动力电池热管理系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种动力电池热管理方法及系统，先找出动力电池的发热高温区域和发热低温区域；然后针对高温区域及低温区域采用不同的散热装置。不同的散热装置包括：在高温区域布置密集的散热装置，在低温区域布置稀疏的散热装置；或者在高温区域使用金属材质的散热装置，在低温区域使用塑料材质的散热装置；又或者在高温区域进行水冷或热管冷却散热装置，在低温区域采取风冷或自然冷却的散热装置。使用该方法的电池热管理系统包括电池组、上述散热装置及水泵，该电池组包括多颗单体电池，该散热装置包括分布在所述单体电池之间的多个散热水管。该动力电池热管理方法及系统可使动力电池热管理系统实现有的放矢，提升效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用在电动汽车上的动力电池，尤其涉及动力电池的热管理系统和方法。
技术介绍
现有技术中，动力电池冷却方案有风冷、水冷、相变材料冷却和热管冷却多种，其中比较成熟的方案是采用风冷和或水冷。风冷方法简单易行，但效果有限；相较而言，水的比热容高，更有利于将电池内部大量热量带出，所以水冷更加流行。动力电池的热管理系统中的电池组一般由众多单体电池串并联而成，在已有的水冷方案中主要是通过在单体电池间均匀地加装冷却水管或水冷板这一方式实现模块化动力电池热管理。例如CN201110364978.2，公告日2012.3.28，揭示了一种动力电池，多颗单体电池通过支架的连接组合在一起，在由相邻四颗单体电池形成的矩形区域的中心间隙内布置有冷却管，整个动力电池的热管理系统的多个冷却管均匀布置在其中。然而我们知道电池组的热量并非均匀分布，而是存在发热高温区域及发热低温区域，上述CN201110364978.2中所揭示的这种传统的动力电池热管理系统，不能做到对发热高温区域和低温区的散热装置进行区别对待，因而无法达到较好的散热效率。因此，需要一种改进的动力电池热管理系统和方法。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种散热效率更高的动力电池热管理系统和方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动力电池热管理方法，其特征在于：先找出动力电池的发热高温区域和发热低温区域；然后针对高温区域及低温区域采用不同的散热装置。优选地，所述不同的散热装置包括以下方式中的一种或多种：在高温区域布置密集的散热装置，在低温区域布置稀疏的散热装置；在高温区域使用金属材质的散热装置，在低温区域使用塑料材质的散热装置；及在高温区域进行水冷或热管冷却散热装置，在低温区域采取风冷或自然冷却的散热装置。本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是：一种动力电池热管理系统，采用上述的动力电池热管理方法，该动力电池热管理系统包括电池组、上述散热装置及水泵，该电池组包括多颗单体电池，该散热装置包括分布在所述单体电池之间的多个散热水管，散热水管内流通有冷却液。优选地，该电池组外侧设有电池箱体，该电池箱体表面加装由其他散热水管排列而形成的水帘，各个散热水管冷却液合流到水帘，然后由水泵抽到各散热水管，如此循环。优选地，该动力电池热管理系统还包括加热装置，该加热装置位于散热水管与水帘之间，各个散热水管冷却液经加热装置加温后合流到水帘。优选地，该电池组外侧设有电池箱体，该电池箱体表面加装由其他散热水管排列而形成的水帘，该动力电池热管理系统还包括外部散热装置，各个散热水管冷却液合流到水帘，然后通过该外部散热装置，再由水泵抽到散热水管，如此循环。优选地，该动力电池热管理系统还包括冷却装置，该冷却装置位于水泵与散热水管之间，水泵出来的冷却液经冷却装置冷却后流到散热水管。优选地，该动力电池热管理系统还包括外部散热装置及设在电池组外侧的电池箱体，该电池箱体表面加装有水帘，在水帘与水泵、外部散热装置之间加装第二电磁阀，在电池组中心区域加装内部温度传感器；当电池组内温低于一定温度时，水帘和水泵接通，各个散热水管冷却液合流到水帘，再通过水泵抽到散热水管，如此循环；当电池组内温超过该一定温度时，水帘与外部散热装置接通，各个散热水管冷却液合流到水帘，然后再通向外部散热装置，再通过水泵抽到散热水管，如此循环。优选地，在散热水管和水帘之间加装加热装置，在散热水管与水帘、加热装置之间加装第一电磁阀，当电池组外温低于0度时，散热水管与加热装置接通，水帘直接与水泵接通，冷却液经加热装置加热后再流向水帘，对电池组进行加热保温，最后由水泵抽回流向散热水管；当电池组外温高于0度，散热水管与水帘接通。优选地，在水泵与散热水管之间加装冷却装置，在水泵与冷却装置、散热水管之间加装第三电磁阀，当水泵出水温度高于另一特定温度时，水泵与冷却装置接通，冷却液经冷却装置冷却后再流向散热水管，然后流经水帘、外部散热装置，再被抽回水泵，如此循环；当水温低于另一特定温度时，水泵与散热水管接通。本专利技术可使动力电池热管理系统实现有的放矢，能同时实现动力电池的散热与保温，同时还可以根据不同气候区域或工况温度加装不同的散热/保温模块装置。