热管理系统以及电池系统的制作方法

1.本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种热管理系统以及电池系统。


背景技术：

2.目前，动力电池一般采用热管理系统来对电芯进行温度调节，一般新能源汽车动力电池系统的热管理系统是通过外置水冷机组，内置与水冷机组相连接的冷板来进行的，冷却水从水冷机组流出，再通过冷板进水口流入冷板中，在电池包内部进行循环，带走电芯所产生的热量，由冷板出水口再流出至水冷机组，达到给电芯散热降温的作用。
3.一般情况下，水冷机组设有回水口和出水口，出水口与冷板进水口相连，回水口与冷板出水口相连，所以回水口处冷却水的温度要高于出水口处冷却水的温度。随着冷却水循环时间越来越长，会出现靠近冷板出水口位置电芯的温度，明显高于靠近冷板进水口位置电芯的温度；久而久之，会造成电芯表面温度不均衡，温差逐渐增大，系统频繁温差报警，影响用户的体验，而且严重影响到电芯的寿命。
4.因此，亟需设计一种热管理系统以及电池系统，以解决电池包内电芯表面温度不均衡，温差逐渐增大，造成电芯寿命低的问题。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一种热管理系统，能够使得与其进行换热的外部结构表面温度均衡，一致性好，进而提高外部结构的使用寿命。
6.本发明的另一个目的在于提供一种电池系统，能够使得电芯表面温度均衡，一致性好，进而提高电芯以及电池系统的使用寿命。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.热管理系统，包括：
9.热管理水冷机组；
10.冷却装置，上述冷却装置设置有两个水口；
11.换向件，设置于上述热管理水冷机组和上述冷却装置之间，上述换向件连通于上述热管理水冷机组的出水口和回水口，上述换向件被配置为能够将上述出水口选择性连通于其中一个上述水口，并将上述回水口和另一个上述水口连通，以改变上述冷却装置中冷却液的循环方向。
12.可选地，上述换向件包括第一电磁线圈、第二电磁线圈和阀体，上述第一电磁线圈和上述第二电磁线圈分别设置于上述阀体的两端，上述第一电磁线圈被配置为能够令上述阀体向第一端移动，以使上述出水口选择性连通于其中一个上述水口；上述第二电磁线圈被配置为能够令上述阀体向第二端移动，以使上述出水口连通于另一个上述水口。
13.可选地，上述换向件还设置有第一水冷机组连通口、第二水冷机组连通口、第一进水连通口、第二进水连通口、第一出水连通口和第二出水连通口，上述第一水冷机组连通口连通于上述出水口，上述第二水冷机组连通口连通于上述回水口，上述冷却装置的其中一
个上述水口连通于上述第一进水连通口和上述第二出水连通口，另一个上述水口连通于上述第二进水连通口和上述第一出水连通口；
14.上述阀体向上述第一端移动时，上述第一水冷机组连通口连通于上述第一进水连通口，上述第二水冷机组连通口连通于上述第一出水连通口，以使上述出水口连通于上述冷却装置的其中一个上述水口，上述回水口连通于上述冷却装置的另一个上述水口；
15.上述阀体向上述第二端移动时，上述第一水冷机组连通口连通于上述第二进水连通口，上述第二水冷机组连通口连通于上述第二出水连通口，以使上述出水口连通于上述冷却装置的另一个上述水口，上述回水口连通于上述冷却装置的其中一个上述水口。
16.可选地，上述热管理系统还包括第一三通接头，上述第一三通接头的第一端通过管路连接于其中一个上述水口，第二端通过管路连接于上述第一进水连通口，第三端通过管路连接于上述第二出水连通口。
17.可选地，上述热管理系统还包括第二三通接头，上述第二三通接头的第一端口通过管路连接于另一个上述水口，第二端口通过管路连接于上述第二进水连通口，第三端口通过管路连接于上述第一出水连通口。
18.可选地，上述换向件为换向电磁阀。
19.可选地，上述热管理系统还包括：
20.至少两个温度检测单元，上述冷却装置的两个上述水口处分别安装有至少一个上述温度检测单元。
21.可选地，上述热管理系统还包括至少两个节流阀，每个上述水口处均设有至少一个节流阀。
22.电池系统，包括：
23.电池包，包括电芯；
24.上述的热管理系统，上述热管理水冷机组设置于上述电池包外，上述冷却装置设置于上述电池包内，上述冷却装置被配置为能够与上述电池包内的电芯进行换热。
