一种电池冷却器及系统、车用热管理系统及新能源汽车的制作方法

1.本技术涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电池冷却器及系统、车用热管理系统及新能源汽车。


背景技术：

2.在新能源汽车的热管理系统中，对电池进行精准控温对于新能源汽车的充放电性能和安全性至关重要，很多新能源汽车的故障事故都与电池使用过程中的热失控有关。
3.目前最常用的电池控温的方法是利用电池冷却器先对冷却液进行加热或冷却，再用一定温度的冷却液对电池包进行控温。然而，由于现有的电池冷却器仅包括分别供冷却液与制冷剂流通的通道，使冷却液与制冷剂在流经电池冷却器时进行换热，从而实现对冷却液的加热或冷却，因此冷却液温度受制冷剂温度波动的影响较大。同时，冷却液回路中存在调节冷却液流量的阀门，阀门的开度对冷却液的温度也存在一定的影响。因此，现有的电池冷却器的结构难以将冷却液的温度进行精准地控制，进而，也就难以实现通过冷却液对电池进行精准控温。


技术实现要素：

4.本技术提供一种电池冷却器及系统、车用热管理系统及新能源汽车，用于解决现有技术中的电池冷却器的结构难以对电池进行精准控温的问题。
5.第一方面，本技术提供一种电池冷却器，包括：用于制冷剂流通的制冷剂流道层，设置在所述制冷剂流道层上方的，且用于电池冷却液流通的冷却液流道层，以及设置有相变材料，且用于根据预设电池冷却液温度调整所述相变材料的相变温度的相变填充层；其中，所述相变填充层设置在所述制冷剂流道层一侧，或者冷却液流道层一侧。
6.在一种具体实施方式中，所述相变填充层包括冷却液入口和冷却液出口；所述冷却液流道层中设置有供电池冷却液流通的冷却液微通道；所述冷却液入口和所述冷却液出口分别与所述冷却液微通道连通。
7.在一种具体实施方式中，所述相变填充层包括制冷剂入口和制冷剂出口；所述制冷剂流道层中设置有供制冷剂流通的制冷剂微通道；所述制冷剂入口和所述制冷剂出口分别与所述制冷剂微通道连通。
8.在一种具体实施方式中，所述冷却液微通道包括s型、w型或翼型；所述冷却液微通道的截面包括圆形、矩形或梯形。
9.在一种具体实施方式中，所述制冷剂微通道包括s型、w型或翼型；所述制冷剂微通道的截面包括圆形、矩形或梯形。
10.在一种具体实施方式中，所述相变填充层中还设置有多孔结构泡沫金属。
11.在一种具体实施方式中，所述多孔结构泡沫金属的孔隙率大于等于70％。
12.在一种具体实施方式中，所述相变填充层包括金属壳体，所述多孔结构泡沫金属和所述相变材料填充在所述金属壳体中。
13.在一种具体实施方式中，所述电池冷却器还包括保温层，所述保温层设置在所述电池冷却器的外表面。
14.第二方面，本技术提供一种电池冷却系统，包括：如第一方面所述的电池冷却器。
15.第三方面，本技术提供一种车用热管理系统，包括：冷却液回路、制冷剂回路，以及设置在所述冷却液回路和制冷剂回路上的如第一方面所述的电池冷却器。
16.第四方面，本技术提供一种新能源汽车，包括：如第三方面所述的车用热管理系统。
17.本技术提供一种电池冷却器及系统、车用热管理系统及新能源汽车，该电池冷却器包括用于制冷剂流通的制冷剂流道层，设置在该制冷剂流道层上方的，且用于电池冷却液流通的冷却液流道层，以及设置有相变材料，且用于根据预设电池冷却液温度调整该相变材料的相变温度的相变填充层；其中，该相变填充层设置在该制冷剂流道层一侧，或者冷却液流道层一侧。相较于现有技术中，流经电池冷却器的冷却液的温度受制冷剂温度波动和冷却液回路阀门开度的影响而难以精准控温，本技术通过在电池冷却器中设置相变填充层这一控温结构，利用该相变填充层中的相变材料在相变过程中通过吸热和放热将材料温度始终控制在相变温度范围内的特性，将电池回路冷却液的温度始终控制在预设温度范围内，解决了现有技术中的电池冷却器的结构难以对电池进行精准控温的问题。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术提供的一种电池冷却器实施例一的结构示意图；
20.图2a为本技术提供的一种电池冷却器实施例二的结构的俯视图；
21.图2b为本技术提供的一种电池冷却器实施例二的结构的侧视图；
