车辆、电池包的加热模块和加热系统的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种电池包的加热模块、具有该加热模块的电池包的加热系统以及具有该加热系统的车辆。


背景技术：

2.电池包作为混动汽车的核心供能部件，其良好的工作状态是混动汽车正常运行的基础。电池包正常运行的重要条件之一就是电池包内部的温度必须处于一定温度范围内，其内温度过高或过低都会影响电池包的充放电能力、可靠性和寿命。
3.在寒冷地区或普通地区的低温天气下，电池包内的温度过低，电池包内的电芯的充放电功率几乎为零，混动力汽车失去了混动的意义，因此需要对电池包内的电芯进行加热。传统的加热方式包括加热膜加热、发动机冷却液加热等，加热膜加热直接使用电池包的电量实施加热，其将消耗大量的电能。发动机冷却液加热则会导致发动机水温下降及水泵耗功增加，最终导致混动汽车油耗增加。


技术实现要素：

4.本实用新型的一个目的在于提出一种电池包的加热模块，可以回收发动机尾气的热量用于电池包加热。
5.本实用新型的另一目的在于提出一种电池包的加热系统，该加热系统包括前述的加热模块。
6.本实用新型的再一目的在于提出一种车辆，该车辆包括前述的加热系统。
7.根据本实用新型一个目的电池包的加热模块，包括第一尾气管路和换热管路隔热层，所述第一尾气管路内构造出用于连接发动机排气管的尾气通道；所述换热管路与所述第一尾气管路换热配合，所述换热管路内构造出用于与电池包的换热流道连接的换热通道。
8.根据本实用新型实施例的电池包的加热模块可以回收发动机尾气的热量用于电池包加热。
9.另外，根据本实用新型上述实施例的电池包的加热模块，还可以具有如下附加的技术特征：
10.可选地，所述换热管路套设于所述第一尾气管路的外侧，所述换热管路与所述第一尾气管路之间构造出所述换热通道。
11.可选地，所述加热模块还包括隔热层，所述隔热层包裹于所述第一尾气管路和所述换热管路外侧。
12.可选地，所述加热模块还包括外壳，所述外壳罩设于所述第一尾气管路和所述换热管路外侧，且所述隔热层设于所述外壳内，并将所述第一尾气管路和所述换热管路与所述外壳的周壁隔开。
13.可选地，所述隔热层为玻纤层。
14.根据本实用新型另一目的的电池包的加热系统，包括：发动机排气管和电池包，所述电池包包括换热流道和根据前述的加热模块，所述第一尾气管路与所述发动机排气管相连，所述换热通道与所述换热流道连接。
15.可选地，所述加热系统还包括第二尾气管路，所述第二尾气管路与所述发动机排气管相连，所述第一尾气管路与所述第二尾气管路并联。
16.可选地，所述第一尾气管路的至少一端连接有单向阀门。
17.可选地，所述加热系统还包括第一切换组件，所述第一切换组件分别与所述发动机排气管、所述第一尾气管路和所述第二尾气管路相连，以使所述第一尾气管路与所述发动机排气管接通或断开。
18.可选地，所述加热模块集成于所述电池包上。
19.可选地，所述电池包的顶部设有容置槽，所述加热模块设于所述容置槽内。
20.可选地，所述加热系统还包括第二切换组件，所述第二切换组件分别与所述换热流道和所述换热通道相连，且所述第二切换组件具有第一状态和第二状态，在所述第一状态所述换热流道与所述换热通道连接，在所述第二状态所述换热通道被短路。
21.可选地，所述第二切换组件包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口选择性的接通所述第二接口或所述第三接口；所述第二阀门包括第四接口、第五接口和第六接口，所述第五接口选择性的接通所述第五接口或所述第六接口，其中，所述第二接口和所述第五接口与所述换热通道相连，所述第三接口与所述第六接口相连通，所述第四接口与所述换热流道相连。
22.根据本实用新型再一目的的车辆，包括根据前述的电池包的加热系统。
23.本实用新型提供了一种车辆、电池包的加热模块和加热系统，可以回收发动机尾气的热量用于电池包加热，并设置了隔热层以便于加热模块的集成。在将其应用于混合动力汽车上时，可以回收能源，提高能源的利用率，并提高电池包运行的稳定性，另外，可以通过设置切换组件来选择尾气是否需要通过加热模块，还可以选择对电池包进行温度调节的换热介质是否通过加热模块，从而可以方便对电池包的温度进行控制，可以提高车辆运行的稳定性以及电机驱动的续航能力。
