[发明专利]一种结合超材料和相变材料的汽车电池热管理系统

说明书

一种结合超材料和复合相变材料的基于车载空调系统的电池热管理系统，包括低温热循环系统、冷却循环系统、换热器和汽车电池包，所述低温热循环系统和冷却循环系统通过换热器进行换热；所述低温热循环系统包括电子循环泵、低温散热器和辅助加热器，汽车电池包的出液端依次通过电子循环泵、低温散热器和辅助加热器与汽车电池包的进液端相连通；电池热管理系统还包括复合相变材料储热装置，复合相变材料储热装置的进液端与出液端分别与电子循环泵的出液端、辅助加热器的进液端相连通；汽车电池包的内部填充有超材料支撑物。本设计不仅电池温度控制效率高，而且在实现轻量化的同时大幅提高了电池性能。

技术领域

本发明涉及一种电池热管理系统，尤其涉及一种结合超材料和相变材料的汽车电池热管理系统，具体适用于电动汽车的电池温度控制。

背景技术

在能源危机和环境污染问题的背景下，新能源汽车产业已经成为传统汽车产业转型升级的重要方向，而电池是纯电动车的心脏，现有新能源汽车的电池多为锂电池组，电池组的状态直接影响到新能源汽车的性能。

由于电动汽车在启动、变速和充电的过程中，电池包内部的电流变化大，内部的化学反应和自身内阻会使电池温度变化十分剧烈，若无法确保电池温度在某一个合理为区间内，则易发生电池温度过热、电池寿命缩短等问题，甚至引发电池爆炸事故，而目前动力电池温度控制依旧停留在传统的风冷和液冷技术，风冷散热是以空气为导热介质来与电池进行换热，液冷散热是以制冷剂为导热介质来与电池进行换热。传统温控技术所使用的设备笨重，安全性较差且在维持电池包内部温度一致性方面的效果不佳。并且由于锂电池在环境温度较低时，电极表面活性物质反应速率较慢，会引起电池平衡电势降低、内阻增大，放电容量变小，甚至在极低温条件下会发生电解液冻结的现象，导致电池无法放电；锂电池在低温下充电时，负极上易形成锂沉积，严重情况下会导致正负极短路，威胁电池的使用安全，这些问题大大限制了新能源汽车在寒冷地区的使用。因此迫切的需要一种具有高效温度控制能力、超高机械强的轻量化低成本电池的热管理系统。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的传统的电动汽车电池热管理系统使用的设备笨重且维持电池包内部温度一致性方面的效果不佳的问题，提供了一种具有高效温度控制能力、超高机械强的轻量化低成本电池的热管理系统。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种结合超材料和相变材料的汽车电池热管理系统，所述电池热管理系统包括：低温热循环系统、冷却循环系统、换热器和汽车电池包；

所述低温热循环系统内部填充有热交换介质，低温热循环系统包括电子循环泵、低温散热器和辅助加热器，所述汽车电池包的出液端依次通过电子循环泵、低温散热器和辅助加热器与汽车电池包的进液端相连通；

所述冷却循环系统内部填充有制冷剂，冷却循环系统包括冷凝器、制冷压缩机、蒸发器和第一膨胀阀，所述冷凝器的出液端依次通过第一膨胀阀、蒸发器和制冷压缩机与冷凝器的进液端相连通；

所述换热器的冷侧介质流入口通过第二膨胀阀与冷凝器的出液端相连通，换热器的冷侧介质流出口与制冷压缩机的进液端相连通，换热器的热侧介质流入口与低温散热器的进液端相连通，换热器的热侧介质流出口与低温散热器的出液端相连通；

所述电池热管理系统还包括复合相变材料储热装置，所述复合相变材料储热装置的进液端与电子循环泵的出液端相连通，复合相变材料储热装置的出液端与辅助加热器的进液端相连通。

所述电子循环泵与低温散热器之间的管路上设置有三通阀，所述三通阀的三个端口分别与低温散热器的进液端、换热器的热侧介质流入口、电子循环泵的出液端相连通。

所述复合相变材料储热装置的进液端与电磁调节阀的出液端相连通，所述电磁调节阀的进液端与三通阀和电子循环泵之间的管路相连通。

所述电子循环泵的出液端设置有第一温度传感器，所述辅助加热器的进液端设置有第二温度传感器。