[发明专利]一种基于交替性开闭的可控式风冷电池热管理系统

说明书

本发明的目的在于提供一种基于交替性开闭的可控式风冷电池热管理系统，包括：电芯、电池风箱、导流板、压缩机、冷凝器、蒸发器、内循环风机，加热器、外循环风机。通过管路将电池散热单元，内循环风冷单元，外循环风冷单元，压缩机组制冷单元串接成可交替性开闭的主动控制型风冷电池热管理系统。本发明通过设置两个独立且对称风道，按照一定频率交替性开闭风口，基于对称性的风道结构可以平衡电池风箱内不同位置电芯的温度差异，设计两个独立支路可以实现对热管理系统的主动控制，大大增加电池模组的温度均匀性。

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

近年来，随着经济的发展，能源环境问题日益突出，新能源汽车也越来越为大家所关注。新能源汽车行业正朝着电动化和智能化方向发展。动力电池作为新能源汽车的重要组成部分，电池系统不仅为新能源汽车提供动力，而且也是参与新能源汽车整车控制和能量调度的核心环节。动力电池作为整车的核心部件，正朝着高能量密度、长续航里程、短充电时间、高安全性、高空间利用率、轻质化、长循环寿命的方向发展。但动力电池有其适宜的工作温度范围，在偏离最佳工作温度的工况下使用，会影响电池的安全性、动力性、可靠性和经济性。过冷工况下使用电池易导致电池充、放电效率与电池可用容量大大降低；过热工况下使用电池易导致电池加速老化、电池化学性能衰减、电解液泄露等内短路现象，严重情况下甚至导致电池冒烟、燃烧、爆炸等热失控事故。因此需要采用高能效、低功耗的电池热管理系统，对动力电池组进行热管理，来保证电池包在使用的过程中系统温度处于最佳范围，普遍认为25～40℃，保证电池组在合适的温度和温差范围内工作。

目前已有的电池热管理方式主要有：风冷、液冷和直冷三种，还有相变材料冷却和热管冷却。液冷电池热管理方式，所采用的冷媒有比热容大、热导率高、传热系数大、边界层薄、换热能力强、系统可集成散热和预热、温度均匀性好等优点；但液冷系统体积庞大，成本高昂，重量沉，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。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，但直冷方式难以集成散、预热功能，系统复杂程度高。相变材料虽结构简单，冷却方便，散热速率快，不需额外泵功；但相变材料导热率低，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。热管技术虽传热系数高，导热性能好，温度均匀性高，热流密度可变，热流方向可逆，适应温度范围广，但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。

相比较而言，风冷动力电池热管理方式因其系统结构简单，占用空间小，重量轻，灵活度高、能耗低、成本低、无有害气体积压，易于维护而被广泛应用；然而，在风冷系统中，由于空气的比热容较小，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。传统动力电池风冷热管理系统设计中，往往由于电池自身结构各向异性和散热系统流道结构的差异，容易造成冷风温度随其流过电池风箱，沿流动方向逐渐升高，导致风冷散热系统中电芯与电芯之间，模组与模组之间的温度不均匀，很多学者通过调整风冷系统的结构改善系统内部空气流动情况，从而提高风冷系统的散热性能。

发明内容

本发明的目的在于提供可以有效平衡电池散热系统结构差异、保证电池在最佳工作温度范围内使用、提高动力电池热管理系统温度均匀性的一种基于交替性开闭的可控式风冷电池热管理系统。

本发明的目的是这样实现的：