附图说明
24.图1是本实用新型一个实施例的电池包的换热模块的示意图。
25.图2是本实用新型一个实施例的电池包的换热模块的剖视图。
26.图3是本实用新型一个实施例的电池包的加热系统的示意图。
27.图4是本实用新型一个实施例的电池包的示意图。
28.图5是本实用新型另一实施例的电池包的加热系统的示意图。
29.图6是本实用新型一个实施例的换热系统的第二切换组件的连接示意图。
30.图7是本实用新型一个实施例的换热系统的第一阀门的示意图。
31.图8是本实用新型一个实施例的换热系统的第二阀门的示意图。
32.附图标记：
33.加热系统100，电池包10，换热流道101，流道入口102，流道出口103，容置槽104，短路管路105，加热模块20，第一尾气管路21，换热管路22，隔热层23，外壳24，尾气通道201，换
热通道202，通道入口203，冷却管道204，通道出口205，发动机排气管30，第一阀门40，第一接口41，第二接口42，第三接口43，第二阀门50，第四接口51，第五接口52，第六接口53，第三阀门61，第四阀门62，第二尾气管路70。
具体实施方式
34.面对新能源汽车快速崛起的趋势，混合动力汽车成为市场上重要的交通工具之一。混合动力汽车中重要的动力源之一电池包，其性能受到温度的影响非常明显，如何保证电池包在最佳的温度点工作，其冷却和加热系统100显得尤为重要。
35.混合动力汽车电池包，传统的加热方式通过ptc方式加热电池包管路，这种方式会消耗额外的电能，将其转化为热能，这种转化效率相对较低，必然会影响整车的运行效率和续驶里程。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电池包的加热模块、电池包的加热系统100以及车辆。
36.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
37.如图1和图2，根据本实用新型实施例的电池包10的加热模块20，包括第一尾气管路21和换热管路22，第一尾气管路21内构造出用于连接发动机排气管30的尾气通道201。换热管路22与第一尾气管路21换热配合，换热管路22内构造出用于与电池包10的换热流道101连接的换热通道202。在将该加热模块20应用于电池包10的加热系统100时，可以将第一尾气管路21与发动机排气管30相连接，以使发动机排出的废气经过第一尾气管路21，且在在发动机排出的废气经过第一尾气管路21时，能够与换热通道202内的换热介质进行换热，以利用换热通道202内的介质回收尾气中的余热，而换热通道202能够与电池包10内的换热流道101连通，以将换热通道202中回收了尾气余热的换热介质送往电池包10内的换热流道101，以利用发动机尾气对电池包10进行加热，维持电池包10的运行环境。
38.根据本实用新型实施例的电池包10的加热模块20，可以回收发动机尾气的热量用于电池包10加热，实现尾气中热量的回收，避免了能源的浪费，也减小了发动机尾气对周围环境的影响。
39.本实用新型中的换热介质可以为水、油等换热介质，可以根据实际需求选择换热介质。其中，在利用水作为换热介质时，能够利用水的大比热容提高余热的回收效果，而且由于水的沸点在100℃，也能够在一定程度上降低对周围环境的影响。
40.本实用新型中的第一尾气管路21可以为直线管状，换热管路22也可以设置成与第一尾气管路21同向延伸的直线管状，且第一尾气管路21和换热管路22可以为同心管结构。
41.如图2，在本实用新型的一些实施例中，换热管路22套设于第一尾气管路21的外侧，换热管路22与第一尾气管路21之间构造出换热通道202。通过换热管路22与第一尾气管路21的套接连接，能够提高热量的回收效率。而在利用水作为换热介质时，能够将换热管路22外侧的气温维持在低于100℃，而且换热管路22内的换热介质是流动的，换热介质会流向电池包10的换热流道101内，以对电池包10进行加热，因此，换热管路22外侧的温度会降到更低。此时，结合下述，再利用隔热层23的隔热作用，能够有效地控制加热模块20外部的温
度在一个较低的范围。
42.其中，换热管路22的周壁可以与第一尾气管路21间隔开，以进一步地提高换热和保温效果。
