CN206098610U - 电池热量管理***及电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电池热量管理***和一种电动车辆，所述电池热量管理***包括：用于容纳由电池单元构成的电池组的电池组容器，所述电池组容器为双壁结构，具有内壁和外壁以及封围在内壁和外壁之间的密封的流体流动空间；与流体流动空间流体连通以对流体流动空间中的流体进行冷却的换热器；与流体流动空间流体连通以使流体中的气体从流体流动空间全部或部分排出或者使气体流入流体流动空间的真空泵；与流体流动空间流体连通且用于容纳从流体流动空间排出的流体的流体存储器；以及控制装置，其通过控制流体流动空间中的液体的量或气体的量来控制电池组容器的对外热传导率。通过本实用新型的结构，使得能灵活地对电池单元的散热和绝热进行调节。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于电动车的电池，更具体而言涉及一种具有改进的热量管理模式的电池热量管理***以及包括该电池热量管理***的电动车辆。
背景技术
电池***是纯电动汽车和插电式混合动力汽车的最重要的部件之一，其向驱动车辆的电机供给电力，在电池***的操作过程中，由于化学反应和连接电路中的电流，电池单元不可避免地会产生热量。如果热量不能快速耗散，将对整体车辆的安全产生非常有害的影响。因此，热量管理是电池组设计中的一个非常关键的考虑因素。传统上，由电池单元构成的电池组用铝合金框架结合为一体，以提高导热性以及使材料的机械强度更高。为加强冷却效果，一些高输出电池***会引入液体冷却回路来给电池组中的电池单元进行强效冷却。
但是，在电池组使用于环境温度比较低的应用中，因为低温会极大地限制电池***的性能在能量输出、安全性、充电时间和寿命等方面，所以不期望电池处于过低的温度，此时，上面所述的冷却***对电池的冷却会加剧电池的低温缺陷。为解决这一问题，提出了可以使用热绝缘来保持电池单元处于希望的操作温度下。但是，在电池需要散热的情况下，热绝缘反过来又会减少散热，而高温环境下的电池散热在电池***的操作过程中也是同等重要的，这样就会产生矛盾。因此，需要一种能在不同操作条件下的使相互矛盾的需求得到满足的电池组的设计，既能在高温环境下确保电池组的散热，又能在低温环境下确保电池组的热绝缘。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种改进上述现有技术中的缺陷的电池管理***，其既能在高温环境下确保电池组的散热，又能在低温环境下确保电池组的热绝缘。
为实现上述目的，本实用新型提供一种电池热量管理***，包括：用于容纳由电池单元构成的电池组的电池组容器，所述电池组容器为双壁结构，具有内壁和外壁以及封围在内壁和外壁之间的密封的流体流动空间；与所述流体流动空间流体连通以对流体流动空间中的流体进行冷却的换热器；与所述流体流动空间流体连通以使流体中的气体从流体流动空间全部或部分排出或者使气体流入流体流动空间的真空泵；与所述流体流动空间流体连通且用于容纳从流体流动空间排出的流体的流体存储器；以及控制装置，其通过控制流体流动空间中的液体的量或气体的量来控制电池组容器的对外热传导率。
优选地，所述液体包括冷却液，所述气体为空气。
优选地，所述换热器与电池组容器之间通过循环泵相连，电池组容器内的冷却液在换热器和电池组容器之间进行循环流动。
优选地，所述流体存储器与所述电池组容器之间通过液体泵相连，冷却液根据所述控制装置的操作从流体存储器流入电池组容器或者从电池组容器流出到流体存储器。
优选地，所述电池组容器包括将所述电池组容器的内部分成多个腔室的隔壁，每个腔室容纳一个或多个电池组，所述隔壁为双壁结构，双壁之间的空间与所述流体流动空间相连通。
优选地，在环境温度高于预定温度值的情况下，形成冷却液从流体存储器流入电池组容器内然后流出电池组容器并经过换热器进行冷却再流回电池组容器的回路。
优选地，在环境温度低于预定温度值的情况下，形成电池组容器中的冷却液通过液体泵被部分或全部排出到流体存储器中且流体流动空间中的空气通过真空泵部分或全部抽出的回路。
