CN113097594B - 基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，可根据不同锂离子电池工作温度，对其运行进行热管理：即锂离子电池在中温工作时，电池温度达到相变材料熔点，相变材料通过固液相变，将电池热量转化为自身潜热储存；当相变材料全液化后，该热管理***驱动翅片使其与电池单体表面接触，通过翅片导热和周围冷媒对流，并辅以液体相变材料吸热来进行高温散热；当电池停止工作，电池温度开始下降并接近相变材料熔点时，该热管理***收折回翅片，使其脱离电池单体表面，减缓了相变材料及电池内部热量的对外耗散，防止了电池组在低温环境下温降过快。该设计能有效地保证锂离子电池在不同工作温度下，获得较为理想的运行温度和表面温差。

Description

基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法
技术领域
本发明涉及电池热管理技术领域，具体涉及一种基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法。
背景技术
当前，锂离子电池的工作温度及表面温度分布会对其性能和寿命造成很大的影响，进而直接关系到相关电动汽车的运行成本和稳定性。因此，此类电池的正常使用和安全操作对其工作温度具有很高的要求。具体而言，锂离子电池内部在充、放电过程中发生了复杂的电化学反应，使其内部迅速产生大量热量，推高了电池温度，从而导致电池性能下降。例如，在环境温度50℃下反复充电，一些锂基电池的循环寿命就会衰减一半以上。更有甚者，迅速的产热和温升还会引发锂离子电池的燃烧和***。另一方面，随着电动汽车的发展和不断增加的使用要求，动力锂离子电池大倍率充、放电变得越来越普遍。因此，亟需提高动力电池组的散热效率，将电池在大倍率充、放电时产生的大量热量迅速散走。另外，锂离子电池对低温工作环境也反应敏感。当温度低于-30℃时，电池内部化学反应就会减缓且电解质电导率也会下降。这将导致电池容量降低，甚至出现电池整体故障。有鉴于此，锂离子电池热管理设计必须在高温条件下对池体进行及时冷却；同时当环境温度过低时，要对电池进行有效保温。始终将电池温度控制在合理的范围内，保证动力电池的充、放电性能。
目前，常规锂离子电池热管理方式可大致分为三种：空气热管理、液体热管理和相变材料热管理。其运行模式主要针对电池(组)的高温冷却。空气热管理主要是驱动空气在锂离子电池间流动，从而将电池热散发到周围环境中去。该方式成本低，安装和维护简单。目前应用最为广泛。液体热管理***是针对空气换热系数低，无法有效消除电池组内的大温差而提出来的一种改进模式。其直接使用具有比空气更高换热系数的液体，以期实现更好的冷却效果。但如果液体工质导电且***无法完全规避液体泄漏的话，液体热管理***可能在使用中造成电池短路。而如果使用绝缘性能高的液体，其粘度往往较大，造成的大流阻会增加相关热管理***的运行成本。相变材料热管理是近年来快速发展的一种新型热管理方式。其主要是靠固相相变材料的液化，通过吸收与之接触的电池热量来实现冷却池体的目的。值得一提的是吸收来的电池余热将以潜热的形式在相变材料中储存起来。在后续低温环境中，这部分热量将通过液体相变材料凝固的方式释放出来，从而维持池体温度，提升其低温运行性能。相变材料热管理***与空气、液体热管理***不同，其不需要设计额外的冷媒流道和外部循环回路，其***更为紧凑、简单。
但已有相变材料液固相变潜热有限，导热系数较小，且***存储相变材料数量有限。在高温、大电流充、放条件下，当所有相变材料液化后，其热管理***冷却能力将大幅衰减，无法对电池进行有效地散热、控温。对此，现有一些设计添加了不少强化传热的辅助结构。如公开号为CN108199114B的中国发明专利，公开了“一种电池热管理***及其控制方法、车辆空调***”。其中电池热管理***中的第一储热装置，其内部就包括电池包及填充的相变材料。为提高第一储热装置的传热效率，在其内部还设置了翅片和导热槽。但需要强调的是上述强化传热手段非常不利于低温条件下电池工作时所要求的保温保护。因此，如何基于相变材料特有的热物性，开发出一个高效、紧凑、轻便且兼顾锂离子电池高、中、低温工作热管理需求的***是当前电动汽车锂离子电池热管理研发中的一个核心问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，解决了现有锂电池热管理***不能兼顾锂离子电池在高、中、低温工作时不同热需求的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
