电池箱总成、换热系统、控制方法及车辆与流程

本发明涉及动力电池装置，具体而言，涉及一种电池箱总成、换热系统、控制方法及车辆。

背景技术：

1、低温环境下，电池可用电量随温度降低而衰减，电池的可用电量多少直接影响车辆的续驶里程。高温环境下，电池的寿命随温度升高而衰减，同时高温还会对电池安全带来负面影响。所以，在高温、低温环境下，电池包保温能力越好越可以减弱环境温度对电池温度的影响。

2、现有的电池系统保温结构多围绕隔热进行设计，现有隔热材料有以下缺点：1、保温隔热效果不佳，尤其对于长时间浸车工况作用可忽略；2、不利于空间利用率；3、增加材料成本。

3、为使电池长时间工作在相对合适的温度区间，除保温设计外，还需要对电池进行热管理。现有多数电池包的高温冷却、低温加热均需要额外耗能，热管理系统的热效率影响整车的能量利用率，电池包作为热管理系统的重要一环，保温能力的好坏会直接影响整车能耗的高低。

4、此外，现有的电池保温设计多采用低导热系数、高热阻材料的设置，只考虑隔热功能，不考虑蓄热功能，没有对于热能“削峰填谷”的功能，无法进行热能的二次利用，这样会浪费主动制冷和加热过程中产生的能量，增加用车成本；少部分保温设计有提及使用可蓄热的相变材料，但单一相变材料相变点固定，无法兼顾高低温不同环境下的需求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种电池箱总成、换热系统、控制方法及车辆，以解决现有技术中电池保温蓄热功能差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池箱总成，包括箱体，箱体包括箱体底板、箱体盖板，以及与箱体底板和箱体盖板中至少一个连接的箱体边框，箱体边框与箱体底板和箱体盖板之间围设成容纳腔；分割部，设置于容纳腔内，以将容纳腔分割成多个用于容纳电池包的容纳单元；其中，至少一个容纳单元的侧壁中形成有至少三个独立的换热腔，各换热腔用于容纳换热介质，各换热腔用于与电池包进行热交换作业。

3、进一步地，换热腔为三个，三个换热腔中的两个换热腔沿容纳单元的高度方向相对地设置，另一个换热腔位于相对设置的两个换热腔之间。

4、进一步地，位于相对设置的两个换热腔之间的换热腔分别与相对设置的两个换热腔进行热交换作业，其中，位于相对设置的两个换热腔之间的换热腔的横截面小于其余两个换热腔的横截面的面积。

5、进一步地，相对设置的两个换热腔内填充有不同相变的材料，位于相对设置的两个换热腔之间的换热腔与箱体外的冷却液连通。

6、进一步地，相对设置的两个换热腔各设置有至少一个加注口和至少一个排气口。

7、进一步地，箱体底板和箱体盖板中的至少一个设置有液冷板，箱体外的冷却液通过三通阀的一端与液冷板连通，通过三通阀的另一端与位于相对设置的两个换热腔之间的换热腔连通。

8、进一步地，分割部包括横梁和纵梁中的至少一个，至少三个独立的换热腔形成于横梁、纵梁和箱体边框内。

9、为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种电池箱总成的换热系统，包括箱体，箱体包括用于容纳电池包的容纳单元，至少一个容纳单元的侧壁中设置有多个换热腔，多个换热腔中的至少一个与箱体外的冷却液连通，其余换热腔独立地设置，其中，与箱体外的冷却液连通的换热腔具有换热流道；第一三通阀，第一三通阀的第一端与换热流道的第一端连通，第一三通阀的第二端与设置于箱体内的电池液冷板的第一端连通，第一三通阀的第三端与液冷换热器连通；第二三通阀，第二三通阀的第一端与换热流道的第二端连通，第二三通阀的第二端与电池液冷板的第二端连通，第二三通阀的第三端与液冷换热器连通；其中，第一三通阀和第二三通阀中的各个端口的打开和关闭动作均独立控制地设置。

10、进一步地，换热系统包括膨胀水壶，膨胀水壶设置于第一三通阀与液冷换热器连通的管路上，和/或第一水泵，第一水泵设置于第二三通阀与电池液冷板连通的管路上，和/或第二水泵，第二水泵设置于第二三通阀与液冷换热器连通的管路上。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种电池箱总成的换热系统的控制方法，包括以下步骤：获取电池包的工况信息，其中，工况信息包括如下至少之一：电池温度、加热目标温度、冷却目标温度、电池包箱体的进水口和出水口的位置信息、箱体内相变材料的温度；基于工况信息确定电池包是否需要执行预设控制策略，其中，预设控制策略包括控制换热系统内的目标组件执行预设动作，以使换热系统形成对应的换热回路以对电池包进行换热作业。

