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    • 专利摘要:
    本实用新型提供一种电池热管理系统，包括：冷水管路、热水管路、至少一根微热管和至少一个电池组，微热管具有自下而上布置的第一蒸发段、第二蒸发段和冷凝段，微热管的内部填充有工质；冷水管路贴合布设于电池组的顶部，热水管路贴合布设于电池组的底部，微热管贴合布设于电池组的一面；第一蒸发段与热水管路相贴合，第二蒸发段与电池组的一面相贴合，冷凝段与冷水管路相贴合。本实用新型的电池热管理系统，结合液体辅助冷却/加热，充分发挥微热管高导热性能的优点，在电池高温时能迅速将热量排出，低温时缩短加热时间，保证电池高效运行；可以利用微热管实现电池的高温散热和低温加热，无需外加其它辅助散热装置，简化了电池热管理系统。
    公开号:CN214336785U
    申请号:CN202023178125.3U
    申请日:2020-12-25
    公开日:2021-10-01
    发明作者:徐洪波；杨露露；刘明；田长青
    申请人:Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS；
    IPC主号:H01M10-613
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及动力电池热管理技术领域，尤其涉及一种电池热管理系统。
    [n0002] 电动汽车动力电池作为电动汽车的关键零部件，其性能直接影响着电动汽车的推广及普及，温度对动力电池整体性能有着显著的影响。
    [n0003] 电动汽车动力性能的提升需要高能量、大功率或大尺寸的电池组/包与之相匹配。单体电池的输出电压小，实际使用时需要串/并联数十甚至上百个单体电池才能满足电动汽车的功率需求和电压要求。
    [n0004] 电池的充/放电过程是一个复杂的电化学过程，同时伴随着放热和吸热行为，产生的热量会引起电池温度的升高，如不及时将热量导出，会造成电池温度升高，进而减小电池输出功率、降低电池寿命，严重时甚至可能引起电池爆炸而导致安全事故。而在低温环境下，电池内阻大大增加，且电池的电压下降快，电池的放电性能大幅下降。极端情况下，电解液甚至冻结，由此可能造成电池无法放电而使电动汽车无法启动，动力电池的低温加热问题是不可回避的。因此对动力电池进行有效的热管理是十分有必要的。
    [n0005] 本实用新型提供一种电池热管理系统，用以解决现有技术中动力电池在高温环境下的散热问题和低温环境下的启动之前加热问题。
    [n0006] 本实用新型提供一种电池热管理系统，包括：冷水管路、热水管路、至少一根微热管以及至少一个电池组，所述微热管具有自下而上布置的第一蒸发段、第二蒸发段以及冷凝段，所述微热管的内部填充有工质；
    [n0007] 所述冷水管路贴合布设于所述电池组的顶部，所述热水管路贴合布设于所述电池组的底部，所述微热管贴合布设于所述电池组的一面；其中，所述第一蒸发段与所述热水管路相贴合，所述第二蒸发段与所述电池组的一面相贴合，所述冷凝段与所述冷水管路相贴合。
    [n0008] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述微热管为内部具有多个独立微通道的扁形管。
    [n0009] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述第二蒸发段与所述电池组之间、所述冷凝段与所述冷水管路之间以及所述第一蒸发段与所述热水管路之间设有导热层。
    [n0010] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述导热层为导热硅脂或导热硅胶。
    [n0011] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述冷水管路呈S形，且所述冷水管路为双向流动结构。
    [n0012] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述冷水管路具有两条冷水通道，沿所述冷水管路的长度方向延伸形成第一隔离部，以形成两条所述冷水通道。
    [n0013] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述热水管路呈S形，且所述热水管路为双向流动结构。
    [n0014] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述热水管路具有两条热水通道，沿所述热水管路的长度方向延伸形成第二隔离部，以形成两条所述热水通道。
    [n0015] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述冷水管路与冷水系统相连通，所述热水管路与热水系统相连通。
    [n0016] 根据本实用新型提供的一种电池热管理系统，所述电池热管理系统还包括电池温度监测组件和控制器，所述电池温度监测组件、所述冷水系统以及所述热水系统均与所述控制器信号相连。
    [n0017] 本实用新型提供的电池热管理系统，当电池温度超过高温散热温度，冷水管路开始供水，贴合在电池单体上的第二蒸发段将电池产生的热量导出，经冷凝段与冷水进行热交换将热量排出电池箱外，从而降低电池工作温度，保证电池温度均匀性；当电池温度低于低温启动温度，热水管路开始供水，第一蒸发段将热水的热量快速传递给第二蒸发段，进而传递给电池，实现对电池快速均匀预热；当电池表面温度高于低温启动温度且低于高温散热温度时，冷水管路和热水管路停止供水。本实用新型的电池热管理系统，结合液体辅助冷却/加热，充分发挥微热管高导热性能的优点，在电池高温时能迅速将热量排出，低温时缩短加热时间，保证电池高效运行；可以利用微热管实现电池的高温散热和低温加热，无需外加其它辅助散热装置，简化了电池热管理系统。