22.图3为本技术提供的一种电池冷却器实施例三的结构的俯视图；
23.图4为本技术提供的一种电池冷却器中的相变填充层实施例的结构示意图；
24.图5a为本技术提供的一种电池冷却器实施例四的结构的俯视图；
25.图5b为本技术提供的一种电池冷却器实施例四的结构的侧视图；
26.图6为本技术提供的一种电池冷却系统实施例的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.101：制冷剂流道层；
29.102：冷却液流道层；
30.103：相变填充层；
31.104：相变材料；
32.201：冷却液入口；
33.202：冷却液出口；
34.203：冷却液微通道；
35.204：制冷剂入口；
36.205：制冷剂出口；
37.206：制冷剂微通道；
38.401：多孔结构泡沫金属；
39.402：金属壳体；
40.501：保温层；
41.601：电池冷却器。
具体实施方式
42.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在根据本实施例的启示下作出的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
44.首先对本技术所涉及的名词进行解释：
45.相变材料：是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。相变材料转变物理性质的过程称为相变过程，此时相变材料将吸收或释放大量的热量。
46.微通道：也称为微通道换热器，是一种借助特殊微加工技术，以固体基质制造的，可用于进行热传递的三维结构单元。通常，含有将水力当量直径小于1mm换热器称为微通道换热器。
47.多孔结构泡沫金属：是一种在金属基体中形成无数三维空间网状结构的多孔金属材料，具有孔隙率高，质量轻，导热系数高的优良特点。
48.孔隙率：是指块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比。在本技术中特别指多孔结构泡沫金属的孔隙率。
49.现有技术中，通常利用电池冷却器先对冷却液进行加热或冷却，再用一定温度的冷却液对电池包进行控温。然而，由于现有的电池冷却器仅包括分别供冷却液与制冷剂流通的通道，使冷却液与制冷剂在流经电池冷却器时进行换热，从而实现对冷却液的加热或冷却，因此冷却液温度受制冷剂温度波动的影响较大。同时，冷却液回路中存在调节冷却液流量的阀门，阀门的开度对冷却液的温度也存在一定的影响。因此，现有的电池冷却器的结构难以将冷却液的温度进行精准地控制，进而，也就难以实现通过冷却液对电池进行精准控温。
50.基于上述技术问题，本技术的技术构思过程如下：如何提供一种具有控温结构的电池冷却器，以实现其对电池精准控温的功能。
51.下面，通过具体实施例对本技术的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这
几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
52.图1为本技术提供的一种电池冷却器实施例一的结构示意图。参见图1，该电池冷却器包括：用于制冷剂流通的制冷剂流道层101，设置在制冷剂流道层101上方的，且用于电池冷却液流通的冷却液流道层102，以及设置有相变材料104，且用于根据预设电池冷却液温度调整该相变材料104的相变温度的相变填充层103；其中，相变填充层103设置在制冷剂流道层101一侧，或者冷却液流道层102一侧。图1给出了相变填充层103设置在冷却液流道层102一侧的示例。
53.在本实施例中，电池冷却器包括制冷剂流道层101，冷却液流道层102以及相变填充层103。制冷剂流道层101用于制冷剂流通，冷却液流道层102用于电池冷却液流通，相变填充层103设置有相变材料104，用于根据预设电池冷却液温度调整该相变材料104的相变温度。冷却液流道层102设置在制冷剂流道层101上方，相变填充层103设置在制冷剂流道层101一侧，或者冷却液流道层102一侧。
