热管理系统和储能装置的制作方法

本技术涉及储能热管理，尤其涉及一种热管理系统和储能装置。

背景技术：

1、储能装置的使用性能常常受到电池模块和功率变换模块工作温度的影响。例如，电池模块充电或放电时通常应稳定在一温度范围内，低于或超出该温度范围均会影响电池模块的工作性能。由于电池模块和功率变换模块的适宜的工作温度范围不同，相关技术中，需要设置两套热管理系统，其中一套具备加热和冷却功能，用于对电池模块进行加热或者冷却，另外一套用于对功率变换模块进行散热，导致储能装置的系统集成度低，不利于降低成本和简化结构。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种热管理系统和储能装置，既能够实现电池模块和功率变换模块的冷却，又能够通过功率变换模块对电池模块进行加热。

2、本技术的一实施例提供了一种热管理系统，应用于储能装置。储能装置包括电池模块和功率变换模块。热管理系统包括水箱、换热组、散热组和换向阀。水箱被配置为容置换热介质。换热组包括第一换热件和第二换热件。第一换热件和第二换热件均与水箱连通。第一换热件被配置为与电池模块交换热量。第二换热件被配置为与功率变换模块交换热量。散热组包括第一散热器和第二散热器。第一散热器和第二散热器均与水箱连通。换向阀与第一换热件、第二换热件、第一散热器和第二散热器连接。换向阀具有第一状态和第二状态。处于第一状态时，第一换热件、换向阀、第二换热件、水箱依次连通形成一个供换热介质流通的回路。处于第二状态时，第一换热件、换向阀、第一散热器、水箱依次连通形成一个供换热介质流通的回路，第二换热件、换向阀、第二散热器、水箱依次连通形成另一个供换热介质流通的回路。

3、上述实施例中，通过设置第一换热件与电池模块进行热交换，通过设置第二换热件与功率变换模块进行热交换，通过设置第一散热器和第二散热器实现与外部环境的热交换。当电池模块温度较低时，换向阀可以切换至第一状态，此时第一换热件、换向阀、第二换热件、水箱依次连通形成一个回路，使得换热介质在回路中流经第一换热件和第二换热件，并将第一散热器和第二散热器排除在回路外，此时热管理系统处于内交换工况，则功率变换模块所释放的热量被用于加热电池模块，且不会被第一散热器和第二散热器浪费，从而有效地利用了功率变换模块产生的热量，无需设置额外的加热装置对电池模块进行加热，降低使用成本。当电池模块预热后，换向阀可以切换至第二状态，此时第一换热件、换向阀、第一散热器、水箱依次连通形成一个供换热介质流通的回路，第二换热件、换向阀、第二散热器、水箱依次连通形成另一个供换热介质流通的回路，此时热管理系统处于外交换工况，使得电池模块和功率变换模块能够各自独立地与外部环境交换热量，能够将电池模块和功率变换模块控制在各自适宜的工作温度范围内，从而该热管理系统既能够满足电池模块和功率变换模块不同的散热需求，也能够实现功率变换模块产生热量的再利用，系统集成度高，结构简化，降低使用成本。

4、本技术的一些实施例中，换向阀具有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口。第一接口与第一换热件连接。第二接口与第二换热件连接。第三接口与第一散热器连接。第四接口与第二散热器连接。处于第一状态时，第一接口与第二接口连通且第三接口与第四接口连通。处于第二状态时，第一接口与第三接口连通且第二接口与第四接口连通。

5、上述实施例中，换向阀设置第一接口、第二接口、第三接口及第四接口，使换向阀能够与第一换热件、第二换热件、第一散热器及第二散热器之间分别连通，从而通过改变第一接口、第二接口、第三接口及第四接口之间的连通关系，从而改变换热介质在第一换热件、第二换热件、第一散热器及第二散热器之间的流动方向，以实现热管理系统在内交换工况与外交换工况之间转换。

6、本技术的一些实施例中，热管理系统包括第一管路、第二管路、第三管路和第四管路。第一管路连通水箱与第一换热件。第二管路连通第一换热件与第一接口。水箱与第二换热件通过第三管路连通。第二换热件与第二接口通过第四管路连通。换向阀切换至第一状态时，第一管路、第二管路、第四管路和第三管路连通形成回路。

7、上述实施例中，第一管路和第二管路通过第一换热件连通，第一管路和第三管路通过水箱连通，第三管路和第四管路通过第二换热件连通，当换向阀切换至第一状态时，第一接口与第二接口连通，使得第二管路与第四管路连通，从而使换热介质在第一管路、第二管路、第四管路和第三管路形成的回路内流动，以使得换热介质将第二换热件的热量携带至第一换热件，从而通过功率变换模块对电池模块进行加热。

8、本技术的一些实施例中，热管理系统还包括第五管路和第六管路。第五管路依次连通水箱、第一散热器和第三接口。第六管路依次连通水箱、第二散热器和第四接口。换向阀切换至第二状态时，第一管路、第二管路和第五管路连通形成一个回路，第三管路、第四管路和第六管路连通形成另一回路。

