[发明专利]动力锂电池组温度控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆技术领域的控制装置，具体地说，是一种动力锂电池组温度控制装置。

背景技术

锂电池(包括各种正极材料如钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)由于其能量密度高、比功率大，循环寿命长，使得在各种便携式电子消费设备如笔记本电脑、移动电话、MP3等等方面的广泛应用。提高锂动力电池的安全性，目前主要都是均是从电池的内部材料性能来分析的，比如：1)在电解液中，使用溶点低、沸点高、分解电压高的有机溶剂，通过添加阻燃性添加剂使易燃有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，但就目前研究结果看，添加剂的电化学不稳定性或其不利的理化性质，对电池性能也会造成一定的负面影响；2)从正极材料来说，正极材料的能量密度和功率密度的提高，也是引发锂离子动力电池安全隐患的主要原因。但对于锂动力电池组来说，对于大容量电池组的因温度而失效，有很大一部分原因是由于电池组单元间的热量堆积造成的。由于在长时间放电或大电流充放电过程中，电池内部(电池的等效内阻)会产生大量的热量。如果这种热量不能及时散发出去，就会在电池单元之间积累，从而影响电池电极材料和电解液的内部正常工作，进一步增大等效内阻等参数(超过正常范围)，从而进入一个恶性循环，造成锂电池的提前失效，缩短使用寿命，极端情况下甚至发生安全事故。

经对现有技术的文献检索发现，美国专利5524681《Apparatus and methodfor draining and filling a battery cooling system》(一种抽排风电池冷却系统的原理和装置)中提出了应用风冷系统对电池单元组进行冷却的装置。该专利提出了采用排风和进风两种工作状态来将电池单元的热量散发，并由微控器进行通断控制来完成设定好工作时序。但对于电池组单元如何布置和电池单元间的独立的散热通道并无提及，且还不包括采用水冷的冷却方式。检索中还发现，Siddique A.Khateeb等在《Journal of Power Sources》(2005年142卷345-353)发表“Thermal management of Li-ion battery with phase changematerial for electric scooters：experimental validation”(《电源》“电动滑板车用锂电池组相变材料温度控制的实验验证”)，提出在电池单元间填充相变材料控制电池单元温度的方案，同时还描述了圆筒形电池单元组的通风散热情况，其方法是采用新型相变材料来吸收和释放电池单元的热量，保持整体电池单元的温度不变或变化范围较小。同时对于电池组的通风散热也有所提及，但方案中通风散热利用电池单元间的缝隙来流动，散热面积也不能保证。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种动力锂电池组温度控制装置，使其采用风冷和水冷两种散热方式来控制锂电池组使用过程中的温度，以提高锂电池组工作的安全性及循环使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下三个部分：包含独立散热通道构成的锂动力电池组栅架组装结构、散热介质的外部驱动及通道部分、温度采集和控制系统。所述包含独立散热通道构成的锂动力电池组栅架组装结构包括锂动力电池电芯栅格和独立散热通道栅格，锂动力电池电芯栅格和独立散热通道栅格并排连接，在空间上两种栅格相互间隔，散热通道在两端并联。散热介质的外部驱动及通道部分设置在车辆空调系统与包含独立散热通道构成的锂动力电池组栅架组装结构之间，且与包含独立散热通道构成的锂动力电池组栅架组装结构散热通道的两端相连接。温度采集和控制系统中的温度采集部分位于包含独立散热通道构成的锂动力电池组栅架组装结构内，温度控制部分独立设置在包含独立散热通道构成的锂动力电池组栅架组装结构外部。

所述栅格结构由金属或塑料板材制成，通过在板材上设置窗口和空洞，且窗口和空洞的面积应大于板材面积的60％，以便于电芯单元与散热介质能够充分接触。所述栅格，其高度不一致，但宽度和深度相同。若栅格高度低于单个电芯高度，则不安放铝塑薄膜动力电池电芯，只是作为独立散热通道栅格；若栅格高度大于或等于单个电芯高度，则安放铝塑薄膜动力电池电芯，作为锂动力电池电芯栅格。当铝塑薄膜动力电池电芯单元安装后，锂动力电池电芯栅格与散热栅格为均匀分布。