CN111584970A - 一种电池热管理*** - Google Patents

一种电池热管理*** Download PDF

Info

Publication number
CN111584970A
CN111584970A CN202010289158.0A CN202010289158A CN111584970A CN 111584970 A CN111584970 A CN 111584970A CN 202010289158 A CN202010289158 A CN 202010289158A CN 111584970 A CN111584970 A CN 111584970A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
change material
management system
phase change
thermal management
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010289158.0A
Other languages
English (en)
Inventor
吴锡鸿
杨晓青
陈炜
徐琰柔
莫崇茂
王宇
黄润业
王奕淋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN202010289158.0A priority Critical patent/CN111584970A/zh
Publication of CN111584970A publication Critical patent/CN111584970A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/635—Control systems based on ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电池热管理***，包括带有出风口的箱体、相变材料以及散热风扇；所述箱体的内部放置有待散热的电池，所述相变材料包覆在所述电池的表面，所述散热风扇设置在所述箱体的一侧，所述出风口设置在所述箱体上且位于与所述散热风扇相对的另一侧。本发明的电池热管理***减少了相变材料的用量，增大了散热表面积，提高了强制风冷对相变材料的散热效果，降低电池热积聚，使电池温度保持在合理范围，同时在相变材料失效后易于拆卸更换，降低电池热管理***的成本。