54.在本实施例中，相变填充层103设置有相变材料104，相变材料的温度在相变点温度附近变化时，会改变其状态，例如由液态变为固态，或由固态变为液态，这个状态变化的过程称为相变过程，在这个过程中，相变材料可以吸收或释放大量的能量，但相变材料的温度始终保持在一定范围内。
55.在本实施例中，设置在制冷剂流道层101一侧或者冷却液流道层102一侧的相变填充层103通过相变材料104吸收制冷剂流道层101中流通的制冷剂的热量或者冷却液流道层102中流通的冷却液的热量，以及向制冷剂流道层101中流通的制冷剂或者冷却液流道层102中流通的冷却液释放热量，而相变材料的温度始终保持在一定范围内。由此，可以将与相变填充层103相邻的制冷剂流道层101中的制冷剂的温度或者冷却液流道层102中的冷却液的温度也控制在一定的范围内。由于电池冷却器是通过冷却液与制冷剂换热，来对冷却液进行加热或冷却的，而冷却液与制冷剂进行换热，最终会使得冷却液与制冷剂的温度相同。因此，如果相变填充层103设置在制冷剂流道层101一侧，通过相变材料将制冷剂流道层101中的制冷剂的温度控制在一定的范围内，也就可以将冷却液的温度控制在一定的范围内。而如果相变填充层103设置在冷却液流道层102一侧，则可以直接将冷却液的温度控制在一定的范围内。
56.根据预设电池冷却液温度调整该相变材料的相变温度，则可以将冷却液的温度控制在预设电池冷却液温度的范围内。同时，相变填充层中的相变材料吸收制冷剂流道层101中流通的制冷剂的热量或者冷却液流道层102中流通的冷却液的热量，以及向制冷剂流道层101中流通的制冷剂或者冷却液流道层102中流通的冷却液释放热量，可以将制冷剂或冷却液中多余的热量或者冷量进行储存，实现了储能。
57.在本实施例中，制冷剂流道层101、冷却液流道层102以及相变填充层103之间可以以钎焊、激光焊等方式进行连接。
58.在本实施例中，电池冷却器包括用于制冷剂流通的制冷剂流道层，设置在该制冷剂流道层上方的，且用于电池冷却液流通的冷却液流道层，以及设置有相变材料，且用于根据预设电池冷却液温度调整该相变材料的相变温度的相变填充层；其中，该相变填充层设置在该制冷剂流道层一侧，或者冷却液流道层一侧。相较于现有技术中，流经电池冷却器的
冷却液的温度受制冷剂温度波动和冷却液回路阀门开度的影响而难以精准控温，本技术通过在电池冷却器中设置相变填充层这一控温结构，利用该相变填充层中的相变材料在相变过程中通过吸热和放热将材料温度始终控制在相变温度范围内的特性，将电池回路冷却液的温度始终控制在预设温度范围内，进而实现对电池的精准控温，解决了现有技术中的电池冷却器的结构难以对电池进行精准控温的问题。同时，相变填充层还将制冷剂或冷却液中多余的热量或者冷量进行了储存，也实现了储能。
59.图2a为本技术提供的一种电池冷却器实施例二的结构的俯视图，图2b为本技术提供的一种电池冷却器实施例二的结构的侧视图。在上述图1所示实施例的基础上，参见图2a及图2b，该电池冷却器包括制冷剂流道层101，冷却液流道层102以及相变填充层103。相变填充层103包括冷却液入口201和冷却液出口202；冷却液流道层102中设置有供电池冷却液流通的冷却液微通道203；冷却液入口201和冷却液出口202分别与冷却液微通道203连通。相变填充层103包括制冷剂入口204和制冷剂出口205；制冷剂流道层101中设置有供制冷剂流通的制冷剂微通道206；制冷剂入口204和制冷剂出口205分别与制冷剂微通道206连通。
60.在本实施例中，冷却液流道层102中设置有供电池冷却液流通的冷却液微通道203。制冷剂流道层101中设置有供制冷剂流通的制冷剂微通道206。冷却液微通道203及制冷剂微通道206均采用微通道设计，即借助特殊微加工技术制造的可用于进行热传递的三维结构单元，这种结构单元的水力当量直径通常小于1mm，能够有效提高传热效率。
61.示例性地，相变填充层103设置在冷却液流道层102一侧。相变填充层103包括冷却液入口201和冷却液出口202，分别与冷却液微通道203连通。相变填充层103还包括制冷剂入口204和制冷剂出口205，分别与制冷剂微通道206连通。
62.在本实施例中，制冷剂流道层101和冷却液流道层102之间通过板片隔开，确保制冷剂仅在制冷剂流道层101中流通，冷却液仅在冷却液流道层102中流通。
