应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统技术方案

本发明专利技术涉及电动汽车动力电池的热管理技术领域，尤其涉及一种应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统。本发明专利技术安装在汽车上，并与汽车的ECU相连接，是由电池组模块、冷却循环模块和热泵空调模块组成；将进水温度传感器、出水温度传感器、车内温度传感器、进水换向阀、出水换向阀、水泵、空调热交换器、压缩机与汽车电子控制单元ECU相连组成温度控制回路。利用相变材料的相变吸热特性充分吸收快速充、放电过程中电池散发的热量，提高了电池单体和电池组的散热效果，冬季利用电池在充放电过程中产生的热量通过空调热交换器带入车内加温，夏季可以利用热泵空调对电池组进行冷却，降低了能耗，实现了电池组的高效散热和车厢的降温。

【技术实现步骤摘要】
应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统一、
本专利技术涉及电动汽车动力电池的热管理
，尤其涉及一种应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统。二、
技术介绍
大幅度提高动力电池的充、放电速度，是目前电动汽车发展必须解决的关键问题之一。首先，电动汽车的电池组需要具备超快速充电能力。目前电动汽车的充电速度普遍较慢，采用家用交流充电器通常需要8小时的时间才能充满，采用大功率直流充电桩也需要几十分钟才能达到80％左右的电量，这与内燃机汽车数分钟内的加油时间相去甚远，严重影响了驾驶员和乘客的使用体验。其次，电动汽车的电池组需要具备大功率放电能力。电动汽车在起步、加速、爬坡等过程中会消耗大量的电能，电池的放电速度越快，车辆的动力性越强。但是，由于锂离子在电池正、负极的循环脱嵌，电池在充、放电过程中会产生大量的热，造成电池温度的升高，且充、放电速度越快，电池的产热功率和温升越大。过高的温度不仅会增加电池的内阻，还会加速电池的老化，缩短电池的使用寿命。一方面，受工作过程和自身结构的影响，电池单体在充放电时各部位的温度不同，老化速度也不一致，影响了电池单体的寿命；另一方面，由于包装、成组工艺等结构约束和电池单体自身温度分布的差异，电池组内各电池单体之间的温度也不相同，造成整个电池组的使用性能下降，影响了电池组的整体寿命，严重时还会导致电池单体热失控和电池组热扩散，威胁车内乘客的生命安全。因此，需要采用合适的技术将电池组在超快速充放电过程中产生的热量导出，并限制电池单体和电池组的温升，提高电池单体和电池组的温度一致性。此外，由于取消了内燃机，电动汽车在冬季使用时需要使用电池的电量对车内进行加热，目前常用的加热方式主要有电阻丝制热和热泵制热两种。这两种制热方式均需要消耗电池组的能量。而电池在超快速充放电过程中产生的热量又没有得到有效的利用，造成了能量的浪费。目前电动汽车动力电池组的热管理方式主要有风冷、液冷、热管冷却和相变材料冷却等方式。中国国家知识产权局专利局于2017年04月26日公开了一项公布号CN106602171A，名称为“一种相变材料/空气耦合的阶级式电池热管理系统”；该技术通过在电池单体间码垛二个或二个以上数量的相变材料箱，处于电池不同位置的相变材料箱内填装不同的相变材料，用来适应电池单体表面温度分布的不均匀特性，在相变材料箱外壳设置肋片，通过风冷方式带走热量；但是相变材料箱仅覆盖了两电池单体之间的表面，无法控制电池单体其他表面的温度，且风冷换热的方式效率较低，在电池组快速充、放电时，不能及时带走热量；中国国家知识产权局专利局于2015年09月30日公开了一项公布号CN104953202A，名称为“一种动力模块化电池的温控系统”；该技术通过在电池单体两侧面布置相变温控板，在底板内设置换热流体管路，冷却液沿着换热流体管路将热量带到汽车前舱散热器，散热器将热量散到车外；但是相变材料箱同样只覆盖在电池单体的两侧面，电池的冷却面积较小，无法控制电池单体其他表面的温度，且热量直接通过散热器排到车外，没有将电池在快速充、放电过程中产生的热量合理的利用起来。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统。本专利技术安装在汽车上，并与汽车的ECU相连接，其技术方案由电池组模块、冷却循环模块和热泵空调模块组成；所述的电池组模块由车载电池单体分别与左下边角相变材料箱LX、左边中相变材料箱LZ、左上边角相变材料箱LS、下边中A相变材料箱MX、中部A相变材料箱MZ、上边中A相变材料箱MS、下边中B相变材料箱MX、中部B相变材料箱MZ、上边中B相变材料箱MS、下边中C相变材料箱MX、中部C相变材料箱MZ、上边中C相变材料箱MS、下边中D相变材料箱MX、中部D相变材料箱MZ、上边中D相变材料箱MS、右下边角相变材料箱RX、右边中相变材料箱RZ、右上边角相变材料箱RS匹配组合、包容、安装、固定构成：所述的左下边角相变材料箱LX为与下边中A相变材料箱MX组合的，包容电池单体A下部的长方形中空箱体，在与下边中A相变材料箱MX的对应面上设置LX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左下边角相变材料箱LX的上端设置LX方锥形定位凹槽，与左边中相变材料箱LZ下端设置的LZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置LX相变材料注入口；所述的左边中相变材料箱LZ为与中部A相变材料箱MZ组合的，包容电池单体A中部的长方形中空箱体，在与中部A相变材料箱MZ的对应面上设置LZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左边中相变材料箱LZ的上端设置LZ方锥形定位凹槽,与左上边角相变材料箱LS下端设置的LS方锥形定位凸台相匹配；左边中相变材料箱LZ的下端设置LZ方锥形定位凸台，与左下边角相变材料箱LX上端设置的LX方锥形定位凹槽相匹配；在箱体前面设置LZ相变材料注入口；所述的左上边角相变材料箱LS为与上边中A相变材料箱MS组合的，包容电池单体A上部的长方形中空箱体，在与上边中A相变材料箱MS的对应面上设置LS容纳电池单体上部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左上边角相变材料箱LS的下端设置LS方锥形定位凸台，与左边中相变材料箱LZ上端设置的LZ方锥形定位凹槽相匹配；左上边角相变材料箱LS在包容电池单体上部接线端子的位置设置LS接线通孔，在箱体前端面设置LS相变材料注入口；所述的下边中A相变材料箱MX为一面设置与左下边角相变材料箱LX组合包容电池单体A下部，另一面设置与下边中B相变材料箱MX组合容纳电池单体B的下部的长方形中空箱体，与左下边角相变材料箱LX及下边中B相变材料箱MX的对应面上，设置MX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；下边中相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽，与中部A相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MX相变材料注入口；所述的中部A相变材料箱MZ为一面与左边中相变材料箱LZ组合包容电池单体A中部，另一面与中部B相变材料箱MZ组合容纳电池单体B的中部的长方形中空箱体，与左边中相变材料箱LZ及中部B相变材料箱MZ的对应面上，设置MZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；中部A相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台，与下边中A相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配；中部A相变材料箱MZ上端设置MZ方锥形定位凹槽，与上边中A相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MZ相变材料注入口。所述的上边中A相变材料箱MS为一面与左上边角相变材料箱LS组合包容电池单体A上部，另一面与上边中B相变材料箱MS组合容纳电池单体B的上部的长方形中空箱体，与左上边角相变材料箱LS及上边中B相变材料箱MS的对应面上，设置MS容纳电池单体上部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；上边中A相变材料箱MS的下端设置MS方锥形定位凸台，与中部A相变材料箱MZ的上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配；上边中A相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔，在箱体前端面设置MS相变材料注入口；所述的下边中B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统，安装在汽车上，并与汽车的ECU相连接，其特征为由电池组模块、冷却循环模块和热泵空调模块组成；所述的电池组模块由车载电池单体分别与左下边角相变材料箱LX、左边中相变材料箱LZ、左上边角相变材料箱LS、下边中A相变材料箱MX、中部A相变材料箱MZ、上边中A相变材料箱MS、下边中B相变材料箱MX、中部B相变材料箱MZ、上边中B相变材料箱MS、下边中C相变材料箱MX、中部C相变材料箱MZ、上边中C相变材料箱MS、下边中D相变材料箱MX、中部D相变材料箱MZ、上边中D相变材料箱MS、右下边角相变材料箱RX、右边中相变材料箱RZ、右上边角相变材料箱RS匹配组合、包容、安装、固定构成：所述的左下边角相变材料箱LX为与下边中A相变材料箱MX组合的，包容电池单体A下部的长方形中空箱体，在与下边中A相变材料箱MX的对应面上设置LX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左下边角相变材料箱LX的上端设置LX方锥形定位凹槽，与左边中相变材料箱LZ下端设置的LZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置LX相变材料注入口；所述的左边中相变材料箱LZ为与中部A相变材料箱MZ组合的，包容电池单体A中部的长方形中空箱体，在与中部A相变材料箱MZ的对应面上设置LZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左边中相变材料箱LZ的上端设置LZ方锥形定位凹槽,与左上边角相变材料箱LS下端设置的LS方锥形定位凸台相匹配；左边中相变材料箱LZ的下端设置LZ方锥形定位凸台，与左下边角相变材料箱LX上端设置的LX方锥形定位凹槽相匹配；在箱体前面设置LZ相变材料注入口；所述的左上边角相变材料箱LS为与上边中A相变材料箱MS组合的，包容电池单体A上部的长方形中空箱体，在与上边中A相变材料箱MS的对应面上设置LS容纳电池单体上部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左上边角相变材料箱LS的下端设置LS方锥形定位凸台，与左边中相变材料箱LZ上端设置的LZ方锥形定位凹槽相匹配；左上边角相变材料箱LS在包容电池单体上部接线端子的位置设置LS接线通孔，在箱体前端面设置LS相变材料注入口；所述的下边中A相变材料箱MX为一面设置与左下边角相变材料箱LX组合包容电池单体A下部，另一面设置与下边中B相变材料箱MX组合容纳电池单体B的下部的长方形中空箱体，与左下边角相变材料箱LX及下边中B相变材料箱MX的对应面上，设置MX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；下边中相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽，与中部A相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MX相变材料注入口；所述的中部A相变材料箱MZ为一面与左边中相变材料箱LZ组合包容电池单体A中部，另一面与中部B相变材料箱MZ组合容纳电池单体B的中部的长方形中空箱体，与左边中相变材料箱LZ及中部B相变材料箱MZ的对应面上，设置MZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；中部A相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台，与下边中A相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配；中部A相变材料箱MZ上端设置MZ方锥形定位凹槽，与上边中A相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MZ相变材料注入口。所述的上边中A相变材料箱MS为一面与左上边角相变材料箱LS组合包容电池单体A上部，另一面与上边中B相变材料箱MS组合容纳电池单体B的上部的长方形中空箱体，与左上边角相变材料箱LS及上边中B相变材料箱MS的对应面上，设置MS容纳电池单体上部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；上边中A相变材料箱MS的下端设置MS方锥形定位凸台，与中部A相变材料箱MZ的上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配；上边中A相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔，在箱体前端面设置MS相变材料注入口；所述的下边中B相变材料箱MX为一面与下边中A相变材料箱MX组合包容电池单体B下部，另一面设置与下边中C相变材料箱MX组合容纳电池单体C的下部的长方形中空箱体，与下边中A相变材料箱MX及下边中C相变材料箱MX的对应面上，设置MX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；下边中B相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽，与中部B相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MX相变材料注入口；所述的中部B相变材料箱MZ为一面与中部A相变材料箱MZ组合包容电池单体B中部，另一面与中部C相变材料箱MZ组合容纳电池单体C的中部的长方形中空箱体，与中部A相变材料箱MZ及中部C相变材料箱MZ的对应面上，设置MZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一...

【技术特征摘要】
1.应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统，安装在汽车上，并与汽车的ECU相连接，其特征为由电池组模块、冷却循环模块和热泵空调模块组成；所述的电池组模块由车载电池单体分别与左下边角相变材料箱LX、左边中相变材料箱LZ、左上边角相变材料箱LS、下边中A相变材料箱MX、中部A相变材料箱MZ、上边中A相变材料箱MS、下边中B相变材料箱MX、中部B相变材料箱MZ、上边中B相变材料箱MS、下边中C相变材料箱MX、中部C相变材料箱MZ、上边中C相变材料箱MS、下边中D相变材料箱MX、中部D相变材料箱MZ、上边中D相变材料箱MS、右下边角相变材料箱RX、右边中相变材料箱RZ、右上边角相变材料箱RS匹配组合、包容、安装、固定构成：所述的左下边角相变材料箱LX为与下边中A相变材料箱MX组合的，包容电池单体A下部的长方形中空箱体，在与下边中A相变材料箱MX的对应面上设置LX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左下边角相变材料箱LX的上端设置LX方锥形定位凹槽，与左边中相变材料箱LZ下端设置的LZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置LX相变材料注入口；所述的左边中相变材料箱LZ为与中部A相变材料箱MZ组合的，包容电池单体A中部的长方形中空箱体，在与中部A相变材料箱MZ的对应面上设置LZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左边中相变材料箱LZ的上端设置LZ方锥形定位凹槽,与左上边角相变材料箱LS下端设置的LS方锥形定位凸台相匹配；左边中相变材料箱LZ的下端设置LZ方锥形定位凸台，与左下边角相变材料箱LX上端设置的LX方锥形定位凹槽相匹配；在箱体前面设置LZ相变材料注入口；所述的左上边角相变材料箱LS为与上边中A相变材料箱MS组合的，包容电池单体A上部的长方形中空箱体，在与上边中A相变材料箱MS的对应面上设置LS容纳电池单体上部的凹槽，凹槽的深度为电池单体厚度的一半；左上边角相变材料箱LS的下端设置LS方锥形定位凸台，与左边中相变材料箱LZ上端设置的LZ方锥形定位凹槽相匹配；左上边角相变材料箱LS在包容电池单体上部接线端子的位置设置LS接线通孔，在箱体前端面设置LS相变材料注入口；所述的下边中A相变材料箱MX为一面设置与左下边角相变材料箱LX组合包容电池单体A下部，另一面设置与下边中B相变材料箱MX组合容纳电池单体B的下部的长方形中空箱体，与左下边角相变材料箱LX及下边中B相变材料箱MX的对应面上，设置MX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；下边中相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽，与中部A相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MX相变材料注入口；所述的中部A相变材料箱MZ为一面与左边中相变材料箱LZ组合包容电池单体A中部，另一面与中部B相变材料箱MZ组合容纳电池单体B的中部的长方形中空箱体，与左边中相变材料箱LZ及中部B相变材料箱MZ的对应面上，设置MZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；中部A相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台，与下边中A相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配；中部A相变材料箱MZ上端设置MZ方锥形定位凹槽，与上边中A相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MZ相变材料注入口。所述的上边中A相变材料箱MS为一面与左上边角相变材料箱LS组合包容电池单体A上部，另一面与上边中B相变材料箱MS组合容纳电池单体B的上部的长方形中空箱体，与左上边角相变材料箱LS及上边中B相变材料箱MS的对应面上，设置MS容纳电池单体上部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；上边中A相变材料箱MS的下端设置MS方锥形定位凸台，与中部A相变材料箱MZ的上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配；上边中A相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔，在箱体前端面设置MS相变材料注入口；所述的下边中B相变材料箱MX为一面与下边中A相变材料箱MX组合包容电池单体B下部，另一面设置与下边中C相变材料箱MX组合容纳电池单体C的下部的长方形中空箱体，与下边中A相变材料箱MX及下边中C相变材料箱MX的对应面上，设置MX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；下边中B相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽，与中部B相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MX相变材料注入口；所述的中部B相变材料箱MZ为一面与中部A相变材料箱MZ组合包容电池单体B中部，另一面与中部C相变材料箱MZ组合容纳电池单体C的中部的长方形中空箱体，与中部A相变材料箱MZ及中部C相变材料箱MZ的对应面上，设置MZ容纳电池单体中部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；中部B相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台，与下边中B相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配；中部B相变材料箱MZ上端设置MZ方锥形定位凹槽，与上边中B相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配：在箱体前端面设置MZ相变材料注入口；所述的上边中B相变材料箱MS为一面与上边中A相变材料箱MS组合包容电池单体B上部，另一面与上边中C相变材料箱MS组合容纳电池单体C的上部的长方形中空箱体，与上边中A相变材料箱MS及上边中C相变材料箱MS的对应面上，设置MS容纳电池单体上部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；上边中B相变材料箱MS的下端设置MS方锥形定位凸台，与中部B相变材料箱MZ的上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配；上边中B相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔，在箱体前端面设置MS相变材料注入口；所述的下边中C相变材料箱MX为一面设置与下边中B相变材料箱MX组合包容电池单体C下部，另一面设置与下边中D相变材料箱MX组合容纳电池单体D下部的长方形中空箱体，与下边中B相变材料箱MX及下边中D相变材料箱MX的对应面上，设置MX容纳电池单体下部的凹槽，凹槽的深度各为电池单体厚度的一半；下边中C相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽，与中部C相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配；在箱体前端面设置MX相变材料注入口；所述的中部C相变材料箱MZ为一面与中部B相变材料箱MZ组合包容电池单体C中部，另一面与中部D相变材料箱MZ组合容纳电池单体D的中部的长方形中空箱体，与中部B相变材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚楠，厉青峰，练晨，李华，何鑫，于奎刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37