一種動(dòng)力電池系統(tǒng)以及相應(yīng)的乘用車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其具有液冷和加熱功能,包括:電池箱(8);固定設(shè)置于電池箱(8)中的至少一個(gè)動(dòng)力電池模塊(9);在所述電池箱(8)上設(shè)置有與每一動(dòng)力電池模塊(9)中相連通的液冷回路;每一動(dòng)力電池模塊(9)進(jìn)一步包括:多個(gè)電芯(1),設(shè)置于相鄰兩個(gè)電芯本體(10)之間的導(dǎo)熱片(4),抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片(4)兩側(cè)的加熱板(3)和冷液板(5)。本實(shí)用新型進(jìn)一步公開了一種相應(yīng)的乘用車。本實(shí)用新型可有效對電池系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和加熱,并維持電芯工作在最佳的溫度范圍。且其結(jié)構(gòu)簡單,體積占用少,成本低,方便自動(dòng)化裝配。
【專利說明】一種動(dòng)力電池系統(tǒng)以及相應(yīng)的乘用車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于乘用車動(dòng)力電池領(lǐng)域,特別是涉及一種具有液冷和加熱功能的動(dòng)力電池系統(tǒng)以及相應(yīng)的乘用車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各國對節(jié)能與環(huán)保的重視度越來越高,傳統(tǒng)燃油車的電動(dòng)化已成為汽車技術(shù)發(fā)展的主流方向。動(dòng)力電池作為電動(dòng)車的主要核心“三電”之一,占有非常重要的位置。
[0003]動(dòng)力電池系統(tǒng)的熱管理可分為自然冷卻、風(fēng)冷和液冷三種方式。相比自然冷卻和風(fēng)冷,液冷具有非常大的優(yōu)點(diǎn),一方面在于冷卻或加熱效率高,可有效控制電池溫度在適宜的較窄范圍,另一方面可保證電池系統(tǒng)各電芯的溫差小,同時(shí)無風(fēng)冷導(dǎo)致的噪聲、振動(dòng)與聲振粗糖度(Noise、Vibrat1n、Harshness, NVH)問題。
[0004]目前國內(nèi)純電動(dòng)乘用車大部分動(dòng)力電池采用自然冷卻和風(fēng)冷,少數(shù)動(dòng)力電池系統(tǒng)采用液冷方案。在現(xiàn)有的一種液冷方案中,其電池加熱是采用電池箱外冷卻回路并聯(lián)一個(gè)電加熱水的裝置,該電加熱水的裝置供電可由車載充電機(jī)或高壓電池自身提供。其電池冷卻是采用前艙散熱器或空調(diào)進(jìn)行熱交換的冷卻水?,F(xiàn)有的這種液冷方案存在有不足之處,即電池冷卻板結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,不易加工,且電加熱水的裝置占據(jù)較多的整車的布置空間,成本較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于,提供一種動(dòng)力電池系統(tǒng)以及相應(yīng)的乘用車,其可有效對電池系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和加熱,并維持電芯工作在最佳的溫度范圍,且其結(jié)構(gòu)簡單,體積占用少,成本低,方便自動(dòng)化裝配。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型實(shí)施例的一方面提供一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其具有液冷和加熱功能,包括:
[0007]電池箱;
[0008]固定設(shè)置于所述電池箱中的至少一個(gè)動(dòng)力電池模塊;
[0009]在所述電池箱上設(shè)置有冷卻進(jìn)水口和冷卻出水口,其中,所述冷卻進(jìn)水口連接一進(jìn)水管,所述冷卻出水口連接一出水管;所述進(jìn)水管、設(shè)置于每一動(dòng)力電池模塊中的管道、出水管三者相連通形成液冷回路;
[0010]其中,每一動(dòng)力電池模塊進(jìn)一步包括:
[0011]多個(gè)電芯,所述多個(gè)電芯均兩兩層疊設(shè)置,每一電芯包括電芯本體、設(shè)置于所述電芯本體上的正極耳和負(fù)極耳,相鄰電芯之間通過正極耳與負(fù)極耳實(shí)現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián);
