一種動力電池冷卻和加熱集成系統及電池的制作方法

本實用新型涉及新能源汽車電池領域，尤其涉及動力電池冷卻和加熱集成系統及電池。

背景技術：

現有動力電池制熱系統制熱原理：啟動水泵和PTC加熱器，冷卻液經過水泵，PTC加熱器，液冷板，冷卻液箱進行循環加熱，被加熱的冷卻液將熱量傳遞給水冷板，液冷板再把熱量傳遞給動力電池。

此種制熱系統存在如下不足：加熱過程中，需要將冷凍液箱、管路、PTC加熱器及PTC加熱器內的冷卻液全部加熱，且整個系統循環水路長，熱量散熱水泵也必須工作，耗費大量無效的熱量，電能利用率低；尤其是短時間加熱時，熱利用率更低。

如加熱10min，電熱利用率40％；

如加熱20min，電熱利用率60％；

如加熱30min，電熱利用率80％；

如加熱40min，電熱利用率90％。

電動汽車一般采用動力電池組(一般為鋰電池組)作為動力來源；鋰電池組在低溫環境(一般為0℃以下)時，動力電池組的充電和放電受限制，且動力電池組在低溫下使用，會影響其壽命及可靠性；當動力電池組在低溫下使用時，必須通過外部加熱使電池組溫度達到合適的使用溫度(一般5℃以上)。

與此同時，動力電池組工作時，溫度達到50℃以上，存在很大的安全隱患因此，動力電池低溫下需要加熱，而高溫時需要冷卻降溫。

現有動力電池加熱板主要由PTC和電阻加熱膜兩種，均只有加熱功能；不能做為冷卻系統的一個部件使用；而現有動力電池冷卻采用自然冷卻或風冷，冷卻效果差，因此，現有的冷卻系統效果差，加熱系統與制冷系統不共用，導致需要采用兩套系統才能達到動力電池工作在合適的溫度范圍內。

技術實現要素：

本實用新型提出一種動力電池冷卻和加熱集成系統，解決了現有技術存在的功能單一、使用壽命短、可靠性差、冷卻效果差、熱利用率低、耗能大、集成度低、不夠便利的技術問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了以下技術方案：

一種動力電池冷卻和加熱集成系統，包括冷卻液箱、循環泵和散熱器，冷卻液箱連接循環泵，循環泵連接散熱器，其特征是，還包括電池組加熱冷卻集成板，電池組加熱冷卻集成板一端連接散熱器，電池組加熱冷卻集成板另一端連接冷卻液箱；所述電池組加熱冷卻集成板包括導熱基體和設置于其上的PTC發熱腔體、隔熱腔、冷卻液腔體、冷卻液進口接頭和冷卻液出口接頭，隔熱腔設于PTC發熱腔體和冷卻液腔體，冷卻液腔體上設有冷卻液進口接頭和冷卻液出口接頭，PTC發熱腔體內設有PTC加熱芯，冷卻液腔體內設有冷卻液，冷卻液由冷卻液進口接頭和冷卻液出口接頭連接外部制冷裝置。

進一步，所述導熱基體是金屬導熱體。

進一步，所述PTC發熱腔體設置至少一個。

進一步，所述冷卻液腔體設置至少一個。

進一步，所述冷卻液腔體設置在導熱基體中間部位。

進一步，所述冷卻液腔體設置至少一組。

本實用新型一種動力電池冷卻和加熱集成裝置的工作方式是：當需要冷卻時，由冷卻液腔體內的冷卻液循環給導熱基體散熱，導熱基體給電池本體散熱，實現降溫目的；當需要加熱時，PTC發熱腔體內的PTC發熱芯工作加熱導熱基體，導熱基體給電池本體加熱。

一種動力電池，其特征是，由上述一種動力電池冷卻和加熱集成系統和電池組成。

技術效果分析：

因在導熱基體上集成了加熱和冷卻結構，使得同一基體上能分時使用導熱基體進行散熱，極大提高了集成度，省去了現有技術的加熱循環系統，故節約了循環管路和整個循環裝置造成的熱能損失，使用只需在動力電池表面貼合即可，比如在動力電池的各個面進行粘合使用，而現有的加熱和冷卻是分開的，故冷卻或加熱循環系統不能保證各個面同時得到有效的加熱或冷卻，而本實用新型克服了此技術瓶頸。

