CN220400706U - 一种电池冷却板、电池热管理系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池冷却板、电池热管理系统及汽车，包括板主体、设于板主体并且相互隔离的制冷剂通道和冷却液通道，板主体具有换热接触面，换热接触面设置成与电池接触换热，冷却液通道位于所述换热接触面与所述制冷剂通道之间。

Description

一种电池冷却板、电池热管理系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及电池热管理技术，更具体地，涉及一种电池冷却板、电池热管理系统及汽车。

背景技术

新能源汽车的电池热管理系统成本和能耗均比较高，并且寿命低。例如，插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle，简称PHEV)被认为是解决纯电动汽车里程焦虑的过渡方案，并在迅速普及。当前PHEV电池包的电量通常在10～50kWh，纯电续航50～300km，并以用电为主，用油为辅。

为了提升PHEV混动汽车的纯电体验、提高动力电池的能量密度以及应用快充技术是未来的发展方向。动力电池快充过程的大倍率电流使电池发热量迅速增大，若缺少高效冷却方式将电池产热及时排出，热量积聚带来的温度急速上升会加快电池的副反应，导致电池的效率、寿命等降低，甚至发生热失控。

目前采用的冷媒直冷电池热管理系统可以充分利用制冷剂在直冷板流道内的高沸腾传热潜热，快速降低动力电池的热负荷，能够实现大倍率快充，达到电池包快速安全补电目的，目前得到整车厂的青睐和应用(如比亚迪等)。

通常，在低温环境下，冷媒直冷电池包有三种加热方式：第一，热泵空调系统加热(直热)；第二，加热膜直接加热电池包；第三，独立的液冷系统加热，即利用发动机冷却液加热电池包液冷板，或PTC加热液冷板冷却液。然而，这几种方式将会较明显地增加能耗、成本、重量或布置难度。另外，需要注意的是：当环境温度低于-10℃时，热泵直热系统无法正常高效工作。

亟需一种新能源汽车的电池热管理设计解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电池冷却板、电池热管理系统及汽车，能够对电池进行冷却或加热，能够提供换热的均匀性且换热效率高。

本实用新型实施例提供的一种电池冷却板，包括：板主体、设于所述板主体并且相互隔离的制冷剂通道和冷却液通道，所述板主体具有换热接触面，所述换热接触面设置成与电池接触换热，所述冷却液通道位于所述换热接触面与所述制冷剂通道之间。

在一个示例性实施例中，所述板主体包括围设成主通道的外框板、及设于所述主通道内并将所述主通道分隔为所述制冷剂通道和所述冷却液通道的分隔板。

在一个示例性实施例中，所述冷却液通道包覆所述制冷剂通道。

在一个示例性实施例中，所述板主体还包括将所述制冷剂通道分隔为多个制冷剂微通道的第一流道板和/或将所述冷却液通道分隔为多个冷却液微通道的第二流道板。

在一个示例性实施例中，所述外框板截面呈长方形，包括依次连接的顶板、第一侧板、底板、及第二侧板；

所述分隔板与所述底板连接，并与所述底板的内壁围设成所述制冷剂通道。

在一个示例性实施例中，所述的电池冷却板还包括设置在所述板主体两端的第一集流体和第二集流体；

所述第一集流体内设有与所述制冷剂通道的输入端连通的制冷剂输入集流腔以及与所述冷却液通道的输入端连通的冷却液输入集流腔，所述第一集流体设有与所述制冷剂输入集流腔连通的制冷剂输入口以及与所述冷却液输入集流腔连通的冷却液输入口；

所述第二集流体内设有与所述制冷剂通道的输出端连通的制冷剂输出集流腔以及与所述冷却液通道的输出端连通的冷却液输出集流腔，所述第二集流体设有与所述制冷剂输出集流腔连通的制冷剂输出口以及与所述冷却液输出集流腔连通的冷却液输出口。

在一个示例性实施例中，所述制冷剂输入集流腔套设于冷却液输入集流腔内侧，且局部凸出于所述冷却液输入集流腔，所述制冷剂输入口设于所述制冷剂输入集流腔的凸出部分；

所述制冷剂输出集流腔套设于冷却液输出集流腔内侧，且局部凸出于所述冷却液输出集流腔，所述制冷剂输出口设于所述制冷剂输出集流腔的凸出部分。

本实用新型实施例提供的一种电池热管理系统，包括：空调制冷剂循环回路、发动机冷却液循环回路、及如上述任意实施例所述的电池冷却板；

所述电池冷却板的制冷剂通道连接于所述空调制冷剂循环回路，所述电池冷却板的冷却液通道连接于所述发动机冷却液循环回路。

在一个示例性实施例中，所述制冷剂循环回路包括通过管路依次连通的压缩机、冷凝器、第一节流机构和蒸发器，所述电池冷却板的制冷剂通道与所述蒸发器并联，且所述制冷剂通道与所述第一节流机构之间还串联有第二节流机构；和/或