12、进一步地，基于工况信息确定电池包是否需要执行预设控制策略，包括在确定电池温度大于冷却目标温度，或者，电池温度小于加热目标温度的情况下，将加热目标温度、冷却目标温度分别与箱体内相变材料的温度进行比较，获得比较结果；在确定比较结果包括加热目标温度大于箱体内相变材料的温度，或者冷却目标温度小于箱体内相变材料的温度的情况下，控制换热系统内的第一水泵、电池液冷板、第一三通阀、换热流道、第二三通通阀之间形成换热回路中的d回路。

13、进一步地，控制方法包括在确定比较结果包括加热目标温度不大于箱体内相变材料的温度，或者冷却目标温度不小于箱体内相变材料的温度的情况下，控制目标车辆中的空调器系统进行制冷或制热。

14、进一步地，控制方法包括在确定空调器系统为开启状态，且目标车辆没有连接外部充电桩的情况下，控制换热系统内的第二水泵、液冷换热器、第一三通阀、换热流道、电池液冷板、第二三通阀之间形成换热回路中的b回路。

15、进一步地，控制方法包括在确定空调器系统为开启状态，且目标车辆处于连接外部充电桩的情况下，控制换热系统内的第二水泵、液冷换热器、第一三通阀、电池液冷板、第二三通阀之间，以及控制换热系统内的第二水泵、液冷换热器、第一三通阀、换热流道、第二三通阀之间形成换热回路中的a回路。

16、进一步地，控制方法还包括在确定电池温度等于加热目标温度或冷却目标温度的情况下，控制空调器系统为关闭状态，且控制换热系统内的第二水泵、液冷换热器、第一三通阀、换热流道、第二三通阀之间形成换热回路中的c回路。

17、根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括上述的电池箱总成。

18、本发明设置组合换热腔容纳换热介质并与电池包进行热交换作业，避免了现有技术中电池保温设计浪费主动制冷和加热过程能量的问题。应用本发明的技术方案，在电池未进行主动热管理时通过蓄热持续将电池温度保持在合理范围，提升电池低温性能。

19、应用本发明的技术方案，还能提升电池主动制冷和加热过程能量的二次利用率，提高电池在不同温度环境下的适应能力，延长电池寿命，降低用车成本。

技术特征：

1.一种电池箱总成，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池箱总成，其特征在于，所述换热腔为三个，三个所述换热腔中的两个所述换热腔沿所述容纳单元(13)的高度方向相对地设置，另一个所述换热腔位于相对设置的两个所述换热腔之间。

3.根据权利要求2所述的电池箱总成，其特征在于，位于相对设置的两个所述换热腔之间的所述换热腔分别与相对设置的两个所述换热腔进行热交换作业，其中，位于相对设置的两个所述换热腔之间的所述换热腔的横截面小于其余两个所述换热腔的横截面的面积。

4.根据权利要求2或3所述的电池箱总成，其特征在于，相对设置的两个所述换热腔内填充有不同相变的材料，位于相对设置的两个所述换热腔之间的所述换热腔与所述箱体(10)外的冷却液连通。

5.根据权利要求4所述的电池箱总成，其特征在于，相对设置的两个所述换热腔各设置有至少一个加注口(31)和至少一个排气口(32)。

6.根据权利要求4所述的电池箱总成，其特征在于，所述箱体底板(11)和所述箱体盖板中的至少一个设置有液冷板，所述箱体(10)外的冷却液通过三通阀的一端与所述液冷板连通，通过所述三通阀的另一端与位于相对设置的两个所述换热腔之间的所述换热腔连通。

7.根据权利要求1所述的电池箱总成，其特征在于，所述分割部(20)包括横梁和纵梁中的至少一个，至少三个独立的所述换热腔形成于所述横梁、所述纵梁和所述箱体边框(12)内。

8.一种电池箱总成的换热系统，其特征在于，所述换热系统包括：

9.根据权利要求8所述的换热系统，其特征在于，所述换热系统包括：

10.一种电池箱总成的换热系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，基于所述工况信息确定所述电池包是否需要执行预设控制策略，包括：

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

15.根据权利要求13或14所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

16.一种车辆，包括电池箱总成，其特征在于，所述电池箱总成为权利要求1至7中任一项所述的电池箱总成。

技术总结
本发明提供了电池箱总成、换热系统、控制方法及车辆，电池箱总成包括：箱体，箱体包括箱体底板、箱体盖板，与箱体底板和箱体盖板中至少一个连接的箱体边框，箱体边框与箱体底板和箱体盖板之间围设成容纳腔；分割部设置于容纳腔内，将容纳腔分割成多个用于容纳电池包的容纳单元；其中至少一个容纳单元的侧壁中形成有至少三个独立的换热腔，各换热腔用于容纳换热介质，并与电池包进行热交换作业。本发明采用设置组合换热腔与电池包进行热交换的技术手段，避免了现有技术中电池保温设计浪费主动制冷和加热过程能量的问题。采用该技术方案，解决了电池保温蓄热功能差热管理效率低的问题，降低了车辆用车成本，提高了该电池箱总成的实用性。

技术研发人员：王文健,尹炳江,陈永胜,翟旭亮,刘艳迪,赵名翰,周琪,张新宾,孟祥宇
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14