一种蓄电池模块、车辆、冷却方法以及加热方法与流程

1.本发明属于汽车的蓄电池技术领域，具体涉及一种蓄电池模块、车辆、冷却方法以及加热方法。


背景技术：

2.新能源电动车上有电压转换模块和蓄电池，其中蓄电池为低压电池，在发动机启动或者低速运转时，蓄电池为起动机、点火系统及车内用电设备提供电能，在发动机正常运行时，蓄电池可进行充电。
3.目前新能源车车型电压转换器(dcdc)与蓄电池都是分开的两个零部件，二者分开进行冷却，dcdc作为动力电池给蓄电池充电的变换器，两者又是存在着密不可分的关系，这种分开布置的方式占用空间大，结构不紧凑。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种蓄电池模块、车辆、冷却方法以及加热方法，将蓄电池和电压转换模块置于同一箱体内，并在二者之间布置液冷板，在保证了蓄电池和电压转换模块的调温需求的同时提高了整体的紧凑性，提高了空间利用率。
5.本发明的技术方案为：
6.一方面，本发明提供了一种蓄电池模块，包括：
7.箱体，设有安装腔；
8.液冷板，位于所述安装腔内，以将所述安装腔分隔为上容纳腔和位于所述上容纳腔下方的下容纳腔，所述液冷板设有供冷却介质通过的流道；
9.蓄电池和电压转换模块，分别位于所述下容纳腔和所述上容纳腔内。
10.在一些实施例中，所述液冷板的顶面为与所述电压转换模块接触设置的平面；所述液冷板的底部设有与所述蓄电池接触设置凸起，所述凸起内部设有所述流道。
11.在一些实施例中，所述液冷板包括顶板和底板，所述底板设有朝向所述电压转换模块的凹槽，所述顶板和所述底板贴合设置，所述凹槽和所述顶板合围成所述流道。
12.在一些实施例中，所述蓄电池包括下壳体、电芯和导热垫，所述下壳体设有容纳所述电芯的腔室以及与所述腔室连通的上开口，所述导热垫覆盖于所述上开口，所述导热垫与所述液冷板接触设置。
13.在一些实施例中，所述蓄电池还包括连接于所述下壳体外的控制模块，所述液冷板设有与所述流道连通的进口和出口，所述下壳体沿水平方向设有相对的第一侧和第二侧，所述进口以及所述出口位于所述第一侧，所述控制模块位于所述第二侧。
14.在一些实施例中，所述蓄电池模块还包括连接所述蓄电池以及所述电压转换模块的线束，所述液冷板在所述第二侧设置有供所述线束穿设的通孔；
15.所述蓄电池在第一侧突出于所述电压转换模块，形成布置所述入口和所述出口的空间，所述电压转换模块在所述第二侧突出于所述蓄电池，形成布置所述线束的空间。
16.在一些实施例中，所述蓄电池模块还包括位于所述箱体外的风冷通道和驱动机构，所述风冷通道的两端分别连通于所述上容纳腔和所述下容纳腔，所述驱动机构设置于所述风冷通道内，所述液冷板与所述箱体的内壁之间设有供气体流通的间隙。
17.第二方面，本发明提供了一种适用于前述的蓄电池模块的冷却方法，包括如下步骤：
18.获得蓄电池的温度t1以及电压转换模块的温度t2；
19.确认t1＞t1，t2＞t2时，冷却介质在液冷板内流通，以带走所述蓄电池和所述电压转换模块的热量，t1和t2均为设定值。
20.第三方面，本发明提供了一种适用于前述的蓄电池模块的加热方法，包括如下步骤：
21.获得蓄电池温度t1以及电压转换模块的温度t2；
22.确认t1≤t1，t2为t2’～t2时，开启驱动机构，以使上容纳腔内的空气通过间隙向所述下容纳腔内流动，其中t2’＜t2，t1、t2和t2’均为设定值。
23.第四方面，本发明提供了一种车辆，包括前述的蓄电池模块，所述蓄电池模块的流道与液冷系统连通。
24.本发明的有益效果至少包括：
25.本发明所提供的一种蓄电池模块包括箱体、蓄电池、电压转化模块和液冷板，其中，箱体设有安装腔；液冷板位于安装腔内，液冷板将安装腔分隔为上容纳腔和位于上容纳腔下方的下容纳腔，，液冷板设有供冷却介质通过的流道，蓄电池和电压转换模块分别位于下容纳腔和上容纳腔内。箱体可以采用金属材料制成，以在碰撞时对蓄电池和电压转换模块提供良好的保护；蓄电池用于在发动机启动或者低速运转时，蓄电池为起动机、点火系统及车内用电设备提供电能，在发动机正常运行时，蓄电池可进行充电。电压转换模块可以实现高压和低压之间的转换，即dcdc，电压转换器；液冷板设有有供冷却介质通过的流道，这样可以对下方的蓄电池以及上方的电压转换模块进行温度调节。液冷板可以采用金属材料制备，以使其具有良好的导热性能。由于蓄电池的重量比较重，将电压转换模块位于蓄电池的上方，可以避免蓄电池对液冷板以及电压转换模块产生较大的压力，对液冷板和电压转换模块造成损害。
