，使得温控管1与第一管路6、第二管路7的安装连接和拆卸更加方便，同时，该种方式避免了在箱体内设置管路连接头，进而避免了箱体内介质泄露对电池产生的影响。箱体9内的温控管1为单路循环管路，单路循环管路与箱体9内的多个电池8进行热交换。单路循环管路可使得温控管1在箱体完全没有泄露点，介质循环时密封性很好，进一步避免了介质泄露对箱体内的电池产生的影响。

本实施例中，上述散热器3的外侧还设置有风机10，风机10对散热器3内的介质进一步散热。电池8在充放电过程中能够产生大量的热，为了能够把热量散掉，尽可能利用环境温度，所以设置风机10，这样即使在气温为40℃的高温情况下，也能够证电池8的温度在50℃以下。电池8温度的控制，其主要是能耗问题，采用空调等制冷设备，能耗很高，所以尽可能利用环境温度对电池8的温度进行控制。本实用新型方案在气温非极端情况下采用散热器3利用环境温度为电池8降温，在极端情况下温度过高或者过低的时候，才启动冷暖机2进行加热或制冷，这样能够最大化利用环境温度，减少了温控能耗。

上述系统的工作原理是：当电池8温度过高时，三通电动阀51的第一端口和第三端口连通，第二端口关闭，温控管1内的介质与电池8进行热交换，随后，温控管1中的介质随后通过第一管路6进入散热器3，散热器3对介质中的热量进行处理，随后，冷却后的介质进入冷暖机2通过循环泵4进行循环，此时，冷暖机2不工作，只保证介质的通过，随后，冷却后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过散热器3实现被动冷却。当电池8温度过高超过阈值时，三通电动阀的第一端口和第二端口连通，第三端口关闭，温控管1与电池8进行热量交换，随后，温控管1中的介质通过第一管路6进入冷暖机2，此时，冷暖机2工作，对介质进行冷却，通过循环泵4进行循环，随后，冷却后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过冷暖机2实现主动冷却。当电池8温度过低时，三通电动阀51的第一端口和第二端口连通，第三端口关闭，冷暖机2工作，对温控管内的介质进行增温，通过循环泵4进行循环，随后，增温后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过冷暖机2实现主动增温。本实用新型系统通过冷暖机2和散热器3对电池8进行组合式主动散热、主动增温和被动散热，该种方式既能够保证电池8的热量能够得到有效处理，同时温控成本较小，避免了只采用主动冷却时浪费能源，还避免了只采用被动冷却时电池8温度不能得到及时控制的缺陷。

实施例3

如图3所示，本实施例提供电池温控系统包括温控管1、冷暖机2、散热器3、循环泵4、控制阀组件5和电气控制箱11；温控管1用于与箱体9内的电池8进行热量交换；冷暖机2用于对温控管1内的介质进行主动增温或主动降温，冷暖机2的进液口21与温控管1的出口102通过第一管路6连接，冷暖机2的排液口22与温控管1的进口101通过第二管路7连接；散热器3并联在第二管路7上，用于对温控管1内的介质进行被动降温，具体连接时，散热器3的进口通过第三管路31与第二管路7连通，出口通过第四管路32与第二管路7连通；循环泵4设置在第一管路6上，用于对介质的流动提供动力，在其他实施例中，循环泵4也可设置在第二管路7上，只要能够对介质的流动提供动力即可。上述电气控制箱11分别与冷暖机2、循环泵4和控制阀组件连接，用于分别控制冷暖机2、循环泵4和控制阀组件的工作状态。散热器3的外侧还设置有风机10，风机10对散热器3内的介质进行散热。

本实施例中，温控管1的进口101和出口102均设置在箱体9外，在箱体9外与第一管路6和第二管路7实现连接。箱体9内的温控管1为单路循环管路，单路循环管路与箱体9内的多个电池8进行热交换，该种方式使得箱体内的温控部分结构简单，箱体内无复杂的温控结构，使得箱体内器件的布局更加简单和方便。同时，该电池温控系统中除温控管1设置在箱体9内，其余部件均设置在电池8外，具有结构简单，成本较低，不占用空间等特点。

本实施例的控制阀组件5包括设置在第二管路7上的第二电动阀53和设置在第三管路31上的第一电动阀52，控制阀组件5用于控制冷暖机2和散热器3连通，实现介质的被动降温，或者，控制阀组件5控制冷暖机2和散热器3断开，介质仅流入冷暖机2内实现主动增温或主动降温。

