[发明专利]一种电池热管理系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种电池热管理系统及控制方法，所述电池箱包括电池箱体，所述电池箱体内设置电池模组，所述电池模组由N×M个电池单体构成，电池模组中间设置冷板，所述冷板通过开孔外套在电池单体上，并均匀布置液体通道，相邻电池单体之间填充复合相变材料，所述电池箱体设置进液口及出液口，进液口及出液口与液体通道连接；所述外部循环设备包括电加热器、水泵、热交换器、驾驶舱蒸发器、压缩机、冷凝器、第一节流阀及第二节流阀。本发明具有整体结构紧凑、简单、稳固、效率高等优点；可以对电池模组进行散热、保温和加热，使电池工作在合适的温度范围，并可以集成到整车热管理系统中，完善了电动汽车电池热管理系统。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种电池热管理系统及控制方法。

背景技术

作为电动汽车的核心部件，电池的工作性能受温度的影响很大。温度过高会影响电池的电压，充放电效率和电池寿命等；温度过低则会使内阻增大，影响放电容量，在充电时则可能导致析锂发生，造成内短路；在极端条件下，甚至可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时发生剧烈燃烧和爆炸，大大降低电动汽车的可靠性和安全性。

目前，电池热管理方式按传热介质可分为空气、液体以及相变材料三种方式。三种方式各有优缺点，单一方式难于满足全部的加热、保温和散热要求。市场上多采用空气或液体介质方式，空气介质的优点是结构简单，但其散热和均温效率低；而液体介质方式的优点是传热能力高，缺点是结构复杂而且耗能较高。相变材料具有恒温吸/放热的特性，利用其相变潜热可以延缓电池温度升高或降低，从而起到被动控温的功能，这种方式的主要问题是向外散热能力较低，当材料相变完成后，如果不能及时将热量导出，会使电池处于过高的温度环境。所以将相变材料的高蓄热性和液体介质的高导热性进行耦合，并在电池模组层面进行结构设计，是一种行之有效的方法。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种电池热管理系统及控制方法。该系统不仅具有高效的散热、保温和加热性能，而且结构简单稳固、容积效率和能量效率高。

本发明采用如下技术方案：

一种电池热管理系统，包括电池箱及外部循环设备；

所述电池箱包括电池箱体，所述电池箱体内设置电池模组，所述电池模组由N×M个电池单体构成，电池模组中间设置冷板，所述冷板通过开孔外套在电池单体上，并均匀布置液体通道，相邻电池单体之间填充复合相变材料，所述电池箱体设置进液口及出液口，进液口及出液口与液体通道连接；

所述外部循环设备包括电加热器、水泵、热交换器、驾驶舱蒸发器、压缩机、冷凝器、第一节流阀及第二节流阀；

所述电加热器通过管道连接进液口，按照液体流动方向，所述电加热器、冷板、热交换器及水泵通过管道连接构成第一循环回路；

按照液体流动方向：热交换器、压缩机、冷凝器及第一节流阀通过管道连接构成第二循环回路；

按照液体流动方向：压缩机、冷凝器、第二节流阀及驾驶舱蒸发器连接构成第三循环回路。

所述开孔的个数为N×M个。

所述液体通道内流通的液体介质为水、防冻液或乙二醇-水混合液。

所述复合相变材料的相变温度在38-45度之间。

所述复合相变材料由石蜡/高分子聚合物/阻燃剂/膨胀石墨复合而成。

所述液体通道的横截面为圆形或方形。

一种电池热管理系统的控制方法，包括三种工况，分别为：

散热工况：电池模组充放电产生热量，被复合相变材料吸收，当温度低于相变熔点时，利用复合相变材料显热进行吸热；

当温度达到相变熔点时，则以潜热方式吸热，上述过程液体通道内的液体介质不流动；