[实用新型]一种基于相变耦合风冷的冷热两用电池包热管理结构

说明书

本实用新型涉及一种基于相变耦合风冷的冷热两用电池包热管理结构，包括均温冷板、设置在均温冷板底部的若干电池热套管以及设置在均温冷板顶部的散热鳍片。所述均温冷板为中空的，其内腔为第一微流道。所述电池热套管包括中空的环形套管，环形套管的内腔为与第一微流道相连通的第二微流道，环形套管内均匀设置有若干肋片，肋片内设有加热模块。由以上技术方案可知，本实用新型利用均温板与相变工质完成了对于电池包散热功能的实现，同时在套管内加装了电池加热模块，针对冬季电动汽车充电速度慢及续航里程短的问题进行了改进。

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电池散热技术领域，具体涉及一种基于相变耦合风冷的冷热两用电池包热管理结构。

背景技术

随着经济、社会的不断发展和人们生活水平的不断提高，交通行业节能与减排的重要性也将日益突出。电动汽车因具有低能耗与零排放的双重优势，近年来发展势头迅猛。发展电动汽车产业，其关键是动力电池。从传统的铅酸电池到先进的Ni-MH，Li-ion动力电池，温度对电池整体性能都有非常显著的影响。一般来说，温度主要影响动力电池的如下性能：（1）电化学系统运行，（2）充放电效率，（3）电池的可充性，（4）电池的功率和容量，（5）电池的可靠性和安全性，（6）电池的寿命和循环次数。为延长动力电池循环寿命，提升电动汽车整车性能，进而推动电动汽车的发展与应用，动力电池的热管理系统设计研发势在必行。

一般来说，电池温度上升，电池内阻减小，电池效率提高。但温度的升高，又会加速电池内部有害化学反应速率，进而破坏电池。一般来说，温度上升 10℃，化学反应速率增加一倍。Ni-MH 电池在 45℃条件下工作时，其循环寿命缩短 60%;高倍率充电时，温度每上升5℃，其电池寿命衰减一半。Ni-MH 电池的最佳工作温度范围为 20~40℃；对于铅酸电池，是25~45℃。总的来说，铅酸电池、Ni-MH以及 Li-ion 动力电池最佳的工作温度范围是 25~40℃，电池模块之间温度差<5℃。

经过十余年的发展，电池热管理技术主要形成以下几种技术：（1）研究基于电池结构材料的耐温电池材料，包括耐高温以及低温电极、电解液材料等。（2）以空气为介质的电池热管理系统，包括主动式与被动式。（3）以液体为介质的电池热管理系统，包括被动式、轻度主动式和深度主动式。（4）基于相变传热介质/材料的电池热管理。（5）热电、冷板等其它基于制冷制热原理的热管理系统。（6）上述一种或几种方式的耦合。

现有市面上电池组热管理技术主要以强制风冷系统与液冷系统为主。风冷系统结构简单易实现，但其散热能力有限。在现阶段电动汽车动力电池不断提升能量密度的前提下，风冷散热已愈发不能满足产品要求。同时，风冷系统无法兼顾电池组各处的均匀散热，会造成电池组各部分温差过大，造成事故发生。液冷散热系统，依靠换热器内的液体（如水）将电池包热量导出，散热能力及均匀化散热能力较风冷系统强，但在环境温度较高及大倍率放电条件也很难保证散热效果，同时，液冷系统结构复杂，后期维护麻烦，也存在液冷结构泄露损害电池的风险。综合来看，高温工作条件下，现有电池热管理技术散热压力较大。相应的，现行的电池热管理技术只考虑了电池散热工况，而当车辆工作在温度较低（如零下10℃左右的中国北方地区）的冬季工况下，第一，电池低温下活性低内阻增大，零下10℃时容量损失约为10%，车辆续航里程大幅降低；第二，电池在低温下充电速率极低，车辆需要利用电池充电自热对电池进行加热至0℃以上才能完成正常充电，车辆需要更长时间才能完成充电过程，时间成本较高；第三，冬季行驶时车内空调制热一般采用电阻丝加热的方式来实现，电量消耗也十分惊人。综上所述，冷热工况下，电池包则均需要热管理系统对其实现温度调节。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于相变耦合风冷的冷热两用电池包热管理结构，该结构能够解决现有技术中存在的不足，不仅能够实现电池包的均温有效散热，还能够在极端低温情况下对电池包进行预热保温。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：