63.在本实施例中，冷却液微通道203包括但不限于s型、w型或翼型，冷却液微通道203的截面包括但不限于圆形、矩形或梯形。制冷剂微通道206包括但不限于s型、w型或翼型，制冷剂微通道206的截面包括但不限于圆形、矩形或梯形。
64.图3为本技术提供的一种电池冷却器实施例三的结构的俯视图。冷却液微通道203在冷却液流道层102中的设置方向可以与制冷剂微通道206在制冷剂流道层101中的设置方向垂直，如图2a所示。冷却液微通道203在冷却液流道层102中的设置方向也可以与制冷剂微通道206在制冷剂流道层101中的设置方向平行，如图3所示。
65.在本实施例中，相变填充层包括与冷却液微通道连通的冷却液入口和冷却液出口，以及与制冷剂微通道连通的制冷剂入口和制冷剂出口，使冷却液可以通过冷却液入口从相变填充层注入冷却液流道层中流通，并通过冷却液出口从相变填充层流出，使制冷剂可以通过制冷剂入口从相变填充层注入制冷剂流道层中流通，并通过制冷剂出口从相变填充层流出，冷却液微通道或制冷剂微通道可以为多种类型，其截面也可以为多种形状。如此，在保障冷却液和制冷剂充分换热的同时，使得相变填充层这一控温结构能够更好地将电池回路冷却液的温度始终控制在预设温度范围内，并能够更有效地将制冷剂或冷却液中多余的热量或者冷量进行储存。
66.图4为本技术提供的一种电池冷却器中的相变填充层实施例的结构示意图。在上述图1至图3任一所示实施例的基础上，参见图4，相变填充层103中设置有多孔结构泡沫金
属401。该多孔结构泡沫金属的孔隙率大于等于70％。相变填充层103包括金属壳体402，该多孔结构泡沫金属401和相变材料104填充在金属壳体402中。
67.在本实施例中，相变填充层103中设置有多孔结构泡沫金属401。多孔结构泡沫金属具有孔隙率高、质量轻、导热系数高的优良特点，将其填充于相变填充层103中，与相变材料配合使用，可以大大改善相变填充层的导热性能，同时满足汽车零部件轻量化要求。示例性地，多孔结构泡沫金属401的孔隙率大于等于70％。
68.在本实施例中，相变填充层103包括金属壳体402，多孔结构泡沫金属401和相变材料104填充在金属壳体402中。
69.具体地，可以先将多孔结构泡沫金属401填充在金属壳体402中，之后利用相变材料的相变特性，在高温下，将液态的相变材料104填充入金属壳体402，使之充满多孔结构泡沫金属401的孔隙中，再进行低温凝固，使多孔结构泡沫金属401和相变材料104紧密地填充在金属壳体402中。
70.在本实施例中，相变填充层包括金属壳体，金属壳体中填充有多孔结构泡沫金属和相变材料，使得本技术的相变填充层可以将电池回路冷却液的温度始终控制在预设温度范围内，并将制冷剂或冷却液中多余的热量或者冷量进行储存的同时，还可以通过其中填充的多孔结构泡沫金属提高导热性能，实现对冷却液更好地控温以及更有效地储能。此外，由于多孔结构泡沫金属质量较轻，还可以使得电池冷却器更加轻便，满足汽车零部件的轻量化要求，多孔结构泡沫金属的高孔隙率，能够使得其与相变材料紧密填充在金属壳体中。
71.图5a为本技术提供的一种电池冷却器实施例四的结构的俯视图，图5b为本技术提供的一种电池冷却器实施例四的结构的侧视图。在上述图1至图4任一所示实施例的基础上，参见图5a及图5b，该电池冷却器包括保温层501，保温层501设置在电池冷却器的外表面。
72.在本实施例中，该电池冷却器包括制冷剂流道层101，冷却液流道层102以及相变填充层103。相变填充层103包括冷却液入口201和冷却液出口202；冷却液流道层102中设置有供电池冷却液流通的冷却液微通道203；冷却液入口201和冷却液出口202分别与冷却液微通道203连通。相变填充层103包括制冷剂入口204和制冷剂出口205；制冷剂流道层101中设置有供制冷剂流通的制冷剂微通道206；制冷剂入口204和制冷剂出口205分别与制冷剂微通道206连通。
73.在本实施例中，相变填充层103中设置有多孔结构泡沫金属401。该多孔结构泡沫金属的孔隙率大于等于70％。相变填充层103包括金属壳体402，该多孔结构泡沫金属401和相变材料104填充在金属壳体402中。
