一种电池模组热管理系统的制作方法

1.本技术涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种电池模组热管理系统。


背景技术：

2.为保证车辆运行所需的能量及其使用工况，一套大型储能系统由成百上千个单体电池按照一定的串并联关系组合而成。同时由于电池本身性能的限制，在使用中，电池产生热量导致本身温度升高，不采用热管理的情况下，无法确保电池工作在合理的温度条件下，从而降低了电池的使用性能与使用寿命。通用的散热模式是在电池底部通过液冷板散热，在电芯极耳侧进行温度控制，该散热模式下，电芯产生的热量只能通过内部媒介从底部散去，散热效率低。
3.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种电池模组热管理系统，以解决上述“电芯产生的热量只能通过内部媒介从底部散去，散热效率低”的技术问题。
5.根据本技术实施例的一个方面，本技术提供了一种电池模组热管理系统，包括：电池模组，用于为车辆运行提供能量；顶部热管理元件，与电池模组的顶部连接，用于为电池模组进行顶部散热；底部热管理元件，与热管理元件的底部连接，用于为电池模组进行底部散热。
6.可选地，顶部热管理元件通过第一导热元件压紧电池模组的连接排，底部热管理元件通过第二导热元件与热管理元件连接。
7.可选地，系统还包括：热管理控制组件，热管理控制元件与电池模组连接，用于根据电池模组传递的电信号为顶部热管理元件与底部热管理元件中的提供空气流，以通过空气流的温度与流量控制电池模组与顶部热管理元件以及电池模组与顶部热管理元件之间的热交换。
8.可选地，电池模组包括电芯和连接排，连接排通过定位孔与电芯上的极耳连接，电芯通过被压紧的连接排导通。
9.可选地，电池模组还包括连接线及温度采集组件，连接排通过连接线与温度采集组件连接，温度采集组件与热管理控制组件连接，温度采集组件用于将从连接排获取到的电芯的温度以电信号的形式传递至热管理控制组件。
10.可选地，顶部热管理元件包括：第一进液流道、第一进液口、第一出液流道、第一出液口、多个第一阻流块以及第一流道壁，其中，第一进液流道的一端与第一进液口连接，第一进液流道的另一端与第一出液口的一端连通，第一出液流道的另一端与第一出液口连接；多个第一阻流块，设置于第一进液流道中，用于将流道内部的流液混合均匀，以使顶部热管理元件与电池模组进行热交换；第一流道壁，设置于第一进液流道两侧及第一出液流道两侧，用于支撑电池模组。
11.可选地，底部热管理元件包括：第二进液流道、第二进液口、第二出液流道以及第二出液口，其中，第二进液流道的一端与第二进液口连接，第二进液流道的另一端与第二出液口的一端连通，第二出液流道的另一端与第二出液口连接。
12.可选地，底部热管理元件还包括：多个第二阻流块，设置于第二进液流道与第二出液流道中，用于将流道内部流液混合均匀，以使底部热管理元件与电池模组进行热交换；第二流道壁，设置于第二进液流道两侧及第二出液流道两侧，用于支撑电池模组。
13.可选地，底部热管理元件还包括：第一滑道及第二滑道，第一滑道与第二滑道连接，第一滑道与第二滑道用于为电池模组提供安装轨道，第二滑道与第二导热元件连接，第二滑道与第二导热元件之间存在预设角度的夹角。
14.可选地，底部热管理元件还包括限位台及限位螺钉，限位台用于与电池模组的滑块接触时阻止电池模组继续滑动，限位螺钉用于阻止电池模组后退。
15.本技术实施例提供的上述技术方案与相关技术相比具有如下优点：
16.本技术通过一种电池模组热管理系统，包括：电池模组，用于为车辆运行提供能量；顶部热管理元件，与电池模组的顶部连接，用于为电池模组进行顶部散热；底部热管理元件，与热管理元件的底部连接，用于为电池模组进行底部散热。通过为在电池的顶部和底部均设置热管理元件，以在顶部和底部进行双侧散热，解决了电池散热效率低的问题。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
18.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为根据本技术实施例提供的一种可选的电池模组热管理系统的示意图；
20.图2为根据本技术实施例提供的另一种可选的电池模组热管理系统的示意图；
21.图3为根据本技术实施例提供的一种可选的信号采集示意图；
22.图4为根据本技术实施例提供的一种可选的顶部热管理元件的流体流动示意图；
23.图5为根据本技术实施例提供的一种可选的底部热管理元件的流体流动示意图；
24.图6为根据本技术实施例提供的一种可选的底部热管理元件的示意图；