43.当然，本实用新型中的换热管路22与第一尾气管路21也可以设置成并排设置，换热管路22缠绕第一尾气管路21设置等形式。
44.如图2，在本实用新型的一些实施例中，加热模块20还包括隔热层23，隔热层23包裹于第一尾气管路21和换热管路22外侧。隔热层23能够包裹住第一尾气管路21和换热管路22，从而降低热量散失，而且还可以避免第一尾气管路21中的热量散出影响周围的环境。进一步地，发动机尾气的温度比较高，通过隔热层23的包裹，能够充分地降低周围环境的温度影响，因此，能够将加热模块20集成至电池包10内，以实现电池包10的加热系统100的集成。
45.而隔热层23能够实现尾气余热有效回收的同时，降低对周围环境的影响，从而可以将加热模块20集成于电池包10上。具体而言，发动机排出的尾气温度一般会比较高，可能会达到几百度，如果直接将第一尾气管路21集成到电池包10中，不利于对电池包10的温度控制，而本技术中设置了换热管路22和隔热层23之后，就可以方便地将加热模块20集成于电池包10上。
46.当然，本技术中主要以将加热模块20集成于电池包10上为例进行说明，但是这并非是对本实用新型保护范围的限制，本实用新型中的加热模块20同样也可以集成于车辆中的其他位置，此时隔热层23同样可以降低其对周围环境的影响，维持车辆的稳定运行。
47.如图2，在本实用新型的一些实施例中，加热模块20还包括外壳24，外壳24罩设于第一尾气管路21和换热管路22外侧，且隔热层23设于外壳24内，并将第一尾气管路21和换热管路22与外壳24的周壁隔开。可以进一步地提高隔热层23的隔热效果，且简化了加热模块20的结构，方便将加热模块20安装至适当的位置。
48.当然，本实用新型中也可以不设置外壳24，而直接利用隔热层23进行包裹，或者利用粘胶、绑带等对隔热层23进行固定。
49.可选地，本实用新型中的隔热层23可以为玻纤层。即通过玻璃纤维层对第一尾气管路21和换热管路22进行包裹，可以有效地避免热量散出，保证尾气热量的回收效果。
50.当然，本实用新型中的隔热层23也可以为其他隔热介质制成，例如将隔热层23设置成隔热棉等。
51.另外，本实用新型中还提供了一种电池包10的加热系统100，该加热系统100包括了前述的加热模块20。
52.结合图1至图3，根据本实用新型实施例的电池包10的加热系统100，包括：发动机排气管30和电池包10，电池包10包括换热流道101和根据前述的加热模块20，第一尾气管路21与发动机排气管30相连，换热通道202与换热流道101连接。发动机排出的废气可以经过第一尾气管路21，并通过换热流道101和换热通道202将热量向电池包10输送，方便对电池包10的温度进行调节。
53.根据本实用新型实施例的电池包10的加热系统100，可以回收发动机尾气的热量用于电池包10加热，实现尾气中热量的回收，避免了能源的浪费，也减小了发动机尾气对周围环境的影响，以维持电池包10的稳定运行。
54.另外，由于设置了换热管路22以及隔热层23，能够有效地保证加热模块20周围的
温度不至于过高，因此，能够将发动机的所有尾气都通过加热模块20送出。但是为了维持电池包10的稳定性，也可以发动机排气管30向加热模块20输送尾气的流量以及时机。为此，如图3所示，在本实用新型的一些实施例中，加热系统100还包括第二尾气管路70，第二尾气管路70与发动机排气管30相连，第一尾气管路21与第二尾气管路70并联。通过第一尾气管路21和第二尾气管路70的并联，能够实现对通过加热模块20的尾气的流量以及时机的调整，从而进一步地便于对电池包10的温度调节。
55.其中，为了实现尾气的流通，可以在第一尾气管路21的至少一端连接有单向阀门。也就是说，可以在第一尾气管路21的两端均设置单向阀门；也可以在第一尾气管路21的一端设置单向阀门。通过设置单向阀门，能够保证尾气沿着排气方向顺利的流通，避免尾气回流，提高加热系统100的稳定性和安全性，保证电池包10能够稳定运行。
56.另外，加热系统100还可以包括第一切换组件，第一切换组件分别与发动机排气管30、第一尾气管路21和第二尾气管路70相连，以使第一尾气管路21与发动机排气管30接通或断开。通过第一切换组件，可以控制发动机排气管30排出的尾气是否通过第一尾气管路21，以进一步地方便对电池包10温度的调节。其中，第一切换组件可以设置成，按比例调整从发动机排气管30到第一尾气管路21和第二尾气管路70的流量，从而可以根据实际需求调整通往加热模块20的尾气流量，进一步地方便对加热模块20的温度进行空中。另外，还可以将第一切换组件设置成控制通往第一尾气管路21或第二尾气管路70。
