[發明專利]動力鋰電池組溫度控制裝置

無效

• 申請號: 200710047693.X
• 申請日: 2007-11-01
• 公開（公告）號: CN101145059A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 劉漢民;王志新
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;H05K7/20;H01M10/50
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種車輛技術領域的控制裝置，具體地說，是一種動力鋰電池組溫度控制裝置。

背景技術

鋰電池(包括各種正極材料如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等)由于其能量密度高、比功率大，循環壽命長，使得在各種便攜式電子消費設備如筆記本電腦、移動電話、MP3等等方面的廣泛應用。提高鋰動力電池的安全性，目前主要都是均是從電池的內部材料性能來分析的，比如：1)在電解液中，使用溶點低、沸點高、分解電壓高的有機溶劑，通過添加阻燃性添加劑使易燃有機電解液變成難燃或不可燃的電解液，但就目前研究結果看，添加劑的電化學不穩定性或其不利的理化性質，對電池性能也會造成一定的負面影響；2)從正極材料來說，正極材料的能量密度和功率密度的提高，也是引發鋰離子動力電池安全隱患的主要原因。但對于鋰動力電池組來說，對于大容量電池組的因溫度而失效，有很大一部分原因是由于電池組單元間的熱量堆積造成的。由于在長時間放電或大電流充放電過程中，電池內部(電池的等效內阻)會產生大量的熱量。如果這種熱量不能及時散發出去，就會在電池單元之間積累，從而影響電池電極材料和電解液的內部正常工作，進一步增大等效內阻等參數(超過正常范圍)，從而進入一個惡性循環，造成鋰電池的提前失效，縮短使用壽命，極端情況下甚至發生安全事故。

經對現有技術的文獻檢索發現，美國專利5524681《Apparatus?and?methodfor?draining?and?filling?a?battery?cooling?system》(一種抽排風電池冷卻系統的原理和裝置)中提出了應用風冷系統對電池單元組進行冷卻的裝置。該專利提出了采用排風和進風兩種工作狀態來將電池單元的熱量散發，并由微控器進行通斷控制來完成設定好工作時序。但對于電池組單元如何布置和電池單元間的獨立的散熱通道并無提及，且還不包括采用水冷的冷卻方式。檢索中還發現，Siddique?A.Khateeb等在《Journal?of?Power?Sources》(2005年142卷345-353)發表“Thermal?management?of?Li-ion?battery?with?phase?changematerial?for?electric?scooters：experimental?validation”(《電源》“電動滑板車用鋰電池組相變材料溫度控制的實驗驗證”)，提出在電池單元間填充相變材料控制電池單元溫度的方案，同時還描述了圓筒形電池單元組的通風散熱情況，其方法是采用新型相變材料來吸收和釋放電池單元的熱量，保持整體電池單元的溫度不變或變化范圍較小。同時對于電池組的通風散熱也有所提及，但方案中通風散熱利用電池單元間的縫隙來流動，散熱面積也不能保證。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的上述不足，提供一種動力鋰電池組溫度控制裝置，使其采用風冷和水冷兩種散熱方式來控制鋰電池組使用過程中的溫度，以提高鋰電池組工作的安全性及循環使用壽命。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下三個部分：包含獨立散熱通道構成的鋰動力電池組柵架組裝結構、散熱介質的外部驅動及通道部分、溫度采集和控制系統。所述包含獨立散熱通道構成的鋰動力電池組柵架組裝結構包括鋰動力電池電芯柵格和獨立散熱通道柵格，鋰動力電池電芯柵格和獨立散熱通道柵格并排連接，在空間上兩種柵格相互間隔，散熱通道在兩端并聯。散熱介質的外部驅動及通道部分設置在車輛空調系統與包含獨立散熱通道構成的鋰動力電池組柵架組裝結構之間，且與包含獨立散熱通道構成的鋰動力電池組柵架組裝結構散熱通道的兩端相連接。溫度采集和控制系統中的溫度采集部分位于包含獨立散熱通道構成的鋰動力電池組柵架組裝結構內，溫度控制部分獨立設置在包含獨立散熱通道構成的鋰動力電池組柵架組裝結構外部。

所述柵格結構由金屬或塑料板材制成，通過在板材上設置窗口和空洞，且窗口和空洞的面積應大于板材面積的60％，以便于電芯單元與散熱介質能夠充分接觸。所述柵格，其高度不一致，但寬度和深度相同。若柵格高度低于單個電芯高度，則不安放鋁塑薄膜動力電池電芯，只是作為獨立散熱通道柵格；若柵格高度大于或等于單個電芯高度，則安放鋁塑薄膜動力電池電芯，作為鋰動力電池電芯柵格。當鋁塑薄膜動力電池電芯單元安裝后，鋰動力電池電芯柵格與散熱柵格為均勻分布。