25.图7为根据本技术实施例提供的一种可选的模组安装结构的示意图。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本技术的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
28.为保证车辆运行所需要的能量及其使用工况，一套大型储能系统由成百上千个单体电池按照一定的串并联关系组合而成。同时由于电池本身性能的限制，在使用中，电池产生热量导致本身温度升高，不采用热管理的情况下，无法确保电池工作在合理的温度条件下，从而降低了电池的使用性能与使用寿命。为营造良好的运行环境，确保电池性能能够完美发挥，使用寿命得到保证是锂电池使用的一大难题，高能量密度和大倍率的运行工况下尤为重要。
29.通用散热模式是在电池底部通过液冷板散热，在电芯极耳侧进行温度控制，该散热模式下，电芯产生的热量通过内部媒介传递到底部散去，散热效率低，而且大倍率工作时连接排所产生的热量会传递到电芯内部再导出，容易导致电芯内部温度不一致。
30.为了解决背景技术中提及的问题，根据本技术实施例的一方面，提供了一种电池模组热管理系统，如图1所示，包括：
31.电池模组102，用于为车辆运行提供能量；
32.顶部热管理元件104，与电池模组的顶部连接，用于为电池模组进行顶部散热；
33.底部热管理元件106，与热管理元件的底部连接，用于为电池模组进行底部散热。
34.本技术通过在电池模组的上方连接顶部热管理元件，以及在电池模组的下方连接底部热管理元件，为电池模组提供双侧散热，提高散热效率。
35.本技术通过连接排和底面双侧散热，提高散热效率与电芯温度的均衡性，有效地避免连接排热量倒灌到电芯内部，引起电芯温度升高。
36.作为一种可选的实施例，顶部热管理元件通过第一导热元件压紧电池模组的连接排，底部热管理元件通过第二导热元件与热管理元件连接。
37.具体地，第一导热元件具有可压缩功能，可消除电芯由于组装和加工制造产生的高度偏差，同时其绝缘功能可以保证连接排与电芯在工作中产生的热量可以传递到顶部热管理元件的同时可以确保安全性能。
38.具体地，第二导热元件具有绝缘功能和弹性可压缩功能，位于底部热管理元件上方和电池模组底部，三个部件紧密接触，在绝缘保护的同时可以有效的把电芯产生的热量传递到底部热管理元件，通过热管理元件流道中流动的液体将热量带走，从而实现散热。
39.通过模组安装机构与热管理元件一起成型，降低加工成本与管理成本，提高可靠性。
40.作为一种可选的实施例，系统还包括：热管理控制组件，热管理控制元件与电池模组连接，用于根据电池模组传递的电信号为顶部热管理元件与底部热管理元件中的提供空气流，以通过空气流的温度与流量控制电池模组与顶部热管理元件以及电池模组与顶部热管理元件之间的热交换。
41.具体地，温度采集组件会将采集到的电芯温度以电信号的形式传递给热管理控制组件，相应地，热管理控制组件为顶部热管理元件与底部热管理元件中的进液流道提供强制空气流，通过空气流的温度与流量控制电芯与热管理元件之间的热交换。
42.图2为本技术提供的电池模组热管理系统的示意图，如图所示，包括：201-顶部热管理元件，202-电池模组，203-底部热管理元件，204-进液管组件，205-出液管组件，206-热管理控制组件，207-第一导热元件，208-支路导管，电池模组热管理系统由电池模组、顶部热管理元件、底部热管理元件、进液管组件、出液管组件、支路导管、以及热管理控制组件构
成。电池模组热管理系统中电池模组上面有顶部热管理元件，数量与电池模组中的电芯列数相等，每列电芯上部有一个顶部热管理元件。
43.作为一种可选的实施例，电池模组包括电芯和连接排，连接排通过定位孔与电芯上的极耳连接，电芯通过被压紧的连接排导通。
44.具体地，顶部热管理元件通过具有绝缘功能和弹性可压缩的第一导热元件与电池模组的连接排接触，连接排上有定位孔，连接排通过定位孔与电池模组中的电芯上的极耳连接，第一导热元件具有可压缩功能，顶部热管理元件通过第一导热元件压紧连接排，保证电池模组中的全部电芯通过连接排导通。
45.作为一种可选的实施例，电池模组还包括连接线及温度采集组件，连接排通过连接线与温度采集组件连接，温度采集组件与热管理控制组件连接，温度采集组件用于将从连接排获取到的电芯的温度以电信号的形式传递至热管理控制组件。
46.具体地，连接排上的温度可以有效的通过温度采集组件以电信号的形式反馈到热管理控制组件，由热管理控制组件依据温度的高低确定顶部热管理元件和底部热管理元件中进液流道内的液流温度与流量大小，通过液流温度与流量有效的控制电池模组中电芯的温度，确保电芯工作在合理的温度范围内。