本发明提供一种基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，应用于基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理***，所述锂离子电池热管理***包括电池外壳、电池内壳、锂离子电池组、可动翅片、相变材料、驱动装置、温度检测单元和控制器；所述锂离子电池组设置于电池内壳内侧并与控制器电连接，所述锂离子电池组由两列并排设置的多个电池单体组成，相邻两个所述电池单体间隔设置；所述相变材料填充于电池内壳内部；所述电池内壳与电池外壳之间形成散热通道，所述驱动装置设置于所述散热通道内并与控制器电连接；所述温度检测单元设置于电池内壳内侧并与控制器电连接；
每个所述电池单体朝向电池内壳一侧至少设有一个所述可动翅片，所述可动翅片与电池内壳内壁通过第一转轴铰接；所述驱动装置与第一转轴传动连接，用于驱动所述可动翅片随第一转轴旋转；所述可动翅片的设置位置至少包括导热位和阻热位；当所述可动翅片位于导热位时，所述可动翅片远离第一转轴一端与相应电池单体外壁抵接，以提高该所述相应电池单体的传热效率；当所述可动翅片位于阻热位时，所述可动翅片贴合于电池内壳内壁，以降低该所述相应电池单体及周围相变材料内部热量的对外耗散；
所述锂离子电池热管理方法包括：
在所述锂离子电池组启动工作前，所述温度检测单元间断地检测电池内壳内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度大于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片的当前位置状态，如所述可动翅片处于导热位，则控制可动翅片保持当前位置状态，如所述可动翅片处于阻热位，则控制所述驱动装置驱动可动翅片旋转至导热位；
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片保持当前位置状态；
在所述锂离子电池组工作中，所述温度检测单元持续地检测电池内壳内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片保持当前位置状态；
当所述实时温度持续升高至高于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片的当前位置状态，如所述可动翅片处于导热位，则控制可动翅片保持当前位置状态，如所述可动翅片处于阻热位，则控制所述驱动装置驱动可动翅片旋转至导热位；
当所述实时温度持续降低至低于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片的当前位置状态，如所述可动翅片处于阻热位，则控制可动翅片保持当前位置状态，如所述可动翅片处于导热位，则控制所述驱动装置驱动可动翅片旋转至阻热位；
在所述锂离子电池组结束工作时，所述温度检测单元间断地检测电池内壳内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度大于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片的当前位置状态，如所述可动翅片处于阻热位，则控制可动翅片保持当前位置状态，如所述可动翅片处于导热位，则控制所述驱动装置驱动可动翅片旋转至阻热位；
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片保持当前位置状态；
其中，所述第一预设温度比所述相变材料熔点温度高出5-10摄氏度。
可选地，所述电池外壳两侧分别设有第一通风孔和第二通风孔，所述第一通风孔内设进风单元，所述第二通风孔内设出风单元，所述进风单元和所述出风单元分别与控制器电连接。
可选地，所述电池内壳外部朝向所述进风单元一侧设有加热单元，以便在低温工况对锂离子电池组额外供热，所述加热单元与控制器电连接。
可选地，所述出风单元优选电动百叶窗。
可选地，所述可动翅片表面设有多个通孔，以留置出所述相变材料液化后的流动通道。
