[发明专利]基于金属导热颗粒循环的电池冷却系统及控制方法

说明书

本发明涉及基于金属导热颗粒循环的电池冷却系统及控制方法，包括设置在相邻动力电池之间的腔体，底部通过液冷板连接冷却液通道，顶部通过上盖连接电磁板；填充在腔体内部的复合相变材料，包括相变材料和分散在相变材料中的金属导热颗粒；电池管理系统通过磁场控制单元连接电磁板，通过电容测量单元分别连接上盖和液冷板，还分别与冷却液循环泵、电池温度传感器和相变材料温度传感器连接。在相邻动力电池之间的空间中布置带有金属导热颗粒的相变材料，通过监测液冷板和相变材料上盖之间的电容大小，利用空间顶部的电磁板吸引金属导热颗粒悬浮在相变材料中或者朝向电磁板运动，从而避免沉降，通过改变电磁板的电流方向使磁场换向防止团聚。

技术领域

本发明涉及储能电池热管理技术领域，具体为基于金属导热颗粒循环的电池冷却系统及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着动力电池的能量密度不断增大，其充放电过程的产热量也不断增大，现有技术使用相变材料作为冷却介质，利用自身潜热吸收电池废热，从而确保电池稳定运行。

以石蜡为例，石蜡作为相变材料主要受两个问题的制约，一是导热性能不好，二是循环性能较差，只能进行一轮的吸热，当其全部融化后，需要较长时间来恢复其潜热优势。为了改善石蜡的导热性，目前通过向石蜡中添加高导热的纳米金属颗粒制备成导热率较高的复合相变材料，为了改善其持续高温下的储热能力，通过与液冷方式进行耦合，形成更高效稳定的散热系统。

但随着电池的使用，上述带有金属导热颗粒的复合相变材料在经历多次相变循环之后，金属颗粒会发生团聚沉降现象，导致复合相变材料的导热性能恶化，从而失去导热能力。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于金属导热颗粒循环的电池冷却系统及控制方法，解决相变材料应用于电池热管理时暴露出的导热率不足和导热颗粒沉降、团聚的问题，从而实现电池箱内快速、高效、均匀、稳定的散热。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供基于金属导热颗粒循环的电池冷却系统，包括：

腔体，设置在相邻动力电池之间，底部通过液冷板连接冷却液通道，顶部通过上盖连接电磁板；

复合相变材料，填充在腔体内部，包括相变材料和分散在相变材料中的金属导热颗粒；

电池管理系统，通过磁场控制单元连接电磁板，通过电容测量单元分别连接上盖和液冷板，还分别与冷却液循环泵、电池温度传感器和相变材料温度传感器连接。

冷却液通道分别通过管道连接冷却液循环泵和冷却液储槽，冷却液循环泵通过管道经散热器连接冷却液储槽。

金属导热颗粒的粒径不同。

上盖和液冷板均为金属，相变材料受热融化后位于上盖和液冷板之间形成电容结构，电容测量单元获取上盖和液冷板之间的电容值。

电池温度传感器连接在动力电池上，相变材料温度传感器连接在腔体上并与相变材料接触获取相变材料温度。

动力电池具有至少一组，多组动力电池容纳于电池包壳体内，形成动力电池组为负载提供电能。

冷却液通道和液冷板均位于电池包壳体底部，复合相变材料接收动力电池的热量通过液冷板传递给冷却液通道内的介质。

电磁板通过磁场控制单元连接电池管理系统形成电磁控制模块，通过控制产生的磁场对金属导热颗粒产生磁力，吸引金属导热颗粒在相变材料悬浮或运动。

电容测量单元连接电池管理系统形成电容检测模块，电磁控制模块根据电容检测模块获取的电容数值控制电磁板产生的磁场强度，控制金属导热颗粒在相变材料内运动或悬浮。