一種具有加熱功能的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，尤其是一種有高效散熱和加熱功能的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源和環(huán)境是人類可持續(xù)發(fā)展的主題，隨著全世界石油資源逐步枯竭和汽車尾氣對(duì)環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，電動(dòng)車(EV)或混合電動(dòng)車(HEV)以及相應(yīng)動(dòng)力電源的研宄、開發(fā)及其應(yīng)用得到迅速發(fā)展。動(dòng)力電池組作為電動(dòng)車的心臟更是研宄的重點(diǎn)。但是動(dòng)力電池在工作時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及電池內(nèi)阻都會(huì)產(chǎn)生大量的熱，若熱量不能夠及時(shí)散失而在電池內(nèi)部積聚，將會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高，直接影響電池充放電性能及使用壽命，同時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)漏液、放氣、冒煙等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)電池發(fā)生劇烈燃燒且發(fā)生爆炸。此外，在低溫下，嚴(yán)重影響電池的充電性能，并極大地縮短電池的壽命，如果電池的壽命過短需要更換，就會(huì)大大增加用車的成本，從而使電動(dòng)汽車使用成本低的優(yōu)勢喪失殆盡。因此為動(dòng)力電池配備有效的熱管理系統(tǒng)很有必要。
[0003]目前，電池組的冷卻方式按傳熱介質(zhì)一般有空氣冷卻、液體冷卻以及采用相變材料冷卻的三種方式。市場上多采用最為簡單的空氣冷卻方式，然而當(dāng)電池在惡劣的環(huán)境下工作時(shí)，僅采用空氣冷卻的方式很難使電池在最佳溫度范圍內(nèi)工作，同時(shí)不能保證電池間的溫度一致性。采用液體冷卻由于要考慮絕緣、泄漏等問題，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。此夕卜，到目前為止，從電池材料本身改善電池的低溫性能沒有取得明顯的成果，同時(shí)，采用輔助手段提高電池低溫性能成為了重要的研宄方向，包括交流電加熱法、帕爾貼加熱法、加熱套加熱法等。
[0004]相變材料是一種能夠通過發(fā)生相變來吸收或釋放出大量熱量的材料，但是材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，會(huì)形成一個(gè)寬的溫度平臺(tái)。因此選擇合適相變溫度的相變材料并應(yīng)用在電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域具有廣闊的前景。熱管作為一種傳熱元件，充分利用了熱傳導(dǎo)原理與制冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，透過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源夕卜，其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。同時(shí)熱管技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于宇航、軍工等行業(yè)。所以將相變材料的高蓄熱性和熱管的高散熱性進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，結(jié)構(gòu)結(jié)合加工成耦合組件應(yīng)用到電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中是解決這一問題的良好途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行有效的熱管理使其工作在合適的溫度范圍，并針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種熱管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)固、散熱冷卻效率高、安全性高并具有輔助加熱功能。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種具有加熱功能的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，所述動(dòng)力電池箱包括電池模塊外殼，置于電池模塊外殼內(nèi)的若干單體電池相鄰排列形成電池組，在相鄰兩個(gè)單體電池間隙和電池組寬度方向上的最外側(cè)電池表面夾設(shè)有復(fù)合相變材料板；所述復(fù)合相變材料板與熱管結(jié)合，組成復(fù)合相變材料熱管耦合組件并加設(shè)在電池組兩側(cè)；所述復(fù)合相變材料熱管耦合組件的熱管在電池模塊外殼上的通孔伸出，伸出端連接有加熱裝置和散熱風(fēng)扇。
[0007]所述熱管理控制系統(tǒng)包括溫度傳感器，所述溫度傳感器的溫度探頭安裝在單體電池上并與可編程自動(dòng)調(diào)溫器相連，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控電池組的運(yùn)行溫度。所述散熱風(fēng)扇通過風(fēng)扇控制器與可編程自動(dòng)調(diào)溫器相連，所述風(fēng)扇控制器用于控制風(fēng)扇工作；所述加熱裝置通過電加熱控制器與可編程自動(dòng)調(diào)溫器相連，所述加熱控制器用于控制加熱裝置工作。
