TWM574983U - 電池組以及電池熱管理系統和車輛 - Google Patents

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TWM574983U TW107209541U TW107209541U TWM574983U TW M574983 U TWM574983 U TW M574983U TW 107209541 U TW107209541 U TW 107209541U TW 107209541 U TW107209541 U TW 107209541U TW M574983 U TWM574983 U TW M574983U
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伍星馳
談際剛
王洪軍
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Abstract

本創作揭露了一種電池組以及電池熱管理系統和車輛，電池組包括：箱體；複數電池模組，複數電池模組分成多排電池模組，每一電池模組設置有換熱件；複數換熱管元件，每排電池模組至少對應一換熱管元件，每一換熱管元件包括換熱管和二分支管，任一根換熱管連通在對應一排電池模組中的相鄰二電池模組的換熱件之間，分支管連接在位於每排電池模組端部處的電池模組的換熱件的進口或出口處；總進水管和總出水管，總進水管和總出水管分別與每一換熱管元件的二分支管相連。由此，電池組工作時，總進水管可以向複數換熱管元件內供入換熱液體，換熱液體可以流過每排電池模組內的換熱件，進而可以改善電芯的工作溫度。

Description

電池組以及電池熱管理系統和車輛
本創作涉及車輛技術領域，尤其涉及一種電池組以及具有該電池組的電池熱管理系統和具有該電池熱管理系統的車輛。
目前，電動汽車由於電池放電或者充電程序中會發熱，而且電池組一般為密封結構，這樣電池組內部空氣流動差，傳熱效率低，導致動力電池溫度升高，影響電池的迴圈壽命。
本創作旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本創作提出一種電池組，該電池組的電池模組換熱效果好，工作溫度適宜。
本創作進一步地提出了一種電池熱管理系統。
本創作進一步地提出了一種車輛。
根據本創作的電池組，包括：箱體；複數電池模組，該複數電池模組設置在該箱體內，該複數電池模組分成多排電池模組，每一該電池模組設置有換熱件；複數換熱管元件，每排該電池模組至少對應一該換熱管元件，每一該換熱管元件包括多根彼此獨立的換熱管和二分支管，每一該換熱管元件的任一根該換熱管連通在對應一排電池模組中的相鄰二電池模組的換熱件之間，每一該換熱管元件的該分支管連接在位於每排電池模組端部處的該電池模組的換熱件的進口或出口處；總進水管和總出水管，該總進水管和該總出水管分別與每一該換熱管元件的二分支管相連。
由此，電池組工作時，總進水管可以向複數換熱管元件內供入換熱液體，換熱液體分別進入到複數換熱管元件，從而可以流過每排電池模組內的換熱件，並且在換熱件內與電芯進行熱交換，進而可以改善電芯的工作溫度，可以延長電芯的工作壽命，而且這樣電池模組之間的溫差較小，電池組的溫度分佈均勻，工作可靠性較好。
在本創作的一些示例中，每一該換熱件在對應的該電池模組上設置有用於與該換熱管連通的介面。
在本創作的一些示例中，該換熱管為波紋管。
在本創作的一些示例中，該電池模組的上表面上設置有限制該換熱管自由度的限位件。
在本創作的一些示例中，該限位件為卡環，該換熱管卡接在該卡環內。
在本創作的一些示例中，該複數換熱管組件內的換熱液體流向相同，該總進水管位於該複數電池模組的一側，該總出水管位於該複數電池模組的相對另一側。
在本創作的一些示例中，每排電池模組對應二換熱管組件，二該換熱管組件的流向交替。
在本創作的一些示例中，該複數電池模組的相對兩側均設置有該總進水管和該總出水管。
在本創作的一些示例中，該分支管為L形以配合該電池模組的側表面和上表面。
在本創作的一些示例中，該總進水管和該總出水管的至少一段管段為矩形。
在本創作的一些示例中，每一該換熱管的兩端均設置有轉接頭。
在本創作的一些示例中，每一該電池模組均包括電芯組，該換熱件為換熱板，該換熱板設置在該電芯組的一側。
在本創作的一些示例中，該換熱板與該電芯組之間均夾設有導熱墊。
根據本創作的電池熱管理系統，包括：所述之電池組；換熱迴圈管道，該換熱迴圈管道的兩端分別與該總進水管和該總出水管相連；製冷系統和暖風系統，該製冷系統包括壓縮機、冷凝器和換熱器，該換熱器包括相互換熱的第一換熱通道和第二換熱通道，該第一換熱通道串聯在該壓縮機和該冷凝器之間，該第二換熱通道為該換熱迴圈管道的一部分，該暖風系統用於加熱空氣，該暖風系統包括暖風管道，該暖風管道與該換熱迴圈通道可選擇性地連通；第一PTC加熱器，該第一PTC加熱器用於可選擇性地加熱該換熱迴圈通道內的換熱液體。
在本創作的一些示例中，該製冷系統還包括第三換熱通道，該第三換熱通道串聯在該壓縮機和該冷凝器之間，該第三換熱通道和該暖風管道相互換熱。
在本創作的一些示例中，該電池熱管理系統還包括第一控制閥，該暖風管道與該換熱迴圈通道通過該第一控制閥可選擇性地連通。
在本創作的一些示例中，該第一控制閥調節從該換熱迴圈通道流入該總進水管的換熱液體的流量，且調節從該換熱迴圈通道流入該暖風通道的換熱液體的流量。
在本創作的一些示例中，該第一控制閥包括第一閥口、第二閥口和第三閥口，該第一控制閥的第一閥口與該第一PTC加熱器的出口連通，該第一控制閥的第二閥口與該暖風管道連通，該第一控制閥的第三閥口與該總進水管連通，該第一控制閥的第一閥口與該第一控制閥的第二閥口連通且流量可調，該第一控制閥的第一閥口與該第一控制閥的第三閥口連通且流量可調。
