一种电池恒温装置及系统的制作方法

本实用新型属于动力电池技术领域，具体涉及一种电池恒温装置及系统。

背景技术：

动力电池是电动汽车的核心部件之一，为整车提供动力，电动汽车的动力电池一般由单体组成模组，在由模组组成电池包，它的使用寿命、工作效率和安全性都直接或间接地受温度的影响，因此，要提高其性能及安全性，必须将其工作温度控制在合理范围之内。由于其内部的化学反应，会放出大量的热，如电化学反应产热，内部极化反应产热和焦耳热等，如果这些热量不能及时散出，会使其电解液着火引发火灾甚至发生爆炸，危害使用安全。目前动力电池大多采用空冷结构或者液态冷却结构来散热。其中空气冷却结构简单，成本较低，应用较为广泛。但是其换热效率低，散热不均匀，而且容易出现风道被灰尘堵塞的情况。液态冷却结构换热效率高，可以满足电池在高倍率充放电时的散热要求，发挥电池的最佳性能。但是目前针对动力电池液态冷却结构的研究并不成熟，冷却结构的换热效率不高。目前，采用的空冷结构或者液态冷却结构均存在散热效率低，模组内部温度不均匀等问题，从而直接影响电池的性能、使用寿命以及系统的安全性和可靠性。因此，设计出一种能够有效地提高换热效率的液态冷却结构是非常迫切的。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电池恒温装置及系统，以有效地改善上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种电池恒温装置，包括：箱体、设置于所述箱体内的由中空管构成的蜂巢结构和电池组。所述箱体上设置有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述蜂巢结构的中空管连通。其中，所述电池组件包括多个设置于所述蜂巢结构的蜂窝孔内的电池。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池恒温装置还包括：集流板，所述集流板设置于所述箱体内，所述电池组件中的每节电池均通过所述集流板与另一节电池串联后引出正负极。

在本实用新型较佳的实施例中，所述集流板包括：第一电路板和第二电路板，所述第一电路板安装于所述电池组件的顶部，所述第二电路板安装于所述电池组件的底部，所述电池组件中的每节电池的正极端均通过所述第一电路板与另一节电池的正极端串联后引出正极，所述电池组件中的每节电池的负极端均通过所述第二电路板与另一节电池的负极端串联后引出负极。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池恒温装置还包括：加热膜，每节所述电池外均包裹有所述加热膜。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池恒温装置还包括：测温装置，所述测温装置集成于所述集流板上，用于检测所述电池组件的温度信息。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池恒温装置还包括：保温层，所述保温层设置于所述箱体的内壁上。

在本实用新型较佳的实施例中，所述电池恒温装置还包括：防火层，所述箱体内的顶部和底部均设置有所述防火层。

在本实用新型较佳的实施例中，所述蜂巢结构的流通管道内填充有蜂窝芯。

在本实用新型较佳的实施例中，所述蜂巢结构由具备阻燃性的合金材质制成。

本实用新型实施例还提供了一种电池恒温系统，包括：液体循环加热与冷却系统和上述的电池恒温装置，所述液体循环加热与冷却系统包括：供液管道和回流管道，所述供液管道与所述电池恒温装置中的进水口过盈连接，所述回流管道与所述电池恒温装置中的出水口过盈连接。

本实用新型实施例提供了一种电池恒温装置及系统。该电池恒温装置包括：箱体、设置于所述箱体内的由中空管构成的蜂巢结构和电池组件。设置于箱体内的由中空管构成的蜂巢结构不仅可以极大的降低电池恒温装置的重量和节约成本，而且还可以在有限的空间内使得冷却液的流量大大增加，从而提高电池组块的换热效率。其次，电池组件是由多个设置于所述蜂巢结构的蜂窝孔内的单体电池串联构成，将每个单体电池设置于蜂巢结构的蜂窝孔内，可以最大程度的增加电阻组件与冷却液的换热面积，进一步提高换热效率。本实用新型具备：散热效率高、结构简单、加工制造方便、重量轻、成本低、性能优良，并且能提高电池组块整体的能量密度、性能、使用寿命以及系统的安全性和可靠性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种电池恒温装置的结构示意图。

图2示出了本实用新型实施例提供的图1中的A－A截面剖视图。

图3示出了本实用新型实施例提供的图1中的B－B截面剖视图。

图4示出了本实用新型实施例提供的图3中的第一电路板的结构示意图。

图5示出了本实用新型实施例提供的图3中的第二电路板的结构示意图。

图6示出了本实用新型实施例提供的一种电池恒温系统的结构框图。

图标：10－电池恒温装置；11－箱体；111－进水口；112－出水口；113－保温层；114－防火层；13－蜂巢结构；131－蜂窝芯；151－单体电池；171－第一电路板；172－第二电路板；19－测温装置；30－电池恒温系统；31－液体循环加热与冷却系统；33－处理器；35－温度驱动调节模块；37－储液罐；39－调温管路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种电池恒温装置10，请参阅图1、图2和图3，所述电池恒温装置10包括：箱体11、设置于所述箱体11内的由中空管构成的蜂巢结构13和电池组件(图中未示出)。