可选地，每个所述可动翅片均对应设置至少一个第一到位缓冲机构，以确保所述可动翅片与相应电池单体外壁抵接；所述第一到位缓冲机构包括滑移片、滑移杆、压缩弹簧、限位块和防脱螺母；所述滑移片与相应电池单体朝向电池内壳一侧滑动连接；所述滑移片远离相应可动翅片一侧设有滑移杆，所述滑移杆贯穿所述限位块后与防脱螺母螺纹连接；所述限位块设置于电池单体朝向电池内壳一侧；所述滑移片与限位块之间夹设所述压缩弹簧，且所述压缩弹簧套设于滑移杆外周。
可选地，每个所述可动翅片均对应设置至少一个第二到位缓冲机构，所述第二到位缓冲机构设置于电池内壳内壁，且所述第一到位缓冲机构和第二到位缓冲机构分设于相应可动翅片的两侧，所述第二到位缓冲机构至少包括弹性垫。
可选地，所述驱动装置包括旋转电机、双齿面齿条、主动齿轮和第一从动齿轮；所述电池内壳由第一壳壁、第二壳壁、第三壳壁和第四壳壁合围而成，所述第一壳壁外侧滑动连接有双齿面齿条，所述双齿面齿条朝向散热通道一侧设有第一齿面，所述双齿面齿条朝向电池组一侧设有第二齿面；所述旋转电机设置于所述散热通道内，所述旋转电机输出轴外周套设主动齿轮，所述主动齿轮与第一齿面啮合传动；位于所述第一壳壁一侧的全部所述第一转轴顶端外周均套设第一从动齿轮，全部所述第一从动齿轮均分别与第二齿面啮合传动。
可选地，所述第二壳壁外侧滑动连接有组合齿条，所述组合齿条包括第一齿条和第二齿条；所述第一齿条与第二壳壁外侧滑动连接，且所述第一齿条与双齿面齿条平齐；所述第一齿条靠近双齿面齿条一端顶面延伸设置有第二齿条；所述第一壳壁和第二壳壁的夹角处设置有第二转轴，所述第二转轴顶端外周套设有第二从动齿轮和第三从动齿轮，所述第二从动齿轮与第二齿面啮合传动，所述第三从动齿轮位于第二从动齿轮上方并与第二齿条啮合传动。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
1)可根据不同工作环境温度，对锂离子电池运行进行适宜的热管理：即锂离子电池在中温工作时，电池温度达到相变材料熔点，相变材料通过固液相变，将电池热量转化为自身潜热进行储存；当相变材料全液化后，驱动翅片使其与电池单体表面接触，通过翅片导热和周围冷媒(流通于散热通道内的空气)对流，并辅以液体相变材料吸热来进行高温散热；当电池停止工作，电池温度开始下降并接近相变材料熔点时，驱动翅片脱离电池单体表面，减缓了池体及相变材料内部热量的对外耗散，防止了电池在低温环境下温降过快。该设计能有效地保证锂离子电池在不同工况条件下，获得较为理想的工作温度和表面温差。
2)使用可开、可闭的翅片结构，能在相变材料完全液化后继续保持高效的散热效率，适用于外界环境温度较高或电池高倍率工作的工况。
3)使用可开、可闭的翅片结构，能在相变材料未固化前，闭合所有展开的翅片，减缓电池、相变材料内部热量的对外耗散，适用于外界环境温度迅速降低后电池的保温保护，防止其冷启动。
4)使用进风单元、出风单元和散热通道构成的风冷***，能在相变材料完全液化且翅片打开的情况下，根据实际需要进一步提高散热效率。适用于电池在炎热环境下或大负荷工作的工况。
5)使用电加热单元，能在相变材料完全固化且翅片闭合情况下给锂电池额外供热。适用于电池长时间放置在寒冷环境下的工况。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理***的俯视图；
图2为基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理***的立体结构示意图；
图3为图2中A处的放大示意图；
图4为图3中B处的放大示意图；
图5为第二到位缓冲机构的位置示意图；
图6为驱动装置的安装示意图；
图7为图6中C处的放大示意图；
图8为图6中D处的放大示意图；
图9为图6中E处的放大示意图；
附图标记：
1-电池外壳、2-电池内壳、3-锂离子电池组、4-可动翅片、5-相变材料、6-驱动装置、7-温度检测单元、8-第一到位缓冲机构、9-第二到位缓冲机构；
11-进风单元、12-出风单元、13-加热单元、21-第一壳壁、22-第二壳壁、23-第三壳壁、24-第四壳壁、31-电池单体、41-第一转轴、61-旋转电机、62-双齿面齿条、63-主动齿轮、64-第一从动齿轮、65-第二转轴、66-组合齿条、67-第二从动齿轮、68-第三从动齿轮、81-滑移片、82-滑移杆、83-压缩弹簧、84-限位块、85-防脱螺母；