在本創作的一些示例中，該電池熱管理系統還包括第二控制閥，該總出水管通過該第二控制閥可選擇性地連通該第一PTC加熱器的入口和該總進水管中的一個。
在本創作的一些示例中，該第二控制閥包括第一閥口、第二閥口和第三閥口，該第二控制閥的第一閥口與該總出水管連通，該第二控制閥的第二閥口與該總進水管連通，該第二控制閥的第三閥口與該第一PTC加熱器連通，該第二控制閥的第一閥口可選擇性地連通該第二控制閥的第二閥口或該第二控制閥的第三閥口。
在本創作的一些示例中，該暖風系統還包括第二PTC加熱器，該第二PTC加熱器可選擇性地加熱該暖風管道內的換熱液體。
根據本創作的車輛，包括所述之電池熱管理系統。
下面詳細描述本創作的實施例，該實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本創作，而不能理解為對本創作的限制。
下面參考附圖詳細描述根據本創作實施例的電池組1000，該電池組1000可以應用在車輛上作為動力電池使用。
如第7圖至第9圖以及第11圖和第12圖所示，根據本創作實施例的電池組1000可以包括：箱體1、複數電池模組31、複數換熱管組件、總進水管33和總出水管34，複數電池模組31設置在箱體1內，箱體1可以起到保護和固定複數電池模組31的作用。
如第1圖、第3圖至第5圖所示，複數電池模組31均屬於電池3的一部分，複數電池模組31分成多排電池模組31，每一電池模組31設置有換熱件312，電池模組31內分佈有電芯311，換熱件312可以與電芯311換熱以改善電芯311的工作溫度，例如，在電芯311工作且溫度較高時，換熱件312可以供入換熱液體以降低電芯311的工作溫度；又如，在電芯311工作且溫度較低時，換熱件312可以供入高溫換熱液體以提升電芯311的工作溫度。
每排電池模組31至少對應一換熱管元件，例如，如第7圖至第9圖所示，每排電池模組31對應一換熱管元件，又如，如第11圖和第12圖所示，每排電池模組31對應二換熱管組件。每一換熱管元件包括多根彼此獨立的換熱管32，多根彼此獨立的換熱管32可以在電池模組31的成排方向上間隔開分佈，每一換熱管元件的任一根換熱管32連通在對應一排電池模組31中的相鄰二電池模組31的換熱件312之間。由此，每一換熱管元件可以將對應的一排電池模組31內的換熱件312連接。
如第15圖至第17圖所示，每一換熱管元件還包括位於兩端且分別用於連接總進水管33和總出水管34的分支管，其中一分支管與總進水管33相連，另一分支管與總出水管34相連，每一換熱管元件的分支管連接在位於每排電池模組31端部處的電池模組31的換熱件312的進口或出口處。分支管的設置可以將總進水管33和每排電池模組31之間連接起來，以及可以將總出水管34和每排電池模組31之間連接起來。
由此，電池組1000工作時，總進水管33可以向複數換熱管元件內供入換熱液體，換熱液體分別進入到複數換熱管元件，從而可以流過每排電池模組31內的換熱件312，並且在換熱件312內與電芯311進行熱交換，進而可以改善電芯311的工作溫度，可以延長電芯311的工作壽命，而且這樣電池模組31之間的溫差較小，電池組1000的溫度分佈均勻，工作可靠性較好。
其中，總進水管33與每一換熱管元件之間的連接方式有多種，總出水管34與每一換熱管元件之間的連接方式有多種，例如，總進水管33與每一換熱管元件可以直接連接，總出水管34與每一換熱管元件可以直接連接；又如，總進水管33與每一換熱管元件之間連接有進水連接管道35，總出水管34與每一換熱管元件之間連接有出水連接管道36。
可選地，每一換熱件312在對應的電池模組31上設置有用於與換熱管32連通的介面，其中，介面可以垂直於電池模組31的上表面。介面可以佈置在電池模組31的上表面，這樣可以避免影響複數電池模組31在箱體1內的排布，而且可以有利於換熱管元件依次將一排電池模組31內的換熱件312連接。如第2圖所示，每一換熱件312均具有進液介面3121和出液介面3122，進液介面3121和出液介面3122結構相同，進液介面3121用於連接上游的換熱管32，出液介面3122用於連接下游的換熱管32。換熱件312中有換熱液體，換熱液體可以從進液介面3121進入換熱件312，進入換熱件312的換熱液體與電芯311進行熱交換後從出液介面3122流出換熱件312，實現對電芯311的加熱或冷卻。
較佳地，換熱管32可以為波紋管，波紋管具有一定的伸縮性，可以有效吸收安裝公差。
根據本創作的一可選實施例，電池模組31的上表面上設置有限制換熱管32自由度的限位件。限位件可以有效將二電池模組31之間的換熱管32進行限位，這樣可以保證換熱管32的位置可靠性，從而可以保證電池組1000的結構可靠性。
具體地，限位件為卡環38，換熱管32卡接在卡環38內。該卡環38可以有效避免換熱管32隨意晃動，從而可以保證換熱管32的連接溫度，可以避免異響的發生。
可選地，如第7圖至第9圖所示，複數換熱管組件內的換熱液體流向相同，總進水管33位於複數電池模組31的一側，總出水管34位於複數電池模組31的相對另一側。這樣總進水管33和總出水管34佈置合理，而且可以便於對應的換熱管32分別與總進水管33和總出水管34連接，從而可以降低電池組1000的製造難度，可以降低電池組1000的製造成本。
另一種可選地，如第15圖所示，每排電池模組31對應二換熱管組件，二換熱管組件的流向交替。也就是說，每一電池模組31內可以對應二換熱件312，二換熱件312內的換熱液體流向相反，從而可以使得二換熱件312與電芯311換熱效果好，可以有利於提升電池模組31之間的溫度均勻性。
還有，複數電池模組31的相對兩側均設置有總進水管33和總出水管34。其中，分支管可以分為進水連接管道35和出水連接管道36。具體地，每排電池模組31中的第一個電池模組31的換熱件312的進液介面3121與總進水管33通過進水連接管道35相連，每排電池模組31中的最後一個電池模組31的換熱件312的出液介面3122與總出水管34通過出水連接管道36相連。進水連接管道35的數量、出水連接管道36的數量與電池模組31的組數相同。
