CN117175059A - 一种电池热管理***及热管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池热管理***及热管理方法，包括：电池模块，所述电池模块包括多个间隔设置的电池，电池间的间隙设置有相变材料，所述相变材料内设有液冷管道；温度传感器，所述温度传感器设置于所述电池侧壁；换热器，所述换热器与液冷管道连通，所述换热器连接有空调***，用于为液冷管道换热；转子泵，所述转子泵连接有冷却水箱，用于为液冷管道提供冷却液；电子控制单元，所述电子控制单元与转子泵和温度传感器电连，用于接收温度传感器感应的温度以及控制转子泵。可解决单一使用相变材料的热管理技术的不足，设计出相变材料与液冷结合的热管理***。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池热管理***及热管理方法。
背景技术
动力电池作为电动汽车的核心部件，其安全性和稳定性一直是业内研究的热点。优秀的热管理***不仅能够增加电动汽车的安全性能，还能提升驾驶人员的舒适性以及车辆的续航性能。
目前市面上主流的动力电池有四种，即铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池以及锂离子电池。铅酸电池具有成本低、可靠性高、能在大电流放电的条件下工作且工作范围宽等优点，但体积大，能量密度与功率密度低，循环寿命短。另外，铅酸电池含有重金属铅，对环境造成严重污染，铅酸电池的电解液为浓硫酸，发生强烈碰撞时，会引起***，进而威胁驾驶员和乘客的生命安全。镍氢电池整体性能良好，具有较高的比功率、较宽的使用温度范围、较多的使用循环次数，冲击和稳定性好，但均匀性差、镍钴原材料的稀缺导致价格较高、安全性能较低，使其无法在纯电动汽车广泛使用。
相比之下，锂离子电池具有以下突出优势：具有较高的能量密度和较大的工作压力，质量轻，同等容量下的体积更小，应用范围增大，自放电率比较低，荷电保持能力较强，允许工作的温度范围宽(-20℃～60℃充电，-40℃～65℃放电)。同样的，由于纯电动汽车的一次充电续航里程完全由动力电池一次充电存储的电量决定，因此，在二次电池体系中，具有较高能量密度和功率密度的锂离子电池成为纯电动汽车的主流选择。
目前，电池热管理***主要采用的方法包括液冷、风冷、相变材料等。其中，液冷技术是应用最为广泛的一种方法。该技术通过将冷却剂循环流过电池组，将电池产生的热量带走，达到控制电池温度的目的。液冷技术具有散热效果好、稳定性高等优点，但也存在着***复杂、成本高等缺点。风冷技术是将风流过电池组以降低电池温度的一种方法，具有***简单、成本低等优点，但通常难以满足高功率电池的冷却需求。相变材料技术则是利用物质相变释放或吸收热量来达到控制电池温度的目的，具有对温度响应快、稳定性好等优点，但也存在着相变温度难以精确控制等问题。单一的电池热管理方式难以满足现代电动汽车对热管理的要求，因此需要研发一种新型热管理***来提升热管理效果。
发明内容
为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种电池热管理***。可解决单一使用相变材料的热管理技术的不足，设计出相变材料与液冷结合的热管理***。
本发明为解决其问题所采用的技术方案是：
一种电池热管理***，包括：电池模块，所述电池模块包括多个间隔设置的电池，电池间的间隙设置有相变材料，所述相变材料内设有液冷管道；温度传感器，所述温度传感器设置于所述电池侧壁；换热器，所述换热器与液冷管道连通，所述换热器连接有空调***，用于为液冷管道换热；转子泵，所述转子泵连接有冷却水箱，用于为液冷管道提供冷却液；电子控制单元，所述电子控制单元与转子泵和温度传感器电连，用于接收温度传感器感应的温度以及控制转子泵。
通过采用上述方案，可为电池模块设置两种散热方式，包括相变材料的散热方式和液冷管道的散热方式，电子控制***可以根据采集电池温度，判断是否需要采用两种散热方式同时为电池模块散热，提高散热效果的同时，采用最优的方案，从而降低液冷管道所在的液冷***工作的能量损耗。
进一步地，所述电池模块包括一侧敞开的电池壳体，所述相变材料填充于所述电池壳体内，所述相变材料在电池壳体敞开的一侧设置有若干敞开的电池腔，所述相变材料内的液冷管道设置有多条，每条所述液冷管道均绕设于电池腔，且穿出所述电池壳体形成冷却液进口和冷却液出口。