621-第一齿面、622-第二齿面、661-第一齿条、662-第二齿条。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1，本发明提供一种基于可动翅片4和相变材料5的锂离子电池热管理***，包括电池外壳1、电池内壳2、锂离子电池组3、可动翅片4、相变材料5、驱动装置6、温度检测单元7和控制器。所述锂离子电池组3设置于电池内壳2内侧并与控制器电连接，所述锂离子电池组3由两列并排设置的多个电池单体31组成，相邻两个所述电池单体31间隔设置。显然，所述锂离子电池组3也可仅设置单个电池单体31，或仅设置一排电池单体31，均可满足所述可动翅片4的设置。所述相变材料5填充于电池内壳2内部，具体填充于相邻两个电池单体31之间及电池单体31与电池内壳2之间的区域。所述电池内壳2与电池外壳1之间形成散热通道。一方面，所述散热通道与外界连通，形成冷媒回路，以加快散热；另一方面，所述散热通道还作为驱动装置6、加热单元13等元器件的安装空间。所述温度检测单元7设置于电池内壳2内侧并与控制器电连接，以根据所述锂离子电子组的工作状态间断地或持续地检测电池内壳2内部温度，并将实时温度以电信号的形式反馈给控制器。
其中，每个所述电池单体31朝向电池内壳2一侧至少设有一个所述可动翅片4，所述可动翅片4与电池内壳2内壁通过第一转轴41铰接。一个实施例，请参阅图1，本实施例中电池单体31为长方体型，其长度方向间隔设置两个可动翅片4，其宽度方向仅设置一个可动翅片4。所述驱动装置6设置于所述散热通道内并与控制器电连接，所述驱动装置6与第一转轴41传动连接，用于驱动所述可动翅片4随第一转轴41旋转。所述可动翅片4的设置位置至少包括导热位和阻热位。当所述可动翅片4位于导热位时，所述可动翅片4远离第一转轴41一端与相应电池单体31外壁抵接，以提高该所述相应电池单体31的传热效率；当所述可动翅片4位于阻热位时，所述可动翅片4贴合于电池内壳2内壁，以降低该所述相应电池单体31及周围相变材料5内部热量的向外耗散。优选地，所述可动翅片4表面设有多个通孔，以留置出所述相变材料5液化后的流动通道，以降低所述可动翅片4在导热位和阻热位间运动时的阻力。
本发明的电池热管理***可根据不同工作环境温度，对锂离子电池运行进行适宜的热管理：即锂离子电池在中温工作时，电池温度达到相变材料5熔点，相变材料5通过固液相变，将电池热量转化为自身潜热进行储存；当相变材料5全液化后，驱动翅片使其与电池单体31表面接触，通过翅片导热和周围冷媒(流通于散热通道内的空气)对流，并辅以液体相变材料吸热来进行高温散热；当电池停止工作，电池温度开始下降并接近相变材料5熔点时，驱动翅片脱离电池单体31表面，减缓了相应电池单体31和周围相变材料5内部热量的对外耗散，防止了电池在低温环境下温降过快。该设计能有效地保证锂离子电池在不同工况条件下，获得较为理想的工作温度和表面温差，提高相关电动汽车的运行稳定性。使用可开、可闭的翅片结构，能在相变材料5完全液化后继续保持高效的散热效率，适用于外界环境温度较高或电池高倍率工作的工况；使用可开、可闭的翅片结构，能在相变材料5未固化前，闭合所有展开的翅片，减缓锂离子电池组3和相变材料5内部热量的对外耗散，适用于外界环境温度迅速降低后电池的保温保护，防止其冷启动。
作为对上述方案的进一步改进，所述电池外壳1两侧分别设有第一通风孔和第二通风孔，所述第一通风孔内设进风单元11，所述第二通风孔内设出风单元12，所述进风单元11和所述出风单元12分别与控制器电连接。其中，所述进风单元11优选散热风扇，散热风扇将外界空气送入散热通道内，并可控制进风速率；所述出风单元12优选电动百叶窗，电动百叶窗将散热通道内吸热后的空气排出，电动百叶窗可调节开度和出风方向。进风单元11、出风单元12和散热通道构成了风冷***，能在相变材料5完全液化且翅片打开情况下，根据实际需要进一步提高散热效率。适用于电池在炎热环境下或大负荷工作的工况。
作为对上述方案的进一步改进，所述电池内壳2外部朝向所述进风单元11一侧设有加热单元13，所述加热单元13与控制器电连接。使用电加热单元13，能在相变材料5完全固化且翅片闭合情况下给锂电池额外供热。适用于电池长时间放置在寒冷环境下的工况。特别地，为使锂离子电池组3均匀快速升温，可在加热单元13辅热时，小功率启动进气单元鼓风，并小角度打开百叶窗，以在散热通道内形成热空气对流，并使热空气流动时包覆电池内壳2整个表面。