可選地，進水連接管道35和出水連接管道36均可以為波紋管，波紋管具有一定的伸縮性，可以有效吸收安裝公差。
進水連接管道35的一端與每排電池模組31中的第一個電池模組31的換熱件312的進液介面3121通過轉接頭37可拆卸地連接，進水連接管道35的另一端與總進水管33通過轉接頭37可拆卸地連接；出水連接管道36的一端與每排電池模組31中的最後一個電池模組31的換熱件312的出液介面3122通過轉接頭37可拆卸地連接，出水連接管道36的另一端與總出水管34通過轉接頭37可拆卸地連接。換熱液體的流通管道採用上述佈置和連接方式，安裝和拆卸方便，且佔用空間小，連接穩定可靠。
如第8圖和第9圖所示，總進水管33和總出水管34設在箱體11的底板上，進液介面3121和出液介面3122設在電池模組31的頂部，所以進水連接管道35和出水連接管道36為L型管，這樣進水連接管道35和出水連接管道36可以分別配合電池模組31的側表面和上表面。
還有，卡環38還可以用於固定進水連接管道35和出水連接管道36。較佳地，進水連接管道35可以通過一卡環38固定，該卡環38設置在每排電池模組31中的第一個電池模組31的邊沿上，出水連接管道36可以通過一卡環38固定，該卡環38設置在每排電池模組31中的最後一個電池模組31的邊沿上，由此進水連接管道35和出水連接管道36不會隨意晃動，連接穩定，避免異響。
可選地，總進水管33和總出水管34的至少一段管段為矩形。矩形管段可以便於分支管的連接，而且這樣可以便於總進水管33和總出水管34在箱體1內的設置，
還有，每一換熱管32的兩端均設置有轉接頭。轉接頭可以用於與對應的換熱管32的介面相連，轉接頭的設置一方面可以保證換熱管32和換熱件312之間的連接可靠性，另一方面可以有利於降低換熱管32和換熱件312之間的連接難度。
如第3圖至第5圖、第13圖至第14圖所示，每一電池模組31均包括電芯組，換熱件312為換熱板，換熱板設置在電芯組的一側。例如，如第3圖至第5圖所示，換熱板可以夾設在二電芯組之間，這樣一換熱板可以同時與兩組電芯組進行換熱；又如，第13圖和第14圖所示，二電芯組可以相互靠近，然後二換熱板可以貼設在二電芯組相互遠離的一側。
其中每列電芯組均包括至少一排電芯311，每排電芯311均包括至少一電芯311。可以理解的是，當每列電芯組包括多排電芯311時，多排電芯311是從頂到底依次排列的。
這種換熱件312的設置位置和結構形式，能夠應用於電芯311向上層疊的結構，可以有效的利用高度方向的空間，提升電池模組31的電容量的同時，確保每一電芯311均與換熱板直接接觸，且接觸面積大，熱傳導效率高，從而換熱效果好。
可以理解的是，電池模組31的中間部位（例如，兩列電芯組之間）散熱條件差，溫升嚴重，採用將換熱板夾設在兩列電芯組之間的換熱形式，可以有效降低電池模組31發熱最嚴重區域的溫度。
較佳地，換熱件312垂直安裝在電池模組31內部，結構簡單且安裝方便。
進一步地，換熱板與每列電芯組之間均夾設有導熱墊313，電芯311與換熱板之間通過導熱墊313接觸，以便吸收安裝公差，增大接觸面積，進一步提升換熱效果。
如第4圖和第5圖所示的實施例中，導熱墊313為二，二導熱墊313分別設在換熱板的兩側。
下面參照附圖詳細描述根據本創作實施例的電池熱管理系統10000。如第1圖至第10圖所示，根據本創作實施例的電池熱管理系統10000包括上述實施例的電池組1000、換熱迴圈管道、製冷系統4、暖風系統5和第一PTC加熱器6。
電池組1000可以安裝在電動汽車上，為電動汽車提供動力輸出以及為車上其他用電裝置供電的儲能裝置，可進行反復充電。電池組1000內可以設有若乾電池模組31。
電池組1000具有總進水口21和總出水口22，總進水口21形成在總進水管33上，總出水口22形成在總出水管34上。換熱迴圈管道的兩端分別與總進水口21和總出水口22相連，即換熱迴圈管道連接在總進水口21和總出水口22之間。
換熱液體從總進水口21進入電池組1000與電池組1000熱交換後從總出水口22流出至換熱迴圈管道，如此往復迴圈實現換熱液體與電池組1000的熱交換。
製冷系統4和暖風系統5，製冷系統4包括壓縮機42、冷凝器43和換熱器41，冷媒在壓縮機42、冷凝器43和換熱器41中迴圈流動，發生狀態變化，與外界進行熱量交換，實現駕駛室內的製冷。在本創作的實施例中，製冷系統4為熱管理系統10000提供冷卻功率。
換熱器41包括相互換熱的第一換熱通道411和第二換熱通道412，第一換熱通道411串聯在壓縮機42和冷凝器43之間，第二換熱通道412為換熱迴圈管道的一部分，即第一換熱通道411內流動的是冷媒，第二換熱通道412串聯在電池組1000的總進水口21和總出水口22之間，第二換熱通道412內流動的是換熱液體。
較佳地，換熱器41為板式換熱器41，從而結構簡單、成本低。
暖風系統5用於加熱空氣，實現駕駛室內的制熱。
暖風系統5包括暖風管道51、暖風管道51可選擇性地與換熱迴圈管道連通，也就是說，當需要開啟暖風系統5時，換熱迴圈管道內的換熱液體可以流入暖風通道51，由此暖風管道51內流動的也是換熱液體，換熱液體被加熱時，暖風通道51與流經他的空氣換熱，以實現駕駛室內的制熱；當不需要開啟暖風系統5時，換熱迴圈管道內的換熱液體也可以不流入暖風通道51，根據需求可以合理選擇換熱液體的流動路徑，降低熱量損失。
第一PTC加熱器6為熱管理系統10000的電池組1000提供加熱功率。第一PTC加熱器6用於可選擇性地加熱換熱迴圈通道內的換熱液體，需要對換熱液體加熱時，給第一PTC加熱器6通電，不需要對換熱液體加熱時，給第一PTC加熱器6斷電。
換熱迴圈管道上可以設有水泵2006、水箱2007，水泵2006主要為換熱液體的循環系統提供動力，水箱2007主要用於換熱液體的循環系統添加換熱液體，並儲存換熱液體。
