车用电池包换热器以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆电池技术领域，特别涉及一种车用电池包换热器。

背景技术

近几年，随着新一轮科技革命和产业变革孕育兴起，新能源汽车产业进入了加速发展的阶段。我国的新能源汽车产业，经过多年的持续努力，技术水平显著提升、产业体系日趋完善、企业竞争力大幅增强，呈现市场规模。通过国家多年来对新能源汽车整个产业链的培育，各个环节逐步成熟，丰富和多元化的新能源汽车产品不断满足市场需求，使用环境也在逐步优化和改进，新能源汽车越来越得到消费者的认可。

动力电池包是新能源汽车的核心部件，而电池热管理对电池包的安全性和可靠性至关重要。电池温度过高，会产生容量衰减，功率衰减，甚至会发生热失控。而锂电池热管理的目标是通过给电池包加热或冷却，使得电池包工作在正常温度范围内。另一方面，由于电池包内部发热不均匀、材料不均匀和换热能力不均匀，造成电池包各电芯温度差异较大。因而有必要改善电池包换热均匀性以提升电池包温度均匀性，保障电池包的安全性和可靠性。

发明内容

本发明提出一种车用电池包换热器以及车辆，主要目的是实现车用电池包换热能力均匀化，提升电池包温度的均匀性，提高电池包的可靠性和安全性。

为实现上述目的，本发明提出一种车用电池包换热器。本发明采用液冷的方式能够高效控制电池包温度在合理区间。进一步地，本发明通过延长换热流道的长度来调节各换热流道组的沿程流动阻力，以调节各换热流道组的对流换热强度，进而实现提升电池包整体温度均匀性的目的。所述换热器包括至少一个换热组，所述换热组包括：

入口流道，所述入口流道横向延伸设置，所述入口流道具有相对设置的第一端和第二端；

出口流道，所述出口流道与所述入口流道纵向相对设置；

多个换热流道组，均处于所述入口流道和所述出口流道之间，总长度沿所述入口流道第一端指向所述第二端的方向逐级减小设置，所述多个换热流道组在横向间隔排布，每个换热流道组至少包括一个换热流道，每一所述换热流道的入口与所述入口流道连通，每一所述换热流道的出口与所述出口流道连通。

在一实施例中，所述多个换热流道组包括第一换热流道组、第二换热流道组和第三换热流道组；所述第一换热流道组包括长度相同的多个第一换热流道，所述第二换热流道组包括长度相同的多个第二换热流道，所述第三换热流道组包括长度相同的多个第三换热流道；所述第一换热流道和所述第二换热流道均为弯折流道，所述第三换热流道为直流道；

其中，每个所述第一换热流道的长度大于每个所述第二换热流道的长度，每个所述第二换热流道的长度大于每个所述第三换热流道的长度。

在一实施例中，所述的第一换热流道组、第二换热流道组和第三换热流道组，沿所述入口流道第一端指向所述第二端的方向依次设置。

在一实施例中，所述第一换热流道和/或所述第二换热流道多段弯折以形成在横向排布的多个弯折段，各弯折段沿纵向延伸。

在一实施例中，各所述第一换热流道具有并排设置且依次连接的第一流道段、第二流道段和第三流道段，所述第一流道段的端部与所述入口流道入口连接，所述第三流道段的端部与所述出口流道的出口连接。

在一实施例中，各所述第二换热流道具有并排设置、且依次连接的第四流道段和第五流道段，所述第四流道段的端部与所述入口流道入口连接，所述第五流道段的端部与所述出口流道的出口连接。

在一实施例中，所述多个换热流道组还包括第三换热流道组，所述第三换热流道组包括长度相同的多个第三换热流道，每个所述第三换热流道的总长度小于每个所述第二换热流道的总长度。

在一实施例中，各所述第三换热流道沿纵向延伸，各所述第三换热流道相对的两端口分别连接所述入口流道和所述出口流道。

在一实施例中，所述换热组设有两个，且两个所述换热组中，两个所述入口流道邻近设置，两个所述出口流道分别设在两个所述入口流道相远离的两侧。

本发明还提供了一种车辆，所述包括如上述权利要求所述的车用电池包换热器。

本发明公开一种车用电池包换热器，所述车用电池包换热器包括至少一个换热流道组，所述换热流道组包括：入口流道、出口流道和多个换热流道组；且多个换热流道组均处于所述入口流道和所述出口流道之间，每个换热流道组至少包括一个换热流道，每一所述换热流道的入口与所述入口流道连通，每一所述换热流道的出口与所述出口流道连通；流体从入口流道入口进入，流经换热流道组，从出口流道出口流出，流体在多个换热流道组进行对流换热实现对电池包的换热。进一步地，每一换热流道组沿着入口流道流体流动方向的总长度是逐级减小设置。和平行换热流道相比，本发明换热流道组的换热均匀性更优。本发明能够有效控制电池包温度在合理区间，亦能够提升电池包温度的均匀性，显著有效提升电池包的可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的车用电池包换热器的整体结构示意图；

图2为图1提供的车用电池包换热器的第一换热流道组的结构示意图；

图3为图1提供的车用电池包换热器的第二换热流道组的结构示意图；

图4为图1提供的车用电池包换热器的第二换热流道组的结构示意图；

图5为本发明提供的车用电池包换热器的数值仿真结果图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等。如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

