電池模塊的熱管理系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種電池模塊的熱管理系統(tǒng)，包括用以容納電池模塊密封的電池箱體，換熱器，以及多組超導(dǎo)熱板；所述的超導(dǎo)熱鋁板一端與換熱器連接以進(jìn)行熱交換，另一端被夾持定位在電池模塊之間；所述的換熱器設(shè)置在所述的電池箱體的外部并串接在溫控回路上，所述的電池模塊上設(shè)有與BMS連接的溫度傳感器，所述的BMS控制所述的溫控回路以對(duì)所述的換熱器加熱或者冷卻。本實(shí)用新型能夠滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)IP67要求，將電池模塊封閉在電池箱體內(nèi)部，與傳統(tǒng)風(fēng)冷相比，可以防止灰塵進(jìn)入、雨水灌入、腐蝕性溶液滴濺等原因造成的電池短路。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電池模塊的熱管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種電池模塊的熱管理系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著不可再生資源消耗的不斷加劇以及地球溫度的逐年攀升，電動(dòng)汽車(chē)逐漸受到青睞，動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車(chē)的能量來(lái)源，其性能穩(wěn)定性直接影響電動(dòng)汽車(chē)性能及安全，為了使電動(dòng)汽車(chē)?yán)锍淘黾右约爱?dāng)電動(dòng)汽車(chē)處于爬坡、加速工況時(shí)，需要?jiǎng)恿﹄姵赜休^高的容量及較高的功率密度，而隨之帶來(lái)的問(wèn)題就是電池溫升，當(dāng)電池?zé)崃恐饾u積聚而不能散掉時(shí)，電池可能發(fā)生爆炸、起火，存在安全隱患，當(dāng)熱管理達(dá)不到要求時(shí)會(huì)引起電池單體溫度不均勻，長(zhǎng)期電池溫度不均勻會(huì)引起電池電池壽命快速下降，而動(dòng)力電池在低溫下運(yùn)行容量衰減嚴(yán)重，因此合理有效的熱管理系統(tǒng)會(huì)極大提高電動(dòng)汽車(chē)安全性及使用壽命；
[0003]目前存在動(dòng)力電池冷卻技術(shù)主要有自然冷卻、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)高功率運(yùn)行時(shí)自然冷卻不能滿(mǎn)足冷卻要求;風(fēng)冷是在電池箱體內(nèi)安裝風(fēng)扇，強(qiáng)制冷卻電池，但存在電池溫度不均勻、冷卻速度慢等缺點(diǎn)，同時(shí)不能滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)IP67要求，因此風(fēng)冷已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)用要求;水冷目前存在多種形式，但普遍存在的問(wèn)題是冷卻水管布置在電池箱體內(nèi)，電池箱體內(nèi)空間狹小布置管路困難，同時(shí)冷卻水冷破損極易引起電池短路，存在安全隱患。加熱系統(tǒng)，主要采用PTC加熱器或者電阻絲加熱片貼在電池表面實(shí)現(xiàn)加熱功能，但PTC加熱器或者電阻絲加熱器都存在溫度不均勻現(xiàn)象，會(huì)引起電池溫升不均勻，通過(guò)液體管路來(lái)加熱電池系統(tǒng)也存在漏液?jiǎn)栴}，因此現(xiàn)行熱管理系統(tǒng)很難滿(mǎn)足動(dòng)力電池安全穩(wěn)定運(yùn)行?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中熱管理系統(tǒng)很難滿(mǎn)足動(dòng)力電池安全穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題，提供一種電池模塊熱管理系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種電池模塊的熱管理系統(tǒng)，包括用以容納電池模塊密封的電池箱體，換熱器，以及多組超導(dǎo)熱板;所述的超導(dǎo)熱鋁板一端與換熱器連接以進(jìn)行熱交換，另一端被夾持定位在電池模塊之間；所述的換熱器設(shè)置在所述的電池箱體的外部并串接在溫控回路上，所述的電池模塊上設(shè)有與BMS連接的溫度傳感器，所述的BMS控制所述的溫控回路以對(duì)所述的換熱器加熱或者冷卻。
[0007]所述的電池模塊在電池箱體內(nèi)左右間隔設(shè)置且前后呈兩行布列，在兩行之間的通道中設(shè)置有多個(gè)尾部與換熱器連接且相緊密接觸的超導(dǎo)熱鋁板，所述的超導(dǎo)熱鋁板的頭部依次向外垂直彎折并插入對(duì)應(yīng)的左右相鄰的兩電池模塊間。
[0008]所述的超導(dǎo)熱板的截面為矩形，方形，三角形，橢圓形或者圓形中的一種。
[0009]所述的溫控回路包括依次經(jīng)管路連通的水箱、水栗和電磁三通閥，所述的電磁三通閥的兩個(gè)閥口分別連接有加熱部件和冷卻部件;所述的加熱部件和冷卻部件一端并接入所述的換熱器的進(jìn)水口，所述的換熱器的出水口經(jīng)回流管連通至水箱。
[0010]所述的加熱部件為PTC加熱器，所述的冷卻部件為散熱器。
