[发明专利]一种基于相变微胶囊悬浮液的锂离子电池组热管理的系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于相变微胶囊悬浮液的锂离子电池组热管理的系统和方法。该系统包括箱体和设置于箱体内并排竖直放置的方型锂离子电池单体组成的锂离子电池组，锂离子电池组一侧设有液体入口管，另一侧设有液体出口管，箱体内还设置有微通道金属板，微通道金属板和锂离子电池单体间隔竖直排列，锂离子电池组内设置有温度传感器，箱体外部设置有控制器、水泵、加热器、散热器和制冷器。本发明利用了相变微胶囊悬浮液相变潜热大、微胶囊相变过程温度恒定、悬浮液在水泵的作用下可以对流换热的特点，将相变微胶囊悬浮液用于电池热管理，主、被动热管理相结合，兼具加热和冷却功能，实现了对锂离子电池组内温度的精确控制。

技术领域：

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种基于相变微胶囊悬浮液的锂离子电池组热管理的系统和方法。

背景技术：

锂离子电池作为电动汽车的重要组成部分，对工作环境要求较高。研究结果显示，温度对锂离子电池的充放电性能和使用寿命有重要影响。环境温度低于0℃时，锂离子电池内部发生电化学反应时内阻过大，放电功率较低且无法正常充电；方型锂离子电池在低倍率充放电时产热量较少、各部分产热量较为均衡，高倍率快速充放电时，产热量迅速增大，且不同区域差异明显，靠近电池极耳的区域产热率更大；受电池材料限制方型电池导热率很低，极耳附近、电池中间等区域温度较高，如不能对电池各区域及时有效的冷却，会严重影响电池寿命，甚至引起热失控等安全问题。因此，为确保锂离子电池组正常工作、延长电池循环寿命，需采用电池组热管理系统将温度控制在25～40℃之内、模组间温差小于5℃。

目前，电动汽车用锂离子电池组的热管理主要采用空气冷却和液体冷却。其中，空气冷却法是指以低温空气为介质降低电池温度的一种散热方式，利用自然风或者风机，配合汽车自带的散热器为电池降温，在电动汽车电池热管理系统中应用最为广泛。空气冷却系统结构简单、便于维护，但在较高的环境温度、持续大负荷等条件下冷却效果较差。液体冷却是指采用液体冷却剂通过对流换热的方式与电池组发生热交换，将电池产生的热量带走以降低电池温度。由于液体介质比热容、导热系数大于空气，对流换热效果明显增加、冷却速度快，对于降低电池组最高温度、提升电池组温度场一致性效果显著，同时热管理系统的体积也相对较小。但该方法需要增加循环水泵，增加了系统的复杂程度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于相变微胶囊悬浮液的锂离子电池组热管理的系统和方法，利用了相变微胶囊悬浮液相变潜热大、微胶囊相变过程温度恒定、相变微胶囊悬浮液在水泵的作用下可以对流换热的特点，将相变微胶囊悬浮液应用于电池热管理，主、被动热管理相结合，兼具加热和冷却功能，适用于不同环境温度和使用工况，通过灵活的热管理方式最大限度的将电池温度控制在最佳范围之内、减小单体电池的最大温差，能够有效提高电池安全性、延长电池使用寿命，同时减小了能耗。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

本发明的一个目的是提供一种基于相变微胶囊悬浮液的锂离子电池组热管理的系统，包括箱体和设置于箱体内若干个并排竖直放置的方型锂离子电池单体组成的锂离子电池组，所述的锂离子电池组一侧设有液体入口管，另一侧设有液体出口管，所述的箱体内还设置有微通道金属板，所述的微通道金属板和锂离子电池单体间隔竖直排列，相变微胶囊悬浮液通过液体入口管进入微通道金属板对锂离子电池单体进行冷却或加热，再由液体出口管流出，所述的锂离子电池组内设置有温度传感器，所述的箱体外部设置有控制器、水泵、加热器、散热器和制冷器，所述的控制器、加热器、水泵和箱体形成闭合的电池低温加热环路，所述的控制器、散热器、水泵和箱体形成闭合的电池常温冷却环路，所述的控制器、冷却器、水泵和箱体形成闭合的电池高温冷却环路，所述的控制器还连接温度传感器，接受温度传感器传来的信号。