CN221727177U - 一种电池热管理系统及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池热管理系统及电池，涉及电池储能技术领域，该电池热管理系统包括供水装置、循环管路设备和控温储热装置。控温储热装置，其包括：择一选择的控温部和蓄热器，控温部组设于供水装置，控温部用于调整供水装置内的液体温度，蓄热器组设于回流道管组件上，蓄热器用于吸收回流道管组件内流体的热量，或，对回流道管组件内流体进行加热。本申请中采用蓄热器将电池部产生热量存储起来，在需要升温的时候将存储的热量释放出来，用于电池的预加热，该方式降低热管理系统的损耗，大幅度提升系统的综合能量效率。此外，本申请采用控温部和蓄热器择一使用，以防止蓄热器因出现故障或者蓄热量已满而无法继续工作。

Description

一种电池热管理系统及电池

技术领域

本实用新型涉及电池储能技术领域，具体涉及一种电池热管理系统及电池。

背景技术

随着世界能源问题的日益显现，节能和环保已经成为各个行业发展的重要方向。其中，由驱动电机和动力电池代替传统内燃机、以动力电池作为动力源的生产装置和交通工具，因其环保节能的突出优势，正逐步走向世界舞台。

作为主动力源，电池是否正常工作直接影响着设备的运行。一些液流电池只有在适宜的环境温度下工作，才能发挥最大性能。若电池持续工作，电池电解液温度较高，不仅会导致其发热严重，甚至还会发生安全事故。相关技术中，电池部一般会配备热管理系统，采用水冷或者直冷的方式对电池进行控温。然而，在电池温度过高时，需要消耗能量进行制冷，并将电池产生的热量都散失掉。但在电池温度过低时，又需要额外消耗能量对电池进行加热。一方面，加热和散热的控温过程导致热管理系统的损耗较大，大大降低电站系统的综合能量效率。另一方面，液流电池部的工作环境相对复杂，热管理系统的工作稳定性差，容易出现热管理失效，造成电池温度失控，影响电池正常工作。

实用新型内容

针对相关技术中，电池的热管理系统的能量损耗较大，且工作稳定性较差，造成电池控温功能耗能大，易失效的问题。

第一方面，本申请提供一种电池热管理系统，其包括：供水装置、循环管路设备和控温储热装置；其中，

供水装置，其上设有输水口和入水口；

循环管路设备，其包括控温管道组件和回流道管组件，所述控温管道组件一端与所述输水口连通，另一端流经电池部表面，并与所述回流道管组件连通，所述回流道管组件与所述入水口连通；

控温储热装置，其包括：择一选择的控温部和蓄热器，所述控温部组设于所述供水装置，所述控温部用于调整所述供水装置内的液体温度，所述蓄热器组设于所述回流道管组件上，所述蓄热器用于吸收所述回流道管组件内流体的热量，或，对所述回流道管组件内流体进行加热。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述回流道管组件包括：

第一回流管道，其上设有所述蓄热器，所述第一回流管道两端分别与所述控温管道组件和所述入水口连通；

第二回流管道，其两端分别与所述控温管道组件和所述入水口连通；

流通阀部，其设于所述第一回流管道与所述第二回流管道端口处，所述流通阀部用于控制所述第一回流管道和/或所述第二回流管道导通或截止。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述回流道管组件上设有水循环泵。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述电池热管理系统还包括：

第一温度传感器，其用于安装在所述电池部上；

控制部，其与所述第一温度传感器、所述流通阀部以及所述控温部均信号相连；其中，

当所述第一温度传感器监测到所述电池部的温度超过预设温度上限或低于预设温度下限值时，所述控制部驱使所述流通阀部导通所述第一回流管道，并通过所述水循环泵驱使所述循环管路设备进行液体循环，以使所述电池部的预设工作温度范围内。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述电池热管理系统还包括：

蓄热器状态监测器，其安装在所述蓄热器，并与所述控制部信号相连；其中，

当所述第一温度传感器监测到所述电池部的温度超过预设温度上限，且所述蓄热器状态监测器显示所述蓄热器处于失效状态时，所述控制部截止所述第一回流管道，导通所述第二回流管道，并控制所述控温部对所述供水装置供冷，当所述第一温度传感器监测到所述电池部的温度低于预设温度下限值时，且所述蓄热器状态监测器显示所述蓄热器处于失效状态时，所述控制部截止所述第一回流管道，导通所述第二回流管道，并控制所述控温部对所述供水装置供热。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述流通阀部包括：

第一流通阀，其组设于所述第一回流管道上，所述第一流通阀与所述控制部信号相连；

第二流通阀，其组设于所述第二回流管道上，所述第二流通阀与所述控制部信号相连。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述供水装置包括：

