[發明專利]一種基于自然循環的動力電池復合熱管理系統及其方法

有效

• 申請號: 201810535664.6
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108511850B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 甘云華;譚梅鮮;梁嘉林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/6552;H01M10/6569
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發明公開了一種基于自然循環的動力電池復合熱管理系統及其方法。其包括電池組陣列、冷卻腔殼體、冷凝器、由多根熱管構成的熱管陣列；冷卻腔殼體的內腔分布有互不相通的套管；冷卻腔殼體的內腔灌注有工作液；冷卻腔殼體的蒸氣出口及工作液回流口之間連接冷凝器；各熱管的蒸發段均夾持在各單體電池之間，冷凝段分別對應伸入套管內部，其外圓周表面與套管的內圓周表面彼此貼合。本系統利用熱管將電池的產熱量迅速導出到工作液中，使其受熱沸騰，利用自然循環，工作液流經冷卻系統后回到冷卻腔殼體中，而熱量最終通過冷凝器散發外界環境中。本系統可解決電池在不同工況下的散熱和節能等技術問題，同時系統結構緊湊簡單，安裝維護方便。

技術領域

本發明涉及電池的散熱系統，尤其涉及一種基于自然循環的動力電池復合熱管理系統及其方法。

背景技術

隨著能源短缺與環境污染問題日益嚴峻，人們對節能環保的要求越來越高，我國已經陸續地頒布了一系列綠色環保政策，利用動力電池驅動的電動汽車以及混合動力車必將成為汽車行業的主流。電動汽車的核心部件是動力電池。影響動力電池性能的主要因素為溫度。溫度過高或者過低都會導致其性能降低甚至危害其安全性。高溫導致電池性能下降甚至爆炸，而低溫環境下電池溫度過低無法工作，這些問題始終制約著電動汽車的發展。因此，需要對其進行熱管理。高效節能的熱管理方案能有效保證電池處于最佳工作溫度區間，從而大幅提高電池性能和壽命，同時確保電池安全工作。因此，熱管理技術的改進與發展已經成為進一步提高動力電池性能和發展電動汽車的關鍵技術。

目前，已經實現應用的熱管理技術有空冷技術和液冷技術，但這兩者都具有一些不足與缺點，如空氣導熱系數低，液冷系統復雜、能耗高以及電池組間存在較大溫差等問題。另外，基于相變材料冷卻的熱管理技術雖然具有一定優越性，但相變材料導熱差，儲熱速度低，還需考慮相變材料的物性等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、使用安全可靠、節能的基于自然循環的動力電池復合熱管理系統及其方法。解決不同工況下動力電池散熱以及動力電池組均溫性的技術問題。使電池在各種工況下都能發揮其最佳性能。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于自然循環的動力電池復合熱管理系統，其包括電池組陣列1、冷卻腔殼體2、冷凝器7、由多根熱管3構成的熱管陣列；

電池組陣列1由多個單體電池4構成；

各熱管3的蒸發段31的截面呈扁平狀，冷凝段33的截面呈圓形；

冷卻腔殼體2的內腔，橫向陣列分布有多排互不相通的套管6；套管6與冷卻腔殼體2的內腔互不相通，套管6兩端管口的外壁與冷卻腔殼體2密封連接；冷卻腔殼體2的內腔灌注有工作液，套管6浸沒在工作液的液面之下，并與工作液接觸；

冷卻腔殼體2的上方設置有與其內腔連通的蒸氣出口21，下方設置有與其內腔連通的工作液回流口22；冷凝器7的進/出口分別通過管道71連接蒸氣出口21和工作液回流口22；

各熱管3的蒸發段31均夾持在各單體電池4之間，其扁平狀表面與單體電池4的表面彼此貼合；各熱管3的冷凝段33分別對應伸入套管6內部，其外圓周表面與套管6的內圓周表面彼此貼合。

冷凝器7的放置位置，高于冷卻腔殼體2內腔的工作液的液位高度。

工作液的沸點為25℃～40℃。

蒸發段31的扁平狀表面與單體電池4之間增設有導熱硅膠5。

套管6為金屬套管。

基于自然循環的動力電池復合熱管理系統對電池組進行散熱的方法，包括如下步驟：