通过采用上述方案，通过将液冷管道绕设于电池腔，可对电池腔内的电池进行均匀换热，防止电池自身的不同部位存在较大温度差。
进一步地，所述电池呈线性排列，所述液冷管道设置有至少两条，每条所述液冷管道均蛇形排列于所述电池侧表面，每个所述电池至少三个侧面与一条液冷管道接触。
通过采用上述方案，通过蛇形排列的液冷管道可与所述电池的至少三面接触，提高接触面积，增大换热效果。
进一步地，每条所述液冷管道的冷却液进口和冷却液出口均位于所述电池壳体的同一侧，相邻的两个液冷管道的冷却液进口和冷却液出口位于所述电池壳体的不同侧，所述电池的每个侧面均与至少一条液冷管道接触。
通过采用上述方案，通过将液冷管道交错反向设置，提高换热效果的同时，能够保证电池的温度均匀，出现单个电池温度较高的可能性较小。
进一步地，所述电池腔为方形腔，所述电池为方型电池，所述电池的电极朝向电池腔敞开的方向，所述液冷管道为方形管道。
通过采用上述方案，可适配方形电池，提高与电池的贴合度。
进一步地，所述液冷管道为多段管道拼合而成，且每段管道之间呈90°焊接。
通过采用上述方案，可与方形电池完美贴合，提高散热效果。
进一步地，所述温度传感器设置有多个，电池除电极所在面以外的其他面均至少设置有一个温度传感器。
通过采用上述方案，通过对电池的五个面进行温度采集，可精确感知每个电池的温度，有利于热管理***进行管控。
一种电池热管理方法，包括如下步骤：S1：检测：通过温度传感器实时检测电池的工作温度，电子控制单元读取多个不同位置的温度传感器检测的电池温度，记录电池当前的最高温度T0和最大温差△T；S2：判定：判断最高温度T0是否大于预设值T1或△T是否大于预设值T2，当判断为是时，则电子控制单元控制转子泵开启液冷管道；S3：换热：转子泵开启后，冷却水箱为液冷管道提供冷却液，换热器为液冷管道换热，降温后的冷却液经过冷却液进口进入电池壳体的变相材料内吸热，并从冷却液出口再次流回冷却水箱形成闭合回路。
通过采用上述方案，可针对不同电池的不同温度进行温度管控，当电池温度小于预设值T1时，可采用电池模块自身的相变材料进行散热，相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力，因此随着电池温度的升高可以吸收大量热，当电池温度高于预设值T1时，开启液冷管道，能够将相变材料吸收的电池热量带走同时为相变材料存储更多的低温，从而使得相变材料能够持续吸收电池自身产生的热量，达到温度管控的效果。
进一步地，预设值T1为40℃，预设值T2为5℃。
通过采用上述方案，通过实验测试，电池温度在40℃时相对较为安全，将预设值T1设置为40℃能够提高电池使用寿命，同时预设值T2能够将电池之间的温差设置为小于5℃，避免电池存在较大温差，进一步提升电池工作稳定。
进一步地，S3中所述电子控制单元控制转子泵运转后，控制冷却液在冷却管道内的流速位于0.1m/s-0.3m/s之间。
通过采用上述方案，通过控制液冷管道的冷却液流速，能够提高换热速度，提高电池的热管控能力，最大化热管理效果。
综上所述，本发明提供的一种电池热管理***及热管理方法具有如下技术效果：
1.通过采用相变材料和液冷管道的结合，能够实现一种结构简单，热管理效果良好的管理***，相比于单一的相变材料具有可持续性散热的效果，弥补了相变材料在散热后期热量堆积的缺点；相比于单一的液冷管道而言，使得液冷管道的安装结构复杂度较低，同时相变材料可以与电池全面贴合，相比单一液冷管道提高了电池的换热面积；
2.通过温度传感器识别电池温度，使变相材料在融化后通过液冷管道对其进行降温，避免电池在变材料完全融化后出现温度骤升现象；
3.通过电子控制单元可以实现根据温度传感器的采集实现电池的智能热管控功能，实现对电池温度的实时监测，精准液冷降温，同时能够通过控制冷却液的流速降低液冷***的能耗。
附图说明
图1为本发明实施例的电池模块结构示意图；
图2为本发明实施例的电池壳体结构示意图；
图3为本发明实施例的液冷管道结构示意图；
图4为本发明实施例的液冷***模块连接结构示意图；
图5为本发明实施例的改变液冷管内液体流速的情况下电池的最高温度和最大温差对比图。
其中，附图标记含义如下：1、电池；2、相变材料；3、电池壳体；4、液冷管道；5、正极；6、负极；7、冷却液出口；8、冷却液进口；9、电池腔；10、孔洞；11、电池模块；12、温度传感器；13、换热器；14、空调***；15、转子泵；16、冷却水箱；17、电子控制单元。
具体实施方式
为了更好地理解和实施，以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