在本創作的一具體的實施例中，水箱2007的出入口、水泵2006的入口和第二換熱通道412的出口可以通過第一三通閥91相連通。
可選地，水箱2007可以為電動汽車100000的副水箱，從而熱管理系統10000可以利用電動汽車100000的現有部件，節省成本和佈局空間。
當電池組1000的溫度過低時，熱管理系統10000啟動，第一PTC加熱器6通電，第一PTC加熱器6利用熱敏電阻特性，電阻隨溫度升高迅速增大，通電後電阻發熱。
此時若駕駛室內未開啟暖風系統5，則如第1圖和第10圖所示，換熱液體依次流經第二換熱通道412、水泵2006、第一PTC加熱器6、電池組1000、第二換熱通道412，且換熱液體在第二換熱通道412處可以與第一換熱通道411內的冷媒進行熱交換，從而第一PTC加熱器6加熱換熱液體，可以實現對電池組1000的加熱。當電池組1000的溫度超過預定值時，第一PTC加熱器6的加熱功率慢慢減小，以使電池組1000維持在適宜溫度。
此時若駕駛室內開啟暖風系統5，則如第1圖和第10圖所示，換熱液體依次流經水泵2006、第一PTC加熱器6、電池組1000後，一部分進入第二換熱通道412，且換熱液體在第二換熱通道412處可以與第一換熱通道411內的冷媒進行熱交換，從而第一PTC加熱器6加熱換熱液體，實現對電池組1000的加熱，另一部分進入暖風通道51，在暖風通道51處於吹過暖風通道51的空氣熱交換，實現對駕駛室的加熱。
當然，為了提升用戶使用的舒適度，可以優先滿足暖風通道51的熱量需求，當駕駛室內的溫度達到預定溫度後，只需維持駕駛室內的溫度維持平衡。
可以理解的是，維持駕駛室內的溫度維持平衡，是指，隨著電池組1000的溫度上升後，當電池組1000的溫度比換熱液體的溫度高的時候，可以利用電池組1000的熱量加熱換熱液體，由此可以減小第一PTC加熱器6的加熱功率，使供給駕駛室的溫度維持平衡，達到能量合理利用的目的。
根據本創作實施例的電池組1000熱管理系統10000，可以通過第一PTC加熱器6加熱換熱液體，以實現對電池組1000的加熱以及對駕駛室的加熱。
當電池組1000的溫度過高時，熱管理系統10000啟動，製冷系統4的壓縮機42啟動，將冷媒壓縮，經過冷凝器43冷卻後，冷媒通過膨脹閥膨脹後，進入第一換熱通道411內，製冷系統4中的冷媒與第二換熱通道412的換熱液體進行熱交換，換熱液體經過冷卻後，在水泵2006的驅動下，在換熱迴圈管道與電池組1000之間迴圈，並與電池組1000進行熱交換，以降低電池組1000的溫度。
當駕駛室內需要開啟製冷系統4對駕駛室降溫時，製冷系統4滿足電池組1000的冷卻需求，且滿足駕駛室內的製冷需求。
當電池組1000不需要進行冷卻或者加熱時，如果各電池模組31之間的溫度差異超過設定值後，也可以單獨啟動水泵2006，進行電池組1000內部的換熱液體循環，從而減少電池模組31之間的溫差。
根據本創作實施例的熱管理系統10000，通過電動汽車1000的製冷系統4的冷媒與換熱液體的熱交換實現換熱液體的降溫，以實現電池組1000的冷卻，通過第一PTC加熱器6實現對換熱液體的加熱，以實現加熱電池組1000以及駕駛室的作用，且在不同的外界環境下，電池組1000依然處於適宜溫度，保證了電池組1000溫度的均勻性和溫度穩定性，熱管理效率更高，且利用換熱液體與電池組1000進行熱交換，使電池組1000的受熱均勻，電池組1000內的複數電池模組31之間溫差小，換熱迴圈管道佔用空間小，成本低，同時無需增加太多週邊裝置驅動換熱液體在換熱迴圈管道與電池組1000之間迴圈流動，節省了電動汽車的耗電量。
此外，根據本創作實施例的熱管理系統10000，將電動汽車100000的空調系統與電池組1000的加熱和冷卻相結合，可以優先保證空調系統的使用需求，當電池組1000溫度達到預定值後，電池組1000的能量又能補充第一PTC加熱器6的加熱功率，達到整車能量充分利用的目的和效果。
下面參照第1圖和第10圖詳細描述根據本創作的電池熱管理系統10000的一些具體的實施例。
如第1圖和第10圖所示，根據本創作實施例的電池熱管理系統10000包括電池組1000、換熱迴圈管道、包括製冷系統4和暖風系統5的電動汽車100000的空調系統、第一PTC加熱器6、第一控制閥7和第二控制閥8。
電池組1000具有總進水口21和總出水口22，換熱迴圈管道的兩端分別與總進水口21和總出水口22相連。製冷系統4包括壓縮機42、冷凝器43和換熱器41。換熱器41包括相互換熱的第一換熱通道411和第二換熱通道412，第一換熱通道411串聯在壓縮機42和冷凝器43之間，第二換熱通道412為換熱迴圈管道的一部分。第一PTC加熱器6用於可選擇性地加熱換熱迴圈通道內的換熱液體。
暖風系統5包括暖風管道51。暖風管道51與換熱迴圈管道通過第一控制閥7可選擇性地連通，由此控制簡單，便於熱管理系統10000的工作模式的切換。
具體地，第一控制閥7可以調節從換熱迴圈通道流入總進水口21的換熱液體的流量，且第一控制閥7可以調節從換熱迴圈通道流入暖風通道51的換熱液體的流量。也就是說，第一控制閥7為流量調節閥。
更加具體地，如第1圖和第10圖所示，第一控制閥7包括第一閥口A1、第二閥口A2和第三閥口A3，第一控制閥7的第一閥口A1與第一PTC加熱器6的出口連通，第一控制閥7的第二閥口A2與暖風管道51連通，第一控制閥7的第三閥口A3與總進水口21連通。
第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第二閥口A2連通且流量可調，例如可以調整第一閥口A1與第二閥口A2的連通處的開口大小。
第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第三閥口A3連通且流量可調，例如可以調整第一閥口A1與第三閥口A2的連通處的開口大小。