所述冷却液循环回路包括通过管路连通的发动机冷却流路、循环泵和散热器，所述电池冷却板的冷却液通道与所述散热器并联，且所述循环泵、所述散热器、所述冷却液通道通过多通阀相连。

本实用新型实施例提供的一种汽车，包括：车体、及安装于所述车体上的电池和如上述任意实施例的电池热管理系统，所述电池热管理系统的电池冷却板与所述电池接触安装。

本实用新型实施例的电池冷却板设置了制冷剂通道和冷却液通道，并将电池冷却板的冷却液通道设置成位于换热接触面与制冷剂通道之间，当电池冷却板对电池冷却时，制冷剂通道内的制冷剂与冷却液通道内的冷却液进行换热，换热后的冷却液再对电池进行散热，从而能够达到对电池均匀散热的目的，避免制冷剂直接对电池降温导致电池散热后温度不均匀，造成电池功率不稳定或损害。同时，该排布方式能够提高换热的效率。

能够同时连接于电池管理系统的空调制冷剂循环回路和汽车的发动机冷却液循环回路，能够对电池进行冷却或加热，成本低、能耗低、效率高。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型电池冷却板的整体立体图；

图2为本实用新型电池冷却板的截面放大图；

图3为本实用新型电池冷却板与电池安装的立体图；

图4为本实用新型电池管理系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1-2所示，本实用新型实施例提供一种电池冷却板100，包括：板主体1、设于板主体1并且相互隔离的制冷剂通道11和冷却液通道12。

如图1-3所示，本实用新型实施例的电池冷却板100的板主体1具有换热接触面1a，换热接触面1a设置成与电池4接触换热。冷却液通道12位于换热接触面1a与制冷剂通道11之间。

本实用新型将电池冷却板100的冷却液通道12设置成位于换热接触面1a与制冷剂通道11之间，当电池冷却板100对电池冷却时，制冷剂通道11内的制冷剂与冷却液通道12内的冷却液进行换热，换热后的冷却液再对电池4进行散热，从而能够达到对电池4均匀散热的目的，避免制冷剂直接对电池降温导致电池散热后温度不均匀，造成电池功率不稳定或损害。同时，该排布方式能够提高换热的效率。

本实施例中电池冷却板100的冷却液通道12包覆制冷剂通道11，从而能够增加与制冷剂通道11的换热面积，进一步提高换热效率。

如图4所示，制冷剂通道11设置成连接于汽车的空调制冷剂循环回路5，冷却液通道12设置成连接于汽车的发动机冷却液循环回路6。

当电池冷却板100连接于汽车的空调制冷剂循环回路5时，汽车的空调制冷剂循环回路5能够向制冷剂通道11输送制冷剂，从而电池冷却板100能够对电池4(参图3所示)进行冷却。当电池冷却板100连接于汽车的发动机冷却液循环回路6时，发动机冷却液循环回路6能够向冷却液通道12输送与发动机换热后的冷却液，从而电池冷却板100能够对电池4进行加热。

本实用新型实施例所述的电池冷却板100设置了制冷剂通道11和冷却液通道12，能够同时连接于电池管理系统300的空调制冷剂循环回路5和汽车的发动机冷却液循环回路6，对电池进行冷却或加热，提高电池的效率及寿命的同时成本低、能耗低。

如图2所示，板主体1包括围设成主通道13的外框板10、及设于主通道10内并将主通道10分隔为制冷剂通道11和冷却液通道12的分隔板14。制冷剂通道11和冷却液通道12分别贯通板主体1的两端。

本实用新型实施例的板主体1在主通道10内分隔制冷剂通道11和冷却液通道12，从而使得电池冷却板100与传统的两层液冷板式的电池冷却板外围尺寸一致,可以在不改变电池包原有尺寸的条件下直接应用，从而降低成本。

本实用新型实施例的电池冷却板100的板主体1是通过将制冷剂直冷板(围设成制冷剂通道11的板体)与传统的冷却液液冷板(围设成冷却液通道12的板体)高度集成，合二为一，从而结构紧凑。

如图2所示，本实用新型实施例的板主体1的外框板10截面呈长方形，包括依次连接的顶板101、第一侧板102、底板103、及第二侧板104。分隔板13呈倒置的“U”，与底板104连接，并与底板104的内壁围设成制冷剂通道11。当然，电池冷却板100的截面可为椭圆形或其他任意形状，在此不做限定。

