[发明专利]一种电动汽车电池模组热管理和能量回收系统及方法

说明书

本公开提供了一种电动汽车电池模组热管理和能量回收系统及方法，包括温差发电模块、冷却加热模块和电子控制模块，所述温差发电模块与电池模组连接，用于实现电池模组散发热量的回收并向外部供电，所述冷却加热模块与温差发电模块连接，用于向温差发电模块提供冷却液以制造温差，还用于实现电池模组的降温或温度加热，所述电子控制模块与温差发电模块和冷却加热模块连接，用于实现温差发电和冷却加热的动态控制，当电池模组的温度较高、过高、较低和过低时，利用电子控制模块实现对温差发电模块和冷却加热模块的控制，极大的增强了电池模组的高温散热能力和低温保温能力。

技术领域

本公开涉及电动汽车电池热管理技术领域，尤其涉及一种电动汽车电池模组热管理和能量回收系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

在能源危机日益凸显和环境保护问题受到越来越多关注的今天，新能源汽车尤其是电动汽车因不使用化学燃料和无排放、无污染的特点得到了迅速的发展。在这类汽车中，通常将电池单体以串并联形式组成电池模组，若干个电池模组再以串并联形式组成电池包，用以提供合适的电压和足够的电量。然而，一方面，电池在充、放电过程中会因内部化学反应及自身内阻作用产生大量的热，如果缺少良好的散热系统，热量会不断累积并造成电池温度的持续上升，导致电池的化学反应速率加快，甚至发生起火和爆炸等危险情况。另一方面，由于存在制造误差，各电池单体之间的内阻和化学成分并不完全一致，各电池单体在电池模组内的散热环境又不完全相同，因此各电池单体在工作时的温度也存在差异，最终导致电池模组内部温度的不均匀性；这不仅会造成各电池单体衰退速率的不一致，并进一步影响电池模组的整体容量和寿命，还会导致并联支路间的电流分配不均，对电池模组甚至电池包的可靠性和安全性造成严重影响。再一方面，在低温条件下使用时，电池内部的化学反应速率减慢，导致充放电容量和电压大幅度降低，电动汽车动力不足，续航里程也大幅度缩短；同时负极表面容易发生析锂，进而造成电池寿命下降。因此，有必要采取合适的措施对电动汽车的电池模组进行热管理，在高温时对电池模组有效散热，低温时对电池模组有效加热，同时尽可能保证模组内各电池单体之间温度的一致性。

目前电动汽车通常采用的电池散热方式主要有风冷、液冷和相变材料冷却等。风冷散热即向电池组内通风，通过空气与电池组的温差换热带走热量；液冷散热则利用冷却液的流动带走热量；相变材料具有较高的蓄热能力，可以从电池中吸收热量并以潜热的形式储存。但目前采用的这些散热方式通常是将电池工作过程中产生的热量导出或储存，难以对这些热量有效利用，从而造成了能量的浪费。如中国国家知识产权局专利局于2018年12月21日公开了一项申请号为201810797076.X，名称为“一种电池热管理系统”，该技术通过在相邻单体电池空隙中放置冷却循环管，冷却循环管与水泵相连，利用流动的冷却液带走电池热量。但是由于冷却循环管道过长，冷却液流动过程中温度会不断升高，造成管道初段和管道末段的温度差距过大，从而导致各电池单体之间的温度不一致。中国国家知识产权局专利局于2018年12月21日公开了一项申请号为201810744959.4，名称为“基于相变储能和热电效应的动力电池自动控制热管理系统”，该技术通过单体圆柱电池外的相变材料空心圆柱筒吸收电池散发的热量，同时通过对半导体热电片的正接与反接，降低或提高电池组模块的温度。但是该技术仅适用于圆柱形电池；同时结构较为复杂，正接与反接操作控制难度较大，可靠性较低；该技术也不具备能量回收功能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种电动汽车电池模组热管理和能量回收系统及方法，当电池温度较高时，利用相变材料的融化吸收电池产生的热量；当电池温度过高时，进一步利用冷却加热模块和第二液冷板带走电池模组产生的热量，从而具有良好的高温散热能力；当电池温度较低时，利用相变材料的凝固放热和显热对电池进行保温；当电池温度过低时，进一步利用冷却加热模块和第二液冷板对电池模组加热，从而具有良好的低温加热能力，实现电池模组的温度的动态控制。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：