本实施例中，控制阀组件5包括第一电动阀52和第二电动阀53，第一电动阀52设置在散热器3的进口处，第二电动阀53设置在第二管路7上。当电池8温度过高，第一电动阀52打开，第二电动阀53关闭，温控管1中的介质与电池8进行热量交换，随后，温控管1中的介质通过第一管路6进入冷暖机2，此时，冷暖机2不工作，通过循环泵4进行循环，，随后，未冷却的介质进入散热器3，散热器3对介质中的热量进行处理，冷却后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过散热器3实现被动冷却。当电池8温度过高超过阈值时，第一电动阀52关闭，第二电动阀53打开，温控管1与电池8进行热交换，随后，温控管1中的介质通过第一管路6进入冷暖机2，此时，冷暖机2工作，对介质进行冷却，通过循环泵4进行循环，随后，冷却后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内。当电池8温度过低时，第一电动阀52关闭，第二电动阀53打开，冷暖机2工作，对介质进行增温，通过循环泵4进行循环，随后，增温后的介质通过第二管路7返回至箱体9内的温控管1内，与电池8进行热量交换，从而通过冷暖机2实现主动增温。

实施例4

如图1至图4所示，在实施例1、实施例2和实施例3的基础上，将冷暖机2、循环泵4、散热器3和控制阀组件设置在箱体9的同一侧壁上。该种方式可便于各器件的布置和安装，实现模块化安装和管理。该电池温控系统还包括集成柜12，冷暖机2、循环泵4、散热器3和控制阀组件5设置在集成柜12内，集成柜12设置在箱体9侧壁上，该集成柜12的侧壁为镂空式的结构。本实施例将冷暖机2、循环泵4、散热器3和控制阀组件5设置在集成柜12内，不仅使得集成化程度进一步提高，还可以提高冷暖机2、循环泵4、散热器3和控制阀组件5的防护等级，从而提高上述部件的使用寿命，进而提高了整个温控系统的使用寿命。

为适用不同的使用环境，同时为增加电池8的使用寿命，该箱体9为密封式箱体。密封式箱体不仅能够提高电池8的防护等级，避免外部灰尘、水汽进入箱体9内，对箱体9内的电池8产生影响。更重要的是密封后箱体9内相对处于隔离外部环境的状态，箱体9内部温度比较一致，避免电池8某一处热量集中。

Claims (11)

1.一种电池温控系统，其特征在于，包括温控管、冷暖机、散热器、循环泵和控制阀组件；

所述温控管用于与箱体内的电池进行热量交换；

所述冷暖机用于对温控管内的介质进行主动增温或主动降温，所述冷暖机的进液口与温控管的出口通过第一管路连接，冷暖机的排液口与温控管的进口通过第二管路连接；

所述散热器并联在第一管路或第二管路上，用于对温控管内的介质进行被动降温；

所述循环泵设置在第一管路或第二管路上，用于对介质的流动提供动力；

所述控制阀组件用于控制冷暖机和散热器连通，实现介质的被动降温；或者，所述控制阀组件控制冷暖机和散热器断开，介质仅流入冷暖机内实现主动增温或主动降温。

2.根据权利要求1所述的电池温控系统，其特征在于，所述散热器的外侧还设置有风机，所述风机对流经散热器的介质进一步散热。

3.根据权利要求1所述的电池温控系统，其特征在于，所述温控管的进口和出口均设置在箱体外，在箱体外与第一管路和第二管路实现连接。

4.根据权利要求1所述的电池温控系统，其特征在于，所述控制阀组件包括三通电动阀，所述三通电动阀的第一端口与冷暖机的进液口连通，第二端口与第一管路或第二管路连通，第三端口与散热器的出口连通。

5.根据权利要求1所述的电池温控系统，其特征在于，所述控制阀组件包括第一电动阀和第二电动阀，所述第一电动阀设置在散热器的出口处，所述第二电动阀设置在第一管路上，或者，所述第一电动阀设置在散热器的进口处，所述第二电动阀设置在第二管路上。

6.根据权利要求1至5任一所述的电池温控系统，其特征在于，所述冷暖机、循环泵、散热器和控制阀组件均设置在箱体的同一侧壁上。

7.根据权利要求6所述的电池温控系统，其特征在于，所述冷暖机、循环泵、散热器和控制阀组件设置在集成柜内，所述集成柜设置在箱体侧壁上。

8.根据权利要求7所述的电池温控系统，其特征在于，还包括电气控制箱，所述电气控制箱分别与冷暖机、循环泵和控制阀组件连接，用于控制冷暖机、循环泵和控制阀组件的工作状态。

9.根据权利要求1至5任一所述的电池温控系统，其特征在于，所述箱体内的温控管为单路循环管路，单路循环管路与箱体内的多个电池进行热交换。

10.根据权利要求1至5任一所述的电池温控系统，其特征在于，所述箱体为密封式箱体，所述箱体内的温控管设置在电池极柱上，与多个电池的极柱进行热量交换。

11.根据权利要求1至5任一所述的电池温控系统，其特征在于，所述温控管、第一管路和第二管路为一根管路构成。

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