[发明专利]一种复合电池热管理系统和延迟冷却方法

说明书

本发明公开了一种复合电池热管理系统和延迟冷却方法。所述复合电池热管理系统包括相变材料系统和液冷系统，所述相变材料系统包括包裹电池组的复合相变材料，所述液冷系统包括紧密贴合所述复合相变材料表面的微通道液冷板和设置在所述微通道液冷板内的强制对流的纳米相变乳液传热工质。电池产生的热量被复合相变材料吸收，并传递至液冷板，纳米相变乳液在液冷板内部通过强制对流间接带走电池产生的热量。所述延迟冷却方法通过监测复合相变材料的温度来控制液冷系统的启动时间。所述新型复合热管理系统和延迟冷却方法具有结构紧凑，换热面积大，储能密度大，比热容高，能耗低等特点，适用于冷却大功率电池组。

技术领域

本发明涉及电池热管理技术领域，具体涉及一种复合电池热管理系统和延迟冷却方法，旨在提供一种新型、高效的电池热管理技术，特别涉及纳米相变乳液、相变材料和微通道液冷板相互耦合的复合热管理系统，以及一种新型延迟冷却方法。

技术背景

随着清洁能源的发展，新能源汽车将逐渐取代传统的燃料汽车，锂离子电池是新能源汽车理想的动力源，电池组充放电效率、容量、安全性和寿命受温度影响很大。电池组温度过高、过低、组间温度不一致都会导致电池性能下降，使得系统过早失效甚至引发火灾、爆炸等一系列事故，因此高效热管理系统是维持动力电池高性能安全运行的重要保证。常用的电池热管理技术包括空气热管理、液体热管理、相变材料热管理、热管热管理。其中，液体热管理系统具有导热系数大、热交换速率高等特点。相变材料作为一种储能材料可以在一定温度范围内有效抑制电池的温升，提高电池组的温度均匀性。近年来，基于液体冷却与相变材料冷却耦合的复合热管理系统受到了人们的广泛关注。

中国专利CN107994290A公开了一种复合热管理系统，包括液冷冷却/加热热管、相变材料蓄热/放热装置及风冷散热器，但系统结构复杂，体积较大。液冷系统采用水作为冷却介质，水在流动的过程中温度逐渐上升，进出口温差较大，间接增大了电池温差。

专利CN109888430A公开了一种使用相变乳液冷却电池组的热管理方案，相变乳液相比水和油具有更大的比热容，流动过程中可以吸收更多热量，有效提升电池组的均温性。然而系统采用的单一液体冷却方案对电池组进行控温，未与相变材料结合，冷却剂与电池的换热面积不足，接触冷却管道的电池温度低，远离冷却管道的电池温度较高，电池组整体温差较大。

此外，液冷系统与相变材料耦合的复合热管理系统虽然可以有效解决高功率散热问题，但液冷系统的能耗随着电池充放电时间的增加而上升，电池循环充放电时液冷系统一直保持启动状态会产生巨大的能耗，液冷系统如何与相变材料系统合理分配资源从而降低能耗有待研究。

发明内容

针对现有技术中的问题和不足，本发明的目的在于提供一种换热面积大，换热效率高，系统能耗低的复合热管理系统和延迟冷却方法。

本发明采用的技术方案如下：本发明主要包括：

一种复合电池热管理系统，包括相变材料系统和液冷系统，所述相变材料系统包括包裹电池组的复合相变材料，所述液冷系统包括紧密贴合所述复合相变材料表面的微通道液冷板和设置在所述微通道液冷板内的强制对流的纳米相变乳液传热工质。

优选的，所述复合电池热管理系统，由相变材料系统和液冷系统组成，所述相变材料系统包括包裹电池组的复合相变材料，所述液冷系统包括紧密贴合所述复合相变材料表面的微通道液冷板和设置在所述微通道液冷板内的强制对流的纳米相变乳液传热工质。

优选的，所述液冷系统包括驱动流体流动的液体泵。

优选的，所述的电池为圆柱状电池。

优选的，所述的电池组由若干电池通过点焊的方式连接。

优选的，所述的微通道液冷板由两块金属板焊接而成，经高压吹胀后形成蛇型流体微通道；所述微通道液冷板的总厚度为3～4mm，流体通道的水力直径为2～4mm。