水箱，其上设有所述输水口和入水口；

补水箱，其通过输水管与所述水箱连通，所述输水管上设有过滤器。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述控温部包括：空气源热泵，其与所述补水箱连通。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述蓄热器包括：相变蓄热器，其包括壳体和多根蓄热管，所述蓄热管内填充有相变蓄热材料。

第二方面，本申请提供一种电池，其包括：如上述任意一项所述的电池热管理系统。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请中电池热管理系统采用蓄热器将电池运行过程中的热量存储起来，在需要升温的时候将存储的热量释放出来，用于电池的预加热，该方式将损失的热量利用起来，并且降低热管理系统的损耗，大幅度提升系统的综合能量效率。进一步地，本申请采用控温部和蓄热器择一使用，以防止蓄热器因出现故障或者蓄热量已满而无法继续工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本实用新型第一种实施例中电池热管理系统的示意图；

图2为本实用新型第二种实施例中电池热管理系统的示意图；

图3为本实用新型蓄热器的结构示意图。

图中：1、供水装置；11、输水口；12、入水口；13、水箱；14、补水箱；15、过滤器；16、水软化器；2、控温管道组件；3、回流道管组件；31、第一回流管道；32、第二回流管道；33、流通阀部；331、第一流通阀；332、第二流通阀；4、电池部；41、储液罐；42、电堆；5、控温部；6、蓄热器；61、壳体；62、蓄热管；7、水循环泵。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。针对相关技术中，电池的热管理系统的能量损耗较大，且工作稳定性较差，造成电池控温功能耗能大，易失效的问题。

第一方面，本申请提供一种电池热管理系统，其包括：供水装置1、循环管路设备和控温储热装置；其中，

供水装置1，其上设有输水口11和入水口12；

循环管路设备，其包括控温管道组件2和回流道管组件3，所述控温管道组件2一端与所述输水口11连通，另一端流经电池部4表面，并与所述回流道管组件3连通，所述回流道管组件3与所述入水口12连通；

控温储热装置，其包括：择一选择的控温部5和蓄热器6，所述控温部5组设于所述供水装置1，所述控温部5用于调整所述供水装置1内的液体温度，所述蓄热器6组设于所述回流道管组件3上，所述蓄热器6用于吸收所述回流道管组件3内流体的热量，或，对所述回流道管组件3内流体进行加热。

可以理解的是，上述实施例中所述控温管道组件2部分与电池部4的储液罐41，以使控温管道组件2内的流体与储液罐41中的液体进行热交换，从而实现对电池部4的控温。进一步地，控温储热装置包括控温部5和蓄热器6，两者可以择一使用，对循环管路设备内的流体进行加热或冷却，从而对储液罐41中的液体温度进行调整。需要说明的是，蓄热器6可将回流道管组件3内的热量存储在其中，待储液罐41内的电解液温度过低时，蓄热器6可使用存储的热量对循环管路设备内的流体进行加热，以提升储液罐41内的电解液温度。而当蓄热器6蓄热量已满或出现故障，可选用控温部5对循环管路设备内的流体进行温度调整，以实现对电解液控温。

具体地，所述回流道管组件3包括：第一回流管道31、第二回流管道32和流通阀部33；其中，

第一回流管道31，其上设有所述蓄热器6，所述第一回流管道31两端分别与所述控温管道组件2和所述入水口12连通；第二回流管道32，其两端分别与所述控温管道组件2和所述入水口12连通；流通阀部33其设于所述第一回流管道31与所述第二回流管道32端口处，所述流通阀部33用于控制所述第一回流管道31和/或所述第二回流管道32导通或截止。

可以理解的是，流通阀部33用于控制回流道管组件3中的流体是否流经蓄热器6。当蓄热器6可正常吸热或放热时，则导通第一回流管道31，截止第二回流管道32。当蓄热器6蓄热量满或出现故障时，则截止第一回流管道31，导通第二回流管道32。

具体地，为方便控制使用，所述流通阀部33包括：第一流通阀331和第二流通阀332；其中，

第一流通阀331，其组设于所述第一回流管道31上，所述第一流通阀331与所述控制部信号相连。第二流通阀332，其组设于所述第二回流管道32上，所述第二流通阀332与所述控制部信号相连。

一些具体地实施例中，所述控温部5包括：空气源热泵，其与所述补水箱14连通。

一些优选地实施例中，如图3所示，所述蓄热器6包括：相变蓄热器，其包括壳体61和多根蓄热管62，所述蓄热管62内填充有相变蓄热材料。

具体地，多根蓄热管62沿壳体长度方向设置，且在多根蓄热管62在其排列成等边三角形的形式。

为了避免人员误操作，提高对电池控温反应速率，一些可选地实施例中，所述电池热管理系统还包括：第一温度传感器和控制部；其中，

第一温度传感器，其用于安装在所述电池部4上。控制部，其与所述第一温度传感器、所述流通阀部33以及所述控温部5均信号相连；其中，

当所述第一温度传感器监测到所述电池部4的温度超过预设温度上限或低于预设温度下限值时，所述控制部驱使所述流通阀部33导通所述第一回流管道31，并通过所述水循环泵7驱使所述循环管路设备进行液体循环，以使所述电池部4的预设工作温度范围内。