47.本技术还提供信号采集装置，图3为本技术提供的信号采集示意图，如图所示，包括：301-温度采集组件，302-连接线，303-连接排，304-电芯，305-极耳，306-定位孔。具体地，电池模组中的连接排通过连接线与温度采集组件(即采集板)连接，连接排上的温度可以有效的通过温度采集组件以电信号的形式反馈到热管理控制组件，由热管理控制组件依据温度的高低确定顶部热管理元件和底部热管理元件中进液流道内的液流温度与流量大小，通过液流温度与流量有效的控制电池模组中电芯的温度，确保电芯工作在合理的温度范围内。
48.作为一种可选的实施例，顶部热管理元件包括：第一进液流道、第一进液口、第一出液流道、第一出液口、多个第一阻流块以及第一流道壁，其中，第一进液流道的一端与第一进液口连接，第一进液流道的另一端与第一出液口的一端连通，第一出液流道的另一端与第一出液口连接；多个第一阻流块，设置于第一进液流道中，用于将各个流道内部的流液混合均匀，以使顶部热管理元件与电池模组进行热交换；第一流道壁，设置于第一进液流道两侧及第一出液流道两侧，用于支撑电池模组。
49.本技术所提到的阻流块的形状与数量均依据流道内流体流动达到紊流状态来确定。
50.图4为本技术提供的顶部热管理元件的流体流动示意图，如图所示，包括：401-第一进液流道，402-第一出液流道，403-第一阻流块，404-第一流道壁，405-第一进液口、406-第一出液流道。具体地，顶部热管理元件中间具有三条流道，中间为第一进液流道，两侧为第一出液流道，第一进液流道中有凸起的第一阻流块，通过第一阻流块的汇流作用，液流在流道内可以充分搅拌均匀，达到温度平衡。流道两侧有凸起的第一流道壁，其位置正对电芯底部边缘的四分之一到五分之一处，能可靠的支撑电芯，保证流道不会坍塌。同时进液流道中的液体在底部两侧进入第一出液流道，第一出液流道的宽度为第一进液流道宽度的一半，确保流道中液流平衡，第一进液流道与第一进液口连接，第一出液流道与第一出液口相连。第一阻流块在流道宽度方向的中部，液流可以在第一阻流块两端流动。
51.该设计流道阻力小，而且材料用量相对较少，可以有效的降低热管理控制组件中动力的需求，降低能耗，同时对轻量化有好处。流道内部液流充分搅拌均匀后，电芯的散热也相对均匀，降低电池模组中电芯的温差，提高电池模组的使用寿命。
52.作为一种可选的实施例，底部热管理元件包括：第二进液流道、第二进液口、第二出液流道以及第二出液口，其中，第二进液流道的一端与第二进液口连接，第二进液流道的另一端与第二出液口的一端连通，第二出液流道的另一端与第二出液口连接。
53.作为一种可选的实施例，底部热管理元件还包括：多个第二阻流块，设置于第二进液流道与第二出液流道中，用于将流道内部流液混合均匀，以使底部热管理元件与电池模组进行热交换；第二流道壁，设置于第二进液流道两侧及第二出液流道两侧，用于支撑电池模组。
54.图5为本技术提供的一种底部热管理元件的内部流体流动示意图，如图所示，包括：501-第二进液流道，502-第二出液流道，503-第二进液口，504-第二出液口，505-第二阻流块，506-第二流道壁。
55.底部热管理元件内部有流道，流道正对模组电芯底部，位于模组电芯底部的四分之一到五分之一处，数量依据模组电芯排列列数确定，从中间依次往两侧排列，列数为偶数，第二进液流道数与第二出液流道数量相等，从中间开始两个第二进液流道为一组并联排列，然后第二进液流道两侧各排列一个第二出液流道，以此类推；列数为奇数，第二进液流道与第二出液流道从中间开始，往两侧间隔排列。
56.本技术提供的方案优化了液冷板流道，改变流道液流方向与流道数量，按照电芯发热情况分布液冷板流道，利用紊流热交换效率高于层流热交换效率的特点，使流体流动状态变为紊流状态，提高液流换热效率。
57.底部热管理元件的第二出液流道与进液流道中均有凸起阻流块，该阻流块功能与顶部热管理元件中的第一阻流块一致，具有回流作用，确保流道内部流液混合均匀，达到充分的热交换，温度均衡，其阻流块的数量依据液流的均匀性确定。
58.本技术提供的方案优化了液冷板流道，改变流道液流方向与流道数量，按照电芯发热情况分布液冷板流道，利用紊流热交换效率高于层流热交换效率的特点，使流体流动状态变为紊流状态，提高液流换热效率。
59.作为一种可选的实施例，底部热管理元件还包括：第一滑道及第二滑道，第一滑道与第二滑道连接，第一滑道与第二滑道用于为电池模组提供安装轨道，第二滑道与第二导热元件连接，第二滑道与第二导热元件之间存在预设角度的夹角。
60.可选地，第二滑道与第二导热元件之间的夹角就是第二滑道相对于第二导热元件所在平面的倾斜角度，预设角度可以根据具体情况设定，例如，将第二滑道的倾斜角度设置为15
°
至20
°
均可。
61.作为一种可选的实施例，底部热管理元件还包括限位台及限位螺钉，限位台用于与电池模组的滑块接触时阻止电池模组继续滑动，限位螺钉用于阻止电池模组后退。
62.图6为本技术提供的底部热管理元件，如图所示，包括：601-限位台，602-第一滑道，603-第二滑道，604-第二导热元件，605-第二出液口，606-第二进液口。
