一种电动汽车电池复合热管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车电池复合热管理系统，该系统包括电池箱液体冷却/加热热管理系统、相变材料蓄热/放热装置及风冷散热器；其中电池箱液体冷却/加热热管理系统中采用均匀布置于电池模组正负极高温节点的蛇形扁管液体通道冷却/加热动力电池组；相变材料蓄热/放热装置存储电动汽车运行时动力电池组产生的部分热量用于寒冷地区动力电池组预热，保证动力电池组在低温条件下正常运行；风冷散热器用于降低电池箱体中液体循环工质的入口温度，满足动力电池组的散热要求。该电动汽车电池复合热管理系统采用同一循环回路既满足了动力电池组的预热要求，又满足了动力电池组的散热要求，同时对动力电池组产生的废热实现了有效利用。

A compound heat management system for electric vehicle battery

The invention discloses an electric vehicle battery compound heat management system, which includes the liquid cooling / heating management system of the battery box, the phase change material storage heat storage / heat release device and the air cooling radiator. In the liquid cooling / heat management system of the battery box, the snake shaped flat is evenly arranged in the positive and negative temperature node of the electric pool model group. A liquid channel cooling / heating power battery group; a phase change material storage / exothermic device stores a part of the heat generated by the power battery group during the operation of an electric vehicle to preheat the power battery group in cold areas to ensure the normal operation of the power battery group under low temperature conditions; the air cooled radiator is used to reduce the liquid circulating refrigerants in the battery box. The inlet temperature meets the heat dissipation requirements of the power battery pack. The compound heat management system of the electric vehicle uses the same loop circuit to meet the preheating requirements of the power battery group and meet the heat dissipation requirements of the power battery group, and the waste heat generated by the power battery group is effectively utilized.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车电池复合热管理系统
本专利技术涉及电动汽车领域，尤其涉及一种基于电池高温节点的相变蓄热与液体冷却相结合的电动汽车电池复合热管理系统。
技术介绍
近年来，新能源汽车因符合新世纪“可持续发展”、“绿色环保”的时代要求，得到了飞速发展，然而，由于某些问题的存在，新能源汽车仍未广泛普及，其中，较有代表性的，即是纯电动汽车动力电池的热管理问题。作为电动汽车“心脏”的动力电池，往往需要在适宜的环境温度下工作，当环境温度过高或过低时，电池性能会受到严重影响，甚至引发“热失控”。动力电池的热管理不仅取决于其自身工作状态，而且与外部环境有较大关系，因此，研发安全可靠、经济的电动汽车电池热管理系统是目前电动汽车领域非常重要的研究方向。动力电池热管理主要包括电池散热和电池预热。冬季电动汽车刚启动时，由于环境温度较低，为保证电池性能，需对动力电池组进行预热，而电动汽车运行过程中，由于动力电池自身产热，又需要对电池进行散热。目前，常见的动力电池热管理方式包括：空气热管理、液体热管理、相变材料热管理以及热管热管理等。空气热管理系统虽然结构简单、成本便宜，但已难以满足较高环境温度、较大产热速率下动力电池的冷却或电动汽车低温启动时的快速预热需求。液体热管理系统有较强换热能力，但系统结构较复杂，质量较大。相变材料热管理系统属于被动热管理系统，不需要消耗额外的电能，是一种较为理想的热管理方式。然而，目前常见的相变热管理系统是将相变材料直接填充于电池箱体中，并未与动力电池组分开独立设置，从而严重影响电动车能量密度、续驶里程。此外，目前电池预热主要采用电加热方式，该方法不仅需消耗动力电池组电量，且低温时，电池性能已收到严重限制，此时，让动力电池提供能量预热电池组不仅效率低下，对其寿命也会造成不可逆转的影响。综上所述，电动汽车领域目前的一个技术难点在于安全可靠地实现动力电池的高效热管理，从而整体上提升电动汽车的性能。考虑到车用工况的复杂，未来电动汽车电池热管理系统不仅需要满足不同条件下的加热/冷却需求，也需要兼顾成本以及整车性能，因此单一热管理系统不能同时满足电动汽车的需求，而整合了不同热管理系统优点的复合热管理系统将是很重要的发展方向。
技术实现思路
基于此，本专利技术提出一种将相变蓄热装置与动力电池组分开设置、且与液体热管理系统相结合的电动汽车电池复合热管理系统，旨在实现环境温度较低时，利用相变蓄热装置在电动汽车运行过程中所存储的热量，实现对电池的快速预热，提升电池性能，延长电池寿命。本专利技术采用的技术方案如下：一种电动汽车电池复合热管理系统包括电池箱液体冷却/加热热管理系统、相变材料蓄热/放热装置及风冷散热器，所述电池箱液体冷却/加热热管理系统包括电池箱体、动力电池组和蛇形扁管液体通道，所述蛇形扁管液体通道均匀布置于所述动力电池组的正负极高温节点以冷却/加热所述动力电池组。所述电池箱液体冷却/加热热管理系统、所述相变材料蓄热/放热装置采用同一循环回路对所述动力电池组进行散热、预热，该循环回路通过管路与温控阀、循环水泵、风冷散热器、高位水箱、低位水箱连接在一起，使用乙二醇水溶液作为循环工质；所述高位水箱、所述低位水箱用于储存所述循环工质；所述风冷散热器用于控制所述电池箱体中液体循环工质的入口温度，通过所述循环工质将所述动力电池组产生的废热储存在所述相变材料蓄热/放热装置中用于寒冷地区给所述动力电池组预热。进一步的，所述动力电池组包括多个圆柱电池单体，其中，各所述电池单体的正负极通过方形塑料卡扣连接。进一步的，所述电池箱液体冷却/加热热管理系统还包括中央控制单元、设置于所述动力电池组表面的电池表面温度检测单元以及设置于所述高位水箱中的高位水箱液位检测单元，所述中央控制单元与所述电池表面温度检测单元、所述高位水箱液位检测单元连接。所述中央控制单元与所述电池表面温度检测单元以控制循环回路上水泵的启停、所述中央控制单元与所述高位水箱液位检测单元连接以控制循环回路上相关阀门的闭合或开启。进一步的，所述循环水泵安装在所述电池箱液体冷却/加热热管理系统的供水干管上。进一步的，用于连接各所述电池单体正负极的所