[0012]多個(gè)設(shè)置于相鄰兩個(gè)電芯本體之間的導(dǎo)熱片,所述每一導(dǎo)熱片與所述兩個(gè)電芯本體相貼合,且所述導(dǎo)熱片的兩側(cè)均伸出電芯本體并具有彎折部;
[0013]加熱板,抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片一側(cè)的彎折部;
[0014]冷液板,抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片另一側(cè)的彎折部,其內(nèi)部設(shè)置有所述管道。
[0015]優(yōu)選地,所述多個(gè)導(dǎo)熱片的伸出電芯本體的兩側(cè)彎折成直角,所述加熱板抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片上側(cè)的彎折部;所述冷液板抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片下側(cè)的彎折部。
[0016]優(yōu)選地,在所述電池箱中進(jìn)一步設(shè)置有BMS (電池管理系統(tǒng),Battery ManagementSystem)主板,在每一動(dòng)力電池模塊中進(jìn)一步設(shè)置有至少一個(gè)BMS從板,所述BMS從板設(shè)置于最外側(cè)的電芯本體上。
[0017]優(yōu)選地,所述導(dǎo)熱片為金屬合金片,其表面具有絕緣層;
[0018]優(yōu)選地,所述導(dǎo)熱片的厚度處于0.1-2_之間。
[0019]優(yōu)選地,所述加熱板內(nèi)含阻性發(fā)熱材料。
[0020]優(yōu)選地,所述加熱板上設(shè)置有外接電源接口,且所述加熱板中設(shè)置有溫度保護(hù)開關(guān)。
[0021]優(yōu)選地,最下側(cè)的動(dòng)力電池模塊與所述電池箱內(nèi)底面之間設(shè)置有至少一個(gè)支架,所述支架的高度處于5-20mm之間。
[0022]優(yōu)選地,所述電池箱內(nèi)設(shè)置有漏液傳感器,所述漏液傳感器與所述BMS主板電連接,實(shí)時(shí)監(jiān)測漏液狀態(tài)。
[0023]相應(yīng)地,本實(shí)用新型的另一方面,還提供一種乘用車,所述乘用車具有前述的動(dòng)力電池系統(tǒng)。
[0024]實(shí)施本實(shí)用新型,具有如下的有益效果:
[0025]本實(shí)用新型在緊湊型結(jié)構(gòu)上可以實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力電池模塊的冷卻和加熱功能;
[0026]本實(shí)用新型在相鄰的電芯之間緊貼有導(dǎo)熱片,導(dǎo)熱片的兩端伸出電芯的兩側(cè),力口熱板設(shè)置在動(dòng)力電池模塊的上方一側(cè),緊貼導(dǎo)熱片,用于加熱;而液冷板設(shè)置在動(dòng)電池模塊的靠下一側(cè),緊貼導(dǎo)熱片,用于冷卻;本實(shí)用新型可有效對電池系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和加熱,并維持電芯工作在最佳的溫度范圍。且其結(jié)構(gòu)簡單,體積占用少,成本低,方便自動(dòng)化裝配;
[0027]本實(shí)用新型通過間隔性地設(shè)置多個(gè)導(dǎo)熱片,可以控制冷卻和加熱時(shí)電池模塊溫度一致性;通過對導(dǎo)熱片的材料的選擇,以及在加熱板中設(shè)置有溫度保護(hù)開關(guān)等,可以避免加熱時(shí)的熱失控。同時(shí)加熱板可選用多種外接電源,提升了電池模塊在各種條件下的加熱功能適應(yīng)性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本實(shí)用新型提供的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0030]圖2是圖1中動(dòng)力電池模塊的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0031]圖3是圖2中電芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0033]參見圖1至圖3所示,示出了本實(shí)用新型提供的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中,該動(dòng)力電池系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)液冷和加熱功能,其至少包括電池箱
8、動(dòng)力電池模塊9、進(jìn)水管7、出水管6、BMS主板2以及漏液傳感器100等。具體地,其中:
[0034]在電池箱8上設(shè)置有冷卻進(jìn)水口 70和冷卻出水口 60,其中,冷卻進(jìn)水口 70連接進(jìn)水管7,冷卻出水口 60連接出水管6 ;進(jìn)水管7、設(shè)置于每一動(dòng)力電池模塊9中的冷液板5中的管道和出水管6三者相連通形成液冷回路??梢岳斫獾氖?,當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)中的動(dòng)力電池模塊9為兩塊或以上時(shí),則不同的動(dòng)力電池模塊中的液冷板5之間的冷卻管路連接為并聯(lián)方式,通過進(jìn)水管70和出水管60連接到與整車對接的冷卻進(jìn)水口 7和冷卻出水口 6 ;同時(shí),兩塊或兩塊以上液冷板5中的冷卻管路連接為并聯(lián)方式,可以保持各液冷板5的進(jìn)水溫度的一致性。
[0035]在電池箱8中固定設(shè)置有至少一個(gè)動(dòng)力電池模塊9,例如,可以在電池箱8中分兩層魚置固定有兩個(gè)動(dòng)力電池|旲塊9,兩個(gè)動(dòng)力電池|旲塊9為串聯(lián)關(guān)系。其中,每一動(dòng)力電池模塊9進(jìn)一步包括:
[0036]多個(gè)電芯1,該多個(gè)電芯I均兩兩層疊設(shè)置,每一電芯I包括電芯本體10、設(shè)置于電芯本體10上的正極耳11和負(fù)極耳12,相鄰電芯I之間通過正極耳11與負(fù)極耳12實(shí)現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián),具體地,相鄰的兩個(gè)電芯I的正極耳11和負(fù)極耳12之間可以通過上下壓板螺栓13壓接或激光焊接等方式相互連接。
[0037]導(dǎo)熱片4設(shè)置于相鄰兩個(gè)電芯本體10之間,且每一導(dǎo)熱片4與該兩個(gè)電芯本體10相貼合,可以理解的是,前述多個(gè)電芯I均兩兩層疊設(shè)置可以理解為所有的多個(gè)電芯均相互層疊設(shè)置,即所有的電芯均相互貼合,且相鄰的兩個(gè)電芯I之間設(shè)置有導(dǎo)熱片,在這種情形下,則N個(gè)電芯I之間設(shè)置有N-1個(gè)導(dǎo)熱片4。在其他一些實(shí)施例中,該多個(gè)電芯I均兩兩層疊設(shè)置可以理解為每兩個(gè)電芯I作為一組相互貼合,中間設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)熱片4,而每兩個(gè)電芯組之間可以不設(shè)置導(dǎo)熱片4,故在這種情形下,2N個(gè)電芯I之間設(shè)置有N個(gè)導(dǎo)熱片4。
[0038]導(dǎo)熱片4的兩側(cè)均伸出電芯本體10并具有彎折部40,具體地,該多個(gè)導(dǎo)熱片4的伸出電芯本體10的兩側(cè)彎折成直角彎折部。
[0039]加熱板3,抵靠于多個(gè)導(dǎo)熱片4 一側(cè)的彎折部40,具體地,加熱板3抵靠于多個(gè)導(dǎo)熱片4上側(cè)的彎折部40。該直角彎折部40可以增加導(dǎo)熱片4與加熱板3的接觸面積,方便將加熱板3的熱量通過導(dǎo)熱片4傳導(dǎo)給電芯1,同時(shí)可以節(jié)省空間。
[0040]冷液板5,抵靠于多個(gè)導(dǎo)熱片4另一側(cè)的彎折部40,其內(nèi)部設(shè)置有管道。具體地,該冷液板5抵靠于多個(gè)導(dǎo)熱片4下側(cè)的彎折部40。該彎折部40可以增加導(dǎo)熱片4與冷液板5的接觸面積,方便將電芯I的熱量通過導(dǎo)熱片4傳導(dǎo)給冷液板5。其中,將液冷板5設(shè)置在電池模塊的靠下的一側(cè)并緊貼導(dǎo)熱片,其可以降低動(dòng)力電池系統(tǒng)對冷卻液的水壓的需求,便于更容易地加注冷卻液。
[0041]其中,在一個(gè)實(shí)施例中,該導(dǎo)熱片4可以為金屬片,其表面具有絕緣層,例如,該導(dǎo)熱片可以采用導(dǎo)熱系數(shù)高、易彎折且成本低的鋁合金金屬片;
[0042]在該實(shí)施例中,該導(dǎo)熱片4的厚度處于0.l_2mm之間。
[0043]其中,加熱板5為內(nèi)含阻性發(fā)熱材料,通過給其通電來實(shí)現(xiàn)加熱功能。具體地,力口熱板5可以是阻性發(fā)熱材料制成。該阻性發(fā)熱材料例如可以是正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC),PTC的阻值隨溫度升高而變大,最終溫度達(dá)到平衡。通過對PTC選型來設(shè)計(jì)加熱板5的最高溫度,可以在該最高溫度上實(shí)現(xiàn)發(fā)熱和散熱之間平衡,從而避免加熱失控的情形發(fā)生。