63.底部热管理元件有安装电池模组需要的限位台、第一滑道以及滑动过程中减少导热元件滑动阻力而设置的第二滑道(也可以称为过渡滑道)，第二滑道与第二导热元件之间
有倾角，第一滑道与第二滑道连接，且高度高于第二导热元件预设高度(如，2至3毫米)，保证电池模组顺第一滑道安装滑动时能够有效的离开第二导热元件表面，防止刮伤第二导热元件，同时降低安装滑动阻力。
64.图7为本技术提供的模组安装结构的示意图，如图所示，包括：701-限位螺钉，702-第二进液流道，703-第一滑道，704-限位台，705-滑块。电池模组顺着第一滑道与第二滑道安装到位后，限位台的前端为一凸起部，可以有效的与电池模组中的滑块接触，限位台前端可以有限的阻止电池模组继续滑动，此时，通过限位螺钉阻止电池模组后退，通过该限位装置安装电池模组方便可靠，结构简单，速度快且维护简单。
65.本技术通过一种电池模组热管理系统，包括：电池模组，用于为车辆运行提供能量；顶部热管理元件，与电池模组的顶部连接，用于为电池模组进行顶部散热；底部热管理元件，与热管理元件的底部连接，用于为电池模组进行底部散热。通过为在电池的顶部和底部均设置热管理元件，以在顶部和底部进行双侧散热，解决了电池散热效率低的问题。
66.根据本技术实施例的又一方面还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质。
67.可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
68.本技术实施例在具体实现时，可以参阅上述各个实施例，具有相应的技术效果。
69.可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(application specific integrated circuits，asic)、数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、数字信号处理设备(dsp device，dspd)、可编程逻辑设备(programmable logic device，pld)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本技术所述功能的其它电子单元或其组合中。
70.对于软件实现，可通过执行本文所述功能的单元来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
71.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每
72.个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不5应认为超出本技术的范围。
73.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
74.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，0可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示
75.意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显
76.示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接5口，装置
或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
77.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
78.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0要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
79.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
80.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售5或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理
81.解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
82.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。