[发明专利]一种利用磁制冷散热的两相浸没式电池液冷系统

说明书

本发明属于动力电池的技术领域，提供了一种利用磁制冷散热的两相浸没式电池液冷系统。利用氟化液在电池表面的汽化来带走电池在工作过程中所产生的热量，最终通过磁制冷系统将该热量传递给外界环境，使得电池最高温度以及不同电池单体之间的温差得到了有效控制。相比于传统的冷却方式，具有以下优点：利用磁制冷技术不会产生温室效应，且其工作效率高；磁制冷系统无需压缩机，因此重量轻、震动和噪音较小、可靠性高、工作周期长；充分利用氟化液的相变来吸收电池在工作所产生的热量，无接触热阻、取热能力强、散热效率高；所采用的氟化液具有良好的阻燃特性，能够有效的抑制电池的起火与爆炸。

技术领域

本发明属于动力电池的技术领域，具体属于一种利用磁制冷散热的两相浸没式电池液冷系统。

背景技术

随着科技的不断进步与发展，新能源汽车由于具有绿色环保等特点而受到了广泛的推广和使用。锂电池作为新能源汽车的主要动力来源，受到众多企业和科研院所的关注。虽然锂电池具有能量密度高、循环寿命长等优点，但是锂电池对温度极其敏感，温度过高不仅会导致电池性能快速衰退，甚至引发热失控。因此设计一种高效的电池热管理系统是提升电动汽车整体性能的必要条件。目前电池热管理的方式主要有：风冷式、液冷式、相变材料冷却、制冷剂直冷以及目前倍受学者关注的两相浸没式液冷。例如谭思聪等人在“基于氟化液的密封浸没式电池包及其冷却系统”专利中(专利号：201822187949.3)提出将整个电池模组浸没在氟化液中，氟化液直接与电池表面接触，取热能力强，且无接触热阻。

两相浸没式液冷虽然具备上述诸多优点，但是其只能作为取热系统，并无散热功能，因此需要结合散热系统一同使用。传统散热系统大多采用气体压缩制冷技术，其热效率仅占卡诺循环的5％-10％，与此同时，采用压缩机噪音较大且所使用的制冷剂会污染环境。

鉴此，本发明提出一种利用磁制冷散热的两相浸没式电池液冷系统，利用两相浸没的方式进行取热，利用磁制冷系统进行散热。其中采用两相浸没式取热可将取热过程降至最低，而磁制冷的热效率能占卡诺循环的30％-60％，制冷效率高、噪音小且不会造成环境污染。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供了一种利用磁制冷散热的两相浸没式电池液冷系统。利用两相浸没的方式取走电池在工作过程中所产生的热量，利用磁制冷系统将该部分热量传递给外界环境，工作效率高、震动和噪音较小、可靠性强。

本发明的技术方案：

一种利用磁制冷散热的两相浸没式电池液冷系统，该利用磁制冷散热的两相浸没式电池液冷系统包括：电池组模块、磁制冷模块：

其中，电池组模块包括：电池1、箱体2、氟化液3、箱体上盖板4；其中电池1固定于箱体2底部，且部分或全部的浸没在氟化液3中；当电池处于工作状态时，电池开始产生热量。在产热的初始阶段，氟化液3未达到沸点，氟化液3利用显热来吸收电池在工作过程中所产生的热量。随着电池产热的不断积累，当氟化液3达到沸点时，氟化液3开始沸腾，利用潜热来吸收电池所放出的热量。沸腾产生的氟化液3蒸汽在箱体上盖板4表面凝结，凝结所放出的热量最终通过磁制冷系统传递给外界环境。

磁制冷模块包括：第一循环和第二循环，所述第一循环和所述第二循环均具有磁制冷床、热端换热器、冷端换热盘管、电磁阀以及所述第一循环和所述第二循环共用的泵6；磁制冷模块利用磁性材料的磁热效应，不断的吸收氟化液蒸汽在凝结时所放出的热量，并将该热量传递给外界环境，使得电池最高温度以及不同电池单体之间的温差得到了有效控制。

所述的磁制冷床内置有磁工质，用于在施加磁场或去除磁场过程中产生磁热效应。

所述的热端换热器，用于将所述磁制冷床在加磁场过程中产生的热量释放到外界环境中。

所述的冷端换热盘管位于箱体上盖板4内部，用于将所述磁制冷床在去磁场过程中产生的冷量释放到电池箱体中，使得氟化液3蒸汽遇冷液化。