[0044]其中,在電池箱8中進(jìn)一步設(shè)置有BMS主板2,在每一動(dòng)力電池模塊9中進(jìn)一步設(shè)置有至少一個(gè)BMS從板21,BMS從板21設(shè)置于最外側(cè)的電芯本體10上,且在BMS從板21與最外側(cè)的電芯本體10之間可設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)熱片4??梢岳斫獾氖?,在圖1和圖2中示出了兩個(gè)BMS從板21,在一些實(shí)施例中可以僅采用一個(gè)BMS從板21。
[0045]其中,在最下側(cè)的動(dòng)力電池模塊9與電池箱8內(nèi)底面之間設(shè)置有至少一個(gè)支架15,該支架15的高度處于5-20mm之間。設(shè)置該支架15,可以在發(fā)生諸如進(jìn)水管7或出水管6漏液時(shí),提供一個(gè)儲(chǔ)存空間,避免該動(dòng)力電池系統(tǒng)中的導(dǎo)電部分輕易地接觸到漏液,降低漏電發(fā)生的概率,以提高安全性。
[0046]進(jìn)一步的,該電池箱8內(nèi)設(shè)置有漏液傳感器100,該漏液傳感器100與BMS主板2電連接。通過該漏液傳感器,可以及時(shí)檢測到電池箱8內(nèi)的液體,并把相應(yīng)住處傳送到BMS主板2,以及時(shí)觸發(fā)相應(yīng)的漏液故障保護(hù)程序。
[0047]可以理解的是,本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供一種乘用車,其采用前述對圖1及圖3所描述的動(dòng)力電池系統(tǒng),更多的細(xì)節(jié)可以參照前述的描述。
[0048]綜上,通過本實(shí)用新型的動(dòng)力電池系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對電池模塊進(jìn)行冷卻或加熱功倉泛。
[0049]具體地,當(dāng)需要冷卻時(shí),例如,當(dāng)BMS從板21檢測到電芯I溫度高于設(shè)定的閥值后,整車控制器使能冷卻水泵開始工作,使冷卻液通過冷卻進(jìn)水口 7和進(jìn)水管7進(jìn)入各動(dòng)力電池模塊9的液冷板5,并經(jīng)由導(dǎo)熱片4與電芯本體10之間進(jìn)行熱量交換,使電芯本體10的溫度降低,而冷卻液溫度隨之升高。當(dāng)出水管60流出的冷卻液通過諸如溫控系統(tǒng)的散熱器或與空調(diào)冷媒進(jìn)行熱交換達(dá)到冷卻目的,冷卻后的冷卻液經(jīng)過水泵重新回流至進(jìn)水管70。如此循環(huán),最終達(dá)到冷卻動(dòng)力電池模塊9的目的。
[0050]當(dāng)需要加熱時(shí),例如,當(dāng)BMS從板21檢測到電芯I溫度低于設(shè)定的閥值后,BMS主板可開啟高壓或低壓電源,通過外接電源接口 14給加熱板3提供電源使其發(fā)熱,同時(shí)經(jīng)由導(dǎo)熱片4的熱量交換,從而達(dá)到加熱動(dòng)力電池模塊9的目的。
[0051]實(shí)施本實(shí)用新型,具有如下的有益效果:
[0052]本實(shí)用新型在緊湊型結(jié)構(gòu)上可以實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力電池模塊的冷卻和加熱功能;
[0053]本實(shí)用新型在相鄰的電芯之間緊貼有導(dǎo)熱片,導(dǎo)熱片的兩端伸出電芯的兩側(cè),力口熱板設(shè)置在動(dòng)力電池模塊的上方一側(cè),緊貼導(dǎo)熱片,用于加熱;而液冷板設(shè)置在動(dòng)電池模塊的靠下一側(cè),緊貼導(dǎo)熱片,用于冷卻;本實(shí)用新型可有效對電池系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和加熱,并維持電芯工作在最佳的溫度范圍。且其結(jié)構(gòu)簡單,體積占用少,成本低,方便自動(dòng)化裝配;
[0054]本實(shí)用新型通過間隔性地設(shè)置多個(gè)導(dǎo)熱片,可以控制冷卻和加熱時(shí)電池模塊溫度一致性;通過對導(dǎo)熱片的材料的選擇,以及在加熱板中設(shè)置有溫度保護(hù)開關(guān)等,可以避免加熱時(shí)的熱失控。同時(shí)加熱板可選用多種外接電源,提升了電池模塊在各種條件下的加熱功能適應(yīng)性。