作为对上述方案的进一步改进，每个所述可动翅片4均对应设置至少一个第一到位缓冲机构8，以确保所述可动翅片4与相应电池单体31外壁抵接，以保证传热效率。请参阅图2-4，所述第一到位缓冲机构8包括滑移片81、滑移杆82、压缩弹簧83、限位块84和防脱螺母85。所述滑移片81与相应电池单体31朝向电池内壳2一侧滑动连接；所述滑移片81在未与可动翅片4接触一侧设有滑移杆82，所述滑移杆82贯穿所述限位块84后与防脱螺母85螺纹连接；所述限位块84设置于电池单体31朝向电池内壳2一侧；所述滑移片81与限位块84之间夹设所述压缩弹簧83，且所述压缩弹簧83套设于滑移杆82外周。通过滑移杆82与限位块84的滑动连接，以确保滑移片81滑动时始终用电池单体31外壳紧密接触；通过压缩弹簧83以确定滑移片81与可动翅片4的紧密接触。相应的，请参阅图5，每个所述可动翅片4均对应设置至少一个第二到位缓冲机构9，所述第二到位缓冲机构9设置于电池内壳2内壁，且所述第一到位缓冲机构8和第二到位缓冲机构9分设于相应可动翅片4的两侧，所述第二到位缓冲机构9至少包括弹性垫。通过设置第一到位缓冲机构8和第二到位缓冲机构9，一方面确保了可动翅片4转动到位；另一方面，可防止当第一转轴41转动角度超过预设值时，造成可动翅片4变形。
作为对上述方案的进一步改进，请参阅图6-7，所述驱动装置6包括旋转电机61、双齿面齿条62、主动齿轮63和第一从动齿轮64。所述电池内壳2由第一壳壁21、第二壳壁22、第三壳壁23和第四壳壁24合围而成，所述第一壳壁21外侧滑动连接有双齿面齿条62，所述双齿面齿条62朝向散热通道一侧设有第一齿面621，所述双齿面齿条62朝向锂离子电池组3一侧设有第二齿面622；所述旋转电机61设置于所述散热通道内，所述旋转电机61输出轴外周套设主动齿轮63，所述主动齿轮63与第一齿面621啮合传动；位于所述第一壳壁21一侧的全部所述第一转轴41顶端外周均套设第一从动齿轮64，全部所述第一从动齿轮64均分别与第二齿面622啮合传动。通过旋转电机61驱动双齿面齿条62滑移，双齿面齿条62的滑移带动第一从动齿轮64旋转，从而带动可动翅片4转动。
作为对上述方案的进一步改进，请参阅图8-9，所述第二壳壁22外侧滑动连接有组合齿条66，所述组合齿条66包括第一齿条661和第二齿条662；所述第一齿条661与第二壳壁22外侧滑动连接，且所述第一齿条661与双齿面齿条62平齐；所述第一齿条661靠近双齿面齿条62一端顶面延伸设置有第二齿条662；所述第一壳壁21和第二壳壁22的夹角处设置有第二转轴65，所述第二转轴65顶端外周套设有第二从动齿轮67和第三从动齿轮68，所述第二从动齿轮67与第二齿面622啮合传动，所述第三从动齿轮68位于第二从动齿轮67上方并与第二齿条662啮合传动。通过该组合齿条66及第二转轴65，从双齿面齿条62处获得驱动力，并保证了组合齿条66与双齿面齿条62等距离滑移，进而通过一个电机确保全部可动翅片4同时同步转动。
作为对上述方案的进一步改进，所述第一转轴41包括第一杆体和第二杆体，所述第一杆体与可动翅片4连接，所述第二杆体底端与第一杆体顶端插接，所述第二杆体顶端与从动齿轮64连接。所述电池内壳2显然还包括顶端盖板，为便于安装，将第一转轴41分体设置，并在顶端盖板上对应转轴的位置预先开设安装孔，待位于电池内壳2内部的第一杆体与可动翅片4安装好后，将第二杆体从盖板上方经安装孔***第一杆体的插接槽即可。同理，所述第二转轴65也分体设置。
本发明还提供了一种基于可动翅片4和相变材料5的锂离子电池热管理***的管理方法，包括：
在所述锂离子电池组3启动工作前，所述温度检测单元7间断地检测电池内壳2内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度大于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片4的当前位置状态，如所述可动翅片4处于导热位，则控制可动翅片4保持当前位置状态，如所述可动翅片4处于阻热位，则控制所述驱动装置6驱动可动翅片4旋转至导热位；
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片4保持当前位置状态；
