[發明專利]混合動力汽車中鋰電池的熱管理系統

無效

• 申請號: 201310069683.1
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103138029A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 朱浩;鐘俊夫;鄧元望;張上安
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01M10/50
• 分類號: H01M10/50
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

?本發明涉及一種混合動力汽車中鋰電池的熱管理系統。?

背景技術

蓄電池是混合動力電動汽車的重要組成部分，其工作狀態的好壞直接影響整車的安全性、經濟性等。鋰離子電池在充放電過程中會放出熱量，同時在汽車有限的的空間中電池組一般采用緊湊的布置形式，如果散熱不及時則會引起電池內部的熱積累，導致熱失控，嚴重影響電池的性能及安全，溫度的不一致會引起電池性能的不一致，造成部分電池的過充過放，使電池性能整體下降。此外，環境溫度在10℃以下時，電池的的放電容量開始下降，當溫度低于-20℃時尤為明顯，嚴重影響電池組與電動汽車的正常使用。

目前，已經有許多國內外的研究者對混合動力汽車中鋰電池的散熱問題進行了研究。散熱方法主要分為：空氣冷卻法、液體冷卻法、相變材料冷卻法、熱管冷卻法等。

其中，強迫空氣對流冷卻法由于其結構簡單，成本低以及較好的散熱效果得到廣泛的應用。但在較高的環境溫度、持續大負荷等條件下，該方法不僅能耗大大增加，且散熱效果也無法達到要求；

液體冷卻法，具有相對于空氣更高的傳熱系數，更薄的液體邊界層，更高的熱導率，它既能實現對電池組溫度的有效冷卻，又能實現單體電池間溫度的均勻分布。但該方法需要增加額外的循環及散熱裝置，結構復雜，系統的體積與質量過大。

相變材料冷卻法，利用材料相變過程中的吸取相變潛熱的特性達到冷卻的目的。該方法不需要額外的設備，不需要能量驅動，具有較好的熱緩沖作用。但是，其屬于一種被動的散熱方法，只能在相變溫度范圍起作用，且由于相變材料較低的導熱率導致其吸熱速度較低，在大負荷條件下散熱效果不理想。單純的相變材料冷卻系統多采用在電池四周填充相變材料來實現，此結構很難實現對電池組的加熱。

熱管冷卻法，熱管是一種密封結構的空心管，一端為蒸發端，另一端是冷凝端，管中含有蒸發時傳遞大量熱量的液體以及冷凝時將液體帶回起始點的吸液芯，是一種利用相變高效傳熱的熱傳導器。該方法能夠較好地解決電池組散熱的問題，但增加了系統的復雜程度，且由于熱管單向傳熱的性質，此結構同樣很難實現對電池組的加熱。

CN201110108209.6的專利申請提出了利用相變材料對電池進行散熱冷卻并同時保留空氣流道的方法，但該專利主要是提出一種導熱率更高的復合相變材料的應用，其結構中電池包裹于復合相變材料中，空氣流道位于復合相變材料之間不與電池直接接觸，只能對相變材料進行冷卻，無法實現對電池的冷卻及加熱，且其復合相變材料制備復雜。?

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種混合動力汽車中鋰電池的熱管理系統，結合空氣散熱與相變材料散熱兩種冷卻法的優點，能夠同時實現空氣散熱和相變材料散熱，結構簡單，散熱效果好。

本發明的技術方案為，一種混合動力汽車中鋰電池的熱管理系統，包括帶進風口和出風口的箱體，箱體內豎直放置多列鋰電池組，相鄰鋰電池組之間安裝耦合散熱裝置，所述耦合散熱裝置包括兩塊豎直的隔板和相變材料，兩塊隔板相對的一側沿水平方向分別均勻設有多個豎直的翅片，相鄰兩塊翅片與兩塊隔板組合形成一個豎直的安裝槽，所述相變材料密封安裝在部分安裝槽內，其余安裝槽作為空氣流道，且相鄰兩個裝有相變材料的安裝槽間隔一個或多個空氣流道。

以高導熱率的鋁或銅制成帶翅片的板翅式隔板，在翅片間隙中以間隔的形式填充相變材料同時留出空氣流道，其中相變材料被密封在翅片之間，防止相變過程中出現泄漏現象。板翅式結構能夠提高整體散熱面積，并通過翅片導熱解決石蠟材料導熱率過低的問題。該結構還具有空氣導流分配作用，能夠提高溫度一致性。

所述箱體內的鋰電池組上方設有與出風口連通的出風通道，而箱體內的鋰電池組下方設有與進風口連通的進風通道，所述空氣流道分別與進風通道和出風通道連通，可實現空氣散熱。

所述箱體內側密封有相變材料層，起到熱緩沖、絕熱、保溫的作用。

所述相變材料為石蠟，根據使用情況不同，在相變溫度35~50℃間選取。在冬季等低溫條件下選取相變溫度為35~40℃的相變材料；在典型工況下選取相變溫度為40~45℃的相變材料；在夏季等環境溫度較高時選取相變溫度為45~50℃的相變材料。