[實(shí)用新型]一種基于相變耦合風(fēng)冷的冷熱兩用電池包熱管理結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821314238.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208570863U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑桐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十六研究所
• 主分類號(hào): H01M10/613
• 分類號(hào): H01M10/613;H01M10/615;H01M10/6554;H01M10/6552;H01M10/6551;H01M10/6571
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 奚華保

本實(shí)用新型涉及一種基于相變耦合風(fēng)冷的冷熱兩用電池包熱管理結(jié)構(gòu)，包括均溫冷板、設(shè)置在均溫冷板底部的若干電池?zé)崽坠芤约霸O(shè)置在均溫冷板頂部的散熱鰭片。所述均溫冷板為中空的，其內(nèi)腔為第一微流道。所述電池?zé)崽坠馨ㄖ锌盏沫h(huán)形套管，環(huán)形套管的內(nèi)腔為與第一微流道相連通的第二微流道，環(huán)形套管內(nèi)均勻設(shè)置有若干肋片，肋片內(nèi)設(shè)有加熱模塊。由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型利用均溫板與相變工質(zhì)完成了對(duì)于電池包散熱功能的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在套管內(nèi)加裝了電池加熱模塊，針對(duì)冬季電動(dòng)汽車充電速度慢及續(xù)航里程短的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車電池散熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于相變耦合風(fēng)冷的冷熱兩用電池包熱管理結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，交通行業(yè)節(jié)能與減排的重要性也將日益突出。電動(dòng)汽車因具有低能耗與零排放的雙重優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)，其關(guān)鍵是動(dòng)力電池。從傳統(tǒng)的鉛酸電池到先進(jìn)的Ni-MH，Li-ion動(dòng)力電池，溫度對(duì)電池整體性能都有非常顯著的影響。一般來(lái)說(shuō)，溫度主要影響動(dòng)力電池的如下性能：（1）電化學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行，（2）充放電效率，（3）電池的可充性，（4）電池的功率和容量，（5）電池的可靠性和安全性，（6）電池的壽命和循環(huán)次數(shù)。為延長(zhǎng)動(dòng)力電池循環(huán)壽命，提升電動(dòng)汽車整車性能，進(jìn)而推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展與應(yīng)用，動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)勢(shì)在必行。

一般來(lái)說(shuō)，電池溫度上升，電池內(nèi)阻減小，電池效率提高。但溫度的升高，又會(huì)加速電池內(nèi)部有害化學(xué)反應(yīng)速率，進(jìn)而破壞電池。一般來(lái)說(shuō)，溫度上升 10℃，化學(xué)反應(yīng)速率增加一倍。Ni-MH 電池在 45℃條件下工作時(shí)，其循環(huán)壽命縮短 60%;高倍率充電時(shí)，溫度每上升5℃，其電池壽命衰減一半。Ni-MH 電池的最佳工作溫度范圍為 20~40℃；對(duì)于鉛酸電池，是25~45℃。總的來(lái)說(shuō)，鉛酸電池、Ni-MH以及 Li-ion 動(dòng)力電池最佳的工作溫度范圍是 25~40℃，電池模塊之間溫度差<5℃。

經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，電池?zé)峁芾砑夹g(shù)主要形成以下幾種技術(shù)：（1）研究基于電池結(jié)構(gòu)材料的耐溫電池材料，包括耐高溫以及低溫電極、電解液材料等。（2）以空氣為介質(zhì)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，包括主動(dòng)式與被動(dòng)式。（3）以液體為介質(zhì)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，包括被動(dòng)式、輕度主動(dòng)式和深度主動(dòng)式。（4）基于相變傳熱介質(zhì)/材料的電池?zé)峁芾怼＃?）熱電、冷板等其它基于制冷制熱原理的熱管理系統(tǒng)。（6）上述一種或幾種方式的耦合。

現(xiàn)有市面上電池組熱管理技術(shù)主要以強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)與液冷系統(tǒng)為主。風(fēng)冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但其散熱能力有限。在現(xiàn)階段電動(dòng)汽車動(dòng)力電池不斷提升能量密度的前提下，風(fēng)冷散熱已愈發(fā)不能滿足產(chǎn)品要求。同時(shí)，風(fēng)冷系統(tǒng)無(wú)法兼顧電池組各處的均勻散熱，會(huì)造成電池組各部分溫差過(guò)大，造成事故發(fā)生。液冷散熱系統(tǒng)，依靠換熱器內(nèi)的液體（如水）將電池包熱量導(dǎo)出，散熱能力及均勻化散熱能力較風(fēng)冷系統(tǒng)強(qiáng)，但在環(huán)境溫度較高及大倍率放電條件也很難保證散熱效果，同時(shí)，液冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，后期維護(hù)麻煩，也存在液冷結(jié)構(gòu)泄露損害電池的風(fēng)險(xiǎn)。綜合來(lái)看，高溫工作條件下，現(xiàn)有電池?zé)峁芾砑夹g(shù)散熱壓力較大。相應(yīng)的，現(xiàn)行的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)只考慮了電池散熱工況，而當(dāng)車輛工作在溫度較低（如零下10℃左右的中國(guó)北方地區(qū)）的冬季工況下，第一，電池低溫下活性低內(nèi)阻增大，零下10℃時(shí)容量損失約為10%，車輛續(xù)航里程大幅降低；第二，電池在低溫下充電速率極低，車輛需要利用電池充電自熱對(duì)電池進(jìn)行加熱至0℃以上才能完成正常充電，車輛需要更長(zhǎng)時(shí)間才能完成充電過(guò)程，時(shí)間成本較高；第三，冬季行駛時(shí)車內(nèi)空調(diào)制熱一般采用電阻絲加熱的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，電量消耗也十分驚人。綜上所述，冷熱工況下，電池包則均需要熱管理系統(tǒng)對(duì)其實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于相變耦合風(fēng)冷的冷熱兩用電池包熱管理結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電池包的均溫有效散熱，還能夠在極端低溫情況下對(duì)電池包進(jìn)行預(yù)熱保溫。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：