一種電池組熱管理系統的製作方法

2023-10-18 13:06:39

本發明涉及一種電池組熱管理裝置，尤其是一種電動汽車動力電池組熱管理系統，綜合運用液體、相變材料、石墨、金屬板等對電動車用電池組進行全面系統熱管理，以便電池組在一年四季，不同溫度範圍，全天候使用。

背景技術：

近年來，動力鋰離子電池逐漸成為電動汽車的主流電源。在電動汽車中，通常是將多個電池單體以不同的形式串聯或並聯在一起構成一個電池裝置，以提供所需要的電壓和容量。由於電池在充放電過程中，內部化學反應複雜，並伴隨有熱量產生，尤其是對於多個電池單體組成的裝置，溫度的聚集更快，使電池內部迅速產生大量的熱量堆積，必然引起電池溫度升高以及溫度分布的不均衡，從而導致電池性能下降，可能會出現漏液、放氣、冒煙等現象，嚴重時電池會發生劇烈燃燒甚至發生爆炸。

目前，市場上動力電池普遍都採用最為簡單的空氣散熱方式，極少採用其它的方式。而採用汽車空調等製冷裝置對電池進行散熱，一方面組件繁多，系統複雜，同時，由於消耗電池能量，降低了整車能量效率，與節能相悖。

中國專利CN 102709618A公開了一種用於鋰電池散熱的微通道冷卻均溫系統，微通道冷卻效率低，而且沒有低溫加熱功能。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術存在的散熱效率低、沒有低溫加熱功能的缺陷，提供一種電池組熱管理系統。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種電池組熱管理系統，包括由若干電池單體組成的電池組、溫度傳感器和控制器，相鄰兩個所述電池單體之間設置有複合熱管，所述複合熱管兩端分別與匯流入管和匯流出管連接，所述匯流入管和匯流出管之間通過連接管連接，形成循環系統，所述連接管上沿液體流動方向依次設置有散熱扇、加熱器和水泵，所述散熱扇一側設置有風扇；所述溫度傳感器設置在所述電池組內，所述溫度傳感器與所述控制器信號連接，所述控制器用於控制所述加熱器、水泵和風扇的啟閉。

進一步地，還包括報警器，所述報警器與所述控制器信號連接。當溫度過高或過低時，控制器會打開報警器報警，提醒人工及時處理。

作為優選，所述的循環系統內傳熱介質為水、乙二醇、石墨粉按照質量比45:45:10混合而成。熔點為-35℃，可適應極端低溫天氣，導熱係數為3.53W/mk，遠遠大於水的導熱率，這樣可以明顯改善冷卻效率。

進一步地，所述的複合熱管包括兩側與所述電池單體貼合的散熱板、銅管和設置在所述銅管和散熱板之間的相變層。

作為優選，為提高複合熱管與電池單體的換熱面積，所述的銅管呈方形。

作為優選，所述的銅管底部設置有擾流板，所述擾流板包括基底和設置在所述基底上的擾流塊。擾流板能夠對傳熱介質進行攪動，防止石墨粉沉降在底部，保證石墨粉的分散性。

進一步地，所述的相變層為石墨/石蠟複合相變材料組成。其相變溫度為47℃，相變潛熱為92kJ/Kg，導熱係數為1.62W/mk。

有益效果：與現有技術相比，本發明可以實現電池組低溫加熱，高溫冷卻功能，且通過控制器能夠實現自動控制溫度，環境適應溫度範圍廣；相變層具有良好的傳熱率，同時相變層有利於提高電池組溫度的均一性；傳熱介質採用水、乙二醇、石墨粉按照質量比45:45:10混合而成，熔點為-35℃，可適應極端低溫天氣，導熱係數為3.53W/mk，遠遠大於水的導熱率，這樣可以明顯提高冷卻效率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是本發明電池組熱管理系統結構示意圖；

圖2是複合熱管結構示意圖；

圖3是擾流板結構示意圖。

其中:1.電池單體，2.溫度傳感器，3.控制器，4.複合熱管，41.散熱板，42.銅管，43.相變層，44.傳熱介質，45.擾流板，451，基底，452.擾流塊，5.匯流入管，6.匯流出管，7.散熱扇，8.加熱器，9.水泵，10.風扇，11.報警器。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，一種電池組熱管理系統，包括由若干電池單體1組成的電池組、溫度傳感器2和控制器3，相鄰兩個所述電池單體1之間設置有複合熱管4，如圖2所示，所述的複合熱管4包括兩側與所述電池單體1貼合的散熱板41、方形的銅管42和設置在所述銅管42和散熱板41之間的相變層43，所述的銅管42底部設置有擾流板45，如圖3所示，所述擾流板45包括基底451和設置在所述基底451上的擾流塊452，所述的相變層43為石墨/石蠟複合相變材料組成；

如圖1所示，所述複合熱管4兩端分別與匯流入管5和匯流出管6連接，所述匯流入管5和匯流出管6之間通過連接管連接，形成循環系統，所述的循環系統內傳熱介質44為水、乙二醇、石墨粉按照質量比45:45:10混合而成；所述連接管上沿液體流動方向依次設置有散熱扇7、加熱器8和水泵9，所述散熱扇7一側設置有風扇10；所述溫度傳感器2設置在所述電池組內，所述溫度傳感器2與所述控制器3信號連接，所述控制器3用於控制所述加熱器8、水泵9和風扇10的啟閉，所述控制器3還與報警器11信號連接。

工作原理：當電池組溫度較低(-30℃～0℃)時，溫度傳感器2將溫度信號傳送至控制器3，控制器3控制水泵9和加熱器8工作，風扇10和報警器11不工作，加熱器8對傳熱介質44進行加熱，加熱後經水泵9輸送至匯流入管5，匯流入管5將傳熱介質44分配至複合熱管4內，傳熱介質44的熱量經銅管42、相變層43和散熱板41傳遞至電池單體1，對電池單體1進行加熱，擾流板45能夠有效防止傳熱介質44中的石墨粉沉澱，經傳熱後的傳熱介質44經過匯流出管6和散熱扇7到達加熱器8，完成一個加熱循環；

當電池組溫度較高(30℃～45℃)時，溫度傳感器2將溫度信號傳送至控制器3，控制器3控制水泵9和風扇10工作，加熱器8和報警器11不工作，傳熱介質44經水泵9輸送至匯流入管5，匯流入管5將傳熱介質44分配至複合熱管4內，電池單體1的熱量經散熱板41、相變層43和銅管42傳遞至傳熱介質44中，傳熱介質44帶走熱量，擾流板45能夠有效防止傳熱介質44中的石墨粉沉澱，經傳熱後的傳熱介質44經過匯流出管6到達散熱扇7，在風扇10作用下將傳熱介質44的熱量分散至外界，冷卻後的傳熱介質44經加熱器8達到水泵9，完成一個冷卻循環；

當電池組溫度在正常範圍內(0～30℃)時，溫度傳感器2將溫度信號傳送至控制器3，控制器3控制水泵9、加熱器8、風扇10、報警器11均不工作。

當電池組溫度過低或過高(>45℃或<-30℃)時，溫度傳感器2將信號傳遞給控制器3，控制器3控制報警器11報警。

應當理解，以上所描述的具體實施例僅用於解釋本發明，並不用於限定本發明。由本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。