同時本實用新型可以雙面使用，故在組合動力電池時，方便夾緊貼合在兩組動力電池之間，為保證散熱功率，不同的實施例調整了，冷卻液的流速。

啟動集成板PTC加熱器，直接加熱動力電池，這種加熱模式，加熱過程中，外部循環系統不參與工作，熱量直接傳遞給動力電池，熱利用率高，節省電能。

如加熱10min，電熱利用率80％；

如加熱20min，電熱利用率85％；

如加熱30min，電熱利用率90％；

如加熱40min，電熱利用率95％以上。

本實用新型的優點是：加熱與冷卻系統共用一套基體，使用壽命長，穩定性好，加熱和冷卻效果好，集成度高，使用方便，熱利用率高，節省電能。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例1的左視圖；

圖2為本實用新型實施例1的主視圖；

圖3為本實用新型實施例1的仰視圖；

圖4為本實用新型冷卻液腔體并聯結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例1的左視圖；

圖6為本實用新型實施例1的主視圖；

圖7為本實用新型實施例1的仰視圖；

圖8為本實用新型兩組冷卻液腔體串聯結構示意圖；

圖9為本實用新型多組冷卻液腔體串聯結構示意圖；

圖10為本實用新型多組冷卻液腔體并聯結構示意圖；

圖11為現有加熱、冷卻循環系統框圖；

圖12為本實用新型加熱冷卻集成系統框圖；

圖中：

1為第一PTC發熱腔體；2為第二PTC發熱腔體；3為第一隔熱腔；4為第一冷卻液腔體；5為空腔；6為第二冷卻液腔體；7為第二隔熱腔；8為第三PTC發熱腔體；9為第四PTC發熱腔體；10為冷卻液進口接頭；11為冷卻液出口接頭；12為導熱基體；13為第一PTC加熱芯；14為第二PTC加熱芯；15為第三PTC加熱芯；16為第四PTC加熱芯；101為電池組加熱冷卻集成板；102為冷卻液箱；103為循環泵；104為散熱器；105為熱交換器；106為制冷循環系統。

具體實施方式

下面可以參照附圖1～10以及文字內容理解本實用新型的內容以及本實用新型與現有技術之間的區別點。下文通過附圖以及列舉本實用新型的一些可選實施例的方式，對本實用新型的技術方案(包括優選技術方案)做進一步的詳細描述。需要說明的是：本實施例中的任何技術特征、任何技術方案均是多種可選的技術特征或可選的技術方案中的一種或幾種，為了描述簡潔的需要本文件中無法窮舉本實用新型的所有可替代的技術特征以及可替代的技術方案，也不便于每個技術特征的實施方式均強調其為可選的多種實施方式之一，所以本領域技術人員應該知曉：可以將本實用新型提供的任意技術手段進行替換或將本實用新型提供的任意兩個或更多個技術手段或技術特征互相進行組合而得到新的技術方案。本實施例內的任何技術特征以及任何技術方案均不限制本實用新型的保護范圍，本實用新型的保護范圍應該包括本領域技術人員不付出創造性勞動所能想到的任何替代技術方案以及本領域技術人員將本實用新型提供的任意兩個或更多個技術手段或技術特征互相進行組合而得到的新的技術方案。