如图1所示，所述箱体11的形状可以有多种，于本实施例中，优选地，所述箱体11的形状可以为长方体结构。所述箱体11的材质可以有多种，于本实施例中，优选地，所述箱体11由碳纤维材质制成。由于碳纤维具有“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，从而能够达到保护电池的效果。

所述箱体11上设置有进水口111(如图2和/或图3所示)和出水口112(如图3所示)，便于与外部液体循环加热与冷却系统连接，进而将电池的工作温度控制在合理范围之内，使其电池容量和使用寿命最大化。其中，所述进水口111的数量可以为1个，也可以是2个，还可以为两个以上。同理，出水口112的数量也可以为1个、2个，或者两个以上。以便增加散热或者加热的效率。

其中，为了保证电池的工作环境趋于稳定，作为一种实施方式，如图2所示，所述电池恒温装置10还可以包括：保温层113，所述保温层113设置于所述箱体11的内壁上。所述保温层113的材质可以有多种，于本实施例中，优选地，所述保温层113由硬质聚氨酯泡沫塑料材质构成。由于硬质聚氨酯泡沫塑料多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，进而可以保证电池的工作环境趋于稳定。

所述箱体11内还设置有中空管的蜂巢结构13，该蜂巢结构13的流通管道(中空管)分别与出水口112和进水口111连通，液体经过进水口111流入蜂巢结构13的流通管道，在经过出水口112流出，以实现电池的散热或加热。其中，电池的散热或加热取决于流经蜂巢结构13的流通管道的液体的温度。换句话说，当流经蜂巢结构13的流通管道的液体为加热液体时，可以为电池提供热量，起到加热的作用；当流经蜂巢结构13的流通管道的液体为冷却液体时，可以带走电池的热量，起到散热的作用。其中，优选地，所述蜂巢结构13的流通管道的内径为5mm。

其中，所述蜂巢结构13的材质可以有多种，于本实施例中，优选地，所述蜂巢结构13由具备阻燃性的合金材质制成，该合金材质具备：材质轻、刚度大、平整度高、阻燃、保温、隔热、抗震、防潮、防化学腐蚀、耐候性强、成本低、易加工等特点，在增加对流面积的同时能够提高该恒温箱的整体性能，满足了纯电动汽车保证电池包安全的严苛要求。例如，所述具备阻燃性的合金材质采用优质合金蜂窝铝箔、合金板材及航空级胶粘剂经高温加压复合而成。

其中，所述箱体11充分利用蜂巢的结构优点，不仅节省材料，能够有效实现散热和加热功能，而且结构坚固，能有效防止电池在使用过程中发生碰撞发生爆炸等危险。

其中，为了进一步保证热传导效果以及保证整个蜂巢结构13的刚性和轻质性，作为一种实施方式，于本实施例中，优选地，所述蜂巢结构13的流通管道内填充有蜂窝芯131(如图2所示)。其中，所述蜂窝芯131的材质可以有多种，于本实施例中，优选地，所述蜂巢芯由铝材质制成。

所述电池组件由多个设置于所述蜂巢结构13的蜂窝孔内的单体电池151串联构成(如图2所示)。该单体电池151的数量小于等于蜂巢结构13的蜂窝孔数量，以保证每节单体电池151均可以放置于所述蜂巢结构13的蜂窝孔内。其中，所述蜂巢结构13的蜂窝孔数量又可以根据实际设计需要来设定，在此不作进一步限定。

其中，于本实施例，优选地，所述单体电池151可以为18650型动力锂电池。

其中，为了更好地为电池组件加热，保证电池组件的温度时刻处于温控范围内，作为一种实施方式，于本实施例中，优选地，所述电池恒温装置10还包括：加热膜(图中未示出)，每节所述单体电池151外均包裹有所述加热膜。进一步，优选地，在加热膜与单体电池151之间还包括绝缘层。即，在电池的外壁裹上一层绝缘层材料之后，再包裹一层加热膜。然后再将包裹有绝缘层材料以及加热膜的单体电池151设置于蜂巢结构13的蜂窝内。