[0011]所述的水栗的出水口與所述的水箱之間增設(shè)溢流管路，在所述的溢流管上設(shè)置有溢流閥。
[0012]所述的換熱器里面設(shè)置蛇形冷凝管。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]1、本實(shí)用新型能夠滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)IP6 7要求，將電池模塊封閉在電池箱體內(nèi)部，與傳統(tǒng)風(fēng)冷相比，可以防止灰塵進(jìn)入、雨水灌入、腐蝕性溶液滴濺等原因造成的電池短路。
[0015]2.同時(shí)超導(dǎo)熱板均勻布置于電池模塊中間，通過(guò)其超強(qiáng)的導(dǎo)熱系數(shù)能夠快速的將電池?zé)崃總鬟f給冷卻系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電池單體溫度均衡，且該熱管理系統(tǒng)能夠在低溫和高溫環(huán)境下進(jìn)行工作，通過(guò)布置于電池單體中溫度傳感器，將溫度信號(hào)傳遞給BMS(電池管理系統(tǒng))，通過(guò)BMS(電池管理系統(tǒng))控制加熱管路或者冷卻管路的運(yùn)行，將電池溫度控制在合理溫度范圍內(nèi)。
[0016]3.本實(shí)用新型的冷卻管路以及加熱管路均布置在電池箱體外部，只有超導(dǎo)熱板布置于電池箱體內(nèi)部，因此若管路存在漏液，不會(huì)引起電池短路，安全性比傳統(tǒng)液冷系統(tǒng)高， 同時(shí)避免了在箱體內(nèi)布置管路，使電池箱體結(jié)構(gòu)緊密，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0017]4.本實(shí)用新型采用超導(dǎo)熱板作為主要導(dǎo)熱原件，其密度較低能夠減輕電池箱體重量，其超高導(dǎo)熱系數(shù)能夠快速與空氣完成熱交換保持電池箱體溫度在30°C±2°C，使電池工作在最佳工作溫度環(huán)境，同時(shí)能夠快速與換熱器完成熱交換，通過(guò)冷卻回路或者加熱回路將熱量傳出箱體外或者導(dǎo)入箱體內(nèi)。
[0018]5.本實(shí)用新型采用電磁三通閥實(shí)現(xiàn)冷卻和加熱回路切換，這樣節(jié)省了管路，提高了空間利用率。
[0019]6.本實(shí)用新型設(shè)置在電池模塊上的溫度傳感器與BMS(電池管理系統(tǒng))連接從而控制水栗流量，能夠精確控制電池溫度，使電池能夠工作在不同環(huán)境溫度中，同時(shí)能夠滿(mǎn)足電池高倍率放電和快速充電，能夠降低電池容量差異，減輕電池容量差異帶來(lái)的壽命降低，同時(shí)能夠提高電池使用率。【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是電池模塊熱管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。[0021 ]圖2是超導(dǎo)熱板與換熱器安裝結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇22]圖3是熱管理控制策略流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和最佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。[〇〇24]圖1-2示出一種電池模塊的熱管理系統(tǒng)，包括用以容納電池模塊1密封的電池箱體 12,換熱器7,以及多組超導(dǎo)熱板2;電池模塊1由電池單體串并聯(lián)組成。所述的超導(dǎo)熱鋁板2 一端與換熱器7連接以進(jìn)行熱交換，另一端被夾持定位在電池模塊1之間;所述的換熱器7設(shè)置在所述的電池箱體12的外部并串接在溫控回路上，所述的電池模塊1上設(shè)有與BMS連接的溫度傳感器，所述的BMS控制所述的溫控回路以對(duì)所述的換熱器加熱或者冷卻。
[0025]所述的電池模塊1在電池箱體內(nèi)左右間隔設(shè)置且前后呈兩行布列，在兩行之間的通道中設(shè)置有多個(gè)尾部與換熱器7連接且相緊密接觸的超導(dǎo)熱鋁板2,所述的超導(dǎo)熱鋁板2 的頭部依次向外垂直彎折并插入對(duì)應(yīng)的左右相鄰的兩電池模塊間。所述的超導(dǎo)熱板的截面為矩形，方形，三角形，橢圓形或者圓形中的一種。[〇〇26]所述的溫控回路包括依次經(jīng)管路連通的水箱10、水栗6和電磁三通閥5,所述的電磁三通閥5的兩個(gè)閥口分別連接有加熱部件和冷卻部件;所述的加熱部件為PTC加熱器4,所述的冷卻部件為散熱器3。所述的加熱部件和冷卻部件一端并接入所述的換熱器7的進(jìn)水口，所述的換熱器的出水口經(jīng)回流管11連通至水箱。所述的換熱器里面設(shè)置蛇形冷凝管。所述的水栗6的出水口與所述的水箱之間增設(shè)溢流管路，在所述的溢流管上設(shè)置有溢流閥9。 水栗6與水箱10由兩條管路連接，一是直接連接，二是通過(guò)溢流閥9連接，溢流閥作用是保持系統(tǒng)壓力在安全范圍內(nèi)。水栗6出水口與電磁三通閥5直接連接，電磁三通閥兩個(gè)閥口分別對(duì)應(yīng)兩條回路，一條連接散熱器3形成冷卻回路，一條連接PTC加熱器4形成加熱回路，兩條回路都與換熱器7連接，水介質(zhì)在換熱器與超導(dǎo)熱板2完成熱交換，由換熱器流出的水介質(zhì)最終流入水箱10，整條循環(huán)回路完成循環(huán)。