Description

一种电池热管理***
技术领域
本发明涉及电动汽车动力电池热管理技术领域，具体涉及一种电池热管理***。
背景技术
随着各国都致力于清洁能源的利用，各国在电动汽车领域发展和研究的投入不断提高，更加绿色环保的电动汽车得到了飞速的发展。锂电池由于具有单体电压高，重量轻，体积小，比能量大，循环使用寿命长，自放电率低，充放电无记忆效应以及绿色环保和无污染等优点，被视为电动汽车动力电池的最佳选择。
但是，锂电池在快速充放电时会产生大量热量，而锂电池的性能随着温度的升高会明显降低，在高温环境下长期工作，电池会出现寿命严重降低、漏液、热失控等现象，严重时会导致电动汽车自燃。而现有的散热技术包括风冷、液冷等，要么效率低下，难以满足动力电池散热需求，要么结构复杂，难以适应复杂坏境。而逐渐兴起的相变材料冷却技术，虽然具有结构简单，相变潜热大等优点，然而也存在导热系数低，重量大等缺点。
发明内容
为了解决现有的电动汽车动力电池散热技术效率不高，结构复杂以及散热效果不好的问题，本发明提供了一种电池热管理***，减少了相变材料的用量，增大了散热表面积，大大提高了强制风冷对相变材料的散热效果。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种电池热管理***，包括带有出风口的箱体、相变材料以及散热风扇；所述箱体的内部放置有待散热的电池，所述相变材料包覆在所述电池的表面，所述散热风扇设置在所述箱体的一侧，所述出风口设置在所述箱体上且位于与所述散热风扇相对的另一侧。
在本发明中，通过相变材料吸收电池产生的热量，随后经由散热风扇鼓风，将相变材料所吸收的热量导出箱体，避免电池热失控，相对于传统的将相变材料填充至单体电池之间，本发明减少了相变材料的用量，增大了散热表面积，提高了强制风冷对相变材料的散热效果，降低电池热积聚，使电池温度保持在合理范围，同时在相变材料失效后易于拆卸更换，降低电池热管理***的成本。
进一步的，所述相变材料的原料为焦耳石蜡、膨胀石墨以及环氧树脂胶，散热效果好。
进一步的，所述相变材料制备为与所述电池相适应的管状结构，与传统的方式相比增加了散热表面积，提高了散热效果。
进一步的，所述相变材料的内径为18mm，厚度为2～3mm，高度为55mm，在确保有效吸收电池产热的前提下，尽可能减少相变材料的用量，减轻电池模组的重量。
进一步的，所述电池为圆柱形18650电池，所述相变材料的内壁紧密贴合在所述电池的表面，散热效果更好。
进一步的，所述电池呈线性阵列摆放于所述箱体内，所述电池之间的中心间距为24～26mm，散热效果更好。
进一步的，所述相变材料的相变潜热在140kJ/kg以上，相变温度范围为35～50℃，能够更好地满足对电池热量的吸收。
进一步的，还包括用于检测所述电池温度的温度模块以及控制模块，所述温度模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述散热风扇连接，当温度模块检测到电池温度高于设定值时，控制模块开启散热风扇，并以一定速度旋转，加速相变材料的散热，使电池温度下降到合理的范围内，能够较好的控制电池包的温度。
进一步的，所述散热风扇的功率为22～30W，风速为0～5m/s，本发明的散热风扇能耗低，可根据实时温度动态调节散热效果，散热效果好。
进一步的，所述散热风扇的大小为60mm*60mm*10mm，散热效果好。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明基于相变材料和小功率散热风扇实现电池的温度控制，相对于传统的风冷和液冷，不需要很大功率的冷却装置，因而具有更高的效率，能够节省动力电池***的成本；
2、相对于传统的将相变材料填充至单体电池之间，本发明使用的管状的相变材料厚度薄，尺寸小，重量轻，减少了相变材料的用量，增大了散热表面积，提升了强制风冷对相变材料的散热效果；
3、本发明的管状的相变材料具有优异的性能，材料内壁紧密贴合电池表面，且在相变材料失效后易于更换，无须更换箱体内每个电池的相变材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本发明的电池热管理***的外部结构示意图；
图2为本发明的电池热管理***的内部结构示意图；
图3为本发明的电池热管理***的相变材料与电池结合的结构示意图。
图中：1、箱体；2、相变材料；3、散热风扇；4、电池。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
实施例一：
如图1-3所示，一种电池热管理***，包括带有出风口的箱体1、相变材料2以及散热风扇3；箱体1的内部放置有待散热的电池4，相变材料2包覆在电池4的表面，散热风扇3设置在箱体1的一侧，出风口设置在箱体1上且位于与散热风扇3相对的另一侧。
在本发明中，通过相变材料2吸收电池4产生的热量，随后经由散热风扇3鼓风，将相变材料2所吸收的热量导出箱体1，避免电池热失控，相对于传统的将相变材料2填充至单体电池4之间，本发明减少了相变材料2的用量，增大了散热表面积，提高了强制风冷对相变材料2的散热效果，降低电池热积聚，使电池4温度保持在合理范围，同时在相变材料2失效后易于拆卸更换，降低电池热管理***的成本。
在本实施例中，相变材料2的原料为焦耳石蜡、膨胀石墨以及环氧树脂胶，散热效果好。
在本实施例中，相变材料2制备为与电池4相适应的管状结构，与传统的方式相比增加了散热表面积，提高了散热效果。
在本实施例中，相变材料2的内径为18mm，厚度为2～3mm，高度为55mm，在确保有效吸收电池4产热的前提下，尽可能减少相变材料2的用量，减轻电池4模组的重量。
在本实施例中，电池4为圆柱形18650电池4，相变材料2的内壁紧密贴合在电池4的表面，散热效果更好。
如图2所示，电池4呈线性阵列摆放于箱体1内，电池4之间的中心间距为24～26mm，散热效果更好。
在本实施例中，相变材料2的相变潜热在140kJ/kg以上，相变温度范围为35～50℃，能够更好地满足对电池热量的吸收。
在本实施例中，还包括用于检测电池4温度的温度模块以及控制模块，温度模块与控制模块连接，控制模块与散热风扇3连接，当温度模块检测到电池4温度高于设定值时，控制模块开启散热风扇3，并以一定速度旋转，加速相变材料2的散热，使电池4温度下降到合理的范围内，能够较好的控制电池4包的温度。
在本实施例中，散热风扇3的功率为22～30W，风速为0～5m/s，本发明的散热风扇3能耗低，可根据实时温度动态调节散热效果，散热效果好。
在本实施例中，散热风扇3的大小为60mm*60mm*10mm，散热效果好。
实施例二：
本实施例与实施例一相似，区别在于，本实施例的相变材料2的相变潜热为170kJ/kg，相变温度范围为46～48℃，相变材料2的内径为18mm，厚度为3mm，高度为55mm，电池4之间的中心间距为26mm，风扇功率为22W，风速为0～5m/s。
因此，设相变材料2密度为ρg/cm3，则管状的相变材料2模块的相变材料2总质量与散热表面积分别为：
m1＝((9+3)2-92)×π×55×ρ×24/1000＝266.1ρg
S1＝((9+3)×2×π×55×24)/1000000＝0.099m2
而传统相变材料2模块的长度为l1＝158mm，宽度l2＝106mm，则传统相变材料2模块的相变材料2总质量与散热表面积分别为：
m2＝(158×106-92×π×24)×55×ρ/1000＝582.42ρg
S2＝(158+106)×2×55/1000000＝0.029m2
对于传统的将相变材料2填充至单体电池4之间，管状的相变材料2模块减少了相变材料2的质量约54.31％，增大了散热表面积约241.3％，散热效果更好。
本发明的工作流程为：
当电动汽车电池4组工作中因快速充放电产生大量热量使温度升高时，热量从电池4传递到相变材料2中，利用相变材料2的相变潜热吸热，在箱体1外侧安装有散热风扇3，当电池4表面温度过高时，散热风扇3开启，并通过控制模块调节风速，强化相变材料2的散热，使电池4温度降低，控制电池4温度在合理的范围内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池热管理***，其特征在于，包括带有出风口的箱体、相变材料以及散热风扇；所述箱体的内部放置有待散热的电池，所述相变材料包覆在所述电池的表面，所述散热风扇设置在所述箱体的一侧，所述出风口设置在所述箱体上且位于与所述散热风扇相对的另一侧。
2.根据权利要求1所述的电池热管理***，其特征在于，所述相变材料的原料为焦耳石蜡、膨胀石墨以及环氧树脂胶。
3.根据权利要求1所述的电池热管理***，其特征在于，所述相变材料制备为与所述电池相适应的管状结构。
4.根据权利要求3所述的电池热管理***，其特征在于，所述相变材料的内径为18mm，厚度为2～3mm，高度为55mm。
5.根据权利要求3所述的电池热管理***，其特征在于，所述电池为圆柱形18650电池，所述相变材料的内壁紧密贴合在所述电池的表面。
6.根据权利要求5所述的电池热管理***，其特征在于，所述电池呈线性阵列摆放于所述箱体内，所述电池之间的中心间距为24～26mm。
7.根据权利要求1所述的电池热管理***，其特征在于，所述相变材料的相变潜热在140kJ/kg以上，相变温度范围为35～50℃。
8.根据权利要求1所述的电池热管理***，其特征在于，还包括用于检测所述电池温度的温度模块以及控制模块，所述温度模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述散热风扇连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池热管理***，其特征在于，所述散热风扇的功率为22～30W，风速为0～5m/s。
10.根据权利要求9所述的电池热管理***，其特征在于，所述散热风扇的大小为60mm*60mm*10mm。
CN202010289158.0A 2020-04-14 2020-04-14 一种电池热管理*** Pending CN111584970A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010289158.0A CN111584970A (zh) 2020-04-14 2020-04-14 一种电池热管理***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010289158.0A CN111584970A (zh) 2020-04-14 2020-04-14 一种电池热管理***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111584970A true CN111584970A (zh) 2020-08-25