附图说明
26.图1示出了实施例一的蓄电池模块的结构示意图。
27.图2示出了图1的蓄电池模块的剖视图。
28.图3示出了蓄电池的结构示意图。
29.图4示出了图2中的液冷板的结构示意图。
30.图5示出了蓄电池模块的爆炸图。
31.图6示出了蓄电池的爆炸图。
32.图7示出了实施例二的冷却方法的工艺步骤图。
33.图8示出了实施例三的加热方法的工艺步骤图。
34.附图标记说明：
35.10-箱体，11-安装腔，12-下箱体，13-盖子，14-支撑环凸；20-蓄电池，21-下壳体，
22-电芯，23-导热垫，24-控制模块，25-压板；30-电压转换模块；40-液冷板，41-顶板，42-底板，43-凸起，44-进口，45-出口；50-线束；60-接口。
具体实施方式
36.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
37.现有技术中，蓄电池和dcdc(电压转换器)分开布置，而二者之间又需要通过线束连接，因此二者还具有密切联系，为了提高空间利用率，本技术实施例提供了蓄电池模块和车辆，蓄电池模块将蓄电池和dcdc集成至同一个箱体内，蓄电池与dcdc的连接线束也布置在箱体内，同时在二者之间布置液冷板，既使得蓄电池和dcdc集成，还实现了对蓄电池和dcdc的冷却和加热，提高了蓄电池和电压转换器的使用性能。
38.实施例一
39.本技术实施例提供了一种蓄电池模块，该蓄电池模块将电压转换模块和蓄电池集成，同时在二者之间设置于整车温控系统连通的液冷板，节约了空间，省去了正极线束和正极端子，降低了整车成本；还可以为电压转换模块以及蓄电池进行调温，提高了蓄电池和电压转换模块的使用寿命。
40.请参阅图1至图6，本技术实施例提供的蓄电池模块包括箱体10、蓄电池20、电压转化模块和液冷板40，其中，箱体10设有安装腔11；蓄电池20和电压转换模块30均位于安装腔11内，电压转化模块位于蓄电池20上方；液冷板40位于安装腔11内，液冷板40将安装腔分隔为上容纳腔和位于上容纳腔下方的下容纳腔，且液冷板40设于蓄电池20和电压转换模块30之间，液冷板40设有供冷却介质通过的流道。
41.箱体10可以采用金属材料制成，以在碰撞时对蓄电池20和电压转换模块30提供良好的保护；蓄电池20用于在发动机启动或者低速运转时，蓄电池20为起动机、点火系统及车内用电设备提供电能，在发动机正常运行时，蓄电池20可进行充电。电压转换模块30可以实现高压和低压之间的转换，即dcdc，电压转换器；液冷板40设有有供冷却介质通过的流道，这样可以对下方的蓄电池20以及上方的电压转换模块30进行温度调节。液冷板40可以采用金属材料制备，以使其具有良好的导热性能。由于蓄电池20的重量比较重，将电压转换模块30位于蓄电池20的上方，可以避免蓄电池20对液冷板40以及电压转换模块30产生较大的压力，对液冷板40和电压转换模块30造成损害。将蓄电池20和电压转换模块30置于同一箱体10内，且蓄电池20在下，电压转换模块30在上的布置，使得整体结构下重上轻，更安全。液冷板40可以接入整车的液冷温控系统，同时对电压转换模块30以及蓄电池20进行温度调整，提高了整体的紧凑性，提高了空间利用率。
42.在一些实施例中，液冷板40的顶面为与电压转换模块30接触设置的平面。电压转换模块30的底部为凸出的很多小零件，比如电容、功率开关管等，且这些小零件在电压转换模块30底部的分布没有规律，顶面设置为平面，可以使得这些触点与液冷板40的顶面之间可以良好的接触，如果液冷板40的顶面设置为凸凹不平的面，可能会导致某些触点不能与液冷板40接触，减少传热面积，影响电压转换模块30的传热效率。