进一步地，所述电池热管理系统还包括：蓄热器状态监测器，其安装在所述蓄热器6，并与所述控制部信号相连；其中，

当所述第一温度传感器监测到所述电池部4的温度超过预设温度上限，且所述蓄热器状态监测器显示所述蓄热器6处于失效状态时，所述控制部截止所述第一回流管道31，导通所述第二回流管道32，并控制所述控温部5对所述供水装置1供冷，当所述第一温度传感器监测到所述电池部4的温度低于预设温度下限值时，且所述蓄热器状态监测器显示所述蓄热器6处于失效状态时，所述控制部截止所述第一回流管道31，导通所述第二回流管道32，并控制所述控温部5对所述供水装置1供热。

可以理解的是，采用蓄热器状态监测器对蓄热器6状态进行实时监测，避免因蓄热器无法正常工作导致电池热管理系统受损，或失效。

针对大规模液流电池电站，如图1所示，本申请提供一种电池热管理系统的具体实施方式，所述供水装置1包括：水箱13和补水箱14；其中，

水箱13，其上设有所述输水口11和入水口12。补水箱14通过输水管与所述水箱13连通，所述输水管上设有过滤器15。

进一步地，控温管道组件2在水箱13的输水口11处设有水泵和换热水阀，用于控制水箱13供水。控温管道组件2的主管道上设有多个分支管路，每个分支管路均用于缠绕于电池部4的储液罐41表面，最后再汇流到主管道。

具体使用过程包括：

降温过程：液流电池部4工作时，电解液温度逐渐上升，当储液罐41内电解液温度上升到超过工作温度时，第一流通阀331打开，水泵工作，冷源侧的水从水箱13流出，流经储液罐41内给电解液降温，使电解液温度降低到工作温度范围内，并保持在这个温度附近。水流过电池部4后，再流经蓄热器6(相变材料)，蓄热器6吸收水的热量并将热量存储在其中，温度下降后的水流回水箱13完成一个循环。若相变蓄热器出现故障或者蓄热量已满，此时关闭第一流通阀331，打开第二流通阀332，同时控温部5的空气热源泵给水箱供冷，吸收电池工作时传递给水的热量，使电池部4温度保持在工作温度范围内。

加热过程：电池部4不工作时，电池温度逐渐下降，当电池温度下降到低于温度下限时，第一流通阀331打开，水泵工作，水箱13中热源侧的水流出经过液流电池，给电池加热，使电池温度升高到最佳温度，并保持在这个温度附近。此时水失去热量，温度下降，再流经蓄热器6，吸收热量，吸热后的水最后流回水箱13完成一个循环。若蓄热器6出现故障或者蓄热器6热量消耗殆尽，此时关闭第一流通阀331，打开第二流通阀332，同时空气热源泵给水箱13供热，使水箱水的温度始终都在最佳温度附近，再流经储液罐41给电池部4加热，使电池温度保持在工作温度范围内。

本申请提供另一种电池热管理系统的具体实施方式，如图2所示，电池部4包括电堆42和储液罐；

所述供水装置1包括：水箱13和补水箱14；其中，

水箱13，其上设有所述输水口11和入水口12。补水箱14通过输水管与所述水箱13连通，所述输水管上设有水软化器16。

进一步地，回流道管组件在水箱13的入水口12附近，设有水循环泵7。

具体使用过程包括：

降温过程：电池部4工作时，电解液温度逐渐上升，当电解液温度上升到超过32℃时，第一流通阀331打开，水循环泵7工作，20℃的水从水箱13流出流经储液罐41内给电解液降温，使电解液温度降低到29℃，并保持在这个温度附近。水流过电池部4后，再流经蓄热器6，蓄热器6吸收水的热量并将热量存储在其中，温度下降后的水流回水箱13完成一个循环。若蓄热器6出现故障或者蓄热量已满，此时关闭第一流通阀331，打开第二流通阀332，同时空气热源泵给水箱13供冷，吸收电池部4工作时传递给水的热量，使电池部4温度保持在29℃左右。

