[发明专利]基于复合相变材料冷却的动力电池热管理系统及其应用

说明书

本发明公开了一种基于复合相变材料冷却的动力电池热管理系统及其应用，该系统包括电池模块和泡沫铜/石蜡复合相变模块；电池模块嵌设有多个用于提取热量的热板；多个热管，连结对应热板和泡沫铜/石蜡复合相变模块，用以转移电池模块产生的热量。该动力电池热管理系统结构简单，设计合理，复合相变模块通过石蜡与泡沫铜制成可以提高系统导热效率。设置热板增大了热管与电池表面的接触面积，使电池表面的温度分布更均匀，避免电池表面温度差异太大而引起热失控问题，同时可减少了热管的数量。利用热管分离了电源和相变材料模块，无需将相变材料填充至电池内部，解决现有技术中熔融相变材料容易泄漏的问题。

技术领域

本发明涉及汽车电池技术领域，尤其涉及一种基于复合相变材料冷却的动力电池热管理系统及其应用。

背景技术

在电池热管理系统中，以相变材料为冷却介质的被动式冷却系统，具备不需要冷却风扇、冷凝器以及冷却路线设计等优点，利用高潜热的相变材料在熔融/固化过程可吸收/释放大量的潜热，对电池的温度进行调节，使得电池组的温度保持在一定的范围内，因此近年来受到越来越多的关注。现有一种电池热管理系统是采用相变材料填充至电池之间或者电池周围的空隙里，达到调节电池温度的效果。然而这种方式会产生以下问题：一是用来提高相变材料导热性能的一些高导热材料，例如金属纳米颗粒、泡沫金属等大都是良好的导体，如果电池模块被挤压或者相变材料高温膨胀时，这些导热材料极有可能与电池电极接触，从而导致电池续航降低或影响电池使用寿命；二是当电池在长时间或者高放电倍率的工况下工作时，相变材料的熔化率也在不断提高，当相变材料全部溶解时热管理系统将停止工作，需要额外的冷却方法来进一步提高系统的性能。因此，目前这种电池热管理系统还不能广泛的推广应用，还存在极大的改进和提升空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于复合相变材料冷却的动力电池热管理系统，该系统可安装在汽车内部以提升汽车动力电池的使用性能，具有结构简单、散热效率高等优点。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于复合相变材料冷却的动力电池热管理系统，包括电池模块和位于电池模块一侧的泡沫铜/石蜡复合相变模块；所述电池模块嵌设有多个用于提取热量的热板；多个热管，连接对应热板和泡沫铜/石蜡复合相变模块，用于将电池模块产生的热量转移至泡沫铜/石蜡复合相变模块。通过将电池模块和泡沫铜/石蜡复合相变模块分开设置，杜绝了与电池电极接触的可能性，彻底解决了导热材料与电池电极接触导致电池续航降低或影响电池使用寿命的情况。

作为进一步优选，所述电池模块设有多排锂离子电池单元，多个热板与多排锂离子电池单元交替排布。

作为进一步优选，泡沫铜/石蜡复合相变模块设有多个堆叠排列的复合相变单体，每一热管设有蒸发端和冷凝端，所述蒸发端连结对应热板，所述冷凝端连接对应两个相邻的复合相变单体。

作为进一步优选，所述热管为扁平状热管。

作为进一步优选，所述复合相变模块通过聚氨酯软泡沫铜填充石蜡的方式制成。

作为进一步优选，所述蒸发端设于热板表面靠近泡沫铜/石蜡复合相变模块的一端，所述冷凝端与复合相变单体的接触面自复合相变单体靠近电池模块的一端延伸至复合相变单体远离电池模块的一端。

作为进一步优选，所述泡沫铜/石蜡复合相变模块设有多个散热翅片。

作为进一步优选，包括至少一散热风扇，所述散热风扇的出风方向朝向泡沫铜/石蜡复合相变模块。

作为进一步优选，所述热板为铜制板或铝制板，当然，也可选用其他具有高导热性能的材料。

本发明还提供一种基于复合相变材料冷却的动力电池热管理系统的应用，即将所述基于复合相变材料冷却的动力电池热管理系统应用于汽车的动力电池。