本实用新型实施例的电池冷却板100的板主体1采用焊接的方式连接为一体。当然也可采用注塑的方式一体成型，在此不限定。

在一个示例性实施例中，板主体1还包括将制冷剂通道11分隔为多个制冷剂微通道的第一流道板(未示出)和将冷却液通道12分隔为多个冷却液微通道的第二流道板(未示出)，第一流道板和第二流道板通过设置多个微通道，从而能够提高电池冷却板100的换热效率。

如图1所示，本实用新型实施例的电池冷却板100还包括设置在板主体1两端的第一集流体2和第二集流体3。第一集流体2内设有与制冷剂通道11的输入端连通的制冷剂输入集流腔(未示出)以及与所述冷却液通道12的输入端连通的冷却液输入集流腔(未示出)。第一集流体2设有与制冷剂输入集流腔连通的制冷剂输入口21以及与冷却液输入集流腔连通的冷却液输入口22。

第二集流体3内设有与制冷剂通道11的输出端连通的制冷剂输出集流腔(未示出)以及与冷却液通道12的输出端连通的冷却液输出集流腔(未示出)。第二集流体3设有与制冷剂输出集流腔连通的制冷剂输出口31以及与冷却液输出集流腔连通的冷却液输出口32。

如图1所示，制冷剂输入集流腔套设于冷却液输入集流腔内侧，且局部凸出于冷却液输入集流腔，制冷剂输入口21设于制冷剂输入集流腔的凸出部分。制冷剂输出集流腔套设于冷却液输出集流腔内侧，且局部凸出于冷却液输出集流腔，制冷剂输出口31设于制冷剂输出集流腔的凸出部分。

其中，制冷剂输入口21和制冷剂输出口31设置成连接于汽车的空调制冷剂循环回路5上，利用汽车的空调制冷剂循环回路5对电池4进行冷却。冷却液输入口22和冷却液输出口33设置成连接于汽车的发动机的冷却液循环回路6上，利用与发动机换热后的冷却液对电池进行冷却。

如图3所示，本实施例中电池4采用多个依次排列的方形电芯40，电池冷却板100安装在多个依次排列的方形电芯40的底部并与多个方形电芯40接触，用于对多个方形电芯40进行散热或加热。当然电芯40也可为圆形等其他形状，在此不做限定。同时，电池冷却板100可包括多个，并铺设在电池4的底部，也可设置在电池4的侧面等其他部位，在此不做限定。

如图4所示，本实用新型实施还提供一种电池管理系统200，包括空调制冷剂循环回路5、发动机冷却液循环回路6、及如上述任意实施例所述的电池冷却板100。

电池冷却板100的制冷剂通道11连接于空调制冷剂循环回路5，电池冷却板100的冷却液通道12连接于发动机冷却液循环回路6。

本实用新型实施的电池管理系统200的制冷剂循环回路5包括通过管路依次连通的压缩机51、冷凝器52、第一节流机构53和蒸发器54。电池冷却板100的制冷剂通道11与蒸发器54并联，且制冷剂通道11与第一节流机构53之间还串联有第二节流机构55。

本实用新型实施的电池管理系统200的冷却液循环回路6包括通过管路连通的发动机冷却流路61、循环泵62和散热器63。电池冷却板100的冷却液通道11与散热器63并联，循环泵62、散热器63、冷却液通道12通过多通阀64相连。本申请实施例的冷却液循环回路6还包括节温器65，节温器65用于检测冷却液的温度，从而控制循环泵62的工作。本实施例中冷却液可采用如50％乙二醇+50％水，循环泵62可采用水泵。

本实施例中，多通阀64采用三通阀，通过控制三通阀，使散热器63或者冷却液通道11工作。当冷却发动机60时，多通阀64将散热器63支路接入并将冷却液通道12断开。当加热电池4时，多通阀64将散热器63支路断开并将冷却液通道12接入。

本实用新型实施例的第一节流机构53和第二节流机构55均采用膨胀阀。在一个示例性实施例中，第一节流机构53和第二节流机构55也可采用毛细管。

如图4所示，本实用新型实施例的循环泵62设置在放到发动机60的下游，三通阀64的三个端口分别连接循环泵62的入口、散热器63出口及冷却液通道12出口。

在一个示例性实施例中，循环泵62设置在发动机60的上游，三通阀64的三个端口分别连接循环泵64出口、散热器63入口及冷却液通道12入口。

本实用新型实施例的电池热管理系统200通过设置制冷剂循环回路5和冷却液循环回路6与电池冷却板100连接。在对电池冷却时，可采用制冷剂循环回路5向制冷剂通道11输送制冷剂，同时采用却液循环回路6向电池冷却板100冷却液通道12输送冷却液。制冷剂对冷却液换热后，冷却液对电池4进行冷却，从而间接冷却电芯40，避免因制冷剂温度过低和制冷剂温度分布不均匀导致得电芯40温度场温差过大的问题。在对电池进行加热时，启动循环泵65将与发动机60换热后的冷却液输送至电池冷却板100的冷却液通道12，对电池4进行加热。