加热过程：电池部4不工作时，电池温度逐渐下降，当电池温度下降到低于15℃时，第一流通阀331打开，水循环泵7工作，水箱13中温度为30℃的水流出经过电池，给电池加热，使电池温度升高到25℃，并保持在这个温度附近。此时水失去热量，温度下降，再流经蓄热器6，吸收热量，温度回到30℃左右，吸热后的水最后流回水箱13完成一个循环。若蓄热器6出现故障或者蓄热器6中热量消耗殆尽，此时关闭第一流通阀331，打开第二流通阀332，同时空气热源泵给水箱13供热，使水箱水的温度始终都在30摄氏度附近，再流经储液罐41给电池加热，使电池部4温度保持在25℃。

值得说明的是，本申请电池热管理系统可适用于钒液流电池、全铁液流电池等多种不同类型电池。

第二方面，本申请提供一种电池，其包括：如上述任意一项所述的电池热管理系统。

综上所述，本申请中电池热管理系统采用蓄热器对运行过程中的热量存储起来，在需要升温的时候将存储的热量释放出来，用于电池的预加热，该方式将损失的热量利用起来，并且降低热管理系统的损耗，大幅度提升系统的综合能量效率。进一步地，本申请采用控温部和蓄热器择一使用，以防止蓄热器因出现故障或者蓄热量已满而无法继续工作。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；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。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括：

供水装置(1)，其上设有输水口(11)和入水口(12)；

循环管路设备，其包括控温管道组件(2)和回流道管组件(3)，所述控温管道组件(2)一端与所述输水口(11)连通，另一端流经电池部(4)表面，并与所述回流道管组件(3)连通，所述回流道管组件(3)与所述入水口(12)连通；

控温储热装置，其包括：择一选择的控温部(5)和蓄热器(6)，所述控温部(5)组设于所述供水装置(1)，所述控温部(5)用于调整所述供水装置(1)内的液体温度，所述蓄热器(6)组设于所述回流道管组件(3)上，所述蓄热器(6)用于吸收所述回流道管组件(3)内流体的热量，或，对所述回流道管组件(3)内流体进行加热。

2.如权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述回流道管组件(3)包括：

第一回流管道(31)，其上设有所述蓄热器(6)，所述第一回流管道(31)两端分别与所述控温管道组件(2)和所述入水口(12)连通；

第二回流管道(32)，其两端分别与所述控温管道组件(2)和所述入水口(12)连通；

流通阀部(33)，其设于所述第一回流管道(31)与所述第二回流管道(32)端口处，所述流通阀部(33)用于控制所述第一回流管道(31)和/或所述第二回流管道(32)导通或截止。

3.如权利要求2所述的电池热管理系统，其特征在于：所述回流道管组件(3)上设有水循环泵(7)。

4.如权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，所述电池热管理系统还包括：

第一温度传感器，其用于安装在所述电池部(4)上；

控制部，其与所述第一温度传感器、所述流通阀部(33)以及所述控温部(5)均信号相连；其中，

当所述第一温度传感器监测到所述电池部(4)的温度超过预设温度上限或低于预设温度下限值时，所述控制部驱使所述流通阀部(33)导通所述第一回流管道(31)，并通过所述水循环泵(7)驱使所述循环管路设备进行液体循环，以使所述电池部(4)的预设工作温度范围内。

5.如权利要求4所述的电池热管理系统，其特征在于，所述电池热管理系统还包括：

蓄热器状态监测器，其安装在所述蓄热器(6)，并与所述控制部信号相连；其中，

当所述第一温度传感器监测到所述电池部(4)的温度超过预设温度上限，且所述蓄热器状态监测器显示所述蓄热器(6)处于失效状态时，所述控制部截止所述第一回流管道(31)，导通所述第二回流管道(32)，并控制所述控温部(5)对所述供水装置(1)供冷，当所述第一温度传感器监测到所述电池部(4)的温度低于预设温度下限值时，且所述蓄热器状态监测器显示所述蓄热器(6)处于失效状态时，所述控制部截止所述第一回流管道(31)，导通所述第二回流管道(32)，并控制所述控温部(5)对所述供水装置(1)供热。

6.如权利要求5所述的电池热管理系统，其特征在于，所述流通阀部(33)包括：

第一流通阀(331)，其组设于所述第一回流管道(31)上，所述第一流通阀(331)与所述控制部信号相连；

第二流通阀(332)，其组设于所述第二回流管道(32)上，所述第二流通阀(332)与所述控制部信号相连。

7.如权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述供水装置(1)包括：

水箱(13)，其上设有所述输水口(11)和入水口(12)；

补水箱(14)，其通过输水管与所述水箱(13)连通，所述输水管上设有过滤器(15)。

8.如权利要求7所述的电池热管理系统，其特征在于，所述控温部(5)包括：空气源热泵，其与所述补水箱(14)连通。

9.如权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述蓄热器(6)包括：相变蓄热器，其包括壳体(61)和多根蓄热管(62)，所述蓄热管(62)内填充有相变蓄热材料。

10.一种电池，其特征在于，包括：如权利要求1-9任意一项所述的电池热管理系统。