本发明的实施例1参阅图1-图4所示，公开了一种电池热管理***，包括电池模块11、温度传感器12、换热器13、转子泵15和电子控制单元17，所述电池模块11内包括包裹电池1的相变材料2和穿设于所述相变材料2的液冷管道4，所述转子泵15与液冷管道4连接，所述转子泵15和温度传感器12与电子控制单元17电连，用于数据传输，所述转子泵15采用球形转子泵15，所述换热器13与液冷管道4连通，用于为液冷管道4内的冷却液换热。可为电池模块11提供两种散热方式，包括相变材料2的散热方式和液冷管道4的散热方式，电子控制***可以根据采集电池1温度，判断是否需要采用两种散热方式同时为电池模块11散热，提高散热效果的同时，采用最优的方案，从而降低液冷管道4所在的液冷***工作的能量损耗；确保电池1在工作过程中保持良好的温度均匀性，能够克服电池1在高倍率放电条件下相变材料2完全融化后散热效果差的缺点，并且通过温度传感器12监测电池1的温度分布来控制液冷***中转子泵15运行，从而实现冷却液流通换热，提高***的运行效率并节约能源的消耗。
其中，所述电池模块11采用车用方形磷酸铁锂电池1，具体的，所述电池模块11包括一侧敞开的电池壳体3，所述电池壳体3采用铝制定制形成矩形方腔，所述电池壳体3内充注有复合相变材料2，充注后使得所述相变材料2在电池壳体3敞开的一侧设置有若干敞开的电池腔9，在本实施例1中，所述电池腔9呈线性间隔设置，三个所述方形磷酸铁锂电池1分别放入三个方形的电池腔9内，所述方形磷酸铁锂电池1的电极朝向电池壳体3敞开的一侧，所述电极中的正极5和负极6具间隔设置，以使电池1的正极5和负极6裸露在外方便装配连接。所述电池1之间的相变材料2中设置有多个蛇形排列的液冷管道4，每个液冷管道4的两端分别为冷却液进口8和冷却液出口7，且每个冷却管道的冷却液进口8和冷却液出口7均从电池壳体3的同一侧面预留的孔洞10穿出，便于接入冷却液。
在其他实施例中，所述电池模块11可以采用其他类型的电池1，且形状不限于是矩形或圆柱形，且电池壳体3的形状也不做具体限制，电池1的数量同样可以根据实际情况进行增减，同样的，所述液冷管道4的数量及分布情况也可根据不同壳体结构进行变更，以适配不同电池模块11，所述转子泵15也可以更换为其他类型的泵，能够控制冷却液进出即可。
为了提高液冷管道4在变相材料中的换热效果，本实施例1设置有五个液冷管道4，每个液冷管道4均为铝管拼合而成，具体的，所述液冷管道4采用矩形铝管，将矩形铝管45°斜切成7端，其次首尾焊接拼合形成M型液冷管道4，使得液冷管道4能够S型绕设于三个电池1的侧面，每个所述电池1至少三个侧面与一条液冷管道4接触。相邻的液冷管道4180°翻转设置，使得相邻的两个液冷管道4的冷却液进口8和冷却液出口7从电池壳体3的两个相对侧面预留的孔洞10穿出，通过如此设置，可使两个相邻的液冷管道4能够覆盖电池1的四个侧面，从而使得所述电池1的每个侧面均与至少一条液冷管道4接触。
在其他实施例中，所述液冷管道4可以采用圆形管或其他型管来代替，同样的，所述电池1最好呈线性排列，所述液冷管道4设置有至少两条，每条所述液冷管道4均蛇形排列于所述电池1侧表面，每个所述电池1至少三个侧面与一条液冷管道4接触，通过蛇形排列的液冷管道4可与所述电池1的至少三面接触，提高接触面积，增大换热效果。每条所述液冷管道4的冷却液进口8和冷却液出口7也可以不从电池壳体3的同一侧孔洞10穿出，相邻的两个液冷管道4的冷却液进口8和冷却液出口7从所述电池壳体3的不同侧孔洞10穿出即可，能够使所述电池1的每个侧面均与至少一条液冷管道4接触，通过将液冷管道4交错设置，提高换热效果的同时，能够保证电池1的温度均匀，出现单个电池1温度较高的可能性较小，通过将液冷管道4绕设于电池腔9，可对电池腔9内的电池1进行均匀换热，防止电池1自身的不同部位存在较大温度差。
为了适配本实施例1中的电池壳体3，本发明提供了一种相变材料2制备方法，由石蜡和膨胀石墨混合制作，具体的，所述膨胀石墨的质量分数为10％，制备方法如下：首先将相变材料2RT44HC加入70℃水浴中加热，待其完全熔化后再加入膨胀石墨，搅拌震荡使两者混合均匀，随后冷却至室温即可制得复合相变材料2。在本实施例1中，将电池1和液冷管道4先装配于电池壳体3内，然后倒入相变材料2即可实现电池模块11的制作，降低了液冷管道4的复杂度，简化了装配步骤。
