电池热量管理系统及电动车辆技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电池热量管理系统和一种电动车辆，所述电池热量管理系统包括：用于容纳由电池单元构成的电池组的电池组容器，所述电池组容器为双壁结构，具有内壁和外壁以及封围在内壁和外壁之间的密封的流体流动空间；与流体流动空间流体连通以对流体流动空间中的流体进行冷却的换热器；与流体流动空间流体连通以使流体中的气体从流体流动空间全部或部分排出或者使气体流入流体流动空间的真空泵；与流体流动空间流体连通且用于容纳从流体流动空间排出的流体的流体存储器；以及控制装置，其通过控制流体流动空间中的液体的量或气体的量来控制电池组容器的对外热传导率。通过本实用新型专利技术的结构，使得能灵活地对电池单元的散热和绝热进行调节。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于电动车的电池，更具体而言涉及一种具有改进的热量管理模式的电池热量管理系统以及包括该电池热量管理系统的电动车辆。
技术介绍
电池系统是纯电动汽车和插电式混合动力汽车的最重要的部件之一，其向驱动车辆的电机供给电力，在电池系统的操作过程中，由于化学反应和连接电路中的电流，电池单元不可避免地会产生热量。如果热量不能快速耗散，将对整体车辆的安全产生非常有害的影响。因此，热量管理是电池组设计中的一个非常关键的考虑因素。传统上，由电池单元构成的电池组用铝合金框架结合为一体，以提高导热性以及使材料的机械强度更高。为加强冷却效果，一些高输出电池系统会引入液体冷却回路来给电池组中的电池单元进行强效冷却。但是，在电池组使用于环境温度比较低的应用中，因为低温会极大地限制电池系统的性能在能量输出、安全性、充电时间和寿命等方面，所以不期望电池处于过低的温度，此时，上面所述的冷却系统对电池的冷却会加剧电池的低温缺陷。为解决这一问题，提出了可以使用热绝缘来保持电池单元处于希望的操作温度下。但是，在电池需要散热的情况下，热绝缘反过来又会减少散热，而高温环境下的电池散热在电池系统的操作过程中也是同等重要的，这样就会产生矛盾。因此，需要一种能在不同操作条件下的使相互矛盾的需求得到满足的电池组的设计，既能在高温环境下确保电池组的散热，又能在低温环境下确保电池组的热绝缘。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种改进上述现有技术中的缺陷的电池管理系统，其既能在高温环境下确保电池组的散热，又能在低温环境下确保电池组的热绝缘。为实现上述目的，本技术提供一种电池热量管理系统，包括：用于容纳由电池单元构成的电池组的电池组容器，所述电池组容器为双壁结构，具有内壁和外壁以及封围在内壁和外壁之间的密封的流体流动空间；与所述流体流动空间流体连通以对流体流动空间中的流体进行冷却的换热器；与所述流体流动空间流体连通以使流体中的气体从流体流动空间全部或部分排出或者使气体流入流体流动空间的真空泵；与所述流体流动空间流体连通且用于容纳从流体流动空间排出的流体的流体存储器；以及控制装置，其通过控制流体流动空间中的液体的量或气体的量来控制电池组容器的对外热传导率。优选地，所述液体包括冷却液，所述气体为空气。优选地，所述换热器与电池组容器之间通过循环泵相连，电池组容器内的冷却液在换热器和电池组容器之间进行循环流动。优选地，所述流体存储器与所述电池组容器之间通过液体泵相连，冷却液根据所述控制装置的操作从流体存储器流入电池组容器或者从电池组容器流出到流体存储器。优选地，所述电池组容器包括将所述电池组容器的内部分成多个腔室的隔壁，每个腔室容纳一个或多个电池组，所述隔壁为双壁结构，双壁之间的空间与所述流体流动空间相连通。优选地，在环境温度高于预定温度值的情况下，形成冷却液从流体存储器流入电池组容器内然后流出电池组容器并经过换热器进行冷却再流回电池组容器的回路。优选地，在环境温度低于预定温度值的情况下，形成电池组容器中的冷却液通过液体泵被部分或全部排出到流体存储器中且流体流动空间中的空气通过真空泵部分或全部抽出的回路。优选地，所述电池组容器与换热器、流体存储器和真空泵之间的连接处均设有密封件。优选地，所述电池组容器由耐腐蚀材料制成。本技术还涉及一种电动车辆，包括如上所述的电池热量管理系统。通过本技术的上述电池热量管理系统，能获得有效的液体冷却或热绝缘以根据环境温度来选择性地调节电池热量耗散。热绝缘通过电池组容器内的冷却液的抽出来实现，电池和外部环境之间的有效热阻可以通过控制电池容器中的冷却液的量来实现。电池单元的冷却可以通过热传导和自然对流来实现，或通过强制液体冷却以增强冷却能力。与主动冷却功能一起，整个系统的冷却能力可以根据电池单元的操作条件精确地被控制。附图说明从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：图1为根据本技术的电池热量管理系统的示意图。具体实施方式在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。