[发明专利]一种基于液冷和相变材料的电池

说明书

一种基于液冷和相变材料的电池，在水箱壳体的上部和下部分别设有上水箱和下水箱，在上水箱和下水箱的外部均设有电阻丝，在水箱壳体内，上水箱和下水箱之间通过水管相连，铜网为网状结构，在圆柱状的铜网内设有单体电池，在水箱壳体的内部设有可调速水泵、散热器和热电偶，在水箱壳体内部的剩余空隙中填充相变材料，两块热电偶分别与汽车上的车载电子控制单元相连接，在水箱壳体的外部设有电池充电接口，电池充电接口与内部各单体电池电源线构成的电池总线正负极相连通。本发明减少了整个结构的占用体积，可保护电池的作用。使在行车过程中电池产生的热量能充分被相变材料和液冷系统吸收，复合系统更为高效。

技术领域

本发明涉及电池热管理领域。

背景技术

能源问题是人类社会面临的重大问题，据估计，地球上石油的存量已不足2000亿吨，在100年后将被耗尽。汽车尾气是影响空气质量的一个较大因素，随着人们的环保意识不断增强，对于新型清洁能源的需求也在不断扩大。

随着能源紧缺和环境污染等问题日益突出，环保节能的电动汽车成为世界范围内的发展趋势，电动汽车是解决未来汽车工业可持续发展问题的重要途径。

电动汽车的电池板上分布有多个电池包，电池包通常由多个电池组串联，为电动汽车提供动力供给，然而动力电池自身温度高低和内部温度均匀性对其性能和寿命影响很大，电池温度过高，会加速其化学反应，影响电池的充放电能力和寿命，从而对电池结构产生永久性的破坏，而且电池包为封闭结构，其工作电流大，产生的热量大，若缺乏有效散热，严重的还会引起电池自燃，甚至爆炸。电池温度过低，也会导致电池无法放电或放电深度较浅。

电池模块内部的温度均匀性也是影响电池组性能的重要因素，不同模块之间的温度差异过大，会加据电池内阻和容量的不一致性。

相变材料被动热管理作为电动汽车动力电池的一种新型热管理方式，具有结构简单、维护方便、不消耗任何能量等优点。但是，相变材料的传热和换热效率低，储存的潜热不易散发，完全融化后会失去控温的作用，而且融化后的液体会对电池造成损伤；另外相变材料需占用一定的空间体积，这对紧凑型的动力电池设计带来了挑战，因此提高相变材料传热、换热效率和减少相变材料用量是相变材料热管理的关键技术。但针对上述情况，为了更好地解决问题，则需要对液冷和相变材料的耦合进行研究，经过研究发现，液冷系统未与电池和相变材料两者直接接触，降温效果有限。但在实际使用过程中，不仅没有充分考虑到相变材料在融化过程中，未使用保护装置，会对电池产生的损害，而且也没有解决电池的固定问题，使得在行车过程中，因颠簸而产生电池的移动。

发明内容

本发明目的是提供一种占用体积小，电池不易错位，可避免发生故障，工作效率高的基于液冷和相变材料的电池。

本发明主要包括水箱壳体、上水箱、下水箱、电阻丝、电池盒、水管、铜网、单体电池、相变材料、水泵、散热器和热电偶。

其中，在水箱壳体的上部和下部分别设有上水箱和下水箱，在上水箱和下水箱的外部均设有电阻丝，电阻丝通过设在水箱壳体外部的电池盒为其供电。在水箱壳体内，上水箱和下水箱之间通过若干水管相连。铜网为网状结构，首尾相接组成圆柱状。若干铜网与对应的水管外壁相连，在圆柱状的铜网内设有单体电池。在水箱壳体的内部设有可调速水泵、散热器和热电偶，下水箱与可调速水泵的吸水管自由端相连通，可调速水泵的出水管自由端穿过散热器后，与上水箱相连。为了使得电池在使用过程中不会发生错位移动，在水箱壳体内部的剩余空隙中填充相变材料。两块热电偶分别与汽车上的车载电子控制单元相连接，热电偶将电子信号反馈给车载电子控制单元，通过信号调节可调速水泵抽液体的速率。在水箱壳体的外部设有电池充电接口，电池充电接口与内部各单体电池电源线构成的电池总线正负极相连通，从而外部供电装置可以给电池组充放电。

进一步地，水管为铝制水管。