附图说明本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1为本专利技术动力电池热管理系统的散热水管分布示意图。图2为本专利技术动力电池热管理系统的散热水管截面示意图。图3为本专利技术动力电池热管理系统的水帘示意图。图4为本专利技术动力电池热管理系统小循环示意图。图5为本专利技术动力电池热管理系统大循环示意图。图6为本专利技术动力电池热管理系统加热小循环示意图。图7为本专利技术动力电池热管理系统冷却大循环示意图。附图符号说明：单体电池1；散热水管2；水帘3。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。现在将详细参考附图描述本专利技术的实施例。现在将详细参考本专利技术的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本专利技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本专利技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本专利技术。本专利技术涉及一种动力电池热管理方法是一种基于有限元分析的散热方法：通过有限元分析对动力电池组进行热仿真并加以实验验证，找出发热高温区域和发热低温区域。通常发热集中区在动力电池组中心区域，越靠近中心区域温度越高，散热状况越差，越远离中心的区域温度越低，散热状况越好。因此可以针对不同温度区域采取不同的散热方法，例如对高温区域布置密集的散热水管或热管，在低温区域布置的稀疏的散热装置；或者在高温区域的水管采用导热效果好的金属材质而低温区域采用导热效果一般的塑料材质；又或者对高温区域进行水冷或热管冷却，对低温区采取风冷或自然冷却。也就是相对于低温区域，在高温区域使用更多和/或散热效果更好的散热装置或散热方式，这样可以做到有的放矢，提升散热装置的散热效率。在本专利技术具体实施方式中的动力电池热管理系统选取水冷为散热方法，因为水冷更易将热量集中收集。通过有限元分析及实验验证找到电池组发热集中区(也可称为高温区域)和散热良好区(也可称为低温区域)，再对电池组发热集中区加装密集分布的散热水管，对散热良好区加装稀疏分布的散热水管。同时，在发热集中区水管采用铝合金材质，在低温区采用塑料材质。在本专利技术具体实施方式中的动力电池热管理系统包括电池组以及散热装置，该电池组包括多颗单体电池1，该散热装置可以是分布在所述单体电池之间的多个散热水管2。当单体电池为圆柱形时，以18650电池为例，可采用如图1所示的散热水管，安装示意图如图2所示。单体电池1排列成矩阵状，形成长方体型，相邻的4颗单体电池1之间形成间隙。散热水管2的截面与该间隙的轮廓相同，以贴合单体电池1的侧壁，增强散热效果。散热水管2宽度及长度均为18mm，中心设有直径为5mm的通孔，供冷却液流通通过。冷却液冷却装置采用间壁式换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池热管理方法，其特征在于：先找出动力电池的发热高温区域和发热低温区域；然后针对高温区域及低温区域采用不同的散热装置。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池热管理方法，其特征在于：先找出动力电池的发热高温区域和发热低温区域；然后针对高温区域及低温区域采用不同的散热装置。2.如权利要求1所述的动力电池热管理方法，其特征在于：所述不同的散热装置包括以下方式中的一种或多种：在高温区域布置密集的散热装置，在低温区域布置稀疏的散热装置；在高温区域使用金属材质的散热装置，在低温区域使用塑料材质的散热装置；及在高温区域进行水冷或热管冷却散热装置，在低温区域采取风冷或自然冷却的散热装置。3.一种动力电池热管理系统，其特征在于：采用如权利要求2所述的动力电池热管理方法，该动力电池热管理系统包括电池组、上述散热装置及水泵，该电池组包括多颗单体电池，该散热装置包括分布在所述单体电池之间的多个散热水管，散热水管内流通有冷却液。4.如权利要求3所述的动力电池热管理系统，其特征在于：该电池组外侧设有电池箱体，该电池箱体表面加装由其他散热水管排列而形成的水帘，各个散热水管冷却液合流到水帘，然后由水泵抽到各散热水管，如此循环。5.如权利要求4所述的动力电池热管理系统，其特征在于：该动力电池热管理系统还包括加热装置，该加热装置位于散热水管与水帘之间，各个散热水管冷却液经加热装置加温后合流到水帘。6.如权利要求3所述的动力电池热管理系统，其特征在于：该电池组外侧设有电池箱体，该电池箱体表面加装由其他散热水管排列而形成的水帘，该动力电池热管理系统还包括外部散热装置，各个散热水管冷却液合流到水帘，然后通过该外部散热装置，再由水泵抽到散热水管，如此循环。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：田玉冬，李飞泉，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31