[发明专利]一种动力电池新型相变冷却及加热一体化结构

说明书

本发明公开了一种动力电池新型相变冷却及加热一体化结构，包括动力电池模组夹具、温度传感器、控制单元，各纵列的圆柱型动力电池两侧的间隙内均紧密设置有形状与圆柱型电芯外轮廓相适配且与各圆柱型动力电池曲表面贴合接触的吹胀型铝质均热板，所述动力电池模组的顶、底部依次叠加地贴合设置有与各吹胀型铝质均热板两端的导热平面传热接触的吹胀型铝质均热平板、换热铜扁管，其中，位于动力电池模组底部的换热铜扁管包裹有加热薄膜。本发明通过对动力电池组各种充放电工况高效率地散热或加热，控制电芯温度并有效缩小不同电芯间的温差，使整个动力电池包工作在合理温度范围内，有效解决密集排布的圆柱型动力电池模组的热管理问题。

技术领域

本发明涉及电动汽车使用的动力电池热管理系统，具体涉及一种动力电池新型相变冷却及加热一体化结构。

技术背景

随着能源危机和环境污染的日益加剧，新能源汽车替代传统发动机汽车己成为当今世界各国汽车工业发展的必然趋势。更重要的是，在目前各种新能源汽车技术及产品开发中，电动汽车已然成为未来发展的主力军。而锂离子电池更凭借其优良的性能，被视为电动汽车的理想动力源。锂离子电池在使用过程中，热量的积累和温度的升高会加速电池寿命的衰减。此外，对于电池充和过放电现象，从而引起电池单体之间容量的不一致，也会使电池模块过早失效。当前主流动力电池的理想工作温度区间为20~50℃，并且需要对电池组内的温度梯度进行控制，尽可能控制在5℃以内，但是市面上的动力电池热管理系统难以匹配日益提升动力电池包能量密度。因此，开发电动汽车动力电池包的热管理系统迫在眉睫，研发安全可靠的热管理系统用以调节动力电池工作温度，缩小动力电池包内电芯温差，成为电动汽车发展道路上无法跨越的挑战。

经过数年的探索与实践，当前高能量密度的电动汽车动力电池热管理系统已逐步聚焦于液冷、相变材料。液冷热管理系统是使用载冷液流经动力电池模组表面，利用其高热容特性将电池模组内部产生热量带走。但由于将液体与电池组直接接触，会存在因液体泄露而造成电池短路的风险。同时，液冷热管理系统较空冷热管理系统复杂且设备笨重，造价也偏高。相变材料也是目前正在研发的以期能用于动力电池组热管理的一种技术手段。大体上可以分为PCM与热管2种类型。前者是利用固液相变过程的相变潜热，后者则是工质在热管内发生快速相变，循环往复，从而实现热量的传导。PCM类相变材料热管理系统在材料完全融化后会丧失吸热能力。同时，其可控性较差。为了获取更加理想的热管理性能，积极研发热管类相变材料热管理系统是一条值得期待的技术路线。但是当前常见热管，如铜水热管，铝平板热管均难以直接应用在圆柱型动力电池模组内。

发明内容

基于此，本发明揭示了一种动力电池新型相变冷却及加热一体化结构。

本发明采用如下技术方案实现：

一种动力电池新型相变冷却及加热一体化结构，包括用于阵列安装圆柱型动力电池组的动力电池模组夹具、用于测量圆柱型动力电池组温度的温度传感器、控制单元，

各纵列的圆柱型动力电池两侧的间隙内均紧密地设置有形状与圆柱型电芯外轮廓相适配且与圆柱型动力电池曲表面紧密贴合的吹胀型铝质均热板，所述动力电池模组顶部依次叠加地贴合设置有与各吹胀型铝质均热板顶端的导热平面传热接触的吹胀型铝质均热平板、换热铜扁管，所述动力电池模组夹具的底端依次叠加地贴合设置有与各吹胀型铝质均热板底端的导热平面传热接触的吹胀型铝质均热平板及包裹了加热薄膜的换热铜扁管；所述吹胀型铝质均热板及所述吹胀型铝质均热平板内腔中均密封设置有相变换热工质；所述的控制单元通过电路连接温度传感器、加热薄膜和换热铜扁管的换热液供给系统；位于顶端和底端的换热铜扁管，在散热时，可根据散热负荷大小，选择单独或者同时通冷却液并调节流量大小；在加热时，可根据加热负荷大小，同时或单独通加热液并调节流量大小，选择是否开启加热薄膜，以最佳模式适应工况需求。

进一步地，所述的吹胀型铝质均热板包括位于相邻两纵列圆柱型动力电池之间的若干双面吹胀型铝质均热板和位于左右两纵列圆柱型动力电池外侧的两个单面吹胀型铝质均热板。