[发明专利]一种基于相变储热的动力电池低温辅助加热装置

说明书

本发明涉及一种用于在低温条件下对动力电池进行加热的装置，该装置包括：动力电池冷却液板、固液相变储热器、温度控制模块、流量控制模块。该加热装置用于低温条件下对动力电池加热的部件包括：动力电池冷却液板、管路、三通阀、固液相变储热器、温度传感器、水泵。该发明可以在动力电池正常工作状态下利用相变材料的相变潜热回收动力电池散发出的部分余热，并存储在相变材料中。当动力电池在低温条件下需要预加热时，可将相变材料中储存的热量通过冷却液传递给动力电池，使其达到正常工作温度。该装置结构简单、安全可靠性能高，且易于在动力电池热管理系统中实现。

技术领域

本发明设计了一种利用相变储热的动力电池低温辅助加热装置，可利用相变材料储热技术在动力电池在正常工作时回收部分余热，并在低温条件下利用所回收的余热对电池进行预加热，从而使其达到正常工作温度。

技术背景

随着能源问题及环境污染问题的日益加重，新能源汽车作为目前传统燃油汽车的一种替代品，正受到越来越多的关注，其中以锂离子电池为动力源的电动汽车已经成为各个汽车生产厂商及科研机构的研究热点。与传统发动机类似，锂离子动力电池在工作过程中会散发热量，如果没有合适的热管理解决方案，极易发生热失控，引起动力电池着火、燃烧甚至爆炸，从而对司乘人员的人身安全产生严重威胁。目前在售的电动汽车车型中，动力电池的散热主要依靠空气对流方式及液体对流方式，而液体介质由于导热系数较高，可使电池模块达到更好的温度均匀性等优点，被认为是未来动力电池热管理系统的发展方向。

然而，动力电池除正常工作中需要散热之外，在低温条件，尤其当环境温度低于0摄氏度时，需要对电池组进行预加热。有研究表明，当动力电池在低于0摄氏度条件下放电时，其内阻会急剧增加，从而影响电池寿命。目前，对于低温条件下动力电池加热的解决方案，主要依靠在电池表面布置电热丝、加热膜，通过主动加热方式进行加热，这种加热方式需要消耗一定的电能。对于电动汽车而言，车载动力电池是唯一的动力源，因此如果采用主动加热方式，需要车载电源或者备用电池组提供电能，势必引起电动汽车续驶里程缩减。

针对这一问题，本发明设计了一种基于相变储热的动力电池低温加热装置，该装置可以在动力电池正常工作时通过相变材料回收电池散发的热量，并在环境温度较低时，利用所回收的余热对电池进行预加热，对现有主动加热方式起到辅助作用，从而降低主动加热所消耗的电能，起到了余热回收利用并节约能耗的效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提出一种基于相变储热技术的动力电池低温辅助加热装置及其实施方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于固液相变的储热器为单通道储热器，包括储热单元、壳体及保温层，所述的储热单元为管壳式热交换器结构，其中管程为冷却液流动管道，壳程填充相变材料；壳体上设有冷却液入口及冷却液出口，冷却液入口及冷却液出口通过管程冷却液流动管道相连，所述壳体外部由保温层包裹。

优选的，所述壳程中填充的相变材料为熔点温度在30℃—60℃之间的常低温相变储热材料。

更优选的，所述的相变材料为正十九烷晶体，熔点为30℃、相变潜热为222 kJ/kg，也可选其他熔点在30℃~50℃之间的相变材料。

所述基于相变储热的动力电池低温辅助加热装置包括：

所述的固液相变储热器、中央控制单元、相变材料温度传感器、冷却液温度传感器、冷却液流量计、电池温度传感器、电子液体三通阀、电子水泵、电子风扇、散热器、动力电池冷却液板、PTC加热器；

动力电池冷却液板的出口处设有温度传感器，冷却液出口连接电子液体三通阀入口，电子液体三通阀的一端出口连接散热器，另一端则连接固液相变储热器，固液相变储热器的冷却液出口与另一个电子液体三通阀相连接，散热器的冷却液出口则与同一个电子液体三通阀相连接，两路流体汇流后连接PTC加热器，之后连接动力电池冷却液板。