在所述锂离子电池组3工作中，所述温度检测单元7持续地检测电池内壳2内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片4保持当前位置状态；
当所述实时温度持续升高至高于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片4的当前位置状态，如所述可动翅片4处于导热位，则控制可动翅片4保持当前位置状态，如所述可动翅片4处于阻热位，则控制所述驱动装置6驱动可动翅片4旋转至导热位；
当所述实时温度持续降低至低于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片4的当前位置状态，如所述可动翅片4处于阻热位，则控制可动翅片4保持当前位置状态，如所述可动翅片4处于导热位，则控制所述驱动装置6驱动可动翅片4旋转至阻热位；
在所述锂离子电池组3结束工作时，所述温度检测单元7间断地检测电池内壳2内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度大于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片4的当前位置状态，如所述可动翅片4处于阻热位，则控制可动翅片4保持当前位置状态，如所述可动翅片4处于导热位，则控制所述驱动装置6驱动可动翅片4旋转至阻热位；
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片4保持当前位置状态。
其中，所述第一预设温度比所述相变材料5熔点温度高出5-10摄氏度，以确保所述可动翅片4变更位置状态时，所述相变材料5处于完全液化状态，防止可动翅片4被固体相变材料5刮伤，导致翅片变形、错位及功效降低的不利后果。特别地，每次变更可动翅片4的位置状态之前，均需检测翅片的当前实际位置，以避免因前序程序指令错误和/或前序操作错误，导致翅片执行本次动作时受阻，甚至导致电机过载烧毁。一个实施例，所述旋转电机61选用步进电机，执行可动翅片4的位置检测时，步进电机按控制器下发的指令旋转0.9度或1.8度，控制器基于接收的步进电机反馈的电流变化即可确认可动翅片4的当前实际位置状态。另一个实施例，在所述散热通道内设置距离传感器，通过距离传感器检测双齿面齿条62在散热通道内的相对位置，控制器基于距离传感器回传的电信号，可判断可动翅片4的当前实际位置状态。
一个实施例，本申请公开的热管理***的管理方法为：
当锂离子电池未工作时，温度检测单元7间断地检测锂离子电池组3所在腔室的实时温度，并传输至控制器，当控制器判断锂离子电池内壳2中相变材料5温度持续下降至接近熔点时，翅片收折并紧贴电池内壳2内壁，防止相变材料5储存的潜热因翅片结构耗散于环境。该热量将对未工作的电池进行保温保护，防止其在低温环境下温降过快。此时加热单元13、进风单元11和出风单元12均处于关闭状态。
一旦锂离子电池开始工作，温度检测单元7持续地检测锂离子电池组3所在电池箱温度，并传输至控制器，当控制器判断锂离子电池工作温度低于第二预设温度时，此时相变材料处于固体状态，随即启动加热单元13，加热电池内壳2中的相变材料5，同时控制驱动装置6关闭百叶窗，防止热空气外泄。其中，第二预设温度为锂离子电池理想工作温度的最低值。此时，可动翅片4应一直处于闭合状态(即位于阻热位)，电池内壳2的热量通过相变材料5加热锂离子电池组3，直至当控制器检测到电池箱内温度达到锂离子电池理想温度范围，加热单元13关闭，同时控制驱动装置6带动百叶窗反向旋转使百叶窗重新开启，加热过程结束。
另一方面，当控制器检测到电池箱内的温度高于第一预设温度时，此时相变材料5处于液态，其发出指令打开可动翅片4和散热风扇，控制器控制可动翅片4展开(即位于导热位)，电池单体31外壁与电池内壳2相连，从而增强锂离子电池与电池内壳2间的传热效率。同时控制器根据当前温度选择散热风扇的启动功率，在散热风扇作用下，空气经过电池内壳2表面，通过对流换热带走电池内壳2上的热量，被加热的空气通过百叶窗最终将热量带出至周围环境中。由此，以可动翅片4、相变材料5和空气为媒介，实现了对锂离子电池散热、降温的目的。该冷却过程将在锂离子电池温度重回理想范围后结束，控制器即关闭散热风扇和/或将可动翅片4收折贴合于电池内壳2内壁。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，应用于基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理***，其特征在于，
