[实用新型]电动汽车动力电池系统热管理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动汽车动力电池系统热管理装置，属于交通运输领域。

背景技术

随着能源紧缺、石油涨价、城市环境污染的日益严重，调整汽车产业结构，发展新能源汽车已刻不容缓。随着纯电动汽车核心技术的突破，锂离子电池以高能量密度和功率密度、循环寿命长、重量轻以及绿色环保等优势，成为全球电动汽车发展的热点，发展纯电动汽车已成为实现汽车产业转型，实现经济发展与环境保护双赢、和汽车产业可持续发展的关键，也是我国汽车产业实现跨越式发展和占领未来汽车产业制高点的重要机会。

目前动力电池系统的设计大多着眼于电气方面的检测和控制，机械结构的可靠和安全，而对电池系统的整体热管理，包括热环境的检测，热量的传导和散热结构的设计，温度差的控制及均衡等方面，考虑的非常欠缺。这些电池系统设计上的瑕疵直接影响到了电池的性能，使用寿命和安全性。

在高温或低温状态下，对锂离子动力电池进行不适当的充放电会直接严重影响电池的各项性能，其中对电池循环寿命的影响最为严重。同时，如果成组电池系统中的热管理系统无法有效保证电池系统内热环境均衡，将会造成电池系统中处于各个不同温度范围的电芯在性能上出现越来越大的离散，造成电池系统寿命和性能的加速下降。

使用寿命：在高温或低温状态下，对锂离子动力电池进行不适当的充放电会直接影响电池的各项性能，其中对电池循环寿命的影响最为严重。

电芯一致性：如果成组电池系统中的热管理系统无法有效保证电池系统内热环境均衡，将会造成电池系统中处于各个不同温度范围的电芯在性能上出现越来越大的离散，一致性越来越差，电池系统寿命和性能的加速下降。

安全隐患：对电池系统、轿厢和电机系统进行综合热管理，互补利用冷源或热源，采用冷媒(或热媒)间接热管理，无PTC等直接电加热器件，提高安全可靠性。

现有热管理方案包括：

1.风冷：考虑温度、洁净程度及水含量等，风冷一般从轿厢取风，或直接从空调取风，通过电池系统后直接放空，取风量受空调系统补风量的限制，且冷却效率低下，但为目前最常用的冷却方法。

2.液冷：美国通用的VOLT电池系统冷却方案，采用每片电芯夹液冷板，方案对密封要求高，成本昂贵；

3.导热片：目前导热材料不成熟，在狭小的电池系统空间中布置受限；

4.相变材料：目前国外正在研究的项目，研发费用昂贵；

5.PTC：采用高压电或12V低压电，直接加热，有较大安全隐患。

自然对流冷却法，是风冷的一种，不使用任何外部辅助能量，直接利用车速形成的自然风对电池的进行散热。

优点：成本低，不需要额外的散热部件设计。

缺点：为了有效冷却，电池的形状或者电池封装的形状需要采用特殊设计或必须采用特殊材料，以使电池的散热面积较大。

另外在高温环境下电动汽车电池只需冷却，而不必对其进行加热。在寒冷环境中(温度约为-10℃以下)，大多数电池的能量和功率都有所降低，车辆性能衰退，这就需要使用加热系统，以确保正常工作。自然对流冷却法无法满足。

强迫空气对流冷却法，电池模块周围安装局部散热器或风扇，利用辅助的或汽车自带的蒸发器来提供冷风。这是组装在系统内部的、能够在低温情况下提供热源或在高温情况下提供冷源的系统。

优点：对电池的封装设计要求有所降低，电池在车上的位置不受限制，不影响汽车的通过性。

缺点：导致电池能量消耗增加，额外需要对风扇供电。由于冷却电池的风只能排空，无法循环使用，从而导致能量极大浪费。

专利201020108953一种蓄电池加热装置，提供了一种蓄电池加热装置，包括可贴覆在蓄电池表面的加热膜，所述加热膜内设置有使所述加热膜达到预设温度加热电路，所述加热膜通过电源引出线与电源相连。本实用新型的加热膜可以直接贴在蓄电池表面，安装快捷，占地少；本实用新型可直接用于加热蓄电池表面温度，而非间接加热；兼具有加热和保温双重功效，加热时可以做到让蓄电池表面温度缓慢均匀升高。