一种电池热管理装置的制作方法

1.本技术涉及车辆技术领域，具体涉及一种电池热管理装置。


背景技术：

2.随着汽车行业的多元化，环境问题的日益严峻，新能源汽车行业发展迅速，其中电动汽车由于对环境影响相对传统汽车较小，使用范围越来越广泛。当前我国已经进入到新能源汽车发展的关键阶段，如何提高电动汽车的使用性能已经成为相关公司重要的研究课题。现阶段在电动汽车技术方面的研究中，对电池散热性能的优化与改良处于重要地位，以最大程度提升电池组热管理装置及系统的技术含量和功能效果。
3.对于电动汽车来说，其动力电池系统热量主要是电池工作过程中位于电池包中的电芯所产生。电池包中热量累积会造成各处温度不均匀从而影响电池单体的一致性，降低电池充放电循环效率，影响电池的功率和能量发挥，严重时还将导致热失控，影响系统安全性与可靠性。例如：温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部短路；生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件；电池的适宜温度约在10～30℃之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。尤其目前广泛应用的动力锂电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命。
4.因此，电池热管理作为连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，在电动汽车的行驶过程中，为了使电池组发挥最佳的性能和寿命，对于产生大量热的动力电池需要进行热管理，对其进行散热降温，将电池包温度控制在合理的范围内，使电池组内温度均匀，减少内部的温度差异，控制局部热区的形成，防止因局部温度过高导致电池过快衰减降低电池组整体寿命，在电池温度较高时进行有效的散热，防止发生热失控事故。