本實用新型實施例提供了一種動力電池冷卻和加熱集成裝置。

下面結合圖1～3、圖12對本實用新型提供的技術方案進行更為詳細的闡述。

實施例1

如圖1-3、圖12所示一種動力電池冷卻和加熱集成系統，包括冷卻液箱、循環泵和散熱器，冷卻液箱連接循環泵，循環泵連接散熱器，電池組加熱冷卻集成板一端連接散熱器，電池組加熱冷卻集成板另一端連接冷卻液箱；所述電池組加熱冷卻集成板包括導熱基體12上設有第一PTC發熱腔體1、第二PTC發熱腔體2、第一隔熱腔3、第一冷卻液腔體4、空腔5、第二冷卻液腔體6、第二隔熱腔7、第三PTC發熱腔體8、第四PTC發熱腔體9、冷卻液進口接頭10和冷卻液出口接頭11，第一PTC發熱腔體1連接第二PTC發熱腔體2，第二PTC發熱腔體2連接第一隔熱腔3，第一隔熱腔3連接第一冷卻液腔體4，第一冷卻液腔體4連接空腔5，空腔5連接第二冷卻液腔體6，第二冷卻液腔體6連接第二隔熱腔7，第二隔熱腔7連接第三PTC發熱腔體8，第三PTC發熱腔體8連接第四PTC發熱腔體9，第一PTC發熱腔體1內設有第一PTC加熱芯13，第二PTC發熱腔體2內設有第二PTC加熱芯14，第三PTC發熱腔體8內設有第三PTC加熱芯15；第四PTC發熱腔體9內設有第四PTC加熱芯16，第一冷卻液腔體4垂直連接冷卻液進口接頭10，第二冷卻液腔體6垂直連接冷卻液出口接頭11。

實施例2

如圖4所示，是在實施例1的基礎上，改變第一冷卻液腔體4和第二冷卻液腔體6并聯設置雙通道，雙通道冷卻液腔體使得制冷率提高一倍，根據需求改變通道數量，調整制冷功率。

實施例3

如圖5-7所示，導熱基體12上設有第一PTC發熱腔體1、第二PTC發熱腔體2、第一隔熱腔3、第一冷卻液腔體4、空腔5、第二冷卻液腔體6、第二隔熱腔7、第三PTC發熱腔體8、第四PTC發熱腔體9、冷卻液進口接頭10和冷卻液出口接頭11，第一PTC發熱腔體1連接第二PTC發熱腔體2，第二PTC發熱腔體2連接第一隔熱腔3，第一隔熱腔3連接第一冷卻液腔體4，第一冷卻液腔體4連接空腔5，空腔5連接第二冷卻液腔體6，第二冷卻液腔體6連接第二隔熱腔7，第二隔熱腔7連接第三PTC發熱腔體8，第三PTC發熱腔體8連接第四PTC發熱腔體9，第一PTC發熱腔體1內設有第一PTC加熱芯13，第二PTC發熱腔體2內設有第二PTC加熱芯14，第三PTC發熱腔體8內設有第三PTC加熱芯15；第四PTC發熱腔體9內設有第四PTC加熱芯16，第一冷卻液腔體4平行連接冷卻液進口接頭10，第二冷卻液腔體6平行連接冷卻液出口接頭11。

實施例4

如圖8所示，第一冷卻液腔體4與第二冷卻液腔體6串聯連接，控制制冷量的流速可以提高冷卻的能耗比，采用四條冷卻液腔體，提高冷卻效率的同時降低能耗35％。

實施例5

如圖9所示，第一冷卻液腔體4與第二冷卻液腔體6串聯連接，控制制冷量的流速可以提高冷卻的能耗比，采用四組冷卻液腔體，提高冷卻效率的同時降低能耗45％，縮短四分之一冷卻時間。

實施例6

如圖10所示，第一冷卻液腔體4與第二冷卻液腔體6并聯連接，控制制冷量的流速可以提高冷卻的能耗比，采用四組并聯冷卻液腔體，提高冷卻效率的同時降低能耗55％，縮短三分之一冷卻時間。

本實用新型還提供了一種動力電池，包括所述加熱器和集成控制系統和動力電池模組。

圖13-15為電池組加熱冷卻集成板101三種常見安裝示意圖，極大的改善了安裝的便捷性。

上述本實用新型所公開的任意技術方案除另有聲明外，如果其公開了數值范圍，那么公開的數值范圍均為優選的數值范圍，任何本領域的技術人員應該理解：優選的數值范圍僅僅是諸多可實施的數值中技術效果比較明顯或具有代表性的數值。由于數值較多，無法窮舉，所以本實用新型才公開部分數值以舉例說明本實用新型的技術方案，并且，上述列舉的數值不應構成對本實用新型創造保護范圍的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等詞語來限定零部件的話，本領域技術人員應該知曉：“第一”、“第二”的使用僅僅是為了便于描述上對零部件進行區別如沒有另行聲明外，上述詞語并沒有特殊的含義。

另外，上述本實用新型公開的任意技術方案中所應用的用于表示位置關系或形狀的術語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態或形狀。本實用新型提供的任意部件既可以是由多個單獨的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝制造出來的單獨部件。

最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍當中。