优选地，所述电池组容器与换热器、流体存储器和真空泵之间的连接处均设有密封件。
优选地，所述电池组容器由耐腐蚀材料制成。
本实用新型还涉及一种电动车辆，包括如上所述的电池热量管理***。
通过本实用新型的上述电池热量管理***，能获得有效的液体冷却或热绝缘以根据环境温度来选择性地调节电池热量耗散。热绝缘通过电池组容器内的冷却液的抽出来实现，电池和外部环境之间的有效热阻可以通过控制电池容器中的冷却液的量来实现。电池单元的冷却可以通过热传导和自然对流来实现，或通过强制液体冷却以增强冷却能力。与主动冷却功能一起，整个***的冷却能力可以根据电池单元的操作条件精确地被控制。
附图说明
从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：
图1为根据本实用新型的电池热量管理***的示意图。
具体实施方式
在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
图1示意性地示出了总体上由附图标记1表示的根据本实用新型的电池热量管理***，所述电池热量管理***包括用于容纳多个电池单元的电池组容器2，所述电池组容器2为大体长方体形状，当然也可以为其他能容纳电池组的形状。所述电池组容器2为双壁结构，具有内壁3和外壁4，所述内壁3和外壁4之间限定出封闭的不透气体或液体的空间。
电池组容器2还通过隔壁5被分隔成多个腔室8，腔室8的个数根据需要可以变化，例如在图1中被分隔为三个腔室8，每个腔室8容纳一组或多组电池单元6。所述隔壁5也是双壁结构，隔壁5的双壁之间限定的空间与电池组容器2的内壁3和外壁4之间的空间是相连通的并且一起构成用于存储流体的空间7。所述空间7是密封且不透气体和液体的，从而使得容纳于每个腔室8中的电池单元6不与空间中的任何流体相接触，不会受到外界流体的腐蚀作用，确保了电池的使用寿命。
在电池组容器2的外壁4中设置有供冷却液流入的冷却液入口9和供冷却液流出的冷却液出口10，冷却液入口9和冷却液出口10通过流入管路11和流出管路12连接至换热器13，以使空间7、流入管路11和流出管路12流体连通，从而使空间7中的冷却液循环流过换热器13，对冷却液进行冷却，从而对容纳于腔室8中的电池单元组进行冷却。优选地，所述换热器13可以设置为通过冷却风扇14进行热交换。
冷却液流入管路11和流出管路12与冷却液入口9和冷却液出口10通过密封件密封地相连。
为了加速冷却液的循环，可以在流出管路12中设置一个循环泵15，另外，也可以在管路11和12中设置调节阀，以调节冷却液的流量。
所述冷却液可以是水或其他液体。
在电池组容器2的外壁4中还设置有供冷却液供应或排出用的冷却液出入口16，所述冷却液出入口16通过管道17与冷却液存储器18相连，以使空间7和管道17流体相连，从而将从空间7中排出的冷却液存储于冷却液存储器18中或从冷却液存储器18向空间7输送冷却液。优选地，在管道17中设置有液体泵19以加速冷却液的流动。还可以在管道17中设置调节阀，以调节冷却液的流量。
管道17与冷却液出入口16通过密封件密封地相连。
在电池组容器2的外壁4中还包括空气出入口20，所述空气出入口20通过管道21与真空泵22相连，一方面用于抽出空间7内的空气，使空间7成为真空，从而使空间7成为一个隔热件，防止电池单元6的热量被传递到电池组容器2的外部；另一方面也可以使外界空气进入到空间7中，使得空间7中同时存在冷却液和空气。通过真空泵22和液体泵19的相互配合，可以调整空间7中的冷却液的量和空气压力，以控制整个电池单元容器2的热传导率。
为此，所述电池热量管理***可以设有控制器，电池单元容器2上可以设置电池温度传感器，所述控制器根据所述电池温度传感器的测量值和用户设定参数值以及外界条件来控制真空泵22和液体泵19以及各个可选的调节阀的操作，从而调节空间7中的冷却液的量。用户设定参数值例如可以为根据电池组的不同类型和要求设置的预定温度值。
电池组容器2、流入管路11、流入管路12、管道17以及管道21可以由耐腐蚀的材料制成，例如，能耐容纳于空间7中的流体腐蚀以及电池单元内的液体腐蚀的材料。
