CN220553501U - 电池包热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电池包热管理系统，属于电池技术领域，为解决因为载冷剂流动方向固定导致冷却和加热两种工作模式中必定有一种工作模式下电池包温度均匀性差等问题而设计。本实用新型公开的电池包热管理系统包括：换热板，其上设置有第一开口和第二开口，换热板内部开设有连接在第一开口和第二开口之间的管道；载冷剂输送管；以及换向装置，换热板、载冷剂输送管和换向装置形成载冷剂流动环路，换向装置能可选择地令载冷剂输送管中的载冷剂依次流经第一开口、管道和第二开口，或令载冷剂输送管中的载冷剂依次流经第二开口、管道和第一开口。本实用新型公开的电池包热管理系统能改变载冷剂的流动方向，以确保换热后温度均匀性好。

Description

电池包热管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及电池包热管理系统。

背景技术

随着大容量、高倍率的技术发展，电池包的温度控制越来越受重视，因为当电池包温度均匀性不好、内部温差过大时，会影响电池包的整体性能、使用寿命以及安全性。即，当电池包温度较高时需要对电芯进行降温，当电池包温度较低时需要对电芯进行加热，保证电芯的温度在合理范围内。

现有部分电池包采用换热板和载冷剂进行降温或加热。具体地，换热板上开设有进液口和出液口，进液口连接主管道，主管道贯穿换热板内部的中间位置，换热板内部左右两侧分别设置分管道，两个分管道均连接在主管道和出液口中间。降温或加热时，载冷剂通过进液口进入主管道，然后载冷剂分成两部分，一部分进入左侧的分管道，另一部分进入右侧的分管道。电池包与换热板的外表面相接触，载冷剂在分管道中流动，实现载冷剂与电池包的热交换。降温或加热完毕后，左右两侧分管道中的载冷剂分别从出液口排出。

该换热方式的缺陷包括：当电池包充电或放电导致温度过高需要冷却时，通常是处于中间的电芯温度高于处于外围的电芯温度，载冷剂先进入位于换热板中部的主管道、然后向换热板的边缘流动，确实有利于速度大幅度降低处于中间的电芯温度，冷却效果好，电池包中心位置和边缘位置的温度相差不大，温度均匀性好。但当外界环境温度过低需要加热时，通常处于外围的电芯温度更低、处于中间的电芯温度更高，携带有热量的载冷剂同样先进入位于换热板中部的主管道、然后向换热板的边缘流动，导致处于中间的电芯被大幅度被加热，处于外围的电芯只能小幅度被加热，即中间电芯与外围电芯之间的温差变得更大，温度均匀性差，影响电池的性能和寿命，加热耗时长。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出电池包热管理系统，解决了因为载冷剂流动方向固定导致冷却和加热两种工作模式中必定有一种工作模式下电池包温度均匀性差的问题，提升电池性能。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

电池包热管理系统，包括：换热板，其上设置有第一开口和第二开口，所述换热板内部开设有连接在所述第一开口和所述第二开口之间的管道；载冷剂输送管；以及，换向装置，所述换热板、所述载冷剂输送管和所述换向装置形成载冷剂流动环路，所述换向装置能可选择地令所述载冷剂输送管中的载冷剂依次流经所述第一开口、所述管道和所述第二开口，或令所述载冷剂输送管中的载冷剂依次流经所述第二开口、所述管道和所述第一开口。

其中一个优选实施例中，换向装置包括A端、B端、C端和D端，所述A端和所述B端分别连接至所述载冷剂输送管，所述C端连接至所述第一开口，所述D端连接至所述第二开口，所述A端可选择地连接至所述C端和所述D端两者中的一者，所述B端可选择地连接至所述C端和所述D端两者中的另一者。

其中一个优选实施例中，所述换热板内部开设有主管道和设置在所述主管道两侧的至少两条分管道，两条所述分管道分别与所述主管道连通，所述第一开口连接至所述主管道，所述第二开口连接至所述分管道。

其中一个优选实施例中，全部所述分管道相对于所述主管道对称设置。

其中一个优选实施例中，所述换热板内部开设有回流管，所述分管道通过所述回流管连接至所述第二开口。

其中一个优选实施例中，所述电池包热管理系统还包括制冷机组和热交换器，所述制冷机组所在制冷管路部分地位于所述热交换器中，所述载冷剂输送管部分地位于所述热交换器中，所述制冷管路和所述载冷剂输送管在所述热交换器中进行换热。

