CN221057516U - 一种电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，具体公开了一种电池热管理系统，其集成箱中集成有水泵、板式换热器、压缩机、散热器和风扇，布置结构紧凑，占用空间小，并且可以整体进行安装和拆卸，拆装灵活。水泵、板式换热器、电池包依次串联形成电池冷却回路，电池冷却回路用于对电池包降温。板式换热器、压缩机、散热器依次串联形成制冷回路，制冷回路对电池冷却回路降温。风扇布置于散热器一侧，辅助对散热器降温。在电池包的温度较高时，通过制冷回路中的冷媒可以对电池冷却回路内的冷却液进行降温，进而通过电池冷却回路内流通的冷却液为电池包进行快速降温，以使电池包处于较优的温度环境中，使用性能良好。

Description

一种电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池热管理系统。

背景技术

目前商用车以及商用换电车的动力电池常采用自然冷却的方式，在车辆运行一段时间后，或者在动力电池充电过程中，自然冷却的降温方式无法将电池的热量快速带走，过热时容易引起电池自燃，对车辆和乘客造成危险。为此，现有技术中也出现了一些电池冷却机组，但其通常分散布置于商用车端，整个机组占用空间较大，且安装、拆卸繁琐，不灵活。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池热管理系统，其各个零部件集成安装于一处，结构紧凑，占用空间小，安装、拆卸灵活，同时能够对电池包进行热管理，使其一直处于使用性能较优的温度环境下。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种电池热管理系统，包括集成箱、水泵、板式换热器、压缩机、散热器和风扇，所述水泵、所述板式换热器、所述压缩机、所述散热器和所述风扇均集成于所述集成箱；

所述水泵、所述板式换热器、电池包通过第一连接管路依次串联形成电池冷却回路，所述电池冷却回路内循环流通有冷却液，所述冷却液用于对所述电池包降温；

所述板式换热器、所述压缩机、所述散热器通过第二连接管路依次串联形成制冷回路，所述制冷回路内循环流通有冷媒，所述冷媒与所述冷却液在所述板式换热器内进行热量交换，所述冷媒用于对所述冷却液降温；

所述风扇布置于所述散热器一侧，所述风扇用于对所述散热器降温。

可选地，所述第一连接管路上设有PTC加热器，所述PTC加热器用于对所述冷却液加热。

可选地，所述集成箱包括底板和防护壳，所述防护壳扣合于所述底板后形成容置空间，所述水泵、所述压缩机、所述散热器和所述PTC加热器均设置于所述底板上并位于所述容置空间内，所述板式换热器布置于所述PTC加热器上方并位于所述容置空间内，所述风扇设置于所述防护壳上并位于所述容置空间外，所述风扇正对所述散热器设置。

可选地，所述风扇设置有两个，两个所述风扇设置于所述防护壳的同一侧壁上，并均与所述散热器正对。

可选地，所述底板上设有支撑件，所述支撑件用于支撑固定所述板式换热器。

可选地，所述底板上设有限位槽，所述PTC加热器的底部嵌设于所述限位槽内。

可选地，所述板式换热器设置有两个，两个所述板式换热器并联，每个所述板式换热器均包括第一换热管和第二换热管，所述第一换热管用于流通冷却液，所述第二换热管用于流通冷媒，所述第一换热管内的冷却液与所述第二换热管内的冷媒进行热量交换。

可选地，所述第一连接管路包括出水管和回水管，所述出水管的两端分别与所述电池包的液冷管路的出水口以及两个所述第一换热管连通，所述回水管的两端分别与两个所述第一换热管和所述液冷管路的回水口连通，所述水泵设置于所述出水管，所述PTC加热器设置于所述回水管。

可选地，所述底板上设有第一固定板、第二固定板和第三固定板，所述第一固定板上设有两个卡槽，两个所述卡槽分别用于卡设所述出水管和所述回水管，所述第二固定板用于固定所述压缩机，所述第三固定板用于固定所述水泵。

可选地，所述第一连接管路上设有第一阀门组件，所述第一阀门组件用于截止或连通所述电池冷却回路，所述第二连接管路上设有第二阀门组件，所述第二阀门组件用于截止或连通所述制冷回路。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种电池热管理系统，其集成箱中集成有水泵、板式换热器、压缩机、散热器和风扇，布置结构紧凑，占用空间小，并且可以整体进行安装和拆卸，拆装灵活，其可以整体布置于商用车车端的任意位置。水泵、板式换热器、电池包依次串联形成电池冷却回路，电池冷却回路用于对电池包降温。板式换热器、压缩机、散热器依次串联形成制冷回路，制冷回路对电池冷却回路降温。风扇布置于散热器一侧，辅助对散热器降温。在环境温度较高或电池包的温度较高时，通过制冷回路中的冷媒可以对电池冷却回路内的冷却液进行降温，进而通过电池冷却回路内流通的冷却液为电池包进行快速降温，以使电池包处于较优的温度环境中，使用性能良好。