所述锂离子电池热管理***包括电池外壳（1）、电池内壳（2）、锂离子电池组（3）、可动翅片（4）、相变材料（5）、驱动装置（6）、温度检测单元（7）和控制器；所述锂离子电池组（3）设置于电池内壳（2）内侧并与控制器电连接，所述锂离子电池组（3）由两列并排设置的多个电池单体（31）组成，相邻两个所述电池单体（31）间隔设置；所述相变材料（5）填充于电池内壳（2）内部；所述电池内壳（2）与电池外壳（1）之间形成散热通道，用以高温工况时冷媒的流通；所述驱动装置（6）设置于所述散热通道内并与控制器电连接；所述温度检测单元（7）设置于电池内壳（2）内侧并与控制器电连接；
每个所述电池单体（31）朝向电池内壳（2）一侧至少设有一个所述可动翅片（4），所述可动翅片（4）与电池内壳（2）内壁通过第一转轴（41）铰接；所述驱动装置（6）与第一转轴（41）传动连接，以用于驱动所述可动翅片（4）随第一转轴（41）旋转；所述可动翅片（4）的设置位置至少包括导热位和阻热位；当所述可动翅片（4）位于导热位时，所述可动翅片（4）远离第一转轴（41）一端与相应电池单体（31）外壁抵接，以提高该所述相应电池单体（31）的传热效率；当所述可动翅片（4）位于阻热位时，所述可动翅片（4）贴合于电池内壳（2）内壁，以减缓该所述相应电池单体（31）及周围相变材料（5）内部热量的对外耗散；
所述锂离子电池热管理方法包括：
在所述锂离子电池组（3）启动工作前，所述温度检测单元（7）间断地检测电池内壳内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度大于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片（4）的当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于导热位，则控制可动翅片（4）保持当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于阻热位，则控制所述驱动装置（6）驱动可动翅片（4）旋转至导热位；
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片（4）保持当前位置状态；
在所述锂离子电池组（3）工作中，所述温度检测单元（7）持续地检测电池内壳内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片（4）保持当前位置状态；
当所述实时温度持续升高至高于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片（4）的当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于导热位，则控制可动翅片（4）保持当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于阻热位，则控制所述驱动装置（6）驱动可动翅片（4）旋转至导热位；
当所述实时温度持续降低至低于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片（4）的当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于阻热位，则控制可动翅片（4）保持当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于导热位，则控制所述驱动装置（6）驱动可动翅片（4）旋转至阻热位；
在所述锂离子电池组（3）结束工作时，所述温度检测单元（7）间断地检测电池内壳内部实时温度，并传输至控制器，所述控制器基于接收的所述实时温度作如下判定：
当所述实时温度大于第一预设温度时，所述控制器即检测可动翅片（4）的当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于阻热位，则控制可动翅片（4）保持当前位置状态，如所述可动翅片（4）处于导热位，则控制所述驱动装置（6）驱动可动翅片（4）旋转至阻热位；
当所述实时温度小于等于第一预设温度时，即控制所述可动翅片（4）保持当前位置状态；