在本实施例1中，所述方形磷酸铁锂电池1的尺寸为L70 mm×W27 mm×H100 mm，5个所述液冷管道4之间的间隔在4-6mm，所述相变材料2的厚度为6-8mm，冷却液的种类为去离子水，所述液冷管道4的尺寸为2mm×5mm，壁厚为0.5mm。
需要说明的是，所述温度传感器12设置有多个，在电池1除电极所在面以外的其他面均至少设置有一个温度传感器12，本实施例1中，所述温度传感器12每个电池1的侧面均设置有一个，且位于中央位置，能够准确采集电芯的温度变化，通过对电池1的五个面进行温度采集，可精确感知每个电池1的温度，有利于热管理***进行管控。
本发明还涉及一种电池热管理方法，包括制作、检测、判定和换热等步骤，首先根据不同的电池1种类及形状进行电池壳体3及液冷管道4的制作，同时向电池壳体3内填充相变材料2，固化后即形成电池模块11，此时电池1侧面的温度传感器12受电子控制单元17的控制启动或关闭。
电池1的工作包括两种，第一种为车辆正常行驶状态，该状态下电池1温度较低，即最大温度低于转子泵15的开阀温度，仅依靠相变材料2进行散热。第二种为车辆在高功率运行时的状态，该状态下电池1温度大于转子泵15的开阀温度，该状态下所述电子控制单元17控制温度传感器12开启实时监控，电池1温度受到温度传感器12的实施信息采集并反馈至电子控制单元17。具体的，通过温度传感器12实时检测电池1的工作温度，电子控制单元17读取多个不同位置的温度传感器12检测的电池1温度，记录电池1当前的最高温度T0和最大温差△T；
此时，判断最高温度T0是否大于预设值T1或最大温差△T是否大于最大温差预设值T2，所述电子控制单元17输入的预设值T1为40℃，即转子泵15的开阀温度为40℃，预设值T2为5℃，因此，当判断最高温度T0大于40℃或最大温差△T大于5℃时，所述电子控制单元17控制转子泵15启动液冷***，所述换热器13通过空调***14对液冷管道4内的冷却液进行热交换，所述冷却水箱16中的冷却液经过冷却后经冷却液进口8进入电池壳体3的变相材料内吸热，液冷管道4经冷却液出口7流出的冷却液通过转子泵15再流回冷却水箱16，得到闭合的循环冷却回路。
需要说明的是，实验测试，电池1温度在40℃时相对较为安全，将预设值T1设置为40℃能够提高电池1使用寿命，同时预设值T2能够将电池1之间的温差设置为小于5℃，避免电池1存在较大温差，进一步提升电池1工作稳定。
本电池1的热管理方法可针对不同电池1的不同温度进行温度管控，当电池1温度小于预设值T1时，可采用电池模块11自身的相变材料2进行散热，相变材料2具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力，因此随着电池1温度的升高可以吸收大量热，当电池1温度高于预设值T1时，开启液冷管道4，能够将相变材料2吸收的电池1热量带走同时为相变材料2存储更多的低温，从而使得相变材料2能够持续吸收电池1自身产生的热量，达到温度管控的效果。
为了实现低消耗且达到最优热管理，针对本电池1热管理***中的冷却液流速进行简单的对照实验，实验中控制电池的放电倍率为6C，分别通过电子控制单元17控制转子泵15，从而改变液冷管道4内的冷却液流速，所述转子泵15再用球形转子泵15精准控制流速，分别采集冷却液的流速在0.05m/s、0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s以及0.4m/s时，温度传感器12采集到的电池1最大温度及电池1间的最大温差数据，实验结果如下：
| 冷却液流速(m/s) | 电池最高温度(℃) | 电池最大温差(℃) |
| 0.05 | 32.82 | 6.38 |
| 0.1 | 31.57 | 5.61 |
| 0.2 | 30.8 | 5.18 |
| 0.3 | 30.44 | 4.96 |
| 0.4 | 30.24 | 4.82 |
由上表及图5可知，冷却液流速与当前采集到的最高温度T0及最大温差△T均呈反比，即冷却液流速越快，电池1的最大温度越低，电池1间的温差越小，当冷却液流速高于0.2m/s时，能够发现电池1的降温速度急剧变慢，最大温差也变化甚微，因此，为了使热管理***更加的节省能源消耗，控制冷却液流速在0.1m/s-0.3m/s之间为最优，能够使球形转子泵15消耗的能源相对较低的情况下，达到最优的热管理效果。
综上所述，本发明提供的一种电池热管理***及热管理方法具有如下技术效果：