本实用新型实施例的电池冷却板100的制冷剂通道11与蒸发器54并联连接，汽车的空调系统既能够用于车室，同时也能够对电池进行降温，从而节约成本。

本实用新型实施还提供一种汽车(未示出)，包括车体(未示出)、及安装于车体上的电池4和如上述任意实施例所述的电池热管理系统200，电池热管理系统200的电池冷却板100与电池4接触安装。其中汽车可为纯电动汽车液可为混动汽车。

本实用新型实施的电池管理系统200在插电式混合动力汽车(Plug-in hybridelectric vehicle，简称PHEV)应用中，在超低温环境下(如小于-20℃环境)，PHEV混动汽车切换到用油模式，发动机启动，发动机的循环冷却液回路与电池冷却板100的冷却液流道12相连，利用发动机余热快速加热电池包，待电池包温度升到合适温度，切换到用电模式，实现纯电行驶。

在本实用新型中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、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。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”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。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。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (10)

1.一种电池冷却板，其特征在于，包括：板主体、设于所述板主体并且相互隔离的制冷剂通道和冷却液通道，所述板主体具有换热接触面，所述换热接触面设置成与电池接触换热，所述冷却液通道位于所述换热接触面与所述制冷剂通道之间。

2.根据权利要求1所述的电池冷却板，其特征在于：所述板主体包括围设成主通道的外框板、及设于所述主通道内并将所述主通道分隔为所述制冷剂通道和所述冷却液通道的分隔板。

3.根据权利要求2所述的电池冷却板，其特征在于：所述冷却液通道包覆所述制冷剂通道。

4.根据权利要求2所述的电池冷却板，其特征在于：所述板主体还包括将所述制冷剂通道分隔为多个制冷剂微通道的第一流道板和/或将所述冷却液通道分隔为多个冷却液微通道的第二流道板。

5.根据权利要求2所述的电池冷却板，其特征在于：所述外框板截面呈长方形，包括依次连接的顶板、第一侧板、底板、及第二侧板；

所述分隔板与所述底板连接，并与所述底板的内壁围设成所述制冷剂通道。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的电池冷却板，其特征在于：还包括设置在所述板主体两端的第一集流体和第二集流体；

所述第一集流体内设有与所述制冷剂通道的输入端连通的制冷剂输入集流腔以及与所述冷却液通道的输入端连通的冷却液输入集流腔，所述第一集流体设有与所述制冷剂输入集流腔连通的制冷剂输入口以及与所述冷却液输入集流腔连通的冷却液输入口；

所述第二集流体内设有与所述制冷剂通道的输出端连通的制冷剂输出集流腔以及与所述冷却液通道的输出端连通的冷却液输出集流腔，所述第二集流体设有与所述制冷剂输出集流腔连通的制冷剂输出口以及与所述冷却液输出集流腔连通的冷却液输出口。

7.根据权利要求6所述的电池冷却板，其特征在于：

所述制冷剂输入集流腔套设于冷却液输入集流腔内侧，且局部凸出于所述冷却液输入集流腔，所述制冷剂输入口设于所述制冷剂输入集流腔的凸出部分；

所述制冷剂输出集流腔套设于冷却液输出集流腔内侧，且局部凸出于所述冷却液输出集流腔，所述制冷剂输出口设于所述制冷剂输出集流腔的凸出部分。

8.一种电池热管理系统，其特征在于，包括：空调制冷剂循环回路、发动机冷却液循环回路、及如权利要求1-7任意一项所述的电池冷却板；

所述电池冷却板的制冷剂通道连接于所述空调制冷剂循环回路，所述电池冷却板的冷却液通道连接于所述发动机冷却液循环回路。

9.根据权利要求8所述的电池热管理系统，其特征在于：所述制冷剂循环回路包括通过管路依次连通的压缩机、冷凝器、第一节流机构和蒸发器，所述电池冷却板的制冷剂通道与所述蒸发器并联，且所述制冷剂通道与所述第一节流机构之间还串联有第二节流机构；和/或

所述冷却液循环回路包括通过管路连通的发动机冷却流路、循环泵和散热器，所述电池冷却板的冷却液通道与所述散热器并联，且所述循环泵、所述散热器、所述冷却液通道通过多通阀相连。

10.一种汽车，其特征在于，包括：车体、及安装于所述车体上的电池和如权利要求8或9所述的电池热管理系统，所述电池热管理系统的电池冷却板与所述电池接触安装。