Family

ID=72111666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010289158.0A Pending CN111584970A (zh) 2020-04-14 2020-04-14 一种电池热管理***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111584970A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050069075A (ko) * 2003-12-30 2005-07-05 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 자동차의 리튬 전지팩
CN103682517A (zh) * 2013-12-20 2014-03-26 华南理工大学 一种动力电池组的复合散热装置
CN106033827A (zh) * 2015-03-18 2016-10-19 广东万锦科技股份有限公司 一种具有高效散热和加热功能的动力电池热管理***
CN109066002A (zh) * 2018-07-09 2018-12-21 华中科技大学 基于相变储能和热电效应的动力电池自动控制热管理***
CN110137626A (zh) * 2019-06-21 2019-08-16 广东工业大学 一种电池散热***及车辆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050069075A (ko) * 2003-12-30 2005-07-05 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 자동차의 리튬 전지팩
CN103682517A (zh) * 2013-12-20 2014-03-26 华南理工大学 一种动力电池组的复合散热装置
CN106033827A (zh) * 2015-03-18 2016-10-19 广东万锦科技股份有限公司 一种具有高效散热和加热功能的动力电池热管理***
CN109066002A (zh) * 2018-07-09 2018-12-21 华中科技大学 基于相变储能和热电效应的动力电池自动控制热管理***
CN110137626A (zh) * 2019-06-21 2019-08-16 广东工业大学 一种电池散热***及车辆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208986137U (zh) 一种基于热管技术的电动汽车电池包散热装置
CN205543155U (zh) 一种电池包散热***
CN206180052U (zh) 一种基于定形相变材料的动力电池的热管理***
CN204271214U (zh) 具有智能温度调节功能的动力锂电池组
CN110994073A (zh) 混合式锂电池温度管理***
CN203398226U (zh) 一种具有高效散热功能的电池
CN105932367A (zh) 一种基于耦合式热管理的电池储能***及方法
CN208835235U (zh) 一种电池模组及电池模组用相变储能隔片
CN112072217A (zh) 一种基于相变材料与电加热装置的锂电池低温保护***及控制方法
CN103367835A (zh) 一种基于环路热管的动力电池热管理***
CN104538698A (zh) 一种动力锂电池组的温度调节***及动力锂电池组
CN103762396A (zh) 一种基于脉动热管的电池热管理***
CN208478472U (zh) 一种基于相变材料的简易电池热控***
CN110970686A (zh) 一种带热管理功能的圆柱形锂离子电池
CN109786889A (zh) 一种主被动相变式电池热管理***
CN109301385A (zh) 一种基于柔性热管的动力电池热管理***
CN211295320U (zh) 一种新能源汽车电池冷却***
CN111584970A (zh) 一种电池热管理***
CN112153872A (zh) 一种基于太阳能半导体热管的电动汽车充电桩冷却***
CN111834698A (zh) 一种基于温差发电耦合pcm-翅片-空冷电池热管理***
CN208368682U (zh) 高效散热锂电池组
CN106602170A (zh) 一种可变接触式电池热管理***
CN108649298B (zh) 一种基于相变材料的电动汽车电池热管理***
CN203013880U (zh) 一种应用石墨散热片的锂离子电池
CN102263151B (zh) 一种太阳能光伏、光热集成模组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200825