1.通过采用相变材料2和液冷管道4的结合，能够实现一种结构简单，热管理效果良好的管理***，相比于单一的相变材料2具有可持续性散热的效果，弥补了相变材料2在散热后期热量堆积的缺点；相比于单一的液冷管道4而言，使得液冷管道4的安装结构复杂度较低，同时相变材料2可以与电池1全面贴合，相比单一液冷管道4提高了电池1的换热面积；
2.通过温度传感器12识别电池1温度，使变相材料在融化后通过液冷管道4对其进行降温，避免电池1在变材料完全融化后出现温度骤升现象；
3.通过电子控制单元17可以实现根据温度传感器12的采集实现电池1的智能热管控功能，实现对电池1温度的实时监测，精准液冷降温，同时能够通过控制冷却液的流速降低液冷***的能耗。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池热管理***，其特征在于，包括：
电池模块(11)，所述电池模块(11)包括多个间隔设置的电池(1)，电池(1)间的间隙设置有相变材料(2)，所述相变材料(2)内设有液冷管道(4)；
温度传感器(12)，所述温度传感器(12)设置于所述电池(1)侧壁；
换热器(13)，所述换热器(13)与液冷管道(4)连通，所述换热器(13)连接有空调***(14)，用于为液冷管道(4)换热；
转子泵(15)，所述转子泵(15)连接有冷却水箱(16)，用于为液冷管道(4)提供冷却液；
电子控制单元(17)，所述电子控制单元(17)与转子泵(15)和温度传感器(12)电连，用于接收温度传感器(12)感应的温度以及控制转子泵(15)。
2.根据权利要求1所述的一种电池热管理***，其特征在于，所述电池模块(11)包括一侧敞开的电池壳体(3)，所述相变材料(2)填充于所述电池壳体(3)内，所述相变材料(2)在电池壳体(3)敞开的一侧设置有若干敞开的电池腔(9)，所述相变材料(2)内的液冷管道(4)设置有多条，每条所述液冷管道(4)均绕设于电池腔(9)，且穿出所述电池壳体(3)形成冷却液进口(8)和冷却液出口(7)。
3.根据权利要求2所述的一种电池热管理***，其特征在于，所述电池(1)呈线性排列，所述液冷管道(4)设置有至少两条，每条所述液冷管道(4)均蛇形排列于所述电池(1)侧表面，每个所述电池(1)至少三个侧面与一条液冷管道(4)接触。
4.根据权利要求3所述的一种电池热管理***，其特征在于，每条所述液冷管道(4)的冷却液进口(8)和冷却液出口(7)均位于所述电池壳体(3)的同一侧，相邻的两个液冷管道(4)的冷却液进口(8)和冷却液出口(7)位于所述电池壳体(3)的不同侧，所述电池(1)的每个侧面均与至少一条液冷管道(4)接触。
5.根据权利要求2所述的一种电池热管理***，其特征在于，所述电池腔(9)为方形腔，所述电池(1)为方型电池(1)，所述电池(1)的电极朝向电池腔(9)敞开的方向，所述液冷管道(4)为方形管道。
6.根据权利要求5所述的一种电池热管理***，其特征在于，所述液冷管道(4)为多段管道拼合而成，且每段管道之间呈90°焊接。
7.根据权利要求1所述的一种电池热管理***，其特征在于，所述温度传感器(12)设置有多个，电池(1)除电极所在面以外的其他面均至少设置有一个温度传感器(12)。
8.一种电池热管理方法，采用权利要求1-7任一项所述的一种电池热管理***，其特征在于，包括如下步骤：
S1：检测：通过温度传感器(12)实时检测电池(1)的工作温度，电子控制单元(17)读取多个不同位置的温度传感器(12)检测的电池(1)温度，记录电池(1)当前的最高温度T0和最大温差△T；
S2：判定：判断最高温度T0是否大于预设值T1或△T是否大于预设值T2，当判断为是时，则电子控制单元(17)控制转子泵(15)开启液冷管道(4)；
S3：换热：转子泵(15)开启后，冷却水箱(16)为液冷管道(4)提供冷却液，换热器(13)为液冷管道(4)换热，降温后的冷却液经过冷却液进口(8)进入电池壳体(3)的变相材料内吸热，并从冷却液出口(7)再次流回冷却水箱(16)形成闭合回路。
9.根据权利要求8所述的一种电池热管理方法，其特征在于，预设值T1为40℃，预设值T2为5℃。
10.根据权利要求8所述的一种电池热管理方法，其特征在于，S3中所述电子控制单元(17)控制转子泵(15)运转后，控制冷却液在冷却管道内的流速位于0.1m/s-0.3m/s之间。