也就是說，若駕駛室內開啟暖風系統5，換熱迴圈通道內的換熱液體，經過第一PTC加熱器6加熱後，可以全部流入暖風管道51經暖風管道51再流入總進水口21，也可以全部直接流入總進水口21，還可以一部分流入暖風管道51，另一部分流入總進水口21。
總出水口22通過第二控制閥8可選擇性地連通第一PTC加熱器6的入口和總進水口21中的一個，也就是說，當第二控制閥8連通總出水口22與第一PTC加熱器6的入口時，換熱液體可以經過第一PTC加熱器6加熱後流入總進水口21，當第二控制閥8連通總出水口22與總進水口21時，換熱液體可以不經過第一PTC加熱器6加熱，直接流入總進水口21。
更加具體地，如第1圖和第10圖所示，第二控制閥8包括第一閥口B1、第二閥口B2和第三閥口B3，第二控制閥8的第一閥口B1與總出水口22連通，第二控制閥8的第二閥口B2與總進水口21連通，第二控制閥8的第三閥口B3與第一PTC加熱器6的入口連通。
第二控制閥8的第一閥口B1可選擇地連通第二控制閥8的第二閥口B2或第二控制閥8的第三閥口B3。第二控制閥8可以為通斷閥。
可選地，第一PTC加熱器6可以設在換熱迴圈通道的外周面上以間接加熱換熱液體，由此換熱效率高且換熱迴圈通道的密封性能好。
可選地，第一PTC加熱器6可以設在換熱迴圈通道內以直接加熱換熱液體，由此換熱效率更高。
可以理解的是，第一PTC加熱器6本身並不具有供換熱液體流通的通道，但第一PTC加熱器6可以設在換熱迴圈通道的外周面上以間接加熱換熱液體，或者第一PTC加熱器6可以設在換熱迴圈通道內以直接加熱換熱液體，這裡“第一控制閥7的第一閥口A1與第一PTC加熱器6的出口連通，第二控制閥8的第三閥口B3與第一PTC加熱器6的入口連通”是指：換熱迴圈通道中的設有第一PTC加熱器6的部分的出口與第一控制閥7的第一閥口A1連通，換熱迴圈通道中的設有第一PTC加熱器6的部分的入口與第二控制閥8的第三閥口B3連通。
當第一PTC加熱器6可以設在換熱迴圈通道內以直接加熱換熱液體時，換熱液體為絕緣介質。
如第1圖和第10圖所示的實施例中，第二控制閥8的第二閥口B2、第一控制閥7的第三閥口A3、總進水口21可以通過第二三通閥92連通，暖風通道51的出口、第二控制閥8的第二閥口B2和總進水口21可以通過第三三通閥93連通。由此，連接方便，換熱選好通道的佈置容易。
進一步地，如第10圖所示，在本創作的一些實施例中，製冷系統4還可以包括第三換熱通道44，第三換熱通道44串聯在壓縮機42和冷凝器43之間，第三換熱通道44和暖風管道51相互換熱。由此，當製冷系統4開啟後，第三換熱通道44內的冷媒與暖風管道51內的換熱液體進行熱交換，由此冷媒在第三換熱通道44處以及第一換熱通道411處均可以與換熱液體進行熱交換，換熱液體的冷卻速度快，電池組1000的冷卻效率更高。
在一些實施例中，暖風系統5還可以包括第二PTC加熱器，第二PTC加熱器可選擇性地加熱暖風通道51內的換熱液體，也就是說，暖風系統5單獨設置一第二PTC加熱器來加熱暖風通道51內的換熱液體，暖風系統5制熱效率高，駕駛室內溫度提升快，可以減小第一PTC加熱器的加熱功率。
下面參照第1圖和第10圖詳細描述根據本創作實施例的電池熱管理系統10000的第一至第五種工作模式：
1）、第一種工作模式：該模式下第一PTC加熱器6僅加熱電池組1000
具體地，當電池組1000的溫度過低時，第一PTC加熱器6通電，製冷系統4不工作，暖風系統5不工作，水泵2006啟動，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第三閥口B3連通，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第二閥口B2斷開，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第三閥口A3連通，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第二閥口A2斷開。
換熱液體的流動路徑為：總出水口22、第二換熱通道412、水泵2006、第二控制閥8的第一閥口B1、第二控制閥8的第三閥口B3、第一PTC加熱器6、第一控制閥7的第一閥口A1、第一控制閥7的第三閥口A3、總進水口21、與電池組1000熱交換後，從總出水口22流出，往復迴圈，實現對電池組1000的加熱。
2）、第二種工作模式：該模式下第一PTC加熱器6同時加熱電池組1000和暖風系統5
具體地，當電池組1000的溫度過低時，第一PTC加熱器6通電，製冷系統4不工作，暖風系統5工作，水泵2006啟動，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第三閥口B3連通，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第二閥口B2斷開，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第三閥口A3連通且流量可調，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第二閥口A2連通且流量可調。
換熱液體的流動路徑為：依次流經總出水口22、第二換熱通道412、水泵2006、第二控制閥8的第一閥口B1、第二控制閥8的第三閥口B3、第一PTC加熱器6後，從第一PTC加熱器6的出口分為兩路，一路經由第一控制閥7的第一閥口A1、第一控制閥7的第三閥口A3、總進水口21、與電池組1000熱交換後，從總出水口22流出，往復迴圈，實現對電池組1000的加熱，另一路經由第一控制閥7的第一閥口A1、第一控制閥7的第二閥口A2、暖風通道51、在暖風通道51處於空氣熱交換，實現對駕駛室的制熱，經由總進水口21、進入電池組1000，從總出水口22流出，往復迴圈。