图1示意性地示出了总体上由附图标记1表示的根据本技术的电池热量管理系统，所述电池热量管理系统包括用于容纳多个电池单元的电池组容器2，所述电池组容器2为大体长方体形状，当然也可以为其他能容纳电池组的形状。所述电池组容器2为双壁结构，具有内壁3和外壁4，所述内壁3和外壁4之间限定出封闭的不透气体或液体的空间。电池组容器2还通过隔壁5被分隔成多个腔室8，腔室8的个数根据需要可以变化，例如在图1中被分隔为三个腔室8，每个腔室8容纳一组或多组电池单元6。所述隔壁5也是双壁结构，隔壁5的双壁之间限定的空间与电池组容器2的内壁3和外壁4之间的空间是相连通的并且一起构成用于存储流体的空间7。所述空间7是密封且不透气体和液体的，从而使得容纳于每个腔室8中的电池单元6不与空间中的任何流体相接触，不会受到外界流体的腐蚀作用，确保了电池的使用寿命。在电池组容器2的外壁4中设置有供冷却液流入的冷却液入口9和供冷却液流出的冷却液出口10，冷却液入口9和冷却液出口10通过流入管路11和流出管路12连接至换热器13，以使空间7、流入管路11和流出管路12流体连通，从而使空间7中的冷却液循环流过换热器13，对冷却液进行冷却，从而对容纳于腔室8中的电池单元组进行冷却。优选地，所述换热器13可以设置为通过冷却风扇14进行热交换。冷却液流入管路11和流出管路12与冷却液入口9和冷却液出口10通过密封件密封地相连。为了加速冷却液的循环，可以在流出管路12中设置一个循环泵15，另外，也可以在管路11和12中设置调节阀，以调节冷却液的流量。所述冷却液可以是水或其他液体。在电池组容器2的外壁4中还设置有供冷却液供应或排出用的冷却液出入口16，所述冷却液出入口16通过管道17与冷却液存储器18相连，以使空间7和管道17流体相连，从而将从空间7中排出的冷却液存储于冷却液存储器18中或从冷却液存储器18向空间7输送冷却液。优选地，在管道17中设置有液体泵19以加速冷却液的流动。还可以在管道17中设置调节阀，以调节冷却液的流量。管道17与冷却液出入口16通过密封件密封地相连。在电池组容器2的外壁4中还包括空气出入口20，所述空气出入口20通过管道21与真空泵22相连，一方面用于抽出空间7内的空气，使空间7成为真空，从而使空间7成为一个隔热件，防止电池单元6的热量被传递到电池组容器2的外部；另一方面也可以使外界空气进入到空间7中，使得空间7中同时存在冷却液和空气。通过真空泵22和液体泵19的相互配合，可以调整空间7中的冷却液的量和空气压力，以控制整个电池单元容器2的热传导率。为此，所述电池热量管理系统可以设有控制器，电池单元容器2上可以设置电池温度传感器，所述控制器根据所述电池温度传感器的测量值和用户设定参数值以及外界条件来控制真空泵22和液体泵19以及各个可选的调节阀的操作，从而调节空间7中的冷却液的量。用户设定参数值例如可以为根据电池组的不同类型和要求设置的预定温度值。电池组容器2、流入管路11、流入管路12、管道17以及管道21可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池热量管理系统，其特征在于，包括：用于容纳由电池单元构成的电池组的电池组容器，所述电池组容器为双壁结构，具有内壁和外壁以及封围在内壁和外壁之间的密封的流体流动空间；与所述流体流动空间流体连通以对流体流动空间中的流体进行冷却的换热器；与所述流体流动空间流体连通以使流体中的气体从流体流动空间全部或部分排出或者使气体流入流体流动空间的真空泵；与所述流体流动空间流体连通且用于容纳从流体流动空间排出的流体的流体存储器；以及控制装置，其通过控制流体流动空间中的液体的量或气体的量来控制电池组容器的对外热传导率。

【技术特征摘要】
1.一种电池热量管理系统，其特征在于，包括：用于容纳由电池单元构成的电池组的电池组容器，所述电池组容器为双壁结构，具有内壁和外壁以及封围在内壁和外壁之间的密封的流体流动空间；与所述流体流动空间流体连通以对流体流动空间中的流体进行冷却的换热器；与所述流体流动空间流体连通以使流体中的气体从流体流动空间全部或部分排出或者使气体流入流体流动空间的真空泵；与所述流体流动空间流体连通且用于容纳从流体流动空间排出的流体的流体存储器；以及控制装置，其通过控制流体流动空间中的液体的量或气体的量来控制电池组容器的对外热传导率。2.如权利要求1所述的电池热量管理系统，其特征在于，所述液体包括冷却液，所述气体为空气。3.如权利要求1所述的电池热量管理系统，其特征在于，所述换热器与电池组容器之间通过循环泵相连，电池组容器内的冷却液在换热器和电池组容器之间进行循环流动。4.如权利要求2所述的电池热量管理系统，其特征在于，所述流体存储器与所述电池组容器之间通过液体泵相连，冷却液根据所述控制装置的操作从流体存储器流入电池组容器或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱涛，肖鹏飞，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE