一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统技术方案

本公开涉及一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统，所述系统包括锂电池组、热管、液体槽、加热器、散热器、泵、风扇、管道、传感器及控制单元。本公开通过热管与其他辅助设备间的耦合匹配，对各种行驶工况下的电动汽车车用锂电池组进行加热或冷却，从而控制电池表面及电池箱体温度，并有效的缩小电池表面温度梯度，使车载锂电池组工作在一个合适的温度范围之内。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统
本公开涉及电动汽车使用的锂电池热管理系统，具体涉及一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统。技术背景随着能源危机和环境污染的日益加剧，新能源汽车替代传统发动机汽车已成为当今世界各国汽车工业发展的必然趋势。更重要的是，在目前各种新能源汽车技术及产品开发中，电动汽车已然成为未来发展的主力军。以中国为例，截止2015年底，其电动汽车的保有量占新能源汽车的比例已超过了56％。而锂离子电池更凭借其优良的性能，被视为电动汽车的理想动力源。但另一方面，应该看到目前在全社会全面推广电动汽车的条件还未成熟。这主要是因为一方面充电桩等必要的配套设施建设还不完善。另一方面，相关车用电池其有限的容量及高昂的价格也制约了电动汽车产业的大规模商业化。就更具体的技术问题而言，锂电池是依靠其内部的化学反应产生能量，作为输入功率驱动电动汽车工作。在此过程中，相关化学反应会产生大量热量。若这些热量得不到及时排出，则会升高锂电池表面和电池箱体内部的运行温度，并在锂电池表面形成明显的温度梯度，严重影响锂电池的充、放电效率和使用寿命。同时，积聚过多热量的锂电池箱也会给电动汽车的运行带来严重的安全隐患。近年来，多起电动汽车自燃事件都与车用电池充、放电时过多的产热紧密相关。因此，开发电动汽车车用锂电池组的热管理系统，用以调节锂电池表面及电池箱内工作温度，缩小锂电池表面温度梯度，成为电动汽车研发中必不可少的内容。目前主流的电动汽车锂电池组热管理方式主要有风冷、液冷及使用相变材料冷却。风冷热管理系统主要依靠空气在锂电池箱内流动，从而将锂电池产生的热量散发到外界环境中。通常，风冷热管理系统造价低、易实现，现被各大汽车厂商所青睐。但风冷热管理系统所用工质为空气，其对流换热系数低，传热效果并不理想。已有文献研究表明尽管风冷热管理系统能满足并联式电池组的散热要求，但该系统却不适合串联排布和大尺寸的电池组。液冷热管理系统是使用液体来代替空气进行散热。很显然，该系统有更好的散热效果。但由于将液体与电池组直接接触，会存在因液体泄露而造成电池短路的风险。同时，液冷热管理系统较空冷热管理系统复杂且设备笨重，造价也偏高。除此之外，使用相变材料也是目前正在研发的以期能用于锂电池组热管理的一种技术手段。该技术主要是利用特殊材料相变时需要吸收热量的原理，从而带走电池产生的热量。但相变材料热管理系统在材料完全融化后会丧失吸热能力。同时，相关相变材料在相变过程中可控性较差。
技术实现思路
基于此，本公开揭示了一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统，所述系统包括：锂电池组、锂电池箱体、加热回路、散热回路、温度传感器和控制单元；所述锂电池箱体用于放置锂电池组及热管；所述温度传感器用于检测锂电池箱体内锂电池所处环境的温度值，并将所述温度值反馈给控制单元；所述控制单元，用于根据反馈的所述温度值来控制加热回路或散热回路工作：在所述控制单元的控制下，所述加热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的加热；所述散热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的散热。本公开具有以下有益效果：1、本公开设计的是一套完备的锂电池控温热管理系统。它能根据锂电池不同的工作条件对其进行加热或冷却。由于采用了热管，本公开既能在寒冷恶劣天气条件下对电动汽车进行冷启动，同时也能在电动汽车进行一些大功率行驶时(如连续加速或爬坡)对电池及时进行散热，有效保证其锂电池组工作在合理的温度范围之内。2、本公开采用的热管，具有较高的传热效率，所述热管与液体的充分接触强化了本系统的热响应能力，能快速抑制锂电池表面及电池箱内温度波动，降低锂电池表面的温度梯度。3、本公开所涉及的热管竖直段采用扁平管形，可以有效减小锂电池箱的体积，并能保证车辆颠簸行进时，热管与锂电池表面的充分接触。4、本公开利用热管作为主要传热部件，具有布置灵活的优势。所涉液体槽的形状和位置可根据实际空间条件进行调配、改变。5、本公开所包含的锂电池热管理控制单元，能对锂电池表面及电池箱内温度变化进行动态调节，有利于节约相关设备的运行能耗，提高系统能效。附图说明图1为本公开一个实施例中基于热管的电动汽车锂电池热管理系统的结构示意图；图2为图1的侧视结构示意图；图3为本公开一个实施例中的热管和锂电池的俯视结构示意图；图4为本公开一个实施例中的热管外形示意图；其中，1-液体槽保温层，2-液体槽，3-电池箱体，4-电池箱保温层，5-热管，6-温度传感器，7-锂电池，8-加热器，9-泵，10-管道，11-散热器，12-风扇，13-控制单元。具体实施方式下面结合附图1-4和具体的实施例对本公开进行详细说明。在一个实施例中，本公开揭示了一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统，其特征在于，所述系统包括：锂电池箱体、加热回路、散热回路、温度传感器和控制单元；所述系统包括：锂电池组、锂电池箱体、加热回路、散热回路、温度传感器和控制单元；所述锂电池箱体用于放置锂电池组及热管；所述温度传感器用于检测锂电池箱体内锂电池所处环境的温度值，并将所述温度值反馈给控制单元；所述控制单元，用于根据反馈的所述温度值来控制加热回路或散热回路工作：在所述控制单元的控制下，所述加热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的加热；所述散热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的散热。在本实施例中，所述的热管将既使用于加热回路，也使用于散热回路。所述热管为内部具有毛细结构的可逆热管，热量在热管两端根据实际工况条件进行传递。在加热工况条件下，在所述控制单元作用下，热管将作为所述加热回路的一部分，将液体槽中液体中的热量导入至锂电池表面，从而提高锂电池及电池箱体内的环境温度；在散热工况下，热管将作为所述散热回路的一部分，将锂电池表面及电池箱体内的热量导出至液体槽中的液体中。在本实施例中，如图1和图2所示，所述系统利用热管的优良传热特性，在避免液体与电池组进行直接接触的前提下，在锂电池表面及电池箱与液体槽中液体间进行有效热量传递。从而保证复杂工况下，合理控制锂电池工作温度，减小锂电池表面温度梯度，提高锂电池充、放电效率和使用寿命。更优的，所述加热回路包括加热器、热管和液体槽；所述加热器用于对液体槽中的液体进行加热，液体槽中加热后的液体通过热管将热量传导至锂电池表面，实现对锂电池表面及电池箱体内锂电池所处环境的加热。更优的，所述散热回路包括散热器、热管和液体槽；所述热管将锂电池表面热量传至液体槽内的液体中。更优的，所述散热回路还包括风扇、泵和管道；所述风扇用于强化散热器空气侧的热量散发；所述管道用于将液体在液体槽和散热器间进行传输；所述泵用于驱动液体槽中液体在管道及散热器中流动。在本实施例中，所述锂电池箱体外部设置有保温层，用于给锂电池箱提供一个温度稳定的环境。在一个实施例中，所述热管为L型热管。在本实施例中，如果电动汽车的空间安排有特殊要求，如只有电池箱上方有空间，而下方无空间。液体槽可安放于电池箱上方，相关热管布置将采用倒L型。在本实施例中，所述锂电池组由多个单体锂电池组成。所述锂电池箱的一端开有与热管数目相同的小孔，所述孔洞用于通过所述L型热管。在一个实施例中，所述L型热管由竖直段和水平段两部分构成。竖直段热管部分经压扁工艺制成为扁平管形。而水平段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统，其特征在于，所述系统包括：锂电池组、锂电池箱体、加热回路、散热回路、温度传感器和控制单元；所述锂电池箱体用于放置锂电池组及热管；所述温度传感器用于检测锂电池箱体内锂电池所处环境的温度值，并将所述温度值反馈给控制单元；所述控制单元，用于根据反馈的所述温度值来控制加热回路或散热回路工作：在所述控制单元的控制下，所述加热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的加热；所述散热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的散热。

【技术特征摘要】
1.一种基于热管的电动汽车锂电池热管理系统，其特征在于，所述系统包括：锂电池组、锂电池箱体、加热回路、散热回路、温度传感器和控制单元；所述锂电池箱体用于放置锂电池组及热管；所述温度传感器用于检测锂电池箱体内锂电池所处环境的温度值，并将所述温度值反馈给控制单元；所述控制单元，用于根据反馈的所述温度值来控制加热回路或散热回路工作：在所述控制单元的控制下，所述加热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的加热；所述散热回路利用热管实现对锂电池表面及锂电池所处环境的散热。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选的，所述加热回路包括：加热器、热管和液体槽；所述加热器用于对液体槽中的液体进行加热，液体槽中加热后的液体的热量将通过热管传导至锂电池箱体。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述散热回路包括：散热器、热管和液体槽；所述热管用于将锂电池箱体中的热量传导至液体槽内的液体中，再经过散热器散出。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述散热回路还包括风扇、泵和管道；所述风扇用于强化散热器空气侧的热量散发；所述管道用于在液体槽和散热器间输送液体；所述泵用于驱动液体槽中的液体在管道及散热器中流动。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述锂电池箱体外部设置有保温层。6.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述热管为L型热管。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述锂电池组包括多个锂电池。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述锂电池箱的一端开有通孔，所述通孔用于通过所述L型热管。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述L型热管的一端用导热垫固定在两个锂电池中间，另一端经锂电池箱底部的通孔伸出电池箱，浸没在液体槽的液体中。...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎玉英，李勇，石泳，汪茜，雷舒蓉，
申请(专利权)人：宁波诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33