[发明专利]自适应温度调节结构单元及其应用

说明书

本发明公开了用于电池的自适应温度调节结构单元及其应用。该自适应温度调节结构单元包括：自吸热层、加热层和太阳能组件，所述加热层形成在所述自吸热层的至少部分表面，所述加热层的表面上设有至少一个温度传感器。该自适应温度调节结构单元可以吸收并储存电池充放电、车辆行驶等过程中产生的热量，在需要时对电池进行加热，充分保证车辆电池在低温环境下，从车辆启动到整个形成过程始终维持处于合适的温度，且不消耗自身动力电池中的电能。另外，通过将温度传感器可与车载电脑相连，由车载电脑通过温度传感器所监测到的温度判断并决定太阳能组件获得的电脑用于使加热层升温，或是用于驱动车辆。

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，具体而言，本发明涉及用于电池的自适应温度调节结构单元及其应用。

背景技术

随着世界范围内人们对环境保护意识地不断增强，各汽车制造厂商正在转变技术路线，由传统内燃机向锂离子电池和燃料电池等驱动源转变。以锂离子电池作为动力源的纯电动汽车在国家利好政策的大力刺激下，得以迅速发展。然而纯电动汽车仍然存在诸多问题，例如冬季寒冷气候能够大幅降低锂离子电池活性、存储性能以及续航里程，尤其在高纬度地区尤为严重。低温状态下，动力电池活性降低，电池容量和性能衰减严重且不可逆。最直接的表现是纯电动汽车续航里程严重缩水，动力变弱，温度低于零摄氏度，电池内阻大幅增加，并且自放电现象在零摄氏度以下时较为严重。该问题极大地削弱消费者们的购买意向。此外，寒冷天气需要利用空调消耗电池电量进行制热，制热的能耗要远大于压缩机制冷。

锂离子电池的温度保持能力，即绝热保温和液体温控：将电池组与外界低温环境隔离、尽量减少热量传递；电池内部则使用水路进行温度平衡。最新的技术是电芯层间温控，既可以冷却也可以加热，例如新一代液冷21700镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂电池包，通过液冷技术将电池温度控制在15～35℃适宜范围。然而，这些控温策略常常会消耗电池组本身的电量。使用动力电池内部电量，利用加热装置给电池冷却液加热，进而流经电池内部液体管路对电池进行保温或加热。

一般情况下，锂离子电池或者全固态锂电池受环境温度影响较大，环境温度较低时，动力电池活性降低，电池容量和性能衰减严重且不可逆，电池内阻、极化增加以及电池自放电现象严重。这是锂离子电池或者全固态锂电池的自有特性，最直接的表现是纯电动汽车续航里程严重缩水、动力变弱，影响消费者在寒冷地区购买情绪和驾乘体验。

现有技术手段主要是使用动力电池内部电量，利用加热装置给电池冷却液加热，进而流经电池内部液体管路对电池进行保温或加热。一般通过BMS热管理进行冷却液循环加热。从整车层面来看，比较先进的改善方案是利用电驱动系统产生的废热来给电池加热，例如电机线圈绕组以及压力泵循环水加热。在此模式下电池内部的低温冷却液进入驱动系统进行热交换，然后变成高温冷却液再穿过水泵及冷却设备后，进入电池包对电池进行加热。此外，通过BMS电池管理系统识别电池状态，拟定速热控制策略，能够使电池温度在较短时间内显著提升，即利用充电时电池产生的温度来进行自我加热。以上策略并不能在纯电动汽车启动时或者长时间给电池、模组或者电池包加热；并且利用动力电池自身的电能进行产热，即以损失电能来获得热量并不是明智的方案，因此存在一定的局限性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出自适应温度调节结构单元及其应用。该自适应温度调节结构单元可以吸收并储存电池充放电、车辆行驶等过程中产生的热量，在需要时对电池进行加热，充分保证车辆电池在低温环境下，从车辆启动到整个形成过程始终维持处于合适的温度，且不消耗自身动力电池中的电能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种自适应温度调节结构单元。根据本发明的实施例，该自适应温度调节结构单元包括：自吸热层；加热层，所述加热层形成在所述自吸热层的至少部分表面，所述加热层的表面上设有至少一个温度传感器。