[發明專利]一種基于柔性微小多孔扁管的動力電池液冷模塊

在審

• 申請號: 202210208953.1
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114696003A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 唐志國;陸寬;陸海陽;楊展鵬;程敏雨;李泓都
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/643;H01M10/6568;H01M50/242;H01M50/249
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 杜瑤

本發明涉及一種基于柔性微小多孔扁管的動力電池液冷模塊，包括呈陣列狀排布的多個單體圓柱電池、上下并排設置且按相反方向彎曲纏繞在每個單體圓柱電池側壁上的上柔性微小多孔扁管和下柔性微小多孔扁管；所述上柔性微小多孔扁管和下柔性微小多孔扁管與每個單體圓柱電池的貼合弧度不少于180度，且上柔性微小多孔扁管和下柔性微小多孔扁管與每個單體圓柱電池的貼合面弧度方向相反；所述上柔性微小多孔扁管和下柔性微小多孔扁管內換熱工質流動方向相反。本發明實現了對電池組的快速散熱，有效提升動力電池組熱管理的傳熱速率和溫度均勻性，并能緩沖單體電池的振動與偏移。

技術領域

本發明屬于電動汽車動力電池模塊結構設計領域，具體涉及純電動汽車或混合動力汽車用一種基于柔性微小多孔扁管的動力電池液冷模塊。

背景技術

電動汽車與普通燃油汽車最大的區別就是供能方式不同，因此電動汽車的技術關鍵就是動力電池。動力電池的性能優劣直接影響電動汽車的整車性能、安全和使用壽命。

動力電池眾多性能參數中，溫度是非常關鍵的參數，會影響電池的性能、壽命和安全。一般來說，電池的系統在15攝氏度到40攝氏度的區間內可以實現最佳功率輸出和輸入，但溫度區間因電池而異。動力電池的使用性能及壽命與自身溫度有直接的關系，溫度過低會導致電池性能下降，過高則可能引發起火、爆炸等安全事故，同時較大的溫差會降低電池一致性，大量電池并聯或串聯會使上述情況更加惡化。

合理的電池組結構及熱管理系統應使電池組在最佳溫度范圍內工作，實現電池組溫度分布的均勻性，并能有效防止熱失控災害的發生。這就需要我們進行一個高均溫性液冷處理，特別是現在隨著能量密度的提升、高鎳體系的運用，鎳的成分增高，負反映門檻降低，散熱的要求增高。在對電池熱管理系統的設計目標上，要求對電池組的加熱或冷卻系統進行優化設計,使得電池系統內的任意一個電芯的溫度維持在設定范圍內,一般要求在5攝氏度以內，避免由于電芯的溫度差異過大降低電芯性能的一致性，從而整體提升動力電池組的使用壽命。

從傳熱介質的角度，現有動力電池熱管理系統分為：空氣冷卻式熱管理、液體冷卻式熱管理、相變蓄熱式熱管理以及熱管式熱管理。從四類熱管理形式上看：空冷式熱管理裝置簡單，成本較低，是前期已產業化電動汽車采用的主要方式，但往往需從動力電池腔體內設置空氣管道與外部相通，存在涉水安全性差的問題；相變式熱管理技術，目前還集中在實驗室研究階段，鑒于相變材料在單相時導熱系數較低，離應用還有一段距離；熱管式熱管理則由于其高效的傳熱效率，已成認為當前動力電池熱管理技術的研究的熱點之一；液冷式熱管理是最為有效的降溫方式之一，傳熱效率較高，但不足之處是常規式液冷式熱管理結構設計中電池溫度溫差較大，需要進一步提升模組的溫度均勻性。

另一方面，對于動力電池成組結構來說，當車輛行駛在不平路面或是急加速、急剎車時，車身結構會產生振動和沖擊，單體電池不可避免發生偏移，對其機械固定結構產生沖擊力，嚴重時會導致電池與電池之間的碰撞，引起安全事故。在有單個電池發生熱失控而爆破時，其周邊電池會因沖擊力受到破壞從而引發嚴重的熱失控傳播事故，造成周邊電池產生連鎖熱失控反應，并可能因此釀成重大事故。

發明內容

本發明的目的就在于為了避免現有技術所存在的不足，而提供一種基于柔性微小多孔扁管的動力電池液冷模塊,實現對電池組的快速散熱，有效提升動力電池組熱管理的傳熱速率和溫度均勻性，并能緩沖單體電池的振動與偏移。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種基于柔性微小多孔扁管的動力電池液冷模塊，包括呈陣列狀排布的多個單體圓柱電池、上下并排設置且按相反方向彎曲纏繞在每個單體圓柱電池側壁上的上柔性微小多孔扁管和下柔性微小多孔扁管；其中，單體圓柱電池可以呈陣列狀排列成2-10行，每行排列4-20顆單體圓柱電池；兩個柔性微小多孔扁管內流動換熱工質通常為乙醇與水的混合物；