下面描述本实用新型的电池热量管理***的操作过程。
当外界环境温度高于预定温度值的情况下，例如夏天，当电池单元需要散热时，要对电池组进行冷却，此时，将关闭真空泵22，通过液体泵19 使冷却液从冷却液存储器18进入空间7，同时空间7中的冷却液通过由流入管路11和流出管路12以及换热器13构成的外部冷却回路进行冷却，以对电池组6进行冷却，避免电池组的温度过高而造成对电池寿命的损坏。
当环境温度低于预定温度值时，例如在寒冷的冬天晚上，可以将冷却液从电池组容器2排出至冷却液存储器18，停止换热器的操作，并且通过真空泵21对空间7进行抽吸，以使空间7中的部分空气被抽出，或者将空间7完全抽成为真空，该真空有效地阻止电池单元向外散热。空间7中冷却液的量以及空气压力可以根据需要通过控制器对液体泵22和真空泵21的控制来进行调节，以控制电池组容器的热传导率，从而有效控制电池组的对外热传导率，使电池达到最优状态。
总体上，本实用新型使用真空来调节从电池单元到环境的热量流动，用液体泵和冷却液存储器来传送和存储冷却液。通过调节电池组容器中剩余的冷却液的量，使得有效热阻可以在电池单元和环境之间得到控制。当电池单元需要散热时，冷却液从冷却液存储器被传送到电池组容器以加强热传输，电池组容器中的冷却液可以循环到具有散热器或其他冷却装置(例如热交换器)的外部冷却回路。另一方面，当环境温度低时，例如在寒冷的冬天晚上，冷却液可从电池组容器抽出至冷却液存储器并且电池组容器使用真空泵被抽真空。这样的操作非常灵活方便，能根据需要调节电池组的散热。
尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。
Claims (10)
1.一种电池热量管理***，其特征在于，包括：
用于容纳由电池单元构成的电池组的电池组容器，所述电池组容器为双壁结构，具有内壁和外壁以及封围在内壁和外壁之间的密封的流体流动空间；
与所述流体流动空间流体连通以对流体流动空间中的流体进行冷却的换热器；
与所述流体流动空间流体连通以使流体中的气体从流体流动空间全部或部分排出或者使气体流入流体流动空间的真空泵；
与所述流体流动空间流体连通且用于容纳从流体流动空间排出的流体的流体存储器；以及
控制装置，其通过控制流体流动空间中的液体的量或气体的量来控制电池组容器的对外热传导率。
2.如权利要求1所述的电池热量管理***，其特征在于，所述液体包括冷却液，所述气体为空气。
3.如权利要求1所述的电池热量管理***，其特征在于，所述换热器与电池组容器之间通过循环泵相连，电池组容器内的冷却液在换热器和电池组容器之间进行循环流动。
4.如权利要求2所述的电池热量管理***，其特征在于，所述流体存储器与所述电池组容器之间通过液体泵相连，冷却液根据所述控制装置的操作从流体存储器流入电池组容器或者从电池组容器流出到流体存储器。
5.如权利要求1所述的电池热量管理***，其特征在于，所述电池组容器包括将所述电池组容器的内部分成多个腔室的隔壁，每个腔室容纳一个或多个电池组，所述隔壁为双壁结构，双壁之间的空间与所述流体流动空间相连通。
6.如权利要求2所述的电池热量管理***，其特征在于，在环境温度高于预定温度值的情况下，形成冷却液从流体存储器流入电池组容器内然后流出电池组容器并经过换热器进行冷却再流回电池组容器的回路。
7.如权利要求2所述的电池热量管理***，其特征在于，在环境温度低于预定温度值的情况下，形成电池组容器中的冷却液通过液体泵被部分或全部排出到流体存储器中且流体流动空间中的空气通过真空泵部分或全部抽出的回路。
8.如权利要求1所述的电池热量管理***，其特征在于，所述电池组容器与换热器、流体存储器和真空泵之间的连接处均设有密封件。
9.如权利要求1所述的电池热量管理***，其特征在于，所述电池组容器由耐腐蚀材料制成。
10.一种电动车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电池热量管理***。
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