57.其中，可以将第一切换组件与前述的单向阀门结合，也就是说，将第一切换组件设置成能够控制发动机排出的尾气是否经过第一尾气管路21，也可以控制尾气经过第一尾气管道是的流向。
58.本实用新型的车辆中可以设置电池支架，电池包支撑于电池支架上。
59.在本实用新型的一些实施例中，可以将加热模块20集成到电池包10上，例如，如图4，可以在电池包10的顶部设有容置槽104，加热模块20设于容置槽104内。从而可以提高加热系统100的集成度，方便对电池包10、加热系统100等进行控制。
60.容置槽104可以贯穿电池包10的顶部，以方便安装加热模块，并方便加热模块连接发动机排气管。另外，容置槽104也可以设置电池包10的侧部、底部等。优选地容置槽104与电池包内的电芯隔开。当然，鉴于加热模块具有较好的隔热和保温性能，也可以将加热模块设置成贯穿电芯所处空间。
61.其中，可以将加热模块20集成到电池包10的顶盖上，这样能够将加热模块20与电池包10中的电芯隔开，避免加热模块20影响电芯的稳定性，还能够方便连接电池包10中的换热流道101。
62.另外，为了方便对电池包10的温度进行控制，本实用新型中还设置了第二切换组件，通过第二切换组件可以控制通往换热流道101的换热介质，是否需要通过换热模块，以进一步地方便对电池包10的温度调节。
63.如图5至图8，在本实用新型的一些实施例中，加热系统100还包括第二切换组件，第二切换组件分别与换热流道101和换热通道202相连，且第二切换组件具有第一状态和第二状态，在第一状态换热流道101与换热通道202连接，在第二状态换热通道202被短路。其中换热通道202被短路是指，换热介质在通往换热流道101时，不会通过换热通道202。这样，通过设置第二切换组件，能够根据使用环境，确定是否需要通过换热通道202对电池包10进
行加热，以方便对电池包10的温度进行控制。
64.例如，在加热系统100中还包括其他加热、热量回收等结构时，如果电池包10的温度已经处于一个较为合适的状态，就可以无需通过回收发动机尾气进行电池包10的加热；又例如，在需要对电池包10进行冷却时，也可以不接入换热通道202等。
65.如图5至图8，第二切换组件包括第一阀门40和第二阀门50，第一阀门40包括第一接口41、第二接口42和第三接口43，第一接口41选择性的接通第二接口42或第三接口43；第二阀门50包括第四接口51、第五接口52和第六接口53，第五接口52选择性的接通第五接口52或第六接口53，其中，第二接口42和第五接口52与换热通道202相连，第三接口43与第六接口53相连通，第四接口51与换热流道101相连。
66.其中，在第一状态下，第一接口41与第二接口42连通，第四接口51与第五接口52连通，此时，换热介质通过第一接口41进入到第一阀门40后，会通过第二接口42流向换热通道202，换热介质在经过换热通道202与第一尾气管路21进行换热后，通往第五接口52，并从第四接口51流出并送往换热流道101，以对电池包10进行换热。
67.在第二状态下，第一接口41与第三接口43连通，第四接口51与第六接口53连通，此时，换热介质通过第一接口41进入第一阀门40后，会通过第三接口43直接流向第六接口53，而不经过换热通道202，也就是说换热通道202被短路，随后换热介质从第六接口53进入第二阀门50后从第四接口51流出并送往换热流道101。
68.下面参照附图描述本实用新型一个具体实施例的电池包10的加热通道。
69.结合图1至图8，本实用新型的电池包10的加热系统100中具有电池包10、换热流道101、冷却通道、隔热层23、发动机排气管30、附件管路等。换热流道101包括流道入口102、流道出口103、流道管路，换热流道101位于电池包10内部，穿过电池包10整体。冷却通道包括依次相通的通道入口203、冷却管道204、换热通道202以及通道出口205，换热通道202位于隔热层23内部。电池包10上部开有贯穿的容置槽104，容置槽104与隔热层23相邻，隔热层23内布置有换热管路22，换热管路22包裹第一尾气管路21，换热管路22与第一尾气管路21之间形成换热通道202。发动机排气管30包含第一尾气管路21和第二尾气管路70，在第一尾气管路21的前后两端分别安装有第一阀门40和第二阀门50。第一阀门40和第二阀门50可以为三通换向阀。