附图说明

图1是本实用新型实施例中提供的电池热管理系统在第一视角下的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中提供的电池热管理系统在第一视角下的爆炸图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是本实用新型实施例中提供的电池热管理系统在第二视角下的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中提供的电池热管理系统在第二视角下的爆炸图；

图6是本实用新型实施例中提供的电池热管理系统的工作原理图。

图中：

100、集成箱；110、底板；111、限位槽；112、第一固定板；1121、卡槽；113、第二固定板；120、防护壳；121、通风孔；200、水泵；300、板式换热器；400、压缩机；410、高压氟管段；411、排气温度传感器；412、排气压力传感器；413、干燥器；414、膨胀阀；420、低压氟管段；421、吸气温度传感器；422、吸气压力传感器；423、针阀；500、散热器；510、环境温度传感器；600、风扇；700、电池包；710、出水管；711、出水温度传感器；712、出水压力传感器；713、电动阀；720、回水管；721、回水温度传感器；722、回水压力传感器；730、补水管；731、手动阀；800、PTC加热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。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。

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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-图3所示，本实施例提供一种电池热管理系统，包括集成箱100、水泵200、板式换热器300、压缩机400、散热器500和风扇600，其中水泵200、板式换热器300、压缩机400、散热器500和风扇600均集成于集成箱100。水泵200、板式换热器300、电池包700通过第一连接管路依次串联形成电池冷却回路，电池冷却回路内循环流通有冷却液，冷却液用于对电池包700降温。板式换热器300、压缩机400、散热器500通过第二连接管路依次串联形成制冷回路，制冷回路内循环流通有冷媒，冷媒与冷却液在板式换热器300内进行热量交换，冷媒用于对冷却液降温。进一步地，风扇600布置于散热器500一侧，通过风扇600带动气流流动，能够辅助对散热器500降温。由此，在环境温度较高或电池包700的温度较高时，通过制冷回路中的冷媒可以对电池冷却回路内的冷却液进行降温，进而通过电池冷却回路内流通的冷却液为电池包700进行快速降温，以使电池包700处于较优的温度环境中，使用性能良好，有利于延长电池包700的使用寿命。示例性地，本实施例中冷却液可以选用乙醇水溶液，冷媒可以选用氟利昂。

此外，由于本实施例中水泵200、板式换热器300、压缩机400、散热器500和风扇600均集成于集成箱100，其布置结构紧凑，占用空间小，并且可以整体进行安装和拆卸，拆装灵活，其可以整体布置于商用车车端的任意位置，只要保证商用车的电池包700与该电池热管理系统连通即可。当然，最优的布置位置是尽量靠近电池包700的设置位置，以免第一连接管路或第二连接管路的热量过多地散失于环境，造成降温效果下降。

同时，在气温较低的环境下，车辆启动时需要给电池进行加热，以激发电池活性，增长电池寿命，现有的电池冷却机组不能满足该使用需求。为此本实施例中第一连接管路上还设有PTC加热器800。例如，北方冬季天气较冷时，商用车处于起步阶段，此时环境温度较低、电池包700的温度较低，可以通过PTC加热器800对电池冷却回路内的冷却液进行加热，进而通过冷却液对电池包700进行加热，从而避免温度较低的环境影响商用车的使用性能，保证电池包700正常使用，且使用性能较优。需要注意的是，对电池包700的加热或冷却是分别单独运行的，即在对电池包700加热时，制冷回路是不工作的，此时只有水泵200和PTC加热器800工作。当对电池包700进行冷却时，制冷回路工作，此时PTC加热器800不加热，仅起到连通第一连接管路的作用。

继续参见图2和图5，本实施例中的集成箱100包括底板110和防护壳120，其中底板110呈平板状，防护壳120的一端开口，防护壳120的开口扣合于底板110后，在防护壳120与底板110之间形成容置空间，通过防护壳120能够对容置空间内设置的水泵200、压缩机400、板式换热器300、散热器500和PTC加热器800起到良好的保护作用，避免发生磕碰。进一步地，本实施例中水泵200、压缩机400、散热器500和PTC加热器800均设置于底板110上，板式换热器300布置于PTC加热器800上方，部分第一连接管路和第二连接管路也设置于容置空间内，从而提高空间利用率，避免内部空间浪费，集成度更高。可选地，第一连接管路、第二连接管路均为金属管，因此，板式换热器300可以被支撑布置于PTC加热器800上方。当然，在一些实施例中，底板110上也可以布置支撑件，通过支撑件可以进一步支撑固定板式换热器300，以便减轻第一连接管路和第二连接管路的受力，并抬高板式换热器300的高度，板式换热器300的固定更加牢固。