为了使箱体11内部电路高度集成化，减免繁琐杂乱的电线对电池的干扰，进而降低电池的故障率等，作为一种实施方式，于本实施例中，所述电池恒温装置10还包括：集流板(图中未示出)，所述集流板设置于所述箱体11内。所述电池组件中的每节电池均通过所述集流板与另一节电池串联后引出正负极。于本实施例中，优选地，所述集流板包括：第一电路板171和第二电路板172。

如图4所示，所述第一电路板171安装于所述电池组件的顶部(如图3所示)，所述电池组件中的每节电池的正极端均通过所述第一电路板171与另一节电池的正极端串联后引出正极。

如图5所示，所述第二电路板172安装于所述电池组件的底部(如图3所示)，所述电池组件中的每节电池的负极端均通过所述第二电路板172与另一节电池的负极端串联后引出负极。

其中，为了防止电池在使用过程中发生碰撞起火发生爆炸等，作为一种实施方式，于本实施例中，如图3所示，优选地，所述电池恒温装置10还包括：防火层114。优选地，所述箱体11内的顶部和底部均设置有所述防火层114。进一步地，在所述第一电路板171与所述箱体11内的顶部之间设置有防火层114，在第二电路板172与所述箱体11内的底部之间设置有防火层114。

由于电池包是由电池组串并联形成的，在使用过程中，会发生类似于木桶效应，即如果其中某一单体电池151的温度过高或过低，会对整个电池包造成直接影响。如果其工作温度太低，在充放电过程中，电池内阻急剧增大，可充放电容量降低，对电池自身会带来伤害，从而也影响电池的使用寿命和整个纯电动汽车的巡航里程。为了严格监测电池组件的温度，作为一种实施方式，于本实施例中，优选地，所述集流板上还集成有测温装置19。进一步，优选地，所述测温装置19集成在所述第二电路板172上(如图5所示)，应当理解是，该测温装置19也可以集成于第一电路板171上。其中，优选地，所述测温装置19包括但不限于：温度传感器。

所述温度传感器用于检测电池组件的温度，并将检测的温度信息传输给具备信号处理能力的外部设备，例如控制系统。控制系统可以根据温度传感器实时采集的温度信息实现对电池温度的监控，将其温度控制在电池最佳工作温度之间。例如，电池最佳工作温度为25—30摄氏度之间。

于本实施例中，所述温度传感器可以是目前市面上常见的测温组件。例如，热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器等。例如，选用数组贴在电池表面的DS18B20温度传感器，而且DS18B20温度传感器可以在市面上购买到，而DS18B20温度传感器能够被人们所购买和使用，其具体的使用方式必然已被公众所熟知，例如，具体如何设置各引脚的功能、如何设置各引脚与其他设备的连接等。

本实用新型实施例还提供了一种电池恒温系统30，如图6所示。所述电池恒温系统30包括：液体循环加热与冷却系统31和上述的电池恒温装置10。

所述液体循环加热与冷却系统31包括：处理器33、温度驱动调节模块35、储液罐37和调温管路39。

所述处理器33分别与所述电池恒温装置10中的温度传感器和所述温度驱动调节模块35耦合，用于接收温度传感器采集的温度信息，并根据该温度信息去控制所述温度驱动调节模块35去调节电池恒温装置10中的电池组件的温度，将其温度控制在电池最佳工作温度之间。例如，电池最佳工作温度为25—30摄氏度之间。优选地，当处理器33识别出电池组件需要降温时，发送第一控制命令去控制温度驱动调节模块35，将存储于储液罐37中的冷却液通过调温管路39中的供液管道来降低电池组件的温度；当处理器33识别出电池组件需要升温时，处理器33发送第二控制命令去控制温度调节驱动模块，以打开储液罐37中的智能快速加热模块，将冷却液的加热，然后调节调温管路39上的液体流量和流速，将加热后的液体通过供液管道来升高电池组件的温度。

其中，上述的处理器33可以是一种具备信号处理能力的芯片，例如，可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其中，通用处理器可以是微处理器或者也可以是任何常规的处理器等。于本实施例中，优选地，该处理器33可以是TMS320LF2812型号的微处理器，而该型号的微处理器能够被人们所购买和使用，其具体的使用方式必然已被公众所熟知，例如，具体如何设置各引脚的功能、如何设置各引脚与其他设备的连接等。

其中，第一控制指令和第二控制指令均可以为一个电平信号，例如高电平或低电平。低电平表示电压值低于第一数值的电压，第一数值为行业内的一个常用数值。例如，一般对于TTL电路来说，第一数值为0.0V－0.4V，而对于CMOS电路来说，第一数值为0.0－0.1V。本实用新型实施例中，优选地，第一数值为0V，即低电平为0V。高电平表示电压值高于第二数值的电压，第二数值为行业内的一个常用数值。例如，一般对于TTL电路来说，第二数值为2.4V－5.0V，而对于CMOS电路来说，第二数值为4.99－5.0V。本实用新型实施例中，优选地，第二数值为3.3V，即高电平为3.3V。

