[实用新型]一种大功率锂离子电池热管理系统

说明书

本实用新型公开了一种大功率锂离子电池热管理系统，包括由多个锂电池单体构成的锂电池模组、若干热管散热单体、模组箱体、相变冷却液、温度液位采集器等。本实用新型通过将电池单体浸没于相变冷却液，并结合热管散热单体快速带走箱体内部热量。使车载储能系统在高温环境下能工作在适宜的温度范围之内，能够有效提高电池单体的温度一致性，能够有效提高轨道车辆储能系统高温下的安全可靠性，并且能够提高经济指标低、体积质量指标低和环保指标。

技术领域

本实用新型属于电池热管理技术领域，尤其涉及一种大功率锂离子电池热管理系统。

背景技术

动力电池在充放电过程中产生热量若不能及时排出，必然会引起电池内部温度升高。温度对锂离子电池影响体现在电化学反应与热化学反应。电池热管理不当会造成温度过高、不一致，从而导致系统能效、可靠性与寿命的降低。尤其当电池应用于城市轨道交通大电流充放电工况下或者环境温度较高时，一旦锂电池系统出现热量大规模囤积，极易引发锂电池热失控。因此，高功率的大规模锂离子电池系统需要进行更加有效地热管理。

近二十年来，动力电池热管理研究工作取得了长足进展，主要形成了如下几种热管理：水冷管理、风冷管理、半导体散热管理和油浸式散热管理等。其中主流的车用储能热管理方式有风冷、液冷及使用相变材料冷却。

风冷热管理系统通过空气流经锂电池箱内将热量带走，造价低、易实现，但占用空间大、一致性差、散热效率低，适用于对散热要求不高的场合。

液冷热管理是用冷却液循环进行散热，散热效率较空冷更高，但是系统复杂、造价更高且存在安全隐患。

基于固液相变材料的热管理一般使用石蜡/石墨相变散热器实现，但这类热管理方式由于机械和热稳定性原因暂未实现大规模应用。

浸没式相变冷却是一种较为先进的热管理方式。大规模服务器机群的实际工程应用表明，与空冷等其他热管理方式相比，采用基于浸没式相变与水冷管冷凝器结合的冷却方式具有良好的散热效果。具有热管理系统能耗低、温度均衡性好、控制简单等优点。但这种热管理方式需要大量相变冷却液以及配套的冷凝系统，不适用于运动场景。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种大功率锂离子电池热管理系统，一种基于浸没式相变与热管耦合的大功率锂离子电池系统热管理解决方案，满足轨道交通车辆在不同工况尤其是极端情况下储能系统快速散热、温度适宜、单体一致性及空间体积紧凑等要求；使车载储能系统在高温环境下能工作在适宜的温度范围之内，能够有效提高电池单体的温度一致性，能够有效提高轨道车辆储能系统高温下的安全可靠性，并且能够提高经济指标低、体积质量指标低和环保指标。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种大功率锂离子电池热管理系统，包括锂电池模组、热管散热器单体、储能箱体、相变冷却液、温度采集器和液位采集器；

所述锂电池模组由锂电池单体串并联构成，锂电池单体间夹有分段式隔热缓冲垫片，至少一个所述锂电池模组放置在模组箱体内并完全浸没于模组箱体内的相变冷却液中；

所述热管散热器单体包括热管和翅片组，所述热管垂直穿过箱体的上盖板且下端浸没于相变冷却液，所述翅片组套于热管上端，多个所述散热单体间隔排列置于储能箱体的上盖板；

所述储能箱体侧面外部布满外凸的翅片，且在储能箱体侧面设置有用于输入与排出相变冷却液的通孔；外凸翅片有利于将电池箱体内的热量传递到箱体外；

所述温度采集器包括热电偶阵列，贴附于锂电池模组正极处；所述液位采集器置于储能箱体内侧壁，探测相变冷却液的体量，当体量低于设定值时则提醒维护人员进行密封性检查或补液。

进一步的是，在所述锂电池单体表面设置有隔热缓冲垫片，所述隔热缓冲垫片为条带状且用导热胶贴于锂电池单体表面，与锂电池单体间隔且紧密排布，隔热垫选用多孔材料，提供液体及气体流道。