参见图4和图5，本实施例中的风扇600设置于防护壳120上并位于容置空间外，防护壳120上对应风扇600的位置设有通风孔121，风扇600与散热器500正对，由此通过风扇600产生的气流能够吹向散热器500，辅助散热器500内的冷媒快速降温。更优地，可以在防护壳120的同一侧壁上并排设置两个风扇600，相应地，防护壳120上的通风孔121也设有两个，两个风扇600均与散热器500正对，以使风扇600产生的气流均匀经过散热器500的各个区域，降温效果更好。示例性地，在一些实施例中，风扇600可以通过螺钉或螺栓等可拆卸地布置于防护壳120上。

进一步地，继续参见图2、图3和图6，本实施例中板式换热器300设置有两个，两个板式换热器300并联，每个板式换热器300均包括第一换热管和第二换热管，第一换热管用于流通冷却液，第二换热管用于流通冷媒，第一换热管内的冷却液与第二换热管内的冷媒进行热量交换。从水泵200中流出的冷却液分为两路分别进入一个板式换热器300的第一换热管内，之后汇流后再一同进入PTC加热器800，同时经过散热器500后的冷媒也分为两路分别进入一个板式换热器300的第二换热管内，之后再汇流共同进入压缩机400。通过设置两个板式换热器300，同时与冷却液进行换热，能够加快冷却液的冷却速度，降温更加迅速，温度下降也更加明显。

可选地，本实施例中的第一连接管路包括出水管710和回水管720，出水管710的两端分别与电池包700的液冷管路的出水口以及两个第一换热管连通，回水管720的两端分别与两个第一换热管和液冷管路的回水口连通，水泵200设置于出水管710上，PTC加热器800设置于回水管720上。另外，底板110上还设有第一固定板112，第一固定板112可以通过焊接的方式固定于底板110。或者第一固定板112通过螺钉、螺栓等可拆卸地固定于底板110。第一固定板112上设有两个卡槽1121，两个卡槽1121分别用于卡设出水管710和回水管720，通过第一固定板112可以很好地固定出水管710和回水管720的位置。进一步地，出水管710和回水管720的一端均伸出于集成箱100外侧，以便与电池包700的液冷管路进行连接。

进一步地，底板110上还设有第二固定板113和第三固定板，第二固定板113用于固定压缩机400，第三固定板用于固定水泵200。其中压缩机400与第二固定板113之间，以及水泵200与第三固定板之间也均可以通过螺钉或螺栓等可拆卸固定。可选地，底板110上朝向容置空间的一侧设有限位槽111，PTC加热器800的底部嵌设于限位槽111内。通过限位槽111可以限定PCT加热器的位置，方便定位，同时PCT加热器可以通过螺钉或螺栓等可拆卸地固定于底板110上。可选地，散热器500可以通过粘接的方式固定于底板110上。当然，在一些实施例中，散热器500也可以通过螺钉或螺栓等可拆卸地固定于底板110上。

继续参见图6，本实施例中的电池热管理系统还包括补水管730，补水管730与出水管710路连通。经过一段时间使用后，电池冷却回路内的冷却液会减少，此时通过补水管730可以向电池冷却回路中补充冷却液，避免电池冷却回路内冷却液的液位降低，影响降温或加热效果。

进一步地，本实施例中第一连接管路上设有第一阀门组件，例如，第一阀门组件包括电动阀713和手动阀731，其中电动阀713位于水泵200和板式换热器300之间，通过电动阀713可以截止或连通电池冷却回路。手动阀731布置于补液管上，通过手动阀731可以截止或连通补液管与电池冷却回路。另外，第二连接管路上设有第二阀门组件，第二阀门组件包括两个针阀423和一个膨胀阀414，其中一个针阀423设置于板式换热器300与压缩机400之间，另一个针阀423位于散热器500和板式换热器300之间。两个针阀423可以互为备用，均可用于截止或连通制冷回路。膨胀阀414设置于散热器500和板式换热器300之间，且位于针阀423的下游，冷媒进入压缩机400前，第二连接管路为低压氟管段420，通过低压氟管段420连通压缩机400和板式换热器300，以及膨胀阀414和板式换热器300，冷媒经过压缩机400后至流经膨胀阀414前，通过高压氟管段410连通压缩机400和散热器500，以及散热器500和膨胀阀414。