9、上述实施例中，第一管路和第五管路通过水箱连通，当换向阀切换至第二状态时，第一接口与第三接口连通，使得第二管路与第五管路连通，从而使换热介质在第一管路、第二管路和第五管路形成的回路内流动，以使得换热介质将第一换热件的热量携带至第一散热器，且换热介质并不流向第二换热件所在回路，从而对电池模组进行独立散热。第三管路和第六管路通过水箱连通，当换向阀切换至第二状态时，第二接口与第四接口连通，使得第四管路与第六管路连通，从而使换热介质在第三管路、第四管路和第六管路形成的回路内流动，以使得换热介质将第二换热件的热量携带至第二散热器，且换热介质并不流向第一换热件所在回路，从而对功率变换模块进行独立散热。

10、本技术的一些实施例中，热管理系统还包括第一泵和第一单向阀。第一泵设于第一管路并位于水箱与第一换热件之间。第一单向阀设于第一管路并位于水箱与第一泵之间。第一单向阀被配置为允许换热介质从水箱流向第一泵。

11、上述实施例中，当换向阀处于第一状态时，第一泵能够将第二换热件内的换热介质经水箱后泵送至第一换热件，从而通过功率变换模块对电池模块进行加热。当换向阀处于第二状态时，第一泵能够将第一换热件内的换热介质泵送至第一散热器，从而通过第一散热器对电池模块进行散热。通过设置第一单向阀，一方面限定了第一换热件所在回路内换热介质的流向，有利于对电池模块进行加热或散热，另一方面，第一单向阀的设置位置在不同回路中均处于第一泵的上游，使得第一泵停机后，第一单向阀至第一泵之间是存水的，从而降低水泵困气的故障发生率，降低抽真空作业的成本，且第一单向阀至第一泵之间存水在一定程度上取代了水箱的定压作用，使得水箱可不放在最高点，使得水箱的形式、空间布局的选择更加自由灵活，从而增加水箱选取及空间布置的自由度。

12、本技术的一些实施例中，第三管路包括第一支管和第二支管。第一支管和第二支管均连通水箱和第二换热件。换向阀切换至第一状态时，第一管路、第二管路、第四管路和第一支管连通形成回路。换向阀切换至第二状态时，第一管路、第二管路和第五管路连通形成一个回路，第二支管、第四管路和第六管路连通形成另一回路。热管理系统还包括第二泵和第二单向阀。第二泵位于第二支管并位于水箱与第二换热件之间。第二单向阀设于第二支管并位于水箱与第二泵之间。第二单向阀被配置为允许换热介质从水箱流向第二泵。

13、上述实施例中，通过设置第一支管和第二支管，在换向阀切换至第一状态时，换热介质从第二换热件经由第一支管流至水箱，在换向阀切换至第二状态时，换热介质从水箱经由第一支管流向第二换热件，从而能够在第一换热件与水箱之间提供相反的两种流向。能够使得第二单向阀在不同回路中均处于第二泵的上游，以降低水泵困气的故障发生率，并增加水箱选取及空间布置的自由度。同时使得换向阀处于第一状态时，换热介质能够从第二换热件顺利流向第一换热件，且在换向阀处于第二状态时，换热介质从第二换热件离开后先经过第二散热器再进入水箱，降低换热介质从第二换热件离开后先经过水箱再进入第二散热器的可能，从而降低水箱的换热介质被加热后流向第一换热件而影响电池模块散热的可能，有利于提升电池模块和功率变换模块各自独立散热的效果。

14、本技术的一些实施例中，第一支管的一端连接于第二支管。第一支管的另一端连接于第五管路。

15、上述实施例中，第一支管的设置位置，在实现换向阀切换状态使热管理系统进入内交换工况或外交换工况的同时，避免第二换热件同时设置多个连通口以分别连通第一支管及第二支管，以减少第二换热件上的连通口的设置数量，避免水箱同时设置多个连通口以分别连通第一支管及第二支管，以减少水箱上的连通口的设置数量，在第三管路、第五管路上设置连通口比在水箱或第二换热件上设置连通口更容易，且成本更低。

16、本技术的一些实施例中，热管理系统还包括感温件。感温件被配置为监测电池模块的温度。感温件与换向阀信号连接或电连接。

17、上述实施例中，感温件在监测到电池模块的温度信息后，换向阀能够获知电池模块的温度信息，从而在第一状态和第二状态之间切换，以在电池模块温度较低时切换至第一状态，对电池模块进行加热，在电池模块温度较高时切换至第二状态，对电池模块进行散热。

18、本技术的一些实施例中，热管理系统还包括风扇。风扇被配置为能够向第一散热器和/或第二散热器送风。

19、上述实施例中，风扇向第一散热器送风，能够提升第一散热器向外部环境散热的效率，风扇向第二散热器送风，能够提升第二散热器向外部环境散热的效率。且风扇能够选择的向第一散热器和/或第二散热器送风，从而各自独立地提升电池模块和功率变换模块的散热效果。

20、本技术的一实施例提供了一种储能装置。储能装置包括电池模块、功率变换模块和如上述任一实施例所述的热管理系统。第一换热件装配于电池模块。第二换热件装配于功率变换模块。

21、上述实施例中，通过切换换向阀的状态，使热管理系统分别处于内交换工况或外交换工况，从而实现通过功率变换模块对电池模块进行加热，或实现电池模块、功率变换模块的独立散热。使得储能装置集成度高、结构简化，并降低储能装置的使用成本。