43.在一些实施例中，液冷板40的底部设有与蓄电池20接触设置凸起43，凸起43内部设有前述的流道。凸起43的设置是为了在液冷板40的内部形成供冷却介质流过的流道，同
时还可以对液冷板40减重。
44.在一些实施例中，液冷板40包括顶板41和底板42，底板42设有朝向电压转换模块30的凹槽，顶板41和底板42贴合设置，凹槽和顶板41合围成流道。在其他实施例中，液冷板40还可以采用一体式结构，具体不作限制。顶板41的顶面与电压转换模块30接触设置。具体地，为了提高温度调节效果，在本实施例中，液冷板40内的流道可以蛇形布置，也可以回形布置，具体不作限制。
45.在一些实施例中，蓄电池20包括下壳体21、电芯22和导热垫23，下壳体21设有容纳电芯22的腔室以及与腔室连通的上开口，导热垫23覆盖于上开口，导热垫23与液冷板40接触设置。导热垫23的设置可以提高电芯22与液冷板40之间的热量传递，导热垫23是具有弹性，其导热性能良好，是汽车领域常用的材料，这样使得导热垫23与液冷板40以及电芯22贴合设置。另外，在液冷板40与电压转换模块30之间不可设置导热垫23，电压转换模块30上的不同小零件之间的耐热性能不同，且每个零件的产热量也不相同，导热垫23导热性能非常好，导热垫23可能会将产热量多的零件中的热量传递至产热量较低的零件，如果该产热量低的零件的耐热性不好，这样可能会损害耐热性差的零件，从而影响电压转换模块30的性能。电芯22可以设置有多个，多个电芯22并接，电芯22可以呈矩阵设置；电芯22可以采用三元电芯22。
46.在一些实施例中，蓄电池20还包括连接于下壳体21外的控制模块24，液冷板40设有与流道连通的进口44和出口45，下壳体21沿水平方向设有相对的第一侧和第二侧，进口44以及出口45位于第一侧，控制模块24位于第二侧。蓄电池20的控制模块24与液冷板40的进口44出口45分开布置，可以减少液冷板40的进口44和出口45意外泄露冷却介质至控制模块24的风险。具体地，下壳体21沿水平方向相对的第一侧和第二侧可以是沿着下壳体21的长度方向的两侧，也可以是沿着下壳体21的宽度方向的两侧。蓄电池20的控制模块24，即蓄电池20的控制板或者叫做控制器，用于控制蓄电池20的充放电、电流电压监测等。
47.在一些实施例中，蓄电池模块还包括连接蓄电池20以及电压转换模块30的线束50，液冷板40在第二侧设置有供线束50穿设的通孔。该线束50可以为铜排，具体地，该线束50用于电连接电压转换模块30和蓄电池20的控制模块24，这样可以省去电压转换模块30到蓄电池20的控制模块24的正极线束50，并且省去了电压转换模块30上的正极端子，节省了端子和正极线束50的成本，降低整车成本。铜排的形状可以根据需要调整，例如铜排可以两次弯折，形成三段，每相邻的两段夹角为90
°
。
48.在一些实施例中，蓄电池20在第一侧突出于电压转换模块30，形成布置入口和出口45的空间，电压转换模块30在第二侧突出于蓄电池20，形成布置铜排的空间。蓄电池20在第一侧突出于电压转换模块30，电压转换模块30在第二侧突出于蓄电池20，也就是蓄电池20与电压转换模块30部分错开设置，在尽可能的节省空间的同时，让出了布置入口和出口45空间，还让出了布置线束50的空间。
49.在一些实施例中，蓄电池模块包括分别与电压转换模块30与蓄电池20电连接的接口60，接口60伸出于箱体10外，这些接口60可以与外部设备例如整车控制器、低压用电器，动力电池等连接。具体地，该接口60包括与电压转换模块30连接的高压端子和低压端子，该接口60还包括与蓄电池20的控制模块24连接的低压端子。
50.在一些实施例中，箱体10的内壁上设有用于支撑液冷板40的支撑环凸14，液冷板
40连接于支撑凸以将安装腔11分隔为容纳蓄电池20和电压转换模块30的两个腔室；支撑环凸14可以与液冷板40螺接。支撑环凸14还设有与液冷板40的通孔同轴连通的供铜排穿设的贯通孔。
51.在一些实施例中，箱体10的外部还设有用于连接于车体的安装位，箱体10可以螺接于车体。