其中一个优选实施例中，电池包热管理系统还包括水泵，所述水泵设置在所述载冷剂输送管上。

其中一个优选实施例中，所述电池包热管理系统还包括温度采集装置，所述温度采集装置被配置为监测电池包中电芯的温度。

其中一个优选实施例中，所述第一开口和所述第二开口并列设置在所述换热板的侧边上。

其中一个优选实施例中，所述第一开口连接至所述换热板的中心，所述第二开口设置在所述换热板的侧边上。

本实用新型公开的电池包热管理系统包括换向装置，能可选择地令载冷剂输送管中的载冷剂依次流经第一开口、管道和第二开口，或令载冷剂输送管中的载冷剂依次流经第二开口、管道和第一开口，通过改变载冷剂的流动方向，可以选择让载冷剂先与电池包外围进行热交换还是先与电池包内部进行热交换，以确保经过换热后，电池包整体温度差小，温度均匀性好，延长电池包的使用寿命，整体性能好，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的电池包热管理系统的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的电池包冷却时载冷剂在换热板中的流动方向示意图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的电池包加热时载冷剂在换热板中的流动方向示意图。

图中：

1、第一开口；2、第二开口；3、主管道；4、分管道；5、载冷剂输送管；6、回流管。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实施方式公开电池包热管理系统，如图1和图2所示，电池包热管理系统包括换热板、载冷剂输送管5、换向装置、制冷机组、热交换器和水泵，水泵设置在载冷剂输送管5上。制冷机组所在制冷管路部分地位于热交换器中，载冷剂输送管5部分地位于热交换器中，制冷管路提供的冷源或者热源在热交换器中与载冷剂输送管5中的载冷剂进行换热。

换热板、载冷剂输送管5和换向装置通过管路相连形成循环回路，载冷剂能在该回路中流动。换热板上设置有第一开口1和第二开口2，换热板内部开设有连接在第一开口1和第二开口2之间的管道。换向装置能可选择地令载冷剂输送管5中的载冷剂依次流经第一开口1、管道和第二开口2，或令载冷剂输送管5中的载冷剂依次流经第二开口2、管道和第一开口1。其中，管道包括主管道3和设置在主管道3两侧的至少两条分管道4，两条分管道4分别与主管道3连通，第一开口1连接至主管道3，第二开口2连接至分管道4。

通过改变载冷剂流动方向，可以选择让载冷剂先与电池包外围进行热交换还是先与电池包内部进行热交换，以确保经过换热后，电池包整体温度差小，温度均匀性好，延长电池包的使用寿命，整体性能好，可靠性高。该电池包热管理系统结构简单合理，仅增加换向装置即可实现载冷剂流动方向的改变，无需改变现有的制冷系统和换热板等装置，制造成本低。

换向装置的具体结构不限，能可选择地令载冷剂沿不同方向流动即可。本实施方式中，换向装置包括A端、B端、C端和D端，A端和B端分别连接至载冷剂输送管5，C端连接至第一开口1，D端连接至第二开口2，A端可选择地连接至C端和D端两者中的一者，B端可选择地连接至C端和D端两者中的另一者。

具体地，当A端与C端连接、B端与D端连接时，载冷剂能沿第一方向流动；当A端与D端连接、B端与C端连接时，载冷剂能沿第二方向流动，第一方向与第二方向互逆，从而令载冷剂在不同工况下处于不同的流道，结构简单，使用方便，换向装置整体的稳定高。

在上述结构的基础上，全部分管道4相对于主管道3对称设置，确保换热板的温度关于主管道3对称，相应地令电池包上各处的温度也是对称的，提升温度均匀性。

分管道4可以直接连接至第二开口2，不影响换向装置对载冷剂流动方向的调整。本实施方式中，鉴于换热板内并列设置有多条分管道4，每条分管道4分别连接至第二开口2的结构加工难度高，因此设置回流管6。回流管6沿换热板边缘设置，全部分管道4都连通至回流管6，回流管6连接至第二开口2。回流管6的设计降低了加工难度，提高加工效率；将较细的每条分管道4连接至管径较大的回流管6，降低了载冷剂的流动阻力，提高了载冷剂的流速，换热效果好。

在上述结构的基础上，电池包热管理系统还包括温度采集装置，温度采集装置被配置为监测电池包中电芯的温度，能及时发现电池包需要冷却或加热，使用更方便。温度采集装置的具体设置位置不限，能准确快捷地监测电池包中电芯温度即可。

如图2和图3所示，第一开口1和第二开口2并列设置在换热板的侧边上，载冷剂流入主管道3或流出主管道3时，都需要贯穿换热板的中线，加工方便，与换向装置之间的连接结构简单，占用空间小。