經過第一PTC加熱器6加熱的液體通過第一控制閥7，通過控制第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第三閥口A3連通處的流量，並通過控制第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第二閥口A2連通處的流量，來分配流入暖風通道5和直接進入總進水口21的換熱液體的流量，即分配用於暖風系統5制熱和用於加熱電池組1000的熱量。
剛開始，通過第一控制閥7的第三閥口A3的換熱液體的流量小於通過第一控制閥7的第二閥口A2的換熱液體的流量，按預定比例優先分配給暖風系統5的熱量多一些，優先滿足駕駛室內的制熱要求。
當駕駛室內的溫度升高後，只需要保證能維持駕駛室的溫度平衡就可以了，這時通過第一控制閥7的第三閥口A3的換熱液體的流量大於通過第一控制閥7的第二閥口A2的換熱液體的流量。
隨著電池組1000的工作溫度上升後，當電池組1000的溫度比換熱液體的溫度高的時候，此時，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第三閥口A3斷開，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第二閥口A2連通且連通處流量最大，這樣可以利用電池組1000的熱量加熱換熱液體，第一PTC加熱器6可以減小加熱功率，供給駕駛室的溫度維持平衡，達到整車能量合理利用的目的。
3）、第三種工作模式：該模式下製冷系統4僅冷卻電池組1000
當電池組1000的溫度過高時，第一PTC加熱器6斷電，製冷系統4工作，暖風系統5不工作，水泵2006啟動，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第三閥口B3斷開，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第二閥口B2連通。
在如第1圖所示的實施例中，換熱液體依次流經總出水口22、第二換熱通道412，換熱液體在第二換熱通道412處與第一換熱通道411內的冷媒熱交換，被冷卻後的換熱液體經由水泵2006、第二控制閥8的第一閥口B1、第二控制閥8的第二閥口B2、總進水口21進入電池組1000，與電池組1000熱交換後，從總出水口22流出，往復迴圈，實現對電池組1000的冷卻。
在如第10圖所示的實施例中，製冷系統4還可以包括第三換熱通道44，當電池組1000的溫度過高時，第一PTC加熱器6斷電，製冷系統4工作，暖風系統5不工作，水泵2006啟動，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第三閥口B3連通，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第二閥口B2斷開，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第三閥口A3斷開，第一控制閥7的第一閥口A1與第一控制閥7的第二閥口A2連通。
在該具體實施例中，換熱液體依次流經總出水口22、第二換熱通道412、換熱液體在第二換熱通道412處與第一換熱通道411內的冷媒熱交換，被冷卻後的換熱液體經由水泵2006、第二控制閥8的第一閥口B1、第二控制閥8的第三閥口B3、第一控制閥7的第一閥口A1、第一控制閥7的第二閥口A2、進入暖風通道51，換熱液體在暖風通道處於第三換熱通道44內的冷媒熱交換，冷卻後的換熱液體經由總進水口21進入電池組1000，與電池組1000熱交換後，從總出水口22流出，往復迴圈，實現對電池組1000的冷卻。
簡言之，電池組1000的冷卻，可以根據實際冷卻需要，選擇合適的換熱液體的流動路徑，熱管理系統1000的適用範圍更廣泛。
4）、第四種工作模式：該模式下製冷系統4冷卻電池組1000且冷卻駕駛室
在該模式時，製冷系統4同時冷卻電池組1000和冷卻駕駛室，製冷系統1000冷卻電池組1000時換熱液體的流動路徑與製冷系統4僅冷卻電池組1000時換熱液體的流動路徑相同。
5）、第五種工作模式：該模式下電池組1000的內部迴圈
當電池組1000不需要進行冷卻，也不需要加熱時，如果各電池模組31之間的溫度差異超過設定值後，也可以單獨啟動水泵2006，進行電池組1000內部的換熱液體循環，從而減少電池模組31之間的溫差。
此時，第一PTC加熱器6斷電，製冷系統4不工作，暖風系統5不工作，水泵2006啟動，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第三閥口B3斷開，第二控制閥8的第一閥口B1與第二控制閥8的第二閥口B2連通。
換熱液體的流動路徑為：總出水口22、第二換熱通道412、水泵2006、第二控制閥8的第一閥口B1、第二控制閥8的第二閥口B2、總進水口21、與電池組1000的各電池模組31熱交換後，從總出水口22流出，往復迴圈，以平衡電池組膜31之間的溫差，使電池組1000的溫度更均勻。
簡言之，根據本創作實施例的電池熱管理系統10000，根據不同的外部環境，對電池組1000進行溫度控制，使電池組1000始終處於適宜溫度，且利用了製冷系統4的能量為電池組1000製冷，利用電池組1000的第一PTC加熱器為暖風系統5供暖，結構簡單且整車能量分配合理。
下面根據第1圖和第10圖簡單描述根據本創作的電動汽車100000，如第1圖和第10圖所示，根據本創作實施例的電動汽車100000包括上述電池熱管理系統10000和電池管理器3000。
電池管理器3000用於採集電池組1000的資訊，例如電壓資訊、電流資訊、溫度資訊，以對電池組1000進行監控。