25.可选地，上述电池系统还包括电池管理系统，上述电池管理系统电连接于上述电池包和上述热管理系统，上述电池管理系统被配置为能够控制和监控上述电池包和上述热管理系统。
26.本发明的有益效果：
27.本发明提供了一种热管理系统，包括热管理水冷机组、冷却装置和设置于冷却装置和热管理水冷机组之间的换向件，冷却装置能够与外部结构进行换热，通过在热管理水冷机组和冷却装置之间设置换向件，能够使得热管理水冷机组的出水口和冷却装置的两个水口中的任意一个水口连通，并使得热管理水冷机组的回水口和另一个水口连通，从而能够切换冷却装置中冷却液的循环方向，使得冷却装置的每个水口均可作为进水口或出水口，进而使得在热管理系统冷却过程中，可根据需求通过控制换向件，变换冷却装置中冷却液的循环方向，提高散热效率，使得与冷却装置进行换热的外部结构的表面温度一致性更好，进而提高外部结构的使用寿命。
28.本发明还提供了一种电池系统，包括电池包以及上述的热管理系统，电池包包括电芯，热管理水冷机组设置于电池包外部，冷却装置设置于上述电池包内，通过换向件进行变换冷却装置中冷却液的循环方向，使得电芯表面一致性更好，从而提高电芯的使用寿命，
进而提高电池系统的使用寿命。
附图说明
29.图1是本发明具体实施方式提供的热管理系统的结构示意图一；
30.图2是本发明具体实施方式提供的热管理系统的结构示意图二；
31.图3是本发明具体实施方式提供的换向件的结构示意图。
32.图中：
33.10、热管理水冷机组；11、出水口；12、回水口；
34.20、冷却装置；21、第一水口；22、第二水口；
35.30、换向件；31、第一电磁线圈；311、第一接插件；32、第二电磁线圈；321、第二接插件；
36.33、阀体；331、铁芯；332、第一活动阀芯；333、第二活动阀芯；334、第三活动阀芯；335、第四活动阀芯；336、第五活动阀芯；337、第一回水腔室；338、第二回水腔室；339、第一进水腔室；340、第二进水腔室；
37.34、第一水冷机组连通口；35、第二水冷机组连通口；36、第一进水连通口；37、第二进水连通口；38、第一出水连通口；39、第二出水连通口；
38.40、第一三通接头；50、第二三通接头；60、温度检测单元；70、节流阀；
39.200、电池包；210、电芯；
40.300、电池管理系统。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
42.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
45.如图1和图2所示，本实施例提供了一种热管理系统，上述热管理系统包括热管理水冷机组10、冷却装置20、以及设置于热管理水冷机组10和冷却装置20之间的换向件30，通过换向件30能够改变冷却装置20中冷却液的循环方向，使得与冷却装置20进行换热的外部结构表面温度均衡，一致性更好，进而提高了该外部结构的使用寿命。
46.具体地，该冷却装置20设置有两个水口，两个水口均可连通于热管理水冷机组10，可以实现冷却液从热管理水冷机组10流入冷却装置20，进而实现冷却装置20与外部结构进行换热。进一步地，换向件30连通于热管理水冷机组10的出水口11和回水口12，且换向件30可以将出水口11选择性连通于其中一个水口，并将回水口12和另一个水口连通，以此来改变冷却装置20中冷却液的循环方向。
47.通过上述结构，当外部结构需要进行冷却时，热管理水冷机组10对冷却液进行冷却，冷却液流入冷却装置20中对外部结构进行冷却，在此过程中，可以通过换向件30的切换，使得冷却装置20中的冷却液的循环方向可以改变，即冷却装置20中的每个水口均能择一连通于热管理机组的出水口11，同时另一个水口连通于回水口12，即每个水口均能进水或出水，且当其中一个水口进水时，另一个水口出水(即当其中一个水口连通于出水口11时，另一个水口连通于回水口12)，避免了冷却液循环方向单一造成的冷却装置20两个水口位置的电芯210温差大的现象发生，使得外部结构的表面温度均衡，温差减小，一致性更好，从而提高了电池包200的使用寿命。
48.具体地，在本实施例中，两个水口分别为第一水口21和第二水口22，当出水口11与第一水口21连通、回水口12与第二水口22连通时，即第一水口21进水，第二水口22出水时，该冷却装置20中冷却液的循环方向为逆时针；反之，该冷却装置20中冷却液的循环方向为顺时针。并且，本实施例所说的外部结构在本实施例中为电芯210，下文均以电芯210表示。可以理解的是，其他实施例中的外部结构可以为任一需进行换热的结构，在此不作具体限定。
