[发明专利]基于过冷相变材料被动式电池热调节器、方法和管理系统

权利要求书

1.一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，包括过冷相变模块、热开关装置，其特征在于：所述过冷相变模块，其组成材料中包含相变材料，该过冷相变模块能够结合相变材料的充放热过程体积变化、凝固点和熔点不一致的特性，实现被动的电池温度管理和控制；所述过冷相变模块中的相变材料使用具有过冷度的含水化合物和糖醇类化合物；该相变材料作用是：除基于体积变化为热开关装置闭合打开过程提供动力之外，还通过熔点和凝固点的不同，在高温时熔化吸收电池产生的热量维持电池温度不继续升高，在低温时凝固向电池放热提高电池温度，从而在热开关装置的基础上控制电池工作温度；所述过冷相变模块包裹在各电池单体或多个电池组成的电池组外侧，所述热开关装置包括活塞和回复机构；还包括辅助换热装置，所述辅助换热装置包括有冷板；所述活塞及回复机构随过冷相变材料温度变化时的体积变化移动，达到被动闭合或打开热开关的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，在过冷相变材料温度为熔点附近时，所述过冷相变材料吸收热量熔化，保持电池温度不变，同时过冷相变材料体积膨胀，冷板与活塞间逐渐贴合换热，保持电池温度低于最高工作温度；在过冷相变材料温度为低于熔点温度的凝固点附近时，所述过冷相变材料放出热量而体积缩小，保持电池温度高于最低工作温度，同时所述冷板与活塞间形成空腔保温。

3.根据权利要求1所述的一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，其特征为：所述辅助换热装置进一步包括夹在电池外壳中间的冷板、冷板内流动的冷却液、冷却液循环回路、及循环控制部分；所述冷却液循环回路包括储液槽、水泵、节流阀和空气冷却装置；所述节流阀调节冷却液流量与流速使其能够满足不同程度的换热需求；所述空气冷却装置将冷却液带出的电池热量通过对流换热的方式释放到环境中。

4.根据权利要求1所述的一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，其特征为：所述冷板、活塞与电池外壳之间围成的空腔由空气、液材料进出，当活塞与冷板分离时形成气体或液体填充层；所述冷板中间布置供冷却液流动换热的流道，为纵向均匀排列一系列的横截面为圆形的直线型管路。

5.根据权利要求1所述的一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，其特征为：所述活塞在接触相变材料的一侧带有翅片，以增强相变材料与活塞的换热；或将翅片固定在冷板上，一方面通过活塞的移动距离来改变翅片在接触相变材料的一侧的高度，增强冷板与相变材料的换热，另一方面减小活塞表面积；或结合上述特征在活塞和冷板上均带有翅片。

6.根据权利要求1所述的一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，其特征为：所述冷板与所述回复机构中的弹簧连接处留有凹槽，在相变材料受热体积膨胀时压缩弹簧使活塞完全接触冷板，接触部位加装有柔性导热垫片以实现冷板与活塞的紧密接触。

7.根据权利要求1所述的一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，其特征为：所述过冷相变材料使用具有过冷度的材料五水合硫代硫酸钠。

8.一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器的调节方法，包括权利要求1-4任一所述的基于过冷相变材料的被动式电池热调节器，其特征为：所述回复机构为数个将冷板和活塞连接的弹簧组成的弹簧回复机构；在回复机构完全压缩时，弹簧被压缩，冷板与活塞完全贴合；当回复机构完全回复位置时，弹簧伸长，冷板与活塞分离。

9.一种采用基于过冷相变材料的被动式电池热调节器的热管理系统，其特征为：所述热管理系统包括被动式电池热调节器，该被动式电池热调节器是采用权利要求8所述的一种基于过冷相变材料的被动式电池热调节器的调节方法调节的基于过冷相变材料的被动式电池热调节器。