[发明专利]一种基于冷媒气液两相换热的鼓泡式动力电池热管理系统

说明书

本发明的目的在于提供一种基于冷媒气液两相换热的鼓泡式动力电池热管理系统，电池模组上方设置蒸发及冷凝盘管，蒸发及冷凝盘管、吸水过滤器、冷却液循环泵、外循环流量电磁阀和干冷器串联连接，电池液箱上设置进液口和出液口，进液口、活性炭过滤器、吸水过滤器、流量计、内循环流量电磁阀、过滤循环泵、出液口串联连接形成内循环液冷换热单元，电池模组下方设置鼓泡管，电池液箱底部开设进气通道，进气通道连接鼓泡管，鼓泡管上开设鼓泡孔。本发明省略传统液冷板结构，增加设置蒸发及冷凝盘管区域，改传统二次回路液体冷却方式为直接接触式液体冷却方式，整个热管理系统换热热阻小，换热系数高，换热效果显著。

技术领域

本发明涉及的是一种动力电池管理系统。

背景技术

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、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。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。相变材料冷却动力电池技术和热管技术离产业化应用尚需一定的时间。

液冷动力电池热管理方式的冷媒具有比热容大、热导率高、传热系数大、换热边界层薄、换热能力强、可集成散热和预热、温度均匀性好等优势，而被广泛应用。液冷动力电池热管理方式主要分为二次回路液体冷却和直接接触式液体冷却两种，二次回路液体冷却方式的换热热阻大，换热过程中热量损失较大，换热效果较差；而采用直接接触式液体冷却方式可以大大降低换热过程中动力电池与冷媒之间的换热接触热阻，并且绝缘冷却液的导热系数高，换热性能佳，系统节能效果显著。目前传统的风冷和液冷单相热管理方式换热系数小，换热效率低，系统能耗大。

综上所述，利用新型冷媒气液两相换热，较于传统液冷或风冷单相热管理方式具有换热系数大，换热效果好的优势；同时鼓泡式改进措施能够加强电池液箱内冷媒的相互掺混，增强扰流，强化换热。因此，动力电池热管理技术领域，迫切需要一种基于新型冷媒气液两相换热的鼓泡式动力电池热管理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供较于传统液冷或风冷单相热管理方式具有换热系数大、换热效果好的一种基于冷媒气液两相换热的鼓泡式动力电池热管理系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于冷媒气液两相换热的鼓泡式动力电池热管理系统，其特征是：包括干冷器、电池液箱，电池液箱里设置电池模组，电池模组上方设置蒸发及冷凝盘管，蒸发及冷凝盘管、吸水过滤器、冷却液循环泵、外循环流量电磁阀和干冷器串联连接，形成外循环干冷换热单元，蒸发及冷凝盘管上设置外循环冷却液进口和外循环冷却液出口，电池液箱上设置进液口和出液口，进液口、活性炭过滤器、吸水过滤器、流量计、内循环流量电磁阀、过滤循环泵、出液口串联连接形成内循环液冷换热单元，电池模组下方设置鼓泡管，电池液箱底部开设进气通道，进气通道连接鼓泡管，鼓泡管上开设鼓泡孔，电池液箱上设置报警器、压力传感器、加热器、液位传感器和温度传感器，压力传感器与报警器和膨胀阀相连接，加热器与固态继电器相连接。

本发明还可以包括：

1、电池模组产生热量，过滤循环泵输送液态冷媒，流经吸水过滤器进行吸水过滤干燥后，经过活性炭过滤器，再注入电池液箱给电池模组散热，从进气通道内喷射气体，鼓泡孔鼓泡扰流，当电池液箱内的液态冷媒部分气化，蒸发及冷凝盘管与干冷器换热，气态冷媒流过蒸发及冷凝盘管冷凝成液态重新流回电池液箱。