49.在本实施例中，如图1至图3所示，上述换向件30包括第一电磁线圈31、第二电磁线圈32和阀体33，第一电磁线圈31和第二电磁线圈32分别设置于阀体33的两端，且第一电磁线圈31可通电使得阀体33向第一端移动(此处的第一端为朝向第一电磁线圈31移动并被第一电磁线圈31吸合的一端)，使得出水口11连通于其中一个水口；第二电磁线圈32可通电使得阀体33向第二端移动(此处的第二端为朝向第二电磁线圈32移动并被第二电磁线圈32吸合的一端)，使得出水口11连通于另一个水口。
50.具体地，在本实施例中，当第一电磁线圈31通电使得阀体33向第一端移动，可以使得出水口11连通于第一水口21，回水口12连通于第二水口22，即第一水口21进水，第二水口22出水，此时，该冷却装置20中的冷却液的循环方向为逆时针流动；当第二电磁线圈32通电使得阀体33向第二端移动，可以使得出水口11连通于第二水口22，回水口12连通于第一水口21，即第二水口22进水，第一水口21出水，此时，该冷却装置20中冷却液的循环方向为顺时针流动。通过上述结构，可以实现该换向件30对冷却装置20中冷却液的循环方向的改变。
51.进一步地，如图1至3所示，换向件30还包括第一水冷机组连通口34、第二水冷机组连通口35、第一进水连通口36、第二进水连通口37、第一出水连通口38和第二出水连通口39，第一水冷机组连通口34连通于出水口11，第二水冷机组连通口35连通于回水口12，冷却装置20的其中一个水口连通于第一进水连通口36和第二出水连通口39，另一个水口连通于
第二进水连通口37和第一出水连通口38；当阀体33向第一端移动时，第一水冷机组连通口34连通于第一进水连通口36，第二水冷机组连通口35连通于第一出水连通口38；当阀体33向第二端移动时，第一水冷机组连通口34连通于第二进水连通口37，第二水冷机组连通口35连通于第二出水连通口39；进而使得当阀体33向第一端移动时，出水口11连通于第一水口21，回水口12连通于第二水口22；当阀体33向第二端移动时，出水口11连通于第二水口22，回水口12连通于第一水口21，实现该换向件30对冷却装置20中冷却液的循环方向的改变。
52.可选地，如图3所示，阀体33包括铁芯331、第一活动阀芯332、第二活动阀芯333、第三活动阀芯334、第四活动阀芯335和第五活动阀芯336，第一活动阀芯332、第二活动阀芯333、第三活动阀芯334、第四活动阀芯335和第五活动阀芯336均间隔设置于铁芯331上且均密封抵接于换向件30的内壁，使得每相邻的活动阀芯之间均可以形成一个密封的腔室，且上述五个活动阀芯能够跟随铁芯331进行移动。在本实施例中，第二活动阀芯333和第三活动阀芯334之间形成第一回水腔室337，第一活动阀芯332和第二活动阀芯333之间形成第二回水腔室338，第四活动阀芯335和第五活动阀芯336之间形成第一进水腔室339，第三活动阀芯334和第四活动阀芯335之间形成第二进水腔室340。
53.进一步可选地，第二活动阀芯333和第四活动阀芯335的横截面积均大于上述的两个进水连通口和两个出水连通口的横截面积，第二活动阀芯333能够选择性地封堵第一出水连通口38或第二出水连通口39，同时第四活动阀芯335能够选择性的封堵第一进水连通口36或第二进水连通口37。
54.通过上述结构，在本实施例中，如图1所示，当第一电磁线圈31通电，铁芯331带动五个活动阀芯向第一端运动并被第一电磁线圈31吸合，此时，第二活动阀芯333封堵第二出水连通口39，第四活动阀芯335封堵第二进水连通口37，使得第一水冷机组连通口34和第一进水连通口36均位于第一进水腔室339中(即第四活动阀芯335和第五活动阀芯336之间)，第二水冷机组连通口35和第一出水连通口38均位于第一回水腔室337中(即第二活动阀芯333和第三活动阀芯334之间)，进而使得出水口11通过第一水冷机组连通口34和第一进水连通口36与第一水口21连通，回水口12通过第二水冷机组连通口35和第一出水连通口38与第二水口22连通，冷却装置20中冷却液的循环方向为逆时针。
