CN219801043U - 换热组件、热管理系统以及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种换热组件、热管理系统以及电池包，换热组件包括换热板和电加热件，换热板的外壁上设置有多个用于容纳电池单体的凹槽，换热板内设置有换热通道，换热通道内容纳有换热介质，换热板上设置有与换热通道连通的入口部和出口部，电加热件设置于换热通道内，电加热件用于加热换热介质。换热板和电加热件集成为一体，可避免单独安装电加热件而占用电池单体的安装空间，有利于节省安装空间。加热处理时，由于电加热件加热换热介质，再通过换热介质与电池单体进行热交换。电加热件产生的热量通过换热介质均匀地向电池单体进行传递，使得各个电池单体受热均匀。

Description

换热组件、热管理系统以及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种换热组件、热管理系统以及电池包。

背景技术

电池包作为储能设备在电动车、通信基站、应急设备等设备上应用广泛。电池包主要包括箱体，以及设置在箱体内的电池单体和液冷板，利用液冷板对箱体内的电池单体进行降温处理，以使得电池单体维持在合适的温度范围内，以保证电池包的工作性能和延长使用寿命。相关技术中，为保证电池包在低温环境中的工作性能，在箱体内安装有电加热器，当电池包在低温环境中运行时，则停止液冷板的降温处理，并利用电加热器对箱体内的电池单体进行加热处理，进而保证电池单体能够处于合适的温度范围内。

相关技术中的电池包具有以下不足：1)、在箱体内安装电加热器需要占用相应的安装空间，需要减少电池单体的安装数量，进而降低电池包的空间利用率。2)、电加热器在加热过程中，靠近电加热器的区域温度相对较高，远离电加热器的区域温度相对较低，进而造成箱体内的电池单体受热不均。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种换热组件、热管理系统以及电池包，其集成度高，节省安装空间，可使电池单体受热均匀。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供的一种换热组件，包括换热板和电加热件，所述换热板的外壁上设置有多个用于容纳电池单体的凹槽，所述换热板内设置有换热通道，所述换热通道内容纳有换热介质，所述换热板上设置有与所述换热通道连通的入口部和出口部，所述电加热件设置于所述换热通道内，所述电加热件用于加热所述换热介质。

进一步的，所述换热板相对的两侧面均设置有多个所述凹槽。

进一步的，所述换热板包括至少两个安装板和至少一个连接弯板，至少两个所述安装板平行且间隔设置，所述连接弯板的两端分别与相邻两个所述安装板的同一端连接。

进一步的，所述电加热件与所述换热通道的内壁间隔设置。

进一步的，所述电加热件的端部具有连接端，所述连接端用于与电源连接，所述连接端穿设于所述换热板，且所述连接端与所述换热板之间夹设有密封件。

进一步的，所述电加热件包括电热丝和包裹在所述电热丝外部的绝缘导热层。

还提供一种热管理系统，包括冷却单元、电源和换热组件，所述入口部和所述出口部与所述冷却单元连接，降温处理时，所述换热介质在所述冷却单元与所述换热板之间循环流动，所述冷却单元对所述换热介质进行降温处理；

加热处理时，所述电源与所述电加热件电性连接，并使所述电加热件对所述换热介质进行加热处理。

进一步的，还包括控制单元和温度检测元件，所述温度检测元件、所述冷却单元和所述电源均与所述控制单元电性连接。

还提供一种电池包，包括热管理系统，还包括箱体和多个电池单体，所述箱体具有容纳腔，所述热管理系统中的换热组件和所述电池单体均安装在所述容纳腔内，多个所述电池单体分别插设在所述换热组件中的多个凹槽内。

进一步的，所述电池单体与所述凹槽之间夹设有导热硅胶垫。

本实用新型的有益效果：通过在换热板的换热通道内设置电加热件，使得换热组件具备对电池单体的降温功能和加热功能。换热板和电加热件集成为一体，可避免单独安装电加热件而占用电池单体的安装空间。因此，该换热组件具有集成度高，节省安装空间的特点。同时，加热处理时，由于电加热件加热换热介质，再通过换热介质与电池单体进行热交换。电加热件产生的热量通过换热介质均匀地向电池单体进行传递，使得各个电池单体受热均匀。

附图说明

图1为本实用新型实施例的换热组件与电池单体的安装示意图。

图2为本实用新型实施例的换热组件的示意图。

图3为本实用新型实施例的换热组件的局部剖视图。

图4为本实用新型另一实施例的换热组件的示意图。

图中：

1、箱体；10、容纳腔；2、换热组件；21、换热板；210、换热通道；211、凹槽；212、入口部；213、出口部；214、侧板；215、端板；216、安装板；217、连接弯板；218、延伸部；22、电加热件；221、连接端；3、电池单体。