技术实现要素：

5.为了解决电动汽车电池在工作过程中产生的热量因不能及时散热而影响其使用性能和安全性能的问题，本技术实施例提供一种电池热管理装置，可以对动力电池进行有效降温并工作在安全温度范围内，提高电池使用寿命及安全性。
6.本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电池热管理装置，包括换热器、第一循环回路、第二循环回路。
7.所述换热器设有至少供第一换热介质和第二换热介质流通并实现热交换的通道。
8.所述第一循环回路包括依次流体连通的压缩机、冷凝器、节流元件，所述第一换热介质在压缩机作用下，经冷凝器降温、节流元件节流降压后，在换热器处实现热交换。
9.所述第二循环回路包括水泵，所述水泵与电池包、换热器流体连通；所述第二换热介质在水泵作用下，在电池包和换热器处实现热交换。
10.在一种具体的实施方案中，所述第一循环回路的冷凝器和节流元件之间的流体通道还设有储液器，以调节和稳定第一循环回路内第一换热介质的循环量。
11.在一种具体的实施方案中，所述第二循环回路在电池包和水泵之间的流体通道还分接有膨胀箱，以容纳第二循环回路内第二换热介质的膨胀量、排除第二换热介质所释放的气体、调节第二循环回路的压力。
12.在一种具体的实施方案中，所述冷凝器还设有冷凝风机，用于对冷凝器进行散热。
13.在一种具体的实施方案中，所述换热器为板式换热器，其由多个波纹形状的金属板片叠装而成并形成供第一换热介质和第二换热介质流通且通过板片实现热交换的通道。
14.在一种具体的实施方案中，所述第二循环回路中，第二换热介质从板式换热器至电池包的流体通道设有温度测量元件。
15.在一种具体的实施方案中，电池热管理装置还设有电子控制单元，其与压缩机、冷凝风机、水泵、温度测量元件、电池包通信连接，以根据温度数据控制相关部件的运行。
16.在一种具体的实施方案中，所述节流元件为膨胀阀，其对流经的第一换热介质降温降压并调节流量。
17.在一种具体的实施方案中，所述板式换热器的板片为不锈钢材质，以提高其对流经的第一换热介质和第二换热介质的耐腐蚀性能。
18.本技术实施例的优点是：
19.1、电池热管理装置通过两种换热介质实现了对电池产生的热量及时排出，并通过调节该两种换热介质的压力、流量等性能参数，实现对电池散热的精确控制。
20.2、电池热管理装置采用板式换热器进行热量交换，换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占用空间小，便于在有限的车辆空间内进行布置并对电池进行高效散热；其采用不锈钢材质，进一步提高了对流经的第一换热介质和第二换热介质的耐腐蚀性能。
21.3、电池热管理装置在第一换热介质的循环回路中设置储液器，在制冷系统工况变化时，调节和稳定系统内第一换热介质的循环量，确保了循环回路对换热介质需求量的供应，同时也避免了换热介质泄露情况的发生。
22.4、电池热管理装置在第二换热介质的循环回路中设置膨胀箱，可将该冷却循环回路中的气体排出、向循环回路补给第二换热介质，并能够提高该回路系统中换热介质进入水泵的压力，降低水泵气蚀产生的危害。
附图说明
23.图1为本技术的一种电池热管理装置侧视示意图；
24.图2为本技术的一种电池热管理装置主视示意图；
25.图3为本技术的一种电池热管理装置左视示意图；
26.图4为本技术的一种电池热管理装置俯视示意图；
27.图5为本技术的一种电池热管理装置换热介质流通示意图。
28.主要附图标记说明：
29.1-水泵；2-压缩机；3-第一换热介质管路；4-冷凝风机；5-膨胀阀；6-温度测量元件；7-板式换热器；8-冷凝器；9-储液器；10-膨胀箱；11-第二换热介质管路；12-电子控制单元；13-第二换热介质出口；14-第二换热介质入口。
具体实施方式
30.本技术实施例通过提供一种电池热管理装置，解决电动汽车电池在工作过程中产生的热量因不能及时散热而影响其使用性能和安全性能的问题，总体思路如下：
31.请参阅图1至图4，一种电池热管理装置，包括换热器、第一循环回路、第二循环回路。换热器设有至少供第一换热介质和第二换热介质流通并实现热交换的通道；第一循环回路包括依次流体连通的压缩机2、冷凝器8、节流元件，第一换热介质在压缩机2作用下，经冷凝器8降温、节流元件节流降压后，在换热器处实现热交换；第二循环回路包括水泵1，水泵1与电池包、换热器流体连通；第二换热介质在水泵1作用下，在电池包和换热器处实现热交换。本方案通过第二循环回路将电池包内产生的热量通过第二换热介质带出，并进一步通过设置的换热器，对第二循环回路和第一循环回路的换热介质进行热交换，从而实现了对电池的热管理，将电池包温度控制在合理的范围内。
32.本例中，压缩机2维持第一换热介质在第一循环回路中的循环流动，对低温低压的第一换热介质进行加压，使之超过冷凝器8外界大气的温度和压力，以便在冷凝器8中向外界散热，形成液体制冷剂。其具体实现方法是：压缩机2工作排出的高温、高压的气态第一换热介质，在流经冷凝器8时，通过其设置的冷凝风机4将热量散热带走，第一换热介质被冷却并由高温向常温转化为高压液态。请继续参阅图2，在第一换热介质从冷凝器8流出后，通过在第一循环回路的冷凝器8和节流元件之间的流体通道设置储液器9，以调节和稳定第一循环回路内第一换热介质的循环量。这样，在制冷系统工况变化时，若第一循环回路系统需要增大第一换热介质的循环量时，可将储液器9所储存的第一换热介质释放进入循环回路能保证供应；若第一循环回路系统需要减少第一换热介质的循环量时，可将多出的第一换热介质储存在储液器9内。此外，当制冷系统停止工作时，可将第一循环回路中的第一换热介质根据情况收存在储液器9内，以避免泄漏造成损失。
33.优选地，节流元件选择为膨胀阀5，其对流经的第一换热介质降温降压并调节流量。膨胀阀5使液态第一换热介质通过其节流成为低温低压的湿蒸汽状态，以使得其流经换热器时吸收热量达到制冷效果，此外，膨胀阀5通过换热器出口处的气态第一换热介质的过热度控制膨胀阀5开度，从而实现对第一换热介质流量的控制，以保证其在换热器内实现充分的热交换效果。
34.换热器可采用多种结构，本例中采用板式换热器7，其由多个波纹形状的金属板片叠装而成并形成供第一换热介质和第二换热介质流通的通道，第一换热介质和第二换热介质通过板片实现热交换。本例中，第一换热介质的组分包含有四氟乙烷，第二换热介质的主要成分包含有水、乙二醇和各种添加剂，优选地，板式换热器7的板片采用不锈钢材质，以提高其对流经的第一换热介质和第二换热介质的耐腐蚀性能。各板片之间形成薄矩形通道，其流经的第一换热介质和第二换热介质通过板片实现热量传递交换，具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占用空间小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长的特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。板式换热器7设有供第一换热介质进出的第一换热介质入口和第一换热介质出口，并通过第一换热介质管路3分别与膨胀阀5和压缩机2连接；板式换热器7同时设有供第二换热介质进出的第二换热介质入口14和第二换热介质出口13，并通过第二换热介质管路11分别与水泵1和电池包连接。第一换热介质流经换热器并实现热交换后
流回压缩机2，实现在第一循环回路的循环流通。
35.第二循环回路中，水泵1提供循环动力，使得该回路内的第二换热介质在水泵1作用下，在电池包和换热器处实现热交换。进一步地，第二循环回路在电池包和水泵1之间的流体通道还分接有膨胀箱10，以容纳第二循环回路内第二换热介质的膨胀量、排除第二换热介质所释放的气体、调节第二循环回路的压力。膨胀箱10不但可以容纳第二循环回路中第二换热介质因升温而引起的膨胀量，同时也可以将第二循环回路中的气体排出，根据工况向该循环回路中补给第二换热介质，此外，通过提高该回路系统中第二换热介质进入水泵1的压力，可有效降低水泵气蚀对其叶轮的危害以及对水泵1性能产生的影响。
36.在一些实施例中，第二循环回路中，第二换热介质从板式换热器7至电池包的流体通道设有温度测量元件6。电池热管理装置还设有电子控制单元12，其与压缩机2、冷凝风机4、水泵1、温度测量元件6、电池包通信连接，以根据温度数据控制相关部件的运行，通过对压缩机2、冷凝风机4、水泵1等进行调速控制，来调节、改变第一换热介质和第二换热介质的热交换速度，从而实现对电池包温度的精确控制。
37.在工作过程中，请参阅图5，第一换热介质由压缩机2输出，经冷凝器8降温，通过储液器9，再经过膨胀阀5节流降压，进入板式换热器7通道并与第二换热介质实现热交换后，流回至压缩机2，在第一循环回路内完成循环过程。第二换热介质由水泵1输出，流经板式换热器7通道并与第一换热介质实现热交换后，进入电池包内的流体通道并实现热交换，再流回至水泵1，在第二循环回路内完成循环过程。两种换热介质在第一循环回路和第二循环回路内循环流通并实现热交换，从而排出了电池包内电池产生的热量。
38.综上，本技术一种电池热管理装置通过板式换热器以及两种换热介质实现了对电池产生的热量及时排出，并通过调节两种换热介质的压力、流量等性能参数，实现对电池散热的精确控制和管理，可以对动力电池进行有效降温并工作在安全温度范围内，提高电池使用寿命及安全性。
39.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本技术所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。