[0055]以上所揭露的僅為本實(shí)用新型一種較佳實(shí)施例而已,當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍,因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化,仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其具有液冷和加熱功能,其特征在于,包括: 電池箱(8); 固定設(shè)置于所述電池箱(8)中的至少一個(gè)動(dòng)力電池模塊(9); 在所述電池箱(8)上設(shè)置有冷卻進(jìn)水口(70)和冷卻出水口(60),其中,所述冷卻進(jìn)水口( 70 )連接一進(jìn)水管(7 ),所述冷卻出水口( 60 )連接一出水管(6 );所述進(jìn)水管(7 )、設(shè)置于每一動(dòng)力電池模塊(9)中的管道、出水管(6)三者相連通形成液冷回路; 其中,每一動(dòng)力電池模塊(9 )進(jìn)一步包括: 多個(gè)電芯(1),所述多個(gè)電芯(1)均兩兩層疊設(shè)置,每一電芯(1)包括電芯本體(10)、設(shè)置于所述電芯本體(10)上的正極耳(11)和負(fù)極耳(12),相鄰電芯(1)之間通過正極耳(11)與負(fù)極耳(12)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián); 多個(gè)設(shè)置于相鄰兩個(gè)電芯本體(10)之間的導(dǎo)熱片(4),所述每一導(dǎo)熱片(4)與所述兩個(gè)電芯本體(10)相貼合,且所述導(dǎo)熱片(4)的兩側(cè)均伸出電芯本體(10)并具有彎折部(40); 加熱板(3 ),抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片(4 ) 一側(cè)的彎折部(40 ); 冷液板(5),抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片(4)另一側(cè)的彎折部(40),其內(nèi)部設(shè)置有所述管道。
2.如權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,所述多個(gè)導(dǎo)熱片(4)的伸出電芯本體(10)的兩側(cè)彎折成直角,所述加熱板(3)抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片(4)上側(cè)的彎折部(40);所述冷液板(5)抵靠于所述多個(gè)導(dǎo)熱片(4)下側(cè)的彎折部(40)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,在所述電池箱(8)中進(jìn)一步設(shè)置有BMS主板(2),在每一動(dòng)力電池模塊(9)中進(jìn)一步設(shè)置有至少一個(gè)BMS從板(21),所述BMS從板(21)設(shè)置于最外側(cè)的電芯本體(10 )上。
4.如權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,所述導(dǎo)熱片(4)為金屬合金片,其表面具有絕緣層。
5.如權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,所述導(dǎo)熱片(4)的厚度處于0.l-2mm 之間。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,所述加熱板(3)內(nèi)含阻性發(fā)熱材料。
7.如權(quán)利要求6所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,所述加熱板(3)上設(shè)置有外接電源接口( 14 ),且所述加熱板(3 )中設(shè)置有溫度保護(hù)開關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,最下側(cè)的動(dòng)力電池模塊(9)與所述電池箱(8)內(nèi)底面之間設(shè)置有至少一個(gè)支架(15),所述支架(15)的高度處于5-20_之間。
9.如權(quán)利要求3所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng),其特征在于,所述電池箱(8)內(nèi)設(shè)置有漏液傳感器(100 ),所述漏液傳感器(100 )與所述BMS主板(2 )電連接。
10.一種乘用車,其特征在于,所述乘用車具有如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的動(dòng)力電池系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK204156054SQ201420547566
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】王清泉, 唐湘波, 王軍, 賴吉建 申請人:廣州汽車集團(tuán)股份有限公司