动力电池包是新能源汽车的核心部件，而电池热管理对电池包的安全性和可靠性至关重要。电池温度过高，会产生容量衰减，功率衰减，甚至会发生热失控。而锂电池热管理的目标是通过给电池包加热或冷却，使得电池包工作在正常温度范围内。另一方面，由于电池包内部发热不均匀、材料不均匀和换热能力不均匀，造成电池包各电芯温度差异较大。因而有必要改善电池包换热均匀性以提升电池包温度均匀性，保障电池包的安全性和可靠性。

为此，本发明提供一种车用电池包换热器。所述车辆包括车用电池包换热器，具体地，请继续参阅图1至图4，车用电池包换热器包括入口流道1、出口流道2、及多个换热流道组3。在本实施例中，入口流道1横向延伸设置，所述入口流道1具有相对设置的第一端和第二端。出口流道2与所述入口流道1纵向相对设置。在所述入口流道1和所述出口流道2之间，设有多个换热流道组3。所述多个换热流道组3在横向间隔排布，每个换热流道组至少包括一个换热流道。即，可以根据实际生产需要，设有多个换热流道，只需要每一所述换热流道的入口与所述入口流道1连通，每一所述换热流道的出口与所述出口流道2连通。实际上流体流通过程中，流体从入口流道1的第一端流入，第二端是封闭端，从出口流道2的一端流出，另一端也是封闭端。流体从入口流道1入口流入，流经换热流道组3，从出口流道2出口流出，流体在多个换热流道组进行对流换热实现对电池包的换热。进一步地，每一换热流道组3沿着入口流道1流体流动方向的总长度是逐级减小设置。和平行换热流道相比，本发明换热流道组3的换热均匀性更优。本发明能够有效控制电池包温度在合理区间，亦能够提升电池包温度的均匀性，显著提升电池包的可靠性和安全性。

本发明通过延长换热流道3的长度来调节各换热流道组3的沿程流动阻力，以调节各换热流道组3的对流换热强度，进而实现提升电池包整体温度均匀性的目的。在本实施例中，所述多个换热流道3包括第一换热流道组31和第二换热流道组32，所述第一换热流道组31包括长度相同的多个第一换热流道311，所述第二换热流道组32包括长度相同的多个第二换热流道321，所述第一换热流道311和所述第二换热流道321均为多段弯折，所述第一换热流道311的长度大于每个所述第二换热流道321的长度。

在本实施例中，所述的第一换热流道组、第二换热流道组和第三换热流道组，沿所述入口流道第一端指向所述第二端的方向依次设置。

在本实施例中，所述第一换热流道311和/或所述第二换热流道321的多段弯折以形成在横向排布的多个弯折段，各弯折段沿纵向延伸，这样结构能够调节各换热流道组3的沿程流动阻力。

可以理解，各个弯折段的流道直径是相等的，目的是减少因管径改变引起局部阻力增加，进而增大泵功损耗；且能够在生产过程中减少模具数量降低成本，参见图2。各所述第一换热流道311具有并排设置且依次连接的第一流道段、第二流道段和第三流道段，所述第一流道段的端部与所述入口流道入口，也即，第一换热流道入口11连接，所述第三流道段的端部与所述出口流道的出口，也即，第一换热流道出口21连接。在本实施例中，所述第二流道是弯曲设计。

在本实施例中，参见图3，各所述第二换热流道321具有并排设置、且依次连接的第四流道段和第五流道段。所述第四流道段的端部与所述入口流道1的入口，也即，第二换热流道入口12连接。所述第五流道段的端部与所述出口流道2的出口，也即，第二换热流道出口22连接。各换热流道形成并联结构，结构布局简单，方便生产设计。

在本实施例中，参见图3，所述多个换热流道组3还包括第三换热流道组33。所述第三换热流道组33位于所述第二换热流道组32背向所述第一换热流道组31的侧方。所述第三换热流道组33包括长度相同的多个第三换热流道331，每个所述第三换热流道331的总长度小于每个所述第二换热流道321的总长度。流体从第三换热流道入口13流入，经过第三换热流道331对流换热，从第三换热流道出口23流出。该流道设计连同其它第一换热组31和第二换热组32，整体使得整个换热流道组3形成串并联相结合的设计，在换热提高换热能力的同时，还能保证换热均匀的效果，兼顾电池包换热效果。

进一步的，各所述第三换热流道331沿纵向延伸，各所述第三换热流道331相对的两端口分别连接所述入口流道1和所述出口流道2。

而在本实施例中，所述换热组设有两个，且两个所述换热组中，两个所述入口流道1邻近设置，两个所述出口流道2分别设在两个所述入口流道1相远离的两侧，这样使得两个换热组对称设计。而且将换热组的各个换热流道的流体的入口设置正好设在换热器的中部。这样不仅可以进一步增加换热面积，同时也进一步提升了换热器的换热能力均匀化，提升电池包温度的均匀性，提高电池包的可靠性和安全性。

进一步，本实施例的车用电池包换热器的测试效果图，参照图5，为换热器上表面数值仿真温度云图。由于散热器为对称设计，为了简化模型减少计算量，针对换热器一侧进行了仿真。结果表明，换热流道长度依次增加，能够有效降低电池包温度和最大温差。参见图5，由于换热器为对称设计，为了简化模型减少计算量，针对换热器一侧进行了仿真。如图可见，图5(a)低温区域最大，平均温度最低，温差最小；图5(c)低温区域最小，高温区域最大，温差最大。结果表明，换热流道长度依次减小，使得换热器换热能力更加均匀化，能够有效降低电池包最大温差。

在本实施例中，在所述车用电池包换热器与各电池底部设有导热硅胶，降低接触热阻，提升换热能力。且由于车用电池包换热器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。