具体实施方式

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。

如图1至图3所示，本实用新型提供的一种换热组件2，用于对电池包进行降温处理和加热处理，以保证电池包内的电池单体3能够处于合适的温度环境中。换热组件2包括换热板21和电加热件22。换热板21由导热材料制成，例如铝板。换热板21的外壁上设置有多个凹槽211，凹槽211用于容纳电池单体3。凹槽211的形状与电池单体3的外形配合设置，以使电池单体3的部分外壁可容纳在凹槽211内。换热板21内设置有换热通道210，换热通道210内容纳有换热介质，换热介质可以为空气、水、油等。本实施例中，换热介质为水。换热板21上设置有入口部212和出口部213，入口部212和出口部213与换热通道210连通，入口部212和出口部213用于与换热介质的储液设备连接。换热介质能够通过入口部212进入换热通道210内，换热通道210内的换热介质能够通过出口部213排出。电加热件22设置于换热通道210内，电加热件22用于加热换热介质。

可以理解的是，当电池包内的温度较高时，换热组件2对电池包内的电池单体3进行降温处理。换热介质在换热板21和储液设备之间循环流动，电池单体3上的热量通过换热板21传递至换热介质，以实现换热介质与电池单体3之间进行热交换，并通过换热介质的循环流动将热量带出换热组件2。当电池包内的温度较低时，利用电加热件22对换热通道210内的换热介质进行加热，使得换热介质的温度高于电池单体3的温度，换热介质通过换热板21将热量传递至电池单体3上，以实现对电池单体3的加热处理。通过在换热板21的换热通道210内设置电加热件22，使得换热组件2具备对电池单体3的降温功能和加热功能。换热板21和电加热件22集成为一体，可避免单独安装电加热件22而占用电池单体3的安装空间。因此，该换热组件2具有集成度高，节省安装空间的特点。同时，加热处理时，由于电加热件22加热换热介质，再通过换热介质与电池单体3进行热交换。电加热件22产生的热量通过换热介质均匀地向电池单体3进行传递，使得各个电池单体3受热均匀。

可选地，沿换热板21的厚度方向(图示Y方向)，换热板21相对的两侧面均设置有多个凹槽211，每个侧面上的多个凹槽211沿换热板21的长度方向(图示X方向)依次排布。该结构使得电池单体3安装在换热板21面积最大的两个侧面上，有利于增大电池单体3与换热板21之间的接触面，以提高换热效率。通过将电池单体3分布在换热板21的两侧面，使得一个换热板21能够同时与两组电池单体3进行热交换，有利于减少电池包内换热板21的设置数量，降低对电池单体3的安装空间的占用。

换热板21包括底板、顶板、两个侧板214、两个端板215。底板与顶板沿换热板21的宽度方向(图示Z方向)平行且间隔设置，两个侧板214沿换热板21的厚度方向平行且间隔设置，两个端板215沿换热板21的长度方向平行且间隔设置。底板、顶板、两个侧板214和两个端板215围成换热通道210。凹槽211位于侧板214上。为便于制造，可利用型模将侧板214压制成波浪状，即在侧板214上的波谷区域形成凹槽211。

可选地，电加热件22包括电热丝和包裹在电热丝外部的绝缘导热层。电热丝通电时可产生热量。为避免电热丝与其他导电元件接触引起短路，在电热丝的外部包裹有绝缘导热层，既实现对电热丝的绝缘隔离，又能高效地将电热丝的热量传导至换热介质。

电加热件22位于换热通道210内并与换热通道210的内壁间隔。该结构的目的在于使电加热件22与两个侧板214间隔，避免电加热件22直接与其中一个侧板214接触而导致热量集中传导至侧板214上。

电加热件22的端部具有连接端221，连接端221穿设于换热板21的端板215，并延伸至换热板21的外部。连接端221用于与外部电源连接，实现为电加热件22供电。连接端221与端板215之间夹设有密封件。密封件起到对连接端221与端板215之间的密封作用，以及避免连接端221与端板215直接接触。可以理解的是，为保证电加热件22对换热介质的加热效率，实际应用中，可根据电加热件22的加热功率和换热通道210容积等参数合理选择电加热件22的长度。电加热件22的长度沿换热板21的长度方向延伸，以扩大电加热件22在换热板21长度方向上的分布范围。当电加热件22的长度超过换热通道210的长度时，可将电加热件22弯曲设置于换热通道210内。

可选地，入口部212和出口部213分别设置于换热板21长度方向的两端。降温处理时，换热介质从入口部212进入，并从换热通道210靠近入口部212的一端流至靠近出口部213的一端，最后从出口部213流出，使得换热介质能够流经整个换热通道210，以保证换热板21的换热效率。