更为优选地，为了保证制冷回路内干燥，散热器500与板式换热器300之间还设有干燥器413，其中干燥器413位于针阀423的下游，位于膨胀阀414的上游。

进一步地，为了实时监测电池热管理系统的工作状态，电池热管理系统还包括一些温度传感器和压力传感器。其中出水管710上设有出水温度传感器711和出水压力传感器712，回水管720上设有回水温度传感器721和回水压力传感器722，这些传感器用来检测冷却液的温度和压力。冷媒进入压缩机400前的低压氟管段420上设有吸气温度传感器421和吸气压力传感器422，冷媒流经压缩机400后的高压氟管段410上设有排气温度传感器411和排气压力传感器412，这些传感器用来检测冷媒的温度和压力。另外，散热器500上还布置有环境温度传感器510，用于检测环境温度。

上述的温度传感器、压力传感器、电磁阀、针阀423、膨胀阀414和干燥器413等均与控制系统通信连接，以便控制系统通过检测到的温度信息、压力信息实时调整电池热管理系统的工作状态，保证电池包700一直处于适宜的环境温度下，有利于电池包700正常使用。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括集成箱(100)、水泵(200)、板式换热器(300)、压缩机(400)、散热器(500)和风扇(600)，所述水泵(200)、所述板式换热器(300)、所述压缩机(400)、所述散热器(500)和所述风扇(600)均集成于所述集成箱(100)；

所述水泵(200)、所述板式换热器(300)、电池包(700)通过第一连接管路依次串联形成电池冷却回路，所述电池冷却回路内循环流通有冷却液，所述冷却液用于对所述电池包(700)降温；

所述板式换热器(300)、所述压缩机(400)、所述散热器(500)通过第二连接管路依次串联形成制冷回路，所述制冷回路内循环流通有冷媒，所述冷媒与所述冷却液在所述板式换热器(300)内进行热量交换，所述冷媒用于对所述冷却液降温；

所述风扇(600)布置于所述散热器(500)一侧，所述风扇(600)用于对所述散热器(500)降温。

2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第一连接管路上设有PTC加热器(800)，所述PTC加热器(800)用于对所述冷却液加热。

3.根据权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于，所述集成箱(100)包括底板(110)和防护壳(120)，所述防护壳(120)扣合于所述底板(110)后形成容置空间，所述水泵(200)、所述压缩机(400)、所述散热器(500)和所述PTC加热器(800)均设置于所述底板(110)上并位于所述容置空间内，所述板式换热器(300)布置于所述PTC加热器(800)上方并位于所述容置空间内，所述风扇(600)设置于所述防护壳(120)上并位于所述容置空间外，所述风扇(600)正对所述散热器(500)设置。

4.根据权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，所述风扇(600)设置有两个，两个所述风扇(600)设置于所述防护壳(120)的同一侧壁上，并均与所述散热器(500)正对。

5.根据权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，所述底板(110)上设有支撑件，所述支撑件用于支撑固定所述板式换热器(300)。

6.根据权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，所述底板(110)上设有限位槽(111)，所述PTC加热器(800)的底部嵌设于所述限位槽(111)内。

7.根据权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，所述板式换热器(300)设置有两个，两个所述板式换热器(300)并联，每个所述板式换热器(300)均包括第一换热管和第二换热管，所述第一换热管用于流通冷却液，所述第二换热管用于流通冷媒，所述第一换热管内的冷却液与所述第二换热管内的冷媒进行热量交换。

8.根据权利要求7所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第一连接管路包括出水管(710)和回水管(720)，所述出水管(710)的两端分别与所述电池包(700)的液冷管路的出水口以及两个所述第一换热管连通，所述回水管(720)的两端分别与两个所述第一换热管和所述液冷管路的回水口连通，所述水泵(200)设置于所述出水管(710)，所述PTC加热器(800)设置于所述回水管(720)。

9.根据权利要求8所述的电池热管理系统，其特征在于，所述底板(110)上设有第一固定板(112)、第二固定板(113)和第三固定板，所述第一固定板(112)上设有两个卡槽(1121)，两个所述卡槽(1121)分别用于卡设所述出水管(710)和所述回水管(720)，所述第二固定板(113)用于固定所述压缩机(400)，所述第三固定板用于固定所述水泵(200)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第一连接管路上设有第一阀门组件，所述第一阀门组件用于截止或连通所述电池冷却回路，所述第二连接管路上设有第二阀门组件，所述第二阀门组件用于截止或连通所述制冷回路。