52.另外，箱体10包括设有安装腔11的下箱体12以及盖子13，下箱体12还设有与安装腔11连通的开口，下箱体12的内壁设有支撑环凸14，盖子13可可拆卸连接于下箱体12，以使得盖子13覆盖于下箱体12的开口，这样便于安装蓄电池20和电压转换模块30。
53.为了提高电芯22与下壳体21的连接强度，该蓄电池模块还可以包括压板25，压板25连接于下壳体21，压板25位于电芯22与导热垫23之间。压板25的设置可以稳定电芯22，避免电芯22在下壳体21内晃动。在其他实施例中，压板25的尺寸小于导热垫23的尺寸，导热垫23的底部设有用容纳槽(图中未示出)，压板25位于容纳槽内，这样可以使得结构更加紧凑，节省空间，同时电芯22可以与导热垫23接触，提高热量传递效率。压板25可以与下壳体21螺接。
54.在一些实施例中，蓄电池20模块还包括位于箱体外的风冷通道和驱动机构(图中未示出)，风冷通道的两端分别连通于上容纳腔和下容纳腔，驱动机构设置于风冷通道内，液冷板40与箱体10的内壁之间设有供气体流通的间隙。风冷通道可以是管道的内孔形成，驱动机构可以采用驱动风扇，加速气体在风冷通道内流动，从而促进上容纳腔内的空气向下容纳腔流通，提高dcdc向蓄电池20传递热量的速率；液冷板40与箱体10内壁的间隙时上容纳腔内的空气向下容纳腔流通的通路。考虑到液冷板40自身的密封性能，液冷板40不宜设置用于供空气从上容纳腔向下容纳腔流通的通孔。通过设置风冷通道和驱动机构可以将dcdc产生的热量作为热源供给蓄电池20，实现了热量的再利用。液冷板40的外侧面可以设有缺口，该缺口作为液冷板40与箱体10的内壁之间的间隙，该缺口还可以设有多个，多个缺口间隔设置，比如缺口设置4个，或者5个，以提高电压转换模块30向蓄电池20的传热效率。
55.蓄电池模块的组装包括如下步骤：先将电芯22通过上开口装到下壳体21的腔室内，并将压板25通过螺栓与下壳体21连接，对电芯22z向限位；然后在压板25上方安装导热垫23，压板25嵌入至导热垫23的容纳槽内，使得导热垫23与电芯22接触设置，提高导热效果；用螺栓将控制模块24固定在下壳体21的一侧，并且控制模块24在下壳体21的外部，将线束50固定在控制模块24上，使得线束50与控制模块24电连接，获得蓄电池20；将蓄电池20从下箱体12的开口放入至下箱体12的安装腔11内，并通过螺栓固定于下箱体12，将蓄电池20的低压端子通过螺栓固定到下箱体12上；将液冷板40通过开口放入至安装腔11内，并通过螺栓固定到安装腔11内的支撑凸环上，并使得线束50通过液冷板40的通孔伸出，再将电压转换模块30通过开口放入至安装腔11内，并通过螺栓固定到下箱体12的安装腔11内，使电压转换模块30的底部与液冷板40的顶面接触；将电压转换模块30的高压端子和低压端子通过螺栓固定到下箱体12上，再将伸出于液冷板40通孔的线束50和电压转换模块30连接，最后将盖子13通过螺栓连接于下箱体12，使得盖子13覆盖于下箱体12的开口，完成蓄电池模块的组装。
56.本技术所提及的冷却介质可以选用冷却液，即冷却水，同时在箱体的外部设置风冷通道，本技术中的液冷板40可直接接入整车温控系统，液冷板40可以利用整车温控系统
的水泵，节省成本和空间，风冷通道的设置可以将dcdc产生的热量作为加热蓄电池的热源，实现废热的有效利用。。
57.实施例二
58.基于与实施例一相同的技术构思，本技术实施例提供了一种适用于实施例一的蓄电池模块的冷却方法，该冷却方法可以利用整车的温控系统对蓄电池以及电压转换模块进行冷却，保证蓄电池和电压转换模块的工作性能。
59.请参阅图7，本技术实施例提供的冷却方法包括如下步骤：
60.s21、获得蓄电池的温度t1以及电压转换模块的温度t2；
61.蓄电池20与电压转换模块30在工作中势必要产生热量，尤其是电压转换模块30产生的热量较多，当蓄电池20的温度以及电压转换模块30的温度均超过设定温度时，蓄电池20和电压转换模块30的工作性能势必下降。设定温度为蓄电池20适宜的工作温度上限，对于电压转换模块30是适宜的工作温度上限。蓄电池20的温度t1可以通过用于检测蓄电池20的温度的温度传感器获得，电压转换模块30的温度t2也可以通过用于检测电压转换模块30的温度的温度传感器获得。