[0008]優(yōu)先的，所述復(fù)合相變材料板為膨脹石墨/相變材料或膨脹石墨/聚乙烯/相變材料復(fù)合而成。
[0009]優(yōu)先的，所述熱管來回彎曲的與相變材料板結(jié)合，并在電池模塊殼體兩端伸出，上述熱管為脈動(dòng)熱管。
[0010]優(yōu)先的，所述單體電池和復(fù)合相變材料板的接觸面、熱管和復(fù)合相變材料板的接觸面均涂覆導(dǎo)熱粘合劑、雙面高導(dǎo)熱石墨膜或直接進(jìn)行機(jī)械壓緊結(jié)合。
[0011]優(yōu)先的，所述加熱裝置(5)為電加熱棒、電加熱膜、電加熱絲或連接整車加熱系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)先的，對(duì)電池箱體進(jìn)行散熱時(shí)，復(fù)合相變材料熱管耦合組件復(fù)合相變材料板內(nèi)的熱管段為蒸發(fā)端，伸出復(fù)合相變材料外側(cè)的為冷凝端。
[0013]優(yōu)先的，對(duì)電池箱體進(jìn)行加熱時(shí)，復(fù)合相變材料熱管耦合組件復(fù)合相變材料板內(nèi)的熱管段為冷凝端，伸出復(fù)合相變材料外側(cè)的為蒸發(fā)端。
[0014]優(yōu)先的，所述可編程自動(dòng)調(diào)溫器配置有芯片，通過編寫程序?qū)囟葌鞲衅鱾鱽淼男盘?hào)進(jìn)行處理決定是否啟用風(fēng)扇控制器和電加熱控制器。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是。
[0016]1.相變材料將電池組的熱量吸收并分散，當(dāng)溫度達(dá)到相變溫度區(qū)間時(shí)，繼續(xù)吸熱而自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，會(huì)形成一個(gè)寬的溫度平臺(tái)，從而使電池工作在最佳工作溫度范圍內(nèi)。將熱管與復(fù)合相變材料耦合，可以高效排出復(fù)合相變材料中的熱量，進(jìn)而達(dá)到進(jìn)一步的控溫效果。
[0017]2.復(fù)合相變材料板相對(duì)純相變材料具有較高導(dǎo)熱性和機(jī)械加工性，而且在相變完成后沒有液體相變材料溢出或流動(dòng)現(xiàn)象，為電池組的安全運(yùn)行提供一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境。
[0018]3.可編程自動(dòng)調(diào)溫器通過編寫程序?qū)囟葌鞲衅鱾鱽淼男盘?hào)進(jìn)行處理決定是否啟用風(fēng)扇控制器和電加熱控制器。結(jié)合被動(dòng)熱控和主動(dòng)熱控的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)散熱和加熱的雙重功能。
[0019]4.整體結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)固、效率高，對(duì)電池進(jìn)行直接、統(tǒng)一、均勻降溫和加熱，使電池工作在合適的溫度范圍，保證了動(dòng)力電池組的整體性能和壽命，完善了電動(dòng)汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，具有廣闊的市場前景。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的動(dòng)力電池箱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是復(fù)合相變材料熱管耦合組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型的熱管理控制系統(tǒng)工作原理圖。
[0023]圖4是一種具有加熱功能的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)工作邏輯示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。
[0025]【具體實(shí)施方式】:本實(shí)施方式的具有高效散熱和加熱功能的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括動(dòng)力電池箱和熱管理控制系統(tǒng)；所述動(dòng)力電池箱包括電池模塊外殼1，單體電池2，復(fù)合相變材料板3，熱管4，加熱裝置5，復(fù)合相變材料熱管耦合組件6，散熱風(fēng)扇7。首先將置于電池模塊殼體內(nèi)的若干單體電池2相鄰排列形成電池組，在相鄰兩個(gè)單體電池間隙和在電池組寬度方向上的最外側(cè)電池表面夾設(shè)有復(fù)合相變材料板3 ;在電池組兩側(cè)設(shè)有復(fù)合相變材料熱管耦合組件6，所述復(fù)合相變材料熱管耦合組件6的熱管在電池模塊外殼上的通孔伸出，伸出端連接有加熱裝置5和散熱風(fēng)扇7。
[0026]所述熱管理控制系統(tǒng)包括風(fēng)扇控制器8，加熱控制器9，溫度傳感器10和可編程自動(dòng)調(diào)溫器11。所述溫度傳感器10的溫度探頭安裝在單體電池2上并與可編程自動(dòng)調(diào)溫器11相連，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控電池組的運(yùn)行溫度。所述散熱風(fēng)扇7通過風(fēng)扇控制器8與可編程自動(dòng)調(diào)溫器11相連，所述風(fēng)扇控制器8用于控制