为了令低温载冷剂能与电池包中部(最高温处)最先进行换热，也可以令第一开口1连接至换热板的中心，第二开口2依然设置在换热板的侧边上。为电池包降温的效果好，电池包整体的温度均匀性好。

如图2所示，当温度采集装置监测到电芯温度较高时，需要对电池包冷却。换向装置的A端与C端连通，B端与D端连通。图2中粗箭头所示为载冷剂的流动方向，载冷剂通过第一开口1先流入换热板的主管道3，再分别进入左右两侧的分管道4，最后汇流到边侧的回流管6中，再从第二开口2流出换热板。

低温的载冷剂先对电池包中部温度较高的电芯进行冷却，随着热交换的进行，载冷剂自身的温度逐渐升高，冷却完中部的电芯后，温度稍高(依然低于电池包中电芯的温度)的载冷剂对电池包外围的电芯进行冷却。先冷却中间后冷却外围的这一冷却顺序，令电池包温度均匀性更好，温差更小，可以提高电芯的整体性能和寿命。

如图3所示，当温度采集装置监测到电芯温度较低时，需要对电池进行加热。换向装置的A端与D端连通，B端与C端连通。图3中粗箭头所示为载冷剂的流动方向，载冷剂通过第二开口2进入换热板外围的回流管6中，然后分别进入左右两侧的分管道4，再汇流到中间的主管道3，最高通过第一开口1流出换热板。

高温的载冷剂先对外围温度较低的电芯进行加热，随着热交换的进行，载冷剂自身的温度逐渐降低，加热完外围电芯后，温度稍低(依然高于电池包中电芯的温度)的载冷剂再对中间温度稍高的电芯进行加热。先加热外围温度较低的电芯后加热中间温度稍高的电芯，电池包温度均匀性更好，温差更小，提高了电芯的整体性能和寿命；缩短了加热所需时间，使用体验好。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施方式及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施方式，对本领域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。因此，虽然通过以上实施方式对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施方式，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施方式，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.电池包热管理系统，其特征在于，包括：

换热板，其上设置有第一开口(1)和第二开口(2)，所述换热板内部开设有连接在所述第一开口(1)和所述第二开口(2)之间的管道；

载冷剂输送管(5)；以及，

换向装置，所述换热板、所述载冷剂输送管(5)和所述换向装置形成载冷剂流动环路，所述换向装置能可选择地令所述载冷剂输送管(5)中的载冷剂依次流经所述第一开口(1)、所述管道和所述第二开口(2)，或令所述载冷剂输送管(5)中的载冷剂依次流经所述第二开口(2)、所述管道和所述第一开口(1)。

2.根据权利要求1所述的电池包热管理系统，其特征在于，换向装置包括A端、B端、C端和D端，所述A端和所述B端分别连接至所述载冷剂输送管(5)，所述C端连接至所述第一开口(1)，所述D端连接至所述第二开口(2)，所述A端可选择地连接至所述C端和所述D端两者中的一者，所述B端可选择地连接至所述C端和所述D端两者中的另一者。

3.根据权利要求1所述的电池包热管理系统，其特征在于，所述换热板内部开设有主管道(3)和设置在所述主管道(3)两侧的至少两条分管道(4)，两条所述分管道(4)分别与所述主管道(3)连通，所述第一开口(1)连接至所述主管道(3)，所述第二开口(2)连接至所述分管道(4)。

4.根据权利要求3所述的电池包热管理系统，其特征在于，全部所述分管道(4)相对于所述主管道(3)对称设置。

5.根据权利要求3所述的电池包热管理系统，其特征在于，所述换热板内部开设有回流管(6)，所述分管道(4)通过所述回流管(6)连接至所述第二开口(2)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池包热管理系统，其特征在于，所述电池包热管理系统还包括制冷机组和热交换器，所述制冷机组所在制冷管路部分地位于所述热交换器中，所述载冷剂输送管(5)部分地位于所述热交换器中，所述制冷管路和所述载冷剂输送管(5)在所述热交换器中进行换热。

7.根据权利要求6所述的电池包热管理系统，其特征在于，电池包热管理系统还包括水泵，所述水泵设置在所述载冷剂输送管(5)上。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电池包热管理系统，其特征在于，所述电池包热管理系统还包括温度采集装置，所述温度采集装置被配置为监测电池包中电芯的温度。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的电池包热管理系统，其特征在于，所述第一开口(1)和所述第二开口(2)并列设置在所述换热板的侧边上。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的电池包热管理系统，其特征在于，所述第一开口(1)连接至所述换热板的中心，所述第二开口(2)设置在所述换热板的侧边上。