[发明专利]一种液冷辅助的相变材料换热的电池热管理系统

说明书

本发明公开了一种液冷辅助的相变材料换热的电池热管理系统，包括通过液冷换热器相连接的液冷辅助系统和电池热管理模组，电池热管理模组由模组外壳、电池模块和液冷换热器构成，模组外壳为通过成形工艺构成的密闭真空容器，其内部填充相变材料，下部留有电池模块嵌入凹道或电极开口；电池模块布置在模组外壳的外部凹道形成两侧面和顶面的间接接触换热，或布置于模组外壳内部形成电池模块全外表面浸泡换热结构；液冷换热器设置于模组外壳上部，两端连接模组外壳的进液口和出液口；相变材料为低沸点相变材料。本发明利用相变材料蒸发、冷凝原理换热，完全适应高负荷工况，保证电池温度均匀性，减少能耗，相变储热效果好。

技术领域

本发明属于电池汽车电池热管理领域，特别涉及一种液冷辅助的相变材料换热的电池热管理系统。

背景技术

随着动力电池的快速发展，提升电池功率、实现快速充电、提高续航能力是动力电池重要的发展方向之一。与此同时汽车行驶工况复杂多变，电池温度过高和温度过低都会极大影响电池容量、使用寿命和安全性。因此，对电动汽车电池进行热管理有重要意义。

近年来，随着电池的能量密度和负载的增加，BTMS一直在使用功能强大的冷却系统，多使用带有大量微通道的液体冷却回路。然而，这样的系统具有的缺点是，系统的复杂性的增加和压缩机的功耗的增加。减轻这些缺点的一种方法是相变材料冷却系统，当电池充电或放电时，电池中会产生热量，并且这些热量会传递到相变材料。相变材料首先吸收显热，然后吸收大量潜热直到在恒定温度下相变过程结束时，随着温度逐渐升高，最终达到熔点。这意味着它可以应对电池的剧烈热负荷，而不会出现异常的温度升高和明显的温度不均匀性。但是，当仅将相变材料用作BTMS时，由于天气炎热或电池的连续充电/放电循环，如果相变材料完全融化，则很难继续冷却电池。因此，将相变材料的热量散发到外部的附加冷却系统至关重要。

现有利用低沸点相变材料的气化来吸收电池产生的热量以此达到降低电池工作温度的目的，的确具有很好的降低电池温度的冷却效果，但也存在一些问题：现有采用低沸点相变材料电池热管理的装置很少有设置气态相变材料回收装置，浪费资源且增加了成本和环境污染；无动力引流相变材料是目前低沸点相变材料的一个重要优点，但是无动力引流所采用的上升管与电池组为线接触，传热面积有限；气态相变材料在顶部风冷冷板处冷凝，回流方式和汇流面积受限散热效果不佳。

除此以外，相变材料的热量需要散发到外部的附加冷却系统，而外部附加的冷却系统多为空气冷却，电动汽车的运行工况是复杂多变的，单一的依靠风冷来冷却相变材料无法满足电动汽车高热负荷的运行工况，因此无法将相变材料电池热管理系统应用到实际复杂多变的电池管理系统中。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种液冷辅助的相变材料换热的电池热管理系统，能够完全适应高负荷工况，保证电池温度均匀性，减少能耗，相变储热效果好。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种液冷辅助的相变材料换热的电池热管理系统，包括液冷辅助系统和电池热管理模组，电池热管理模组由模组外壳、电池模块和液冷换热器构成，液冷辅助系统通过液冷换热器和电池热管理模组相连接；

所述模组外壳为通过成形工艺构成的密闭真空容器，其内部填充相变材料，模组外壳下部留有多个电池模块嵌入凹道或模组外壳下部的前后面相对留有多个电极开口；

由多个电池单元表面包覆高分子绝缘薄膜构成的电池模块布置在模组外壳的外部凹道形成两侧面和顶面的间接接触换热，或布置于模组外壳内部形成电池模块全外表面浸泡换热结构；

所述液冷换热器设置于模组外壳上部，两端连接模组外壳的进液口和出液口；

所述相变材料为低沸点相变材料，相变温度处于电池最佳工作温度范围内。