70.冷却管路与第一阀门40的第一接口41连接，第一阀门40的第二接口42和第二阀门50的第五接口52之间连接换热管路22，第一阀门40的第三接口43和第二阀门50的第六接口53之间连接有短路管路105。第一尾气管路21的两端分别连接有第三阀门61和第四阀门62。第三阀门61和第四阀门62可以为电池阀。
71.其中，当电池包10需要加热时，第三阀门61和第四阀门62依次打开，此时发动机部分排气气流进入第一尾气管路21，造成第一尾气管路21的壁面温度升高，壁面温度换热通道202中的冷却介质。此时，第一阀门40中的第一接口41与第二接口42接通，且第一接口41与第三接口43断开；第二阀门50中的第四接口51与第五接口52接通，且第四接口51与第六接口53断开。换热介质通入到第一阀门40的第一接口41后，流向第一阀门40的第二接口42，随后通过通道入口203进入冷却管道204，并在经过换热通道202换热后从通道出口205，此时流出的换热介质温度有明显的升高，流入第二阀门50的第五接口52，并在经过第二阀门50的第四接口51后，进入换热流道101的流道入口102，并在经过换热流道101后通过流道出
口103流出，进而加热电池包10。
72.当电池包10不需要加热时，第三阀门61和第四阀门62关闭，此时发动机部分排气气流不会进入第一尾气管路21。第一阀门40中的第一接口41与第三接口43接通，且第一接口41与第二接口42断开；第二阀门50中的第四接口51与第六接口53接通，且第四接口51与第五接口52断开。从而关闭换热通道202，不再加热电池包10。
73.本实用新型中可充分利用发动机排气管30热量，并且代替传统ptc，传统ptc需要用电加热，从而节约整车能量消耗。加热电池包10时间相比传统ptc缩短，保证电池包10快速响应，延长电池包10寿命。
74.另外，本实用新型中的换热管路22的壁厚可以设置为10毫米(5毫米到20毫米的范围内)；隔热层23的壁厚可以设置为7.5毫米(2.5毫米到20毫米的范围内)。当然，本实用新型的换热管路22的壁厚、隔热层23的壁厚也可以设置为其他值，例如，将换热管路22的壁厚、隔热层23的壁厚中的至少一个设置为1毫米、5.4毫米、16毫米、24毫米等。
75.在本实用新型的一些具体示例中，根据本实用新型实施例的加热模块20，在环境温度为40℃、第一尾气管路21的排气流量为0.071kg/s、排气温度为550℃时，可以将换热通道202的进口温度设为80℃、进水流量为25l/min。隔热层23可以采用玻璃纤维、热导率为0.0326。其中，换热管路22的表面温度可以为84.8℃左右，而隔热层23的表面温度可以为47℃左右。
76.根据本实用新型实施例的车辆，包括根据前述的电池包10的加热系统100。本实用新型尤其适用于混合动力汽车，同样也可以适用于燃油汽车等。
77.根据本实用新型实施例的车辆，可以回收发动机尾气的热量用于电池包10加热，并设置了隔热层23以便于加热模块20的集成。在将其应用于混合动力汽车上时，可以回收能源，提高能源的利用率，并提高电池包10运行的稳定性，另外，可以通过设置切换组件来选择尾气是否需要通过加热模块20，还可以选择对电池包10进行温度调节的换热介质是否通过加热模块20，从而可以方便对电池包10的温度进行控制。
78.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
79.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
80.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
81.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
82.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。