[发明专利]一种相变材料/空气耦合的阶级式电池热管理系统

说明书

一种相变材料/空气耦合的阶级式电池热管理系统，属于电池热管理技术。管理系统主要由底座、罩盖、外肋片、内肋片、上相变材料箱、中相变材料箱、下相变材料箱构成。在电池之间分别装有内部填充不同相变材料的多个相变材料箱，每个相变材料箱的前后两侧面上间隔布有不同密度和长度的多排外肋片，相变材料箱的内部侧板上间隔排列有多排内肋片；远离电池极柱内肋片的密度高于靠近电池极柱附近密度。将相变材料冷却和空气冷却两种热管理技术有机耦合，高效带走电池所产生的热量，利用相变材料、肋片的阶级式布置，有效减小单体电池内/电池间的温差，增加单体电池/电池组的温度均匀性。具有控温和均温效果明显，结构紧凑，安装和维护方便。

技术领域

本发明涉及一种电池热管理技术，尤其涉及一种相变材料/空气耦合的阶级式电池热管理技术。

背景技术

电池作为具有高能量密度和功率密度的储能元件，被广泛应用于电动汽车动力来源。但是，在充放电过程中，电池内部的电化学反应会产生大量的热量。局部堆积的热量会使电池温度过高并进入热失控状态，导致电池自燃甚至是爆炸，严重危害人员安全。同时，电池极柱附近的电化学反应比较剧烈，使电池温度不均匀，大大缩减电池的循环寿命。为了保证电池的运行安全性和延长电池循环寿命，提高电动汽车的整车性能，实现可持续发展，必须设计合理的电池热管理系统，维持电池正常工作温度并提高温度均匀性。

近年来，空气冷却、液体冷却、热管和相变材料等温度控制技术已被成功运用于电池热管理中，大大降低了电池的工作温度。但是，由于热管理系统传热性能的提高放大了电池产热的差异性，使电池局部温差更大，难以满足电池循环使用的需求，增加了电动汽车运行成本。随着电动汽车续航里程的增加，电池温度均匀性对电池热管理系统提出了更严峻的要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的存在的问题，提供一种相变材料/空气耦合的阶级式电池热管理系统，能在恶劣工况下维持电池的工作温度和提高温度均匀性。

技术方案：本发明的相变材料/空气耦合的阶级式电池热管理系统，包括底座、设在底座上的多块电池，多块电池分组间隔排列在底座上，所述的底座上设有罩盖；所述多块电池的电池极柱一侧朝上放置，靠近罩盖，间隔排列的电池之间分别设有内部填充不同相变材料的多个相变材料箱，每个相变材料箱的前后两侧面上间隔布有不同密度和长度的多排外肋片，同一排位置的外肋片沿着空气流动方向长度和密度呈阶级式分布，面对出风口附近位置的外肋片分布的密度和长度大于面对进风口附近外肋片分布的密度和长度；相变材料箱的内部侧板上间隔排列有多排内肋片；远离电池极柱内肋片的密度高于靠近电池极柱附近密度；所述外肋片排列的密度沿着竖直向下方向逐渐减小，远离电池极柱的相变材料箱外肋片比靠近极柱位置的相变材料箱外肋片密度高；所述电池、相变材料箱、底座和罩盖的间隙组成风道。

所述的底座上设有多块固定电池的底座凹槽，底座的周边设有与罩盖相配合的底座螺钉孔。

所述的罩盖内上侧设有与电池和上相变材料箱相对应的罩盖凹槽，罩盖的端边上设有与底座螺钉孔相对应的罩盖螺钉孔，罩盖的左右两侧分别设有进风口和出风口。

所述的多个相变材料箱的个数和相变材料参考电池特性和所处工作环境而定，为3-4个。

所述的多个相变材料箱的上相变材料箱的上下两端面均带有上材料箱凸起，下相变材料箱的上端面设有与上材料箱凸起或中材料箱凸起相配合的凹槽，下端面上带有下材料箱凸起；上下相变材料箱之间的中相变材料箱的上端面开有与上材料箱凸起相配合的凹槽，下端面带有与下相材料箱相配合的凸起。

所述的每个所述相变材料箱与电池接触位置均涂抹有绝缘导热层。

所述的多排内肋片为具有较高导热能力的不锈钢、铜铝合金和低碳钢材料制作而成。

所述多排内肋片的分布密度呈阶级式，沿着竖直向下方向密度逐渐减小。