電池管理器3000與電池熱管理系統10000的製冷系統4以及第一PTC加熱器6均相連，以對電池組1000進行管理。可選地，電池管理器3000可與製冷系統4以及第一PTC加熱器6進行CAN通訊，電池管理器3000還可控制高壓接觸器的通斷。
電動汽車100000正常工作的情況下，電池管理器3000採集電池組1000的相關資訊，包括電池組1000的溫度、電壓、電流等資訊，對電池組1000進行監控。
當電池管理器3000檢測到的電池組1000的平均溫度T達到高溫報警溫度值時, 製冷系統4開始工作，熱管理系統1000進入第三種工作模式或第四種工作模式。
當電池管理器3000檢測到電池組1000的平均溫度T達到低溫報警溫度值時，第一PTC加熱器6通電工作，熱管理系統1000進入第一種工作模式或第二種工作模式。
根據本創作實施例的電動汽車10000，通過電池管理器3000監測電池組1000的溫度，即時控制製冷系統4以及第一PTC加熱器6的開啟和關閉，並調整製冷系統4以及第一PTC加熱器6的功率，實現電池組1000的熱管理，使電池組1000始終處於適宜溫度。根據本創作實施例的電動汽車10000，結構簡單，適應不同環境和氣候，電池組1000的熱管理效果好。
在本創作的描述中，需要理解的是，術語 “上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、 “軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本創作和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本創作的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括至少一該特徵。在本創作的描述中，“複數”的含義是至少二，例如二，三等，除非另有明確具體的限定。
在本創作中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是二元件內部的連通或二元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本創作中的具體含義。
在本創作中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵 “上”或“下”可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵“之上”、“上方”和“上面”可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語“一實施例”、“一些實施例”、 “示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本創作的至少一實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一或複數實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本創作的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本創作的限制，本領域的普通技術人員在本創作的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
A1、B1‧‧‧第一閥口
A2、B2‧‧‧第二閥口
A3、B3‧‧‧第三閥口
1‧‧‧箱體
3‧‧‧電池
4‧‧‧製冷系統
5‧‧‧暖風系統
6‧‧‧第一PTC加熱器
7‧‧‧第一控制閥
8‧‧‧第二控制閥
21‧‧‧總進水口
22‧‧‧總出水口
31‧‧‧電池模組
32‧‧‧換熱管
33‧‧‧總進水管
34‧‧‧總出水管
35‧‧‧進水連接管道
36‧‧‧出水連接管道
37‧‧‧轉接頭
38‧‧‧卡環
41‧‧‧換熱器
42‧‧‧壓縮機
43‧‧‧冷凝器
44‧‧‧第三換熱通道
51‧‧‧暖風通道
91‧‧‧第一三通閥
92‧‧‧第二三通閥
93‧‧‧第三三通閥
311‧‧‧電芯
312‧‧‧換熱件
313‧‧‧導熱墊
411‧‧‧第一換熱通道
412‧‧‧第二換熱通道
1000‧‧‧電池組
2006‧‧‧水泵
2007‧‧‧水箱
3000‧‧‧電池管理器
3121‧‧‧進液介面
3122‧‧‧出液介面
10000‧‧‧熱管理系統
100000‧‧‧電動汽車
第1圖是根據本創作的電池熱管理系統的一實施例的示意圖； 第2圖是根據本創作實施例的電池模組的結構示意圖； 第3圖是根據本創作實施例的電池模組的內部的第一視角的結構示意圖； 第4圖是根據本創作實施例的電池模組的內部的第二視角的結構示意圖； 第5圖是根據本創作實施例的電池模組的內部的第三視角的結構示意圖； 第6圖是根據本創作實施例的電池組的換熱介質的流路圖； 第7圖是根據本創作實施例的電池組的第一視角的結構示意圖； 第8圖是根據本創作實施例的電池組的第二視角的結構示意圖； 第9圖是根據本創作實施例的電池組的第三視角的結構示意圖； 第10圖是根據本創作的電池熱管理系統的另一實施例的示意圖； 第11圖是根據本創作另一實施例的電池組的第一視角的結構示意圖； 第12圖是根據本創作另一實施例的電池組的第二視角的結構示意圖； 第13圖是根據本創作實施例的電池模組的內部的第一視角的結構示意圖； 第14圖是根據本創作實施例的電池模組的內部的第二視角的結構示意圖； 第15圖至第17圖是根據本創作的電池熱管理系統的再一實施例的示意圖。

Claims (22)

