[實用新型]一種利用兩相流動力型分離式熱管的鋰電池預熱及散熱系統

有效

• 申請號: 201721154776.4
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN207265193U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉瑞璟;張鐵柱;張洪信;田小亮
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/63;H01M10/653;H01M10/6552;H01M10/6563
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司37241
• 代理人: 郝團代

技術領域

本實用新型涉及電池熱管理技術領域，特別是一種利用兩相流動力型分離式熱管的鋰電池預熱及散熱系統。

背景技術

鋰電池在工作中會產生發熱現象，正常工作狀態下，其表面溫度可達50-60℃；特別在大電流放電和充電時，發熱現象特別嚴重，甚至發生熱失控現象。發熱將導致鋰電池性能下降、壽命減少，更嚴重的將導致鋰電池損壞甚至爆炸。現有降溫方法大多為通風排熱，存在傳熱效率低下、容易積存灰塵的缺陷；不多見的單體式熱管組成的電池換熱器，因布置緊密，不易檢修，難以發現失效的單個熱管。同時，在寒冷地區或冬季啟動電機，需大功率電力輸入時，因鋰電池溫度過低，放電能力下降而無法滿足瞬時大功率需求；低溫狀態下大電流充電時，由于負極石墨的嵌入能力下降，可能出現鋰電池熱失控甚至導致安全事故。對鋰電池的預熱問題少有研究。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決鋰電池使用安全、散熱效果強和節能，設計了一種利用兩相流動力型分離式熱管的鋰電池預熱及散熱系統。達到保持鋰電池單元內潔凈，啟動電機或充電前快速預熱鋰電池至適宜溫度，正常工作狀態下溫度適宜且溫度場均勻、提高電池使用壽命。

實現上述目的本實用新型的技術方案為，一種利用兩相流動力型分離式熱管的鋰電池預熱及散熱系統，包括鋰電池單元、熱管工質循環管路、中央控制器和自循環熱管電磁閥，還包括熱轉換單元和動力單元，所述鋰電池單元、熱轉換單元和自循環熱管電磁閥/動力單元通過熱管工質循環管路形成回路；所述鋰電池單元包括鋰電池箱體溫度傳感器、內部微通道熱管換熱器和鋰電池模塊，內部微通道熱管換熱器與鋰電池模塊之間填充導熱硅脂；所述熱轉換單元包括內換熱通道和外換熱通道，所述內換熱通道包括依次相連的相變蓄熱器熱管電磁閥I、相變蓄熱器和相變蓄熱器熱管電磁閥II，且相變蓄熱器內設有相變蓄熱器溫度傳感器和相變蓄熱器內部換熱器，所述外換熱通道包括依次相連的外部換熱器熱管電磁閥I、外部換熱器和外部換熱器熱管電磁閥II；所述動力單元包括四通換向閥和溶液泵，所述動力單元包括四通換向閥和溶液泵，四通換向閥的兩通路與溶液泵連接，另外兩通路分別與鋰電池單元和熱轉換單元連接；所述中央控制器分別與鋰電池箱體溫度傳感器、外部換熱器熱管電磁閥I、外部換熱器熱管電磁閥II、相變蓄熱器熱管電磁閥I、相變蓄熱器熱管電磁閥II、相變蓄熱器溫度傳感器I、自循環熱管電磁閥、四通換向閥、溶液泵以及設置在空氣中的外部溫度傳感器通過控制及功率輸出線連接。

優選的，所述外換熱通道還包括外部換熱器風機，外部換熱器風機設置在外部換熱器的外側，且外部換熱器風機與中央控制器通過控制及功率輸出線連接。

優選的，所述鋰電池單元的頂部設置排氣防塵閥。

優選的，所述內部微通道熱管換熱器、相變蓄熱器內部換熱器和外部換熱器的制作材料是鋁合金。

利用本實用新型的技術方案制作的一種利用兩相流動力型分離式熱管的鋰電池預熱及散熱系統，其有益效果是，提高了鋰電池使用的安全性和散熱效果，解決了鋰電池在低溫運行中性能低的問題，進而延長了鋰電池的使用壽命，具體表現為：

1、以氣液兩相流態進行傳質傳熱的兩相流熱管，能量傳輸密度大，所需驅動力、換熱面積、換熱器體積和連接管路直徑大幅減小；

2、分離式熱管相互獨立的冷凝器和蒸發器，實現遠距離傳熱和傳熱方向可變，允許熱管系統各部件分散布置，空間利用靈活，傳熱換向即可預熱鋰電池；

3、以消耗少量電能為代價，溶液泵動力驅動的動力式熱管能夠克服長距離輸送熱管工質產生的沿程阻力，避免小溫差下驅動力不足的問題，避免類似重力式單體熱管存在的冷凝段只能在蒸發段高處的安裝局限性問題；

4、多個傳統單體熱管組合而成的換熱器檢修、改換單體熱管非常困難，而兩相流動力型分離式熱管系統具有類似直膨式制冷系統的冷凝器、蒸發器和連接管路等成熟部件，維修方便。

附圖說明

圖1為利用兩相流動力型分離式熱管的鋰電池散熱流程圖；

圖2為鋰電池單元內部剖面結構圖；

圖3為利用兩相流動力型分離式熱管的鋰電池預熱流程圖。