[發(fā)明專利]一種基于相變儲熱的動力電池低溫輔助加熱裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810117312.9
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108448199A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方奕棟;沈嘉麗;李康;蘇林;盛雷
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/637;H01M10/659;H01M10/6556;H01M10/6568
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 張軼

本發(fā)明涉及一種用于在低溫條件下對動力電池進(jìn)行加熱的裝置，該裝置包括：動力電池冷卻液板、固液相變儲熱器、溫度控制模塊、流量控制模塊。該加熱裝置用于低溫條件下對動力電池加熱的部件包括：動力電池冷卻液板、管路、三通閥、固液相變儲熱器、溫度傳感器、水泵。該發(fā)明可以在動力電池正常工作狀態(tài)下利用相變材料的相變潛熱回收動力電池散發(fā)出的部分余熱，并存儲在相變材料中。當(dāng)動力電池在低溫條件下需要預(yù)加熱時，可將相變材料中儲存的熱量通過冷卻液傳遞給動力電池，使其達(dá)到正常工作溫度。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠性能高，且易于在動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中實現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計了一種利用相變儲熱的動力電池低溫輔助加熱裝置，可利用相變材料儲熱技術(shù)在動力電池在正常工作時回收部分余熱，并在低溫條件下利用所回收的余熱對電池進(jìn)行預(yù)加熱，從而使其達(dá)到正常工作溫度。

技術(shù)背景

隨著能源問題及環(huán)境污染問題的日益加重，新能源汽車作為目前傳統(tǒng)燃油汽車的一種替代品，正受到越來越多的關(guān)注，其中以鋰離子電池為動力源的電動汽車已經(jīng)成為各個汽車生產(chǎn)廠商及科研機(jī)構(gòu)的研究熱點。與傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)類似，鋰離子動力電池在工作過程中會散發(fā)熱量，如果沒有合適的熱管理解決方案，極易發(fā)生熱失控，引起動力電池著火、燃燒甚至爆炸，從而對司乘人員的人身安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。目前在售的電動汽車車型中，動力電池的散熱主要依靠空氣對流方式及液體對流方式，而液體介質(zhì)由于導(dǎo)熱系數(shù)較高，可使電池模塊達(dá)到更好的溫度均勻性等優(yōu)點，被認(rèn)為是未來動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的發(fā)展方向。

然而，動力電池除正常工作中需要散熱之外，在低溫條件，尤其當(dāng)環(huán)境溫度低于0攝氏度時，需要對電池組進(jìn)行預(yù)加熱。有研究表明，當(dāng)動力電池在低于0攝氏度條件下放電時，其內(nèi)阻會急劇增加，從而影響電池壽命。目前，對于低溫條件下動力電池加熱的解決方案，主要依靠在電池表面布置電熱絲、加熱膜，通過主動加熱方式進(jìn)行加熱，這種加熱方式需要消耗一定的電能。對于電動汽車而言，車載動力電池是唯一的動力源，因此如果采用主動加熱方式，需要車載電源或者備用電池組提供電能，勢必引起電動汽車?yán)m(xù)駛里程縮減。

針對這一問題，本發(fā)明設(shè)計了一種基于相變儲熱的動力電池低溫加熱裝置，該裝置可以在動力電池正常工作時通過相變材料回收電池散發(fā)的熱量，并在環(huán)境溫度較低時，利用所回收的余熱對電池進(jìn)行預(yù)加熱，對現(xiàn)有主動加熱方式起到輔助作用，從而降低主動加熱所消耗的電能，起到了余熱回收利用并節(jié)約能耗的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種基于相變儲熱技術(shù)的動力電池低溫輔助加熱裝置及其實施方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于固液相變的儲熱器為單通道儲熱器，包括儲熱單元、殼體及保溫層，所述的儲熱單元為管殼式熱交換器結(jié)構(gòu)，其中管程為冷卻液流動管道，殼程填充相變材料；殼體上設(shè)有冷卻液入口及冷卻液出口，冷卻液入口及冷卻液出口通過管程冷卻液流動管道相連，所述殼體外部由保溫層包裹。

優(yōu)選的，所述殼程中填充的相變材料為熔點溫度在30℃—60℃之間的常低溫相變儲熱材料。

更優(yōu)選的，所述的相變材料為正十九烷晶體，熔點為30℃、相變潛熱為222 kJ/kg，也可選其他熔點在30℃~50℃之間的相變材料。

所述基于相變儲熱的動力電池低溫輔助加熱裝置包括：

所述的固液相變儲熱器、中央控制單元、相變材料溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、冷卻液流量計、電池溫度傳感器、電子液體三通閥、電子水泵、電子風(fēng)扇、散熱器、動力電池冷卻液板、PTC加熱器；

動力電池冷卻液板的出口處設(shè)有溫度傳感器，冷卻液出口連接電子液體三通閥入口，電子液體三通閥的一端出口連接散熱器，另一端則連接固液相變儲熱器，固液相變儲熱器的冷卻液出口與另一個電子液體三通閥相連接，散熱器的冷卻液出口則與同一個電子液體三通閥相連接，兩路流體匯流后連接PTC加熱器，之后連接動力電池冷卻液板。