  1. 一種電池組，其特徵在於，包括： 一箱體； 複數電池模組，該複數電池模組設置在該箱體內，該複數電池模組分成多排電池模組，每一該電池模組設置有一換熱件； 複數換熱管元件，每排該電池模組至少對應一該換熱管元件，每一該換熱管元件包括多根彼此獨立的換熱管和二分支管，每一該換熱管元件的任一根該換熱管連通在對應一排電池模組中的相鄰二電池模組的換熱件之間，每一該換熱管元件的該分支管連接在位於每排電池模組端部處的該電池模組的換熱件的進口或出口處； 一總進水管和一總出水管，該總進水管和該總出水管分別與每一該換熱管元件的二分支管相連。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，每一該換熱件在對應的該電池模組上設置有用於與該換熱管連通的介面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，該換熱管為一波紋管。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，該電池模組的上表面上設置有限制該換熱管自由度的一限位件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電池組，其中，該限位件為一卡環，該換熱管卡接在該卡環內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，該複數換熱管組件內的換熱液體流向相同，該總進水管位於該複數電池模組的一側，該總出水管位於該複數電池模組的相對另一側。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，每排電池模組對應二換熱管組件，二該換熱管組件的流向交替。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，該複數電池模組的相對兩側均設置有該總進水管和該總出水管。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電池組，其中，該分支管為L形以配合該電池模組的側表面和上表面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，該總進水管和該總出水管的至少一段管段為矩形。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之電池組，其中，每一該換熱管的兩端均設置有一轉接頭。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述之電池組，其中，每一該電池模組均包括一電芯組，該換熱件為一換熱板，該換熱板設置在該電芯組的一側。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電池組，其中，該換熱板與該電芯組之間均夾設有一導熱墊。
  14. 一種電池熱管理系統，其特徵在於，包括： 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述之電池組； 一換熱迴圈管道，該換熱迴圈管道的兩端分別與該總進水管和該總出水管相連； 一製冷系統和一暖風系統，該製冷系統包括一壓縮機、一冷凝器和一換熱器，該換熱器包括相互換熱的一第一換熱通道和一第二換熱通道，該第一換熱通道串聯在該壓縮機和該冷凝器之間，該第二換熱通道為該換熱迴圈管道的一部分，該暖風系統用於加熱空氣，該暖風系統包括一暖風管道，該暖風管道與該換熱迴圈通道可選擇性地連通； 一第一PTC加熱器，該第一PTC加熱器用於可選擇性地加熱該換熱迴圈通道內的換熱液體。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電池熱管理系統，其中，該製冷系統還包括一第三換熱通道，該第三換熱通道串聯在該壓縮機和該冷凝器之間，該第三換熱通道和該暖風管道相互換熱。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之電池熱管理系統，還包括一第一控制閥，該暖風管道與該換熱迴圈通道通過該第一控制閥可選擇性地連通。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電池熱管理系統，其中，該第一控制閥調節從該換熱迴圈通道流入該總進水管的換熱液體的流量，且調節從該換熱迴圈通道流入該暖風通道的換熱液體的流量。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電池熱管理系統，其中，該第一控制閥包括一第一閥口、一第二閥口和一第三閥口，該第一控制閥的第一閥口與該第一PTC加熱器的出口連通，該第一控制閥的第二閥口與該暖風管道連通，該第一控制閥的第三閥口與該總進水管連通，該第一控制閥的第一閥口與該第一控制閥的第二閥口連通且流量可調，該第一控制閥的第一閥口與該第一控制閥的第三閥口連通且流量可調。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電池熱管理系統，其中，還包括一第二控制閥，該總出水管通過該第二控制閥可選擇性地連通該第一PTC加熱器的入口和該總進水管中的一個。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電池熱管理系統，其中，該第二控制閥包括一第一閥口、一第二閥口和一第三閥口，該第二控制閥的第一閥口與該總出水管連通，該第二控制閥的第二閥口與該總進水管連通，該第二控制閥的第三閥口與該第一PTC加熱器連通，該第二控制閥的第一閥口可選擇性地連通該第二控制閥的第二閥口或該第二控制閥的第三閥口。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之電池熱管理系統，其中，該暖風系統還包括一第二PTC加熱器，該第二PTC加熱器可選擇性地加熱該暖風管道內的換熱液體。
  22. 一種車輛，其特徵在於，包括如申請專利範圍第14項至第21項中任一項所述之一電池熱管理系統。
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