62.s22、确认t1＞t1，t2＞t2时，冷却介质在液冷板内流通，以带走蓄电池和电压转换模块的热量，t1和t2均为设定值。
63.在蓄电池20和电压转换模块30的温度均超过设定温度时，蓄电池20和电压转换模块30产生的热量会传递至液冷板40，液冷板40为金属板，传热速率块，液冷板40可以迅速将热量传递至流道内的冷却介质，冷却介质在流动内流动，将热量带走，以降低蓄电池20和电压转换模块30的温度，提高蓄电池20和电压转换模块30的工作性能。
64.实施例三
65.基于与实施例一相同的技术构思，本技术实施例提供了一种适用于实施例一的蓄电池模块的加热方法，该加热方法可以利用对电压转换模块的热量对蓄电池加热，同时实现电压转换模块的冷却和蓄电池的加热，实现了电压转化模块产生的废热的有效利用。
66.请参阅图8，本技术实施例提供的加热方法包括如下步骤：
67.s31、获得蓄电池温度t1以及电压转换模块的温度t2；
68.s32、确认t1≤t1，t2为t2’～t2时，开启驱动机构，以使上容纳腔内的空气通过间隙向下容纳腔内流动，其中t2’＜t2，t1、t2和t2’均为设定值。
69.在外界温度极低的条件下，例如零下十几摄氏度，蓄电池20温度t1初始温度与外界温度一致，随着蓄电池20和电压转换模块30工作，蓄电池20的温度低，工作性能未达到最佳状态，有加热需求；而电压转化模块30的发热速率快，产热量大，很快提升了温度，此时电压转换模块30有散热需求，但是散热需求并不是十分迫切，可以开启驱动机构使得上容纳腔内的空气通过间隙向下容纳腔内流动，以使得电压转换模块30产生的热量传递至蓄电池20，既对电压转换模块30实施了散热，还快速提升了蓄电池20的温度，这种空气传热的效率比液冷板40的冷却介质的传热速率快。t1、t2以及t2’可以根据实际需要来设定，例如，t1可以为-5℃，t2可以为65℃，t2’可以为30℃，具体不作限制；需要说明的是t2’～t2表示温度范围从t2’至t2，在t2为65℃，t2’为30℃时，t2’～t2表示t2的温度范围为30～65℃。
70.实施例四
71.基于与实施例一相同的技术构思，本技术实施例提供了一种车辆，该车辆设有集
成的电压转换模块和蓄电池，且可利用整车的温控系统对电压转换模块和蓄电池调节温度，还可以利用电压转换模块产生的热量为蓄电池加热，保证蓄电池和电压转换模块均工作在适宜温度，提高蓄电池和电压转换模块的工作性能。
72.本技术实施例提供的车辆包括液冷系统以及实施例一的蓄电池模块，蓄电池模块的流道与液冷系统连通。
73.将该装置可以嵌入到整车温控系统里面，根据冷却和加热需求对蓄电池模块进行加热或者冷却。具体地，在外部环境温度极低，比如内蒙古、新疆等地区在冬季户外零下十几度甚至零下二十几度时，可以开启整车的温控系统对蓄电池20和电压转换模块30加热，以使得蓄电池20和电压转换模块30工作在适宜温度内；在外部为高温环境，比如四十几摄氏度时，随着蓄电池20与电压转换模块30产热，蓄电池20与电压转换模块30的温度已经很高，需要开启整车的温控系统对蓄电池20和电压转换模块30冷却，以使得蓄电池20和电压转换模块30工作在适宜温度范围内，提高蓄电池20和电压转换模块30的运行性能。温控系统包括液冷系统和控制器，液冷系统和控制器电连接，驱动机构和控制器电连接，控制器可以是整车控制器，用于实现如下功能：获取蓄电池20的温度t1以及电压转换模块30的温度t2，确认t1≤t1，t2为t2’～t2时，开启驱动机构；确认t1＞t1，t2＞t2时，控制液冷系统使冷却介质在液冷板40内流通。具体地，液冷板的冷却流道与电驱动系统的冷却流道连通，液冷板的冷却流道还可以与动力电池的液冷系统连通。
74.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
75.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。