其中，所述第一预设温度比所述相变材料（5）熔点温度高出5-10摄氏度。
2.根据权利要求1所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：所述电池外壳（1）两侧分别设有第一通风孔和第二通风孔，所述第一通风孔内设进风单元（11），所述第二通风孔内设出风单元（12），所述进风单元（11）和所述出风单元（12）分别与控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：所述电池内壳（2）外壁朝向所述进风单元（11）一侧设有加热单元（13），以便在低温工况对锂离子电池组（3）额外供热，所述加热单元（13）与控制器电连接。
4.根据权利要求3所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：所述出风单元（12）优选电动百叶窗。
5.根据权利要求1所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：所述可动翅片（4）表面设有多个通孔，以留置出所述相变材料（5）液化后的流动通道。
6.根据权利要求1所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：每个所述可动翅片（4）均对应设置至少一个第一到位缓冲机构（8），以确保所述可动翅片（4）与相应电池单体（31）外壁抵接；所述第一到位缓冲机构（8）包括滑移片（81）、滑移杆（82）、压缩弹簧（83）、限位块（84）和防脱螺母（85）；所述滑移片（81）与相应电池单体（31）朝向电池内壳（2）一侧滑动连接；所述滑移片（81）远离相应可动翅片（4）一侧设有滑移杆（82），所述滑移杆（82）贯穿所述限位块（84）后与防脱螺母（85）螺纹连接；所述限位块（84）设置于电池单体（31）朝向电池内壳（2）一侧；所述滑移片（81）与限位块（84）之间夹设所述压缩弹簧（83），且所述压缩弹簧（83）套设于滑移杆（82）外周。
7.根据权利要求6所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：每个所述可动翅片（4）均对应设置至少一个第二到位缓冲机构（9），所述第二到位缓冲机构（9）设置于电池内壳（2）内壁，且所述第一到位缓冲机构（8）和第二到位缓冲机构（9）分设于相应可动翅片（4）的两侧，所述第二到位缓冲机构（9）至少包括弹性垫。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：所述驱动装置（6）包括旋转电机（61）、双齿面齿条（62）、主动齿轮（63）和第一从动齿轮（64）；所述电池内壳（2）由第一壳壁（21）、第二壳壁（22）、第三壳壁（23）和第四壳壁（24）合围而成，所述第一壳壁（21）外侧滑动连接有双齿面齿条（62），所述双齿面齿条（62）朝向散热通道一侧设有第一齿面（621），所述双齿面齿条（62）朝向锂离子电池组（3）一侧设有第二齿面（622）；所述旋转电机（61）设置于所述散热通道内，所述旋转电机（61）输出轴外周套设主动齿轮（63），所述主动齿轮（63）与第一齿面（621）啮合传动；位于所述第一壳壁（21）一侧的全部所述第一转轴（41）顶端外周均套设第一从动齿轮（64），全部所述第一从动齿轮（64）均分别与第二齿面（622）啮合传动。
9.根据权利要求8所述的基于可动翅片和相变材料的锂离子电池热管理方法，其特征在于：所述第二壳壁（22）外侧滑动连接有组合齿条（66），所述组合齿条（66）包括第一齿条（661）和第二齿条（662）；所述第一齿条（661）与第二壳壁（22）外侧滑动连接，且所述第一齿条（661）与双齿面齿条（62）平齐；所述第一齿条（661）靠近双齿面齿条（62）一端顶面延伸设置有第二齿条（662）；所述第一壳壁（21）和第二壳壁（22）的夹角处设置有第二转轴（65），所述第二转轴（65）顶端外周套设有第二从动齿轮（67）和第三从动齿轮（68），所述第二从动齿轮（67）与第二齿面（622）啮合传动，所述第三从动齿轮（68）位于第二从动齿轮（67）上方并与第二齿条（662）啮合传动。
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