[发明专利]一种基于液氨的直冷式动力电池极耳散热系统

说明书

本发明的目的在于提供一种基于液氨的直冷式动力电池极耳散热系统，包括：电芯、正极耳、负极耳、连接排、直冷板、液氨储存罐、蒸发器、压缩机、冷凝器、节流元件、控制器、制冷电磁阀、喷液电磁阀、热力电磁阀、气液分离器、油气分离器。本发明充分利用液氨汽化潜热大的物理特性，采用直冷式动力电池热管理方式，对电池极耳进行散热，可以大大减小换热接触热阻，提高系统散热效率。本发明结构紧凑，换热效率高，能够大大降低系统能耗。

技术领域

本发明涉及的是一种动力电池热管理系统。

背景技术

随着中国能源安全和环境污染问题的日益凸显，近年来新能源汽车得到快速发展，整个汽车行业正朝着电动化和智能化的方向转型升级、动力电池、电机和电控技术作为新能源汽车的核心“三电”部件，其性能对于整车的影响程度不言而喻。特别是当前动力电池正朝着高能量密度和短充电时间的方向发展，动力电池高产热量需要有热管理系统迅速散热，以保证整个电池模组或者电池包处于合适的工作温度范围和系统中不同位置电池温度均匀性。

目前已有的电池热管理方式主要为：风冷、液冷和直冷，还有相变材料冷却和热管冷却。风冷动力电池热管理方式因空气的比热容较小，导热系数低，对流换热系数小，散热所需时间长，高充、放电倍率冷却效果差，整个系统进出口压差大，流场不均匀，电池组中电池间冷却条件的差异将导致电池组产生较大的温差，已逐步被主机厂所淘汰。液冷动力电池热管理方式体积大、重量沉、成本高、密封性和绝缘性要求高、辅助部件能耗大、易发生冷却液泄露事故。相变材料导热率低，相变潜热小，换热量有限，需额外增加系统体积，质量较重，大大缩减整个热管理系统的质量能量密度和体积能量密度，且不能将热量及时散出，相变材料热管理方式预热困难的问题更难以解决。热管和电池形状适应性要求高，结构较复杂，管内结构换热性差，绝缘性要求高，加工工艺要求高和成本高昂，相变材料和热管技术离产业化应用尚需一定的时间。

直冷电池热管理方式，利用制冷工质相变冷却，散热效率高，能更好应对更大倍率的快充、快放问题，氨是最环保的冷媒，它被归类为自然冷媒系列的其中一种，其GWP(全球变暖潜值)和ODP(臭氧消耗潜能值)都等于零。相较大多数化学冷媒，氨具有更好的传热性能，因此能被用在较小传热面积的设备，而工厂的设备成本也随之降低。由于这样的特性也有利于系统的热效率，同时降低了系统的运转成本。目前绝大多数动力电池内部都是由正极、隔膜、负极和电池外壳多部分构成，且隔膜材料的导热系数低，从电芯内部向垂直表面方向热阻大，导热性较差，传热效果不佳，而电池正负极的连接柱直接与正负极电池集流板相连，且电池的正极使用铝材料，负极使用镍、铜或铜镀镍材料，铝和铜的导热系数高，热阻小，传热性能好。

发明内容

本发明的目的在于提供大大降低系统的复杂程度、提高热管理系统运行效率的一种基于液氨的直冷式动力电池极耳散热系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于液氨的直冷式动力电池极耳散热系统，其特征是：包括蒸发器、液氨储存罐、冷凝器、油气分离器、压缩机、气液分离器，电芯之间通过连接排分别连接正极耳、负极耳形成电池模组，电池模组上方设置极耳直冷板，极耳直冷板设置极耳直冷板进液口和极耳直冷板出液口，极耳直冷板进液口和极耳直冷板出液口分别连接蒸发器形成直冷外循环，蒸发器、液氨存储罐、干燥过滤器、冷凝器、油气分离器、压缩机、气液分离器相连形成制冷单元主路，从油气分离器出口引出热力电磁阀接到蒸发器形成热旁通支路，从液氨储存罐引出喷液电磁阀接到气液分离器。

本发明还可以包括：

1、油气分离器设置加油口，压缩机与油气分离器之间设置高压保护器和高压表，压缩机与气液分离器之间设置低压保护器和低压表。