[〇〇27]如圖3所示的熱管理控制策略，BM8S通過(guò)對(duì)電池模塊溫度采集分析，對(duì)水栗6、電磁三通閥5、PTC加熱4、散熱器3進(jìn)行控制。當(dāng)電池溫度15°C〈T〈35°C，時(shí)，此時(shí)電池工作在合理溫度范圍內(nèi)，因此不需要進(jìn)行熱管理，水栗6、電磁三通閥5、PTC加熱器4、換熱器7處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0028]當(dāng)電池溫度T〈15°C時(shí)，此時(shí)電池工作溫度較低，需要對(duì)電池進(jìn)行加熱，因此水栗6 打開(kāi)，電磁三通閥5處于加熱回路，水栗6將水箱中的水介質(zhì)帶入PTC加熱器中，通過(guò)PTC加熱器4后，水介質(zhì)被加熱，加熱后的水介質(zhì)進(jìn)入換熱器7中，將超導(dǎo)熱鋁板進(jìn)行加熱，超導(dǎo)熱鋁板2將熱量通過(guò)空氣的對(duì)流作用散的空氣中對(duì)電池加熱，換熱后的熱水介質(zhì)最后進(jìn)入水箱； 加熱后的介質(zhì)與超導(dǎo)熱板2在換熱器7內(nèi)完成熱交換，電池箱體12被加熱直到電池溫度達(dá)到合理區(qū)間，熱管理系統(tǒng)關(guān)閉；[〇〇29]當(dāng)電池溫度T>35°C時(shí)，此時(shí)電池系統(tǒng)工作溫度較高，需要對(duì)電池降溫，水栗6打開(kāi)， 電磁三通閥5通向散熱器3,電子水栗將水箱中的水冷介質(zhì)帶入散熱器中，散熱器3中安裝有風(fēng)扇，BMS8控制風(fēng)扇對(duì)水介質(zhì)冷卻，水冷介質(zhì)通過(guò)散熱后進(jìn)入換熱器，超導(dǎo)熱鋁板與換熱器緊密接觸，將熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞到換熱器中，同時(shí)水冷介質(zhì)在換熱器中通過(guò)對(duì)流將換熱器中熱量帶走，最后進(jìn)入水箱。實(shí)現(xiàn)了冷卻目的，直到電池溫度達(dá)到合理范圍，熱管理系統(tǒng)關(guān)閉；
[0030]優(yōu)選的，超導(dǎo)熱鋁板2與換熱器1緊密貼合同時(shí)在換熱器中有蛇形水冷管道可以實(shí)現(xiàn)快速換熱，超導(dǎo)熱鋁板2厚度較薄能夠在電池箱體12緊密空間中進(jìn)行安裝，提高了空間利用率，并且可以根據(jù)電池發(fā)熱功率來(lái)增加或減少超導(dǎo)熱板2的數(shù)量以及改變超導(dǎo)熱鋁板2的形狀；
[0031]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池模塊的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，包括用以容納電池模塊密封的電池箱體， 換熱器，以及多組超導(dǎo)熱板;所述的超導(dǎo)熱鋁板一端與換熱器連接以進(jìn)行熱交換，另一端被 夾持定位在電池模塊之間;所述的換熱器設(shè)置在所述的電池箱體的外部并串接在溫控回路 上，所述的電池模塊上設(shè)有與BMS連接的溫度傳感器，所述的BMS控制所述的溫控回路以對(duì) 所述的換熱器加熱或者冷卻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的電池模塊在電池 箱體內(nèi)左右間隔設(shè)置且前后呈兩行布列，在兩行之間的通道中設(shè)置有多個(gè)尾部與換熱器連 接且相緊密接觸的超導(dǎo)熱鋁板，所述的超導(dǎo)熱鋁板的頭部依次向外垂直彎折并插入對(duì)應(yīng)的 左右相鄰的兩電池模塊間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池模塊的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的超導(dǎo)熱板的截面 為矩形，方形，三角形，橢圓形或者圓形中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的溫控回路包括依 次經(jīng)管路連通的水箱、水栗和電磁三通閥，所述的電磁三通閥的兩個(gè)閥口分別連接有加熱 部件和冷卻部件;所述的加熱部件和冷卻部件一端并接入所述的換熱器的進(jìn)水口，所述的 換熱器的出水口經(jīng)回流管連通至水箱。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模塊的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的加熱部件為PTC 加熱器，所述的冷卻部件為散熱器。6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的電池模塊的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的水栗的出 水口與所述的水箱之間增設(shè)溢流管路，在所述的溢流管上設(shè)置有溢流閥。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的換熱器里面設(shè)置 蛇形冷凝管。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK205609706SQ201620441921
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】張 浩, 史曉研, 宋韓龍
【申請(qǐng)人】天津力神電池股份有限公司