其中，作为一种实施方式，处理器33对温度传感器采集的温度信息进行预处理后，根据处理结果去控制所述温度驱动调节模块35去调节电池恒温装置10中的电池组件的温度，将其温度控制在电池最佳工作温度之间。其中，预处理包括但不限于：将接收到的温度信息与第一预设值相比较，若接收到的温度信息大于第一预设值，则表示电池组件需要降温。若接收到的温度信息小于或等于第一预设值，则将接收到的温度信息与第二预设值相比较，若大于或等于第二预设值，则表示电池组件的温度在电池最佳工作温度之间。若接收到的温度信息小于第二预设值，则表示电池组件需要升温。

其中，第一预设值和第二预设值均是根据电池的最佳工作温度来设置的，例如，若电池组件的最佳工作温度为25—30摄氏度之间，则，第一预设值可以是30摄氏度，第二预设值可以是25摄氏度。

其中，应当理解的是，上述中的电池的最佳工作温度、第一预设值和第二预设值均是为了便于理解而举的例子而已，因此，不能理解成是对本实用新型的限制。

所述温度驱动调节模块35分别与所述处理器33和所述储液罐37中的加热模块耦合，用于根据处理器33发送的控制命令去控制加热模块的启动与停止，进而控制储液罐37中的冷却液的温度，从而控制电池组件的温度。

所述储液罐37用于存储冷却液，所述储液罐37中设置有用于加热冷却液的加热模块。所述储液罐37通过该调温管路39与电池恒温装置10中的进水口111和出水口112依次连通，进一步地，所述储液罐37的供液端通过所述调温管路39中的供液管道与电池恒温装置10中的进水口111连通。储液罐37的回液端通过所述调温管路39中的回液管道与电池恒温装置10中的出水口112连通，形成一个循环。

其中，设置于所述储液罐37中的加热模块可以是采用电阻丝来实现冷却液的加热。

所述调温管路39用于实现储液罐37与电池恒温装置10中进水口111和出水口112的连通。优选地，所述调温管路39包括：供液管道和回液管道。所述储液罐37的出液端通过该供液管道与所述进水口111连通，所述储液罐37的回液端通过所述回液管道与所述出水端连通。

其中，优选地，所述调温管路39还包括：电磁阀。供液管道和回液管道上均设置有用于控制冷却液的流速和流量的所述电磁阀。为了便于区分，不妨将设置于供液管道上的电磁阀命名为第一电磁阀，将设置于回液管道上的电磁阀命名为第二电磁阀。当处理器33识别出电池组件需要升温或者降温时，通过发送控制指令去控制第一电磁阀和/或第二电磁阀去控制管道中液体的流速和流量，以保证电池始终工作在最佳工作温度之间。

其中，该控制指令可以为一个电平信号，例如高电平或低电平。

其中，供液管道与进水口111，以及回流管道与出水口112的连接方式可以有多种，于本实施中，优选地，所述供液管道与进水口111采用过盈连接，回流管道与出水口112采用过盈连接。

综上所述，本实用新型实施例提供了电池恒温装置及系统。一方面，该电池恒温装置包括：箱体、设置于所述箱体内的蜂巢结构、电池组件、第一电路板、第二电路板、加热膜、测温装置、保温层和防火层等。设置于箱体内的蜂巢结构不仅可以极大的降低电池恒温装置的重量和节约成本，而且还可以在有限的空间内使得冷却液的流量大大增加，从而提高电池组块的换热效率。其次，电池组件是由多个设置于所述蜂巢结构内的单体电池串联构成，将每个单体电池设置于蜂巢结构的蜂窝内，可以最大程度的增加电阻组件与冷却液的换热面积，进一步提高换热效率。再次，所述蜂巢结构的流通管道内填充有蜂窝芯，进一步保证热传导效果以及保证整个蜂巢结构的刚性和轻质性。该电池恒温装置具备：散热效率高、结构简单、重量轻、成本较低、性能优良等，能极大的提高电池组件的安全性，可以避免电池在使用过程中发生碰撞起火发生爆炸的危险发生。

另一方面，电池恒温系统，包括：处理器、温度驱动调节模块、储液罐、调温管路和电池恒温装置等。该电池恒温系统可以根据温度传感器的测量温度，实时控制电池组件的温度，将其温度控制在电池最佳工作温度之间，保证电池的实用寿命和最佳工作效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。