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| CN202311027040.0A CN117175059A (zh) | 2023-08-15 | 2023-08-15 | 一种电池热管理***及热管理方法 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108879019A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-11-23 | 华南理工大学 | 一种电池热管理***及控制方法 |
| CN209418720U (zh) * | 2018-09-13 | 2019-09-20 | 吉林大学 | 电池组温度主动均衡*** |
| CN210443645U (zh) * | 2019-10-22 | 2020-05-01 | 衢州市硕通汽车零部件有限公司 | 纯电动汽车多***耦合热管理*** |
| CN210723286U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-06-09 | 河南海宏科技有限公司 | 一种40度以下环境高功率锂电池组结构 |
| CN213071218U (zh) * | 2020-09-29 | 2021-04-27 | 扬州大学 | 一种新型的车用锂电池热管理装置 |
| CN216120476U (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-22 | 浙江水利水电学院 | 一种具有相变蓄热液冷式电池组散热装置 |
| US20230216102A1 (en) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | University Of Nottingham Ningbo China | Lithium-ion battery thermal management system and method based on phase change material and mutually embedded fins |
-
2023
- 2023-08-15 CN CN202311027040.0A patent/CN117175059A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108879019A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-11-23 | 华南理工大学 | 一种电池热管理***及控制方法 |
| CN209418720U (zh) * | 2018-09-13 | 2019-09-20 | 吉林大学 | 电池组温度主动均衡*** |
| CN210443645U (zh) * | 2019-10-22 | 2020-05-01 | 衢州市硕通汽车零部件有限公司 | 纯电动汽车多***耦合热管理*** |
| CN210723286U (zh) * | 2019-10-29 | 2020-06-09 | 河南海宏科技有限公司 | 一种40度以下环境高功率锂电池组结构 |
| CN213071218U (zh) * | 2020-09-29 | 2021-04-27 | 扬州大学 | 一种新型的车用锂电池热管理装置 |
| CN216120476U (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-22 | 浙江水利水电学院 | 一种具有相变蓄热液冷式电池组散热装置 |
| US20230216102A1 (en) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | University Of Nottingham Ningbo China | Lithium-ion battery thermal management system and method based on phase change material and mutually embedded fins |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李玉忠等: "《普通高等教育十三五汽车类规划教材 新能源汽车技术概论》", 31 March 2020, 机械工业出版社, pages: 2 - 5 * |
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