可选地，入口部212和出口部213上分别设置有阀门，阀门用于选择性阻断换热通道210与外部的储液设备连通。本实施例中，换热介质为水，储液设备用于储存水，储液设备通过管道与入口部212和出口部213连接。管道上设置有驱动泵，驱动泵用于驱动水在储液设备与换热板21之间循环流动。降温处理时，阀门开启，水在储液设备与换热板21之间循环流动，并通过换热板21与电池单体3进行热交换。加热处理时，阀门关闭，换热通道210内的水停止流动。此时，电加热件22只对遗留在换热通道210内的水进行加热，加热后的水不会流向储液设备。该结构可避免电加热件22的热量向电池包外部流失，节省能源。

在另一可选实施例中，参照图4所示，换热板21往复弯折设置。换热板21包括至少两个安装板216和至少一个连接弯板217，至少两个安装板216平行且间隔设置，连接弯板217的弯曲角度为180°，连接弯板217的两端分别与相邻两个安装板216的同一端连接。该结构使得换热板21呈“S”形。本实施例中，安装板216为三个，连接弯板217为两个。三个安装板216分别为第一安装板、第二安装板、第三安装板，两个连接弯板217分别为第一弯板、第二弯板。第一安装板、第二安装板、第三安装板相互平行且间隔设置，第二安装板位于第一安装板与第三安装板之间。第一安装板和第二安装板的同一端与第一弯板的两端连接，第二安装板与第三安装板的同一端与第二弯板连接，且第一弯板和第二弯板分别位于第二安装板相对的两端。安装板216用于安装电池单体3，即凹槽211设置于安装板216上。

为便于换热板21的安装，换热板21还包括两个延伸部218。两个延伸部218分别位于换热板21长度方向的两端，即其中一个延伸部218设置于第一安装板背离第一弯板的一端，另一个延伸部218设置于第三安装板背离第二弯板的一端。入口部212和出口部213分别设置于两个延伸部218上。延伸部218上未设置凹槽211，以使延伸部218呈平板状，以便于通过延伸部218与箱体1安装固定。例如：可在延伸部218上设置用于安装固定的紧固件。

当然，在其他实施例中，还可以将换热板21设置为平板结构。将多个电池单体3固定在一起以形成电池模组。将换热板21安装在电池模组的侧面，以通过换热板21对整个电池模组进行热交换。

本实施例的显著效果：通过在换热板21的换热通道210内设置电加热件22，使得换热组件2具备对电池单体3的降温功能和加热功能。换热板21和电加热件22集成为一体，可避免单独安装电加热件22而占用电池单体3的安装空间。因此，该换热组件2具有集成度高，节省安装空间的特点。同时，加热处理时，由于电加热件22加热换热介质，再通过换热介质与电池单体3进行热交换。电加热件22产生的热量通过换热介质均匀地向电池单体3进行传递，使得各个电池单体3受热均匀。

还提供一种热管理系统，用于对电池包进行降温处理和加热处理。热管理系统包括控制单元、冷却单元、电源和温度检测元件。其中，温度检测元件即温度传感器，用于检测电池包内的温度。电源用于与电加热件22电性连接，为电加热件22提供电能。冷却单元包括储液设备和散热器，储液设备通过管道与换热板21连接，散热器设置于储液设备上，散热器用于对储液设备中的换热介质进行降温，例如：散热器可以为风扇、半导体散热器等。在换热介质循环流动过程中，换热通道210内的换热介质吸收热量后流至储液设备，而经散热器降温后的换热介质流至换热通道210，以实现对电池单体3的降温处理。冷却单元、电源和温度检测元件均与控制单元电性连接。控制单元用于对温度检测元件的检测数据进行处理，并控制冷却单元、电源的开启和关闭。当温度检测元件检测到电池包内的温度高于设定温度值时，即控制单元控制冷却单元开启，电源关闭；当温度检测元件检测到电池包内的温度低于设定温度值时，即控制单元控制冷却单元关闭，电源开启。本实施例中，控制单元集成在电池管理系统上。

具体地，储液设备的出口端通过管道与换热组件2的入口部212连通，储液设备的入口端通过管道与换热组件2的出口部213连通。冷却单元还包括驱动泵，驱动泵设置于管道上，降温处理时，驱动泵用于驱动换热介质循环流动。

本实施例中，通过设置冷却单元与换热板21的入口部212和出口部213连接，当电池包内的温度高于设定温度值时，利用冷却单元对换热介质进行降温处理。通过设置电源与电加热件22连接，当电池包内的温度低于设定温度值时，利用电加热件22对换热介质进行加热处理。电加热件22与换热板21集成为一体，有利于节省电池包内部用于安装电池单体3的安装空间，并使各个电池单体3受热均匀，保证电池单体3的工作性能和延长使用寿命。