74.在本实施例中，电池冷却器包括设置在其外表面的保温层，保温层能够更好地保持电池冷却器的温度，使得电池冷却器可以更好地将电池回路冷却液的温度始终控制在预设温度范围内，也能够更有效地将制冷剂或冷却液中多余的热量或者冷量进行储存，防止热量或冷量的散失。
75.图6为本技术提供的一种电池冷却系统实施例的结构示意图，该电池冷却系统，该电池冷却系统包括至少一个如图1至图5b任一所示的电池冷却器。
76.在本实施例中，电池冷却系统包括多个电池冷却器601，每个电池冷却器均包括制冷剂流道层，冷却液流道层以及相变填充层。多个电池冷却器601之间可以以钎焊、激光焊
等方式进行连接。
77.在本实施例中，多个电池冷却器叠加使用，使得每个电池冷却器中的相变填充层不仅能从自身包含的冷却液流道层或制冷剂流道层中吸收多余的冷量或热量，还可以从与之相邻的电池冷却器的冷却液流道层或制冷剂流道层中吸收多余的冷量或热量，实现了更有效地储能，避免了多余热量的浪费。
78.本实施例中还提供了一种车用热管理系统，该车用热管理系统包括冷却液回路、制冷剂回路，以及设置在该冷却液回路和制冷剂回路上的如图1至图5b任一所示的电池冷却器。
79.本实施例中还提供了一种新能源汽车，该新能源汽车包括如上述实施例所述的车用热管理系统，此处不再赘述。
80.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种电池冷却器，其特征在于，包括：用于制冷剂流通的制冷剂流道层，设置在所述制冷剂流道层上方的，且用于电池冷却液流通的冷却液流道层，以及设置有相变材料，且用于根据预设电池冷却液温度调整所述相变材料的相变温度的相变填充层；其中，所述相变填充层设置在所述制冷剂流道层一侧，或者冷却液流道层一侧。2.根据权利要求1所述的电池冷却器，其特征在于，所述相变填充层包括冷却液入口和冷却液出口；所述冷却液流道层中设置有供电池冷却液流通的冷却液微通道；所述冷却液入口和所述冷却液出口分别与所述冷却液微通道连通。3.根据权利要求2所述的电池冷却器，其特征在于，所述相变填充层包括制冷剂入口和制冷剂出口；所述制冷剂流道层中设置有供制冷剂流通的制冷剂微通道；所述制冷剂入口和所述制冷剂出口分别与所述制冷剂微通道连通。4.根据权利要求2所述的电池冷却器，其特征在于，所述冷却液微通道包括s型、w型或翼型；所述冷却液微通道的截面包括圆形、矩形或梯形。5.根据权利要求3所述的电池冷却器，其特征在于，所述制冷剂微通道包括s型、w型或翼型；所述制冷剂微通道的截面包括圆形、矩形或梯形。6.根据权利要求1所述的电池冷却器，其特征在于，所述相变填充层中还设置有多孔结构泡沫金属。7.根据权利要求6所述的电池冷却器，其特征在于，所述多孔结构泡沫金属的孔隙率大于等于70％。8.根据权利要求7所述的电池冷却器，其特征在于，所述相变填充层包括金属壳体，所述多孔结构泡沫金属和所述相变材料填充在所述金属壳体中。9.根据权利要求1所述的电池冷却器，其特征在于，还包括保温层，所述保温层设置在所述电池冷却器的外表面。10.一种电池冷却系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至9中任一项所述的电池冷却器。11.一种车用热管理系统，其特征在于，包括冷却液回路、制冷剂回路，以及设置在所述冷却液回路和制冷剂回路上的如权利要求1至9中任一项所述的电池冷却器。12.一种新能源汽车，其特征在于，包括：如权利要求11所述的车用热管理系统。

技术总结
本申请提供的一种电池冷却器及系统、车用热管理系统及新能源汽车，该电池冷却器包括用于制冷剂流通的制冷剂流道层，设置在该制冷剂流道层上方的，且用于电池冷却液流通的冷却液流道层，以及设置有相变材料，且用于根据预设电池冷却液温度调整该相变材料的相变温度的相变填充层；其中，该相变填充层设置在该制冷剂流道层一侧，或者冷却液流道层一侧。解决了现有技术中的电池冷却器的结构难以对电池进行精准控温的问题。行精准控温的问题。行精准控温的问题。


技术研发人员：陈强 张皓 刘启立 孙晓明 魏斯强
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/8/8