    [n0018] 为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
    [n0019] 图1是本实用新型提供的电池热管理系统的分解示意图；
    [n0020] 图2是本实用新型提供的电池热管理系统的结构示意图；
    [n0021] 图3是本实用新型提供的电池组、热水管路、冷水管路以及微热管的组装示意图；
    [n0022] 图4是本实用新型提供的冷水管路的结构示意图；
    [n0023] 图5是本实用新型提供的冷水管路的局部放大图；
    [n0024] 图6是本实用新型提供的微热管的截面示意图；
    [n0025] 附图标记：
    [n0026] 1：外壳； 2：微热管；
    [n0027] 21：第一蒸发段； 22：第二蒸发段；
    [n0028] 23：冷凝段； 3：电池单体；
    [n0029] 4：热水管路； 5：冷水管路；
    [n0030] 6：冷水进水口；7：冷水出水口；
    [n0031] 8：热水进水口；9：热水出水口；
    [n0032] 10：冷水通道； 11：微通道；
    [n0033] 12：竖肋。
    [n0034] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0035] 热管是利用工质在管内的蒸发/冷凝来传递热量，具有高导热性能、优良的等温性能、热流方向可逆性、热二极管与热开关性能等诸多的优良特性，被广泛应用于微电子器件散热、空调系统、高效换热器等领域。
    [n0036] 重力热管又称两相闭式热虹吸管，管内没有毛细结构，依靠重力作用使液体回流，在应用时，热管的蒸发段在下、冷凝段在上，蒸气在压差作用下流向冷凝段放出热量凝结成液体，并在重力作用下回流至蒸发段，重力热管结构简单、成本低、应用广泛。
    [n0037] 现有的热管理技术中，利用热管对电池进行冷却，是利用热管将电池工作中产生的大量热量迅速从蒸发端传递到冷凝端，然后利用外加的冷却方式将热量导出，而这种外加冷却方式通常为空气冷却，但是由于空气对流换热系数较低，对于大规模动力电池组来说，无法满足散热需求。并且，对于重力热管，在热管冷凝段利用风冷作为辅助散热手段仅仅能实现对电池组的冷却，无法在环境温度较低时实现对电池的预热，保证电池在低温环境下的运行效率。
    [n0038] 如图1、图2和图3所示，本实用新型的电池热管理系统，包括：冷水管路5、热水管路4、至少一根微热管2以及至少一个电池组，微热管2具有自下而上布置的第一蒸发段21、第二蒸发段22以及冷凝段23，微热管2的内部填充有工质；
    [n0039] 冷水管路5贴合布设于电池组的顶部，热水管路4贴合布设于电池组的底部，竖置的微热管2贴合布设于电池组的一面；其中，第一蒸发段21与热水管路4相贴合，第二蒸发段22与电池组的一面相贴合，冷凝段23与冷水管路5相贴合。
    [n0040] 需要说明的是，电池组由多个电池单体3密集排列成一排或多排组成，每个电池单体3均为横式放置，相邻的两个电池单体3之间留有间隙。其中，多个电池单体3的电极均位于同一侧。
    [n0041] 可以理解的是，电池组的相对侧面均贴合布设有微热管2，即两个微热管2分别与电池组中最外侧的两个电池单体3的侧面相贴合。其中，电池单体3的侧面可以贴合设置有多个微热管2，微热管2的数量由电池与微热管2的尺寸确定，在此不作具体限定。
    [n0042] 在本实用新型实施例中，当电池温度超过高温散热温度，冷水管路5开始供水，贴合在电池单体3上的第二蒸发段22将电池产生的热量导出，经冷凝段23与冷水进行热交换将热量排出电池箱外，从而降低电池工作温度，保证电池温度均匀性；当电池温度低于低温启动温度，热水管路4开始供水，第一蒸发段21将热水的热量快速传递给第二蒸发段22，进而传递给电池，实现对电池快速均匀预热；当电池表面温度高于低温启动温度且低于高温散热温度时，冷水管路5和热水管路4停止供水。本实用新型实施例的电池热管理系统，结合液体辅助冷却/加热，充分发挥微热管高导热性能的优点，在电池高温时能迅速将热量排出，低温时缩短加热时间，保证电池高效运行；可以利用微热管实现电池的高温散热和低温加热，无需外加其它辅助散热装置，简化了电池热管理系统。
    [n0043] 进一步地，同一个微热管2的两个侧面可以分别与两个电池组相接触，即微热管2布置在相邻的两个电池组之间。
    [n0044] 在上述实施例的基础上，如图6所示，为了使得微热管2与电池单体3的侧面的贴合面积足够大，微热管2为内部具有多个独立微通道的扁形管。
    [n0045] 需要说明的是，微热管2可以为多通道的铝质扁形管，扁形管内部有多个纵向竖肋12，从而将扁形管的内部分为多个互不连通的微通道11，各个微通道11可以独立运行。
    [n0046] 在本实用新型实施例中，微热管2具有平板型的外形增大了与电池表面的接触面积，增大导热效率，同时微热管2的独立微通道11保证了运行的安全可靠性，管壁承压能力高，几乎不存在泄漏问题。
    [n0047] 在上述实施例的基础上，为保证良好传热，第二蒸发段22与电池组之间、冷凝段23与冷水管路5之间以及第一蒸发段21与热水管路4之间设有导热层。
    [n0048] 需要说明的是，导热层为导热硅脂或导热硅胶。