55.如图2所示，当第二电磁线圈32通电，铁芯331带动五个活动阀芯向第二端运动并被其吸合，第二活动阀芯333封堵第一出水连通口38，第四活动阀芯335封堵第一进水连通口36，此时，第一水冷机组连通口34和第二进水连通口37均位于第二进水腔室340中(即第三活动阀芯334和第四活动阀芯335之间)，第二水冷机组连通口35和第二出水连通口39均位于第二回水腔室338中(即第一活动阀芯332和第二活动阀芯333之间)，进而使得回水口12通过第二水冷机组连通口35和第二出水连通口39与第一水口21连通，出水口11通过第一水冷机组连通口34和第二进水连通口37与第二水口22连通，冷却装置20中冷却液的循环方向为顺时针。
56.进一步地，如图3所示，上述换向件30还包括第一接插件311和第二接插件321，第一接插件311电连接于第一电磁线圈31，第二接插件321电连接于第二电磁线圈32，使得第一电磁线圈31和第二电磁线圈32均可与外界电源进行电连接，进而实现第一电磁线圈31和第二电磁线圈32的通断。
57.可选地，该换向件30为换向电磁阀，可以实现上述换向件30的所有功能。优选地，该换向件30为双电控直动式四路电磁阀，能够满足上述换向件30的所有要求，精密度高。
58.在本实施例中，如图1和图2所示，热管理系统还包括第一三通接头40，第一三通接头40的第一端通过管路连接于第一水口21，第二端通过管路连接于第一进水连通口36，第三端通过管路连接于第二出水连通口39。
59.进一步地，如图1和图2所示，热管理系统还包括第二三通接头50，第二三通接头50的第一端口通过管路连接于第二水口22，第二端口通过管路连接于第二进水连通口37，第三端口通过管路连接于第一出水连通口38。
60.如图1和图2所示，热管理系统还包括至少两个温度检测单元60，冷却装置20的两个水口处分别安装有至少一个温度检测单元60，在本实施例中，每个水口处均设有一个温度检测单元60，用于对两个水口处的水温进行检测。可选地，该温度检测单元60为温度传感器，更为实用，且成本低。
61.进一步地，如图1和图2所示，该热管理系统还包括至少两个节流阀70，每个水口处均设有至少一个节流阀70，可以实现对每个水口的水流量的控制，进而能够控制冷却液的流速，使得冷却液在冷却装置20内流动过程中的散热效果最佳。
62.本实施例还提供了一种电池系统，其包括电池包200和上述热管理系统，电池包200包括电芯210，热管理水冷机组10设置于电池包200外，冷却装置20设置于上述电池包200内，热管理系统可以实现对电池包200内电芯210的热管理。通过热管理系统中换向件30变换冷却装置20中冷却液的循环方向，使得与冷却装置20进行换热的电芯210表面温度均衡，提高电池系统的使用寿命。
63.可选地，电池系统还包括电池管理系统300，电池管理系统300电连接于电池包200和热管理系统，用于控制和监控电池包200和热管理系统的状态，包括对电池包200内部电芯210电量、温度和高压盒等的控制，以及热管理系统中的温度检测单元60、节流阀70和换向件30的控制。具体地，电池管理系统300与换向件30中的第一接插件311和第二接插件321进行电连接，能够控制第一电磁线圈31和第二电磁线圈32的通断电。
64.在本实施例中，当电池包200处于高温状态下需对电芯210进行冷却时，电池管理系统300控制热管理水冷机组10对冷却液进行冷却，同时控制第一电磁线圈31通电吸合铁芯331，第二电磁线圈32断电，使得出水口11通过第一水冷机组连通口34和第一进水连通口36与第一水口21连通，回水口12通过第二水冷机组连通口35和第一出水连通口38与第二水口22连通，此时，冷却后的冷却液在冷却装置20中逆时针流动，使得电芯210进行冷却至适应温度；在此过程中，温度检测单元60对两个水口处的冷却液温度进行检测并实时反馈给电池管理系统300，电池管理系统300对两个水口的温差进行判定，当温差超过特定值时，电池管理系统300控制第一电磁线圈31断电，第二电磁线圈32通电吸合铁芯331，使得回水口12通过第二水冷机组连通口35和第二出水连通口39与第一水口21连通，出水口11通过第一水冷机组连通口34和第二进水连通口37与第二水口22连通，此时，冷却后的冷却液在冷却装置20中顺时针流动，使得电芯210进行冷却；上述操作可以使得电池包200内的所有电芯210表面温度均衡，提高电池系统的使用寿命。
65.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、
重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。