[發明專利]一種基于浸沒式沸騰傳熱的動力電池組熱管理系統

在審

• 申請號: 202110115496.7
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112786997A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 連文磊;任雪萍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/637;H01M10/6569;H01M10/6571;H01M10/658
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明公開了一種基于浸沒式沸騰傳熱的動力電池組熱管理系統，將動力電池組浸沒在低沸點的工質中，當動力電池組產熱量較大時，工質受熱沸騰汽化從而進行高效地電池散熱。動力電池之間布置隔熱墊，在某塊動力電池出現熱失控時能夠阻隔熱量傳遞，防止造成多塊電池熱失控，增加電動汽車的安全性，電池與鋁桶接觸面布置泡棉，避免電池在工作過程中鼓脹擠壓產生安全問題。電池的最佳溫度范圍為25℃?40℃，本發明可以使電池始終在最佳溫度范圍內工作，即在不同工況下實時地對動力電池進行溫度的調控。

技術領域

本發明屬于動力電池熱管理技術領域，特別涉及液體介質直接浸沒式沸騰傳熱的熱管理系統及其方法。

背景技術

隨著動力電池技術的不斷創新和發展，特別是鋰離子電池成本大幅下降，全球電動汽車產業發展速度明顯加快。

電動汽車的功率提升需要大容量電池和高電流放電，在電池工作過程中會產生電化學反應熱、電流焦耳熱和極化熱等大量的熱量，導致電池本體溫度升高。而電池發熱是鋰離子電池的主要安全性問題，電池溫度過高、過低或者溫度不均勻會影響電池的放電性能和循環使用壽命，極端情況下，甚至會有發生爆炸的危險，故對動力電池組設計合理高效的熱管理系統變得尤為重要。

采用空氣為介質的熱管理方法作為一種最傳統的方法，在成本、復雜性、維護和重量等方面都有優勢，但空氣導熱性差，不適合在高環境溫度或電池高倍率放電等條件下使用，在這種情況下，采用空氣為介質的熱管理方法已經不能滿足電池組的散熱要求。與采用空氣為介質的熱管理方法相比，采用液體為介質的熱管理方法雖然會增加重量，增加結構復雜性，但對電池的熱管理更有效。雖然存在潛在的冷卻劑泄漏問題，但隨著快速充電需求的增加和動力電池在惡劣環境下的應用，采用液體為介質的熱管理方法具有廣闊的應用前景。被動式相變材料熱管理技術(PCM-BTMS)最大的挑戰在于提高它的導熱系數，同時也要考慮潛熱回收的問題。另外，PCM系統的集成必然會增加空間需求、重量和成本。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種基于浸沒式沸騰傳熱的動力電池組熱管理系統，解決現有技術中的動力電池組在高溫工況下散熱、低溫工況下需要預熱的需求。

技術方案：一種基于浸沒式沸騰傳熱的動力電池組熱管理系統，包括設置在鋁桶內部的動力電池，各片動力電池之間布設隔熱墊，動力電池與鋁桶之間布置泡棉，動力電池連同鋁桶浸沒在密封槽內的低沸點工質中，所述密封槽的底部設有PTC加熱膜，并對密封槽進行抽真空處理；還包括第一循環管路和第二循環管路；所述第一循環管路上設有冷凝器，所述第二循環管路上設有換熱器，所述第一循環管路和第二循環管路的入口連接所述密封槽的頂部，所述第一循環管路和第二循環管路的出口通過回收泵連接到所述密封槽的側面下部；當動力電池的工況溫度為40℃-50℃時，開啟第一循環管路；當動力電池的工況溫度大于50℃時，開啟第二循環管路。

進一步的，所述第一循環管路上設有閥門，當動力電池的工況溫度為0℃-20℃時，關小所述閥門。

進一步的，所述第一循環管路上設有氣體流量計。

進一步的，所述密封槽的頂部安裝有安全排氣閥。

進一步的，所述密封槽的材料為鋼。

進一步的，所述隔熱墊的材料為氣凝膠。

有益效果：1、本系統可以同時滿足降溫、均溫，以及預熱的多重功能；

2、在動力電池工作期間，即使有一塊動力電池發生熱失控，也可以通過沸騰傳熱立刻帶走大量熱量，將熱失控控制在單個電池，不會影響其它電池；

3、所采用的工質不導電，而且工質的沸點很低，使工質很容易達到沸騰狀態；

4、熱管理系統可以在不同的工況下啟動不同的循環管路，進而實時滿足動力電池在最佳溫度工作的要求。

附圖說明