如图1所示，还提供一种电池包。电池包包括箱体1、热管理系统和多个电池单体3。箱体1包括箱底和箱盖，箱盖盖设于箱底的开口端，箱盖与箱底之间形成容纳腔10。电池单体3和热管理系统中的换热组件2、控制单元、温度检测元件均安装在容纳腔10内，热管理系统中的冷却单元安装在箱体1的外部。电池单体3插设在换热板21上的凹槽211内。电池单体3的数量与凹槽211的数量相同，以使多个电池单体3与多个凹槽211一一对应设置。电池单体3与凹槽211之间夹设有导热硅胶垫，导热硅胶垫具有良好的导热性、且具有一定的弹性。通过设置导热硅胶垫有利于保证电池单体3与凹槽211之间具有足够的接触面，以保证换热效率。

电池包内安装有多个电池组，多个电池组沿电池包的宽度方向(图示Y方向)依次排列。每个电池组中包括多个电池单体3，每个电池组中的多个电池单体3沿电池包的长度方向(图示X方向)依次排列。电池包内安装有多个换热组件2，多个换热组件2沿电池包的长度方向间隔分布。每个换热组件2相对的两侧面均安装有一个电池组。该结构使得每个电池组与对应的一个换热板21的一侧面抵接，并使两者之间进行热交换。该结构有利于减少换热组件2的布置数量，节省安装空间。

另一实施例中，还可以在相邻两个电池组之间设置一个换热组件2。该结构使得一个电池组能够被夹在两个换热组件2之间，即一个电池组能够与两个换热组件2进行热交换，有利于提升换热效率。

再一实施例中，参照图4所示，换热板21呈“S”形结构。换热板21有多个，多个换热板21沿电池包的宽度方向(图示Y方向)间隔分布。也可以理解为，多个换热板21中所包含的所有安装板216沿电池包的宽度方向间隔分布。电池组安装在相邻两个安装板216之间。可在相邻两个安装板216之间安装两个电池组，两个电池组分别与两个安装板216抵接。还可以在相邻两个安装板216之间安装一个电池组，并使电池组的两侧分别与两个安装板216抵接。

本实施例中，由于电加热件22与换热板21集成为一体，避免电加热件22单独占用容纳腔10内的安装空间。有利于在箱体1内安装更多的电池单体3，提高整个电池包的空间利用率。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种换热组件，其特征在于，包括换热板和电加热件，所述换热板的外壁上设置有多个用于容纳电池单体的凹槽，所述换热板内设置有换热通道，所述换热通道内容纳有换热介质，所述换热板上设置有与所述换热通道连通的入口部和出口部，所述电加热件设置于所述换热通道内，所述电加热件用于加热所述换热介质。

2.根据权利要求1所述的换热组件，其特征在于，所述换热板相对的两侧面均设置有多个所述凹槽。

3.根据权利要求2所述的换热组件，其特征在于，所述换热板包括至少两个安装板和至少一个连接弯板，至少两个所述安装板平行且间隔设置，所述连接弯板的两端分别与相邻两个所述安装板的同一端连接。

4.根据权利要求1所述的换热组件，其特征在于，所述电加热件与所述换热通道的内壁间隔设置。

5.根据权利要求4所述的换热组件，其特征在于，所述电加热件的端部具有连接端，所述连接端用于与电源连接，所述连接端穿设于所述换热板，且所述连接端与所述换热板之间夹设有密封件。

6.根据权利要求1所述的换热组件，其特征在于，所述电加热件包括电热丝和包裹在所述电热丝外部的绝缘导热层。

7.一种热管理系统，其特征在于，包括冷却单元、电源和如权利要求1至6任一项所述的换热组件，所述入口部和所述出口部与所述冷却单元连接，降温处理时，所述换热介质在所述冷却单元与所述换热板之间循环流动，所述冷却单元对所述换热介质进行降温处理；

加热处理时，所述电源与所述电加热件电性连接，并使所述电加热件对所述换热介质进行加热处理。

8.根据权利要求7所述的热管理系统，其特征在于，还包括控制单元和温度检测元件，所述温度检测元件、所述冷却单元和所述电源均与所述控制单元电性连接。

9.一种电池包，其特征在于，包括权利要求7或8所述的热管理系统，还包括箱体和多个电池单体，所述箱体具有容纳腔，所述热管理系统中的换热组件和所述电池单体均安装在所述容纳腔内，多个所述电池单体分别插设在所述换热组件中的多个凹槽内。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述电池单体与所述凹槽之间夹设有导热硅胶垫。