    [n0049] 在上述实施例的基础上，如图4和图5所示，为了防止冷水流动过程中温度逐渐升高，使末端散热能力不佳，冷水管路5呈S形且截面形状为扁平状，且冷水管路5为双向流动结构。
    [n0050] 需要说明的是，冷水管路5具有两条冷水通道10，沿冷水管路5的长度方向延伸形成第一隔离部，以形成两条冷水通道10。
    [n0051] 其中，在冷水管路5的两端各有一个冷水进水口6和一个冷水出水口7，冷水在循环时，从一端的冷水进水口6进入而从另外一端的冷水出水口7排出。
    [n0052] 在上述实施例的基础上，为了防止冷水流动过程中温度逐渐升高，使末端散热能力不佳，热水管路4呈S形且截面形状为扁平状，且热水管路4为双向流动结构。
    [n0053] 需要说明的是，热水管路4具有两条热水通道，沿热水管路4的长度方向延伸形成第二隔离部，以形成两条热水通道。
    [n0054] 其中，在热水管路4的两端各有一个热水进水口8和一个热水出水口9，热水在循环时，从一端的热水进水口8进入而从另外一端的热水出水口9排出。
    [n0055] 在上述实施例的基础上，冷水管路5与冷水系统相连通，热水管路4与热水系统相连通。
    [n0056] 需要说明的是，冷水管路5中所需的冷水通过该冷水系统供给，热水管路4中所需的热水通过该热水系统供给。其中，冷水通道10的冷水进水口6和冷水出水口7均与冷水系统相连通，热水通道的热水进水口8和热水出水口9均与热水系统相连通。
    [n0057] 在上述实施例的基础上，电池热管理系统还包括电池温度监测组件和控制器，电池温度监测组件、冷水系统以及热水系统均与控制器信号相连。
    [n0058] 在本实用新型实施例中，当电池温度监测组件监测到电池温度超过高温散热温度，控制器发送指令至冷水系统，启动冷水系统开始供水，贴合在电池单体3上的第二蒸发段22将电池产生的热量导出，经冷凝段23与冷水进行热交换将热量排出电池箱外，从而降低电池工作温度，保证电池温度均匀性；当电池温度监测组件监测到电池温度低于低温启动温度，控制器发送指令至热水系统，启动热水系统开始供水，第一蒸发段21将热水的热量快速传递给第二蒸发段22，进而传递给电池，实现对电池快速均匀预热；当电池温度监测组件监测到电池表面温度高于低温启动温度且低于高温散热温度时，控制器分别发送指令至冷水系统和热水系统，关闭冷水系统和热水系统。
    [n0059] 进一步地，电池箱体位于电池组外部，形成封闭结构，电池箱体由多个外壳1围合而成，在其中的一个外壳1上同时开设有四个通孔，以用于在电池箱体外部留有热水进水口8、热水出水口9、冷水进水口6和冷水出水口7。
    [n0060] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
    [n0061] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括：冷水管路、热水管路、至少一根微热管以及至少一个电池组，所述微热管具有自下而上布置的第一蒸发段、第二蒸发段以及冷凝段，所述微热管的内部填充有工质；
    所述冷水管路贴合布设于所述电池组的顶部，所述热水管路贴合布设于所述电池组的底部，所述微热管贴合布设于所述电池组的一面；其中，所述第一蒸发段与所述热水管路相贴合，所述第二蒸发段与所述电池组的一面相贴合，所述冷凝段与所述冷水管路相贴合。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述微热管为内部具有多个独立微通道的扁形管。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述第二蒸发段与所述电池组之间、所述冷凝段与所述冷水管路之间以及所述第一蒸发段与所述热水管路之间设有导热层。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的电池热管理系统，其特征在于，所述导热层为导热硅脂或导热硅胶。
    [0005] 5.根据权利要求1至4任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，所述冷水管路呈S形，且所述冷水管路为双向流动结构。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的电池热管理系统，其特征在于，所述冷水管路具有两条冷水通道，沿所述冷水管路的长度方向延伸形成第一隔离部，以形成两条所述冷水通道。
    [0007] 7.根据权利要求1至4任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，所述热水管路呈S形，且所述热水管路为双向流动结构。
    [0008] 8.根据权利要求7所述的电池热管理系统，其特征在于，所述热水管路具有两条热水通道，沿所述热水管路的长度方向延伸形成第二隔离部，以形成两条所述热水通道。
    [0009] 9.根据权利要求1至4任一项所述的电池热管理系统，其特征在于，所述冷水管路与冷水系统相连通，所述热水管路与热水系统相连通。
    [0010] 10.根据权利要求9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电池温度监测组件和控制器，所述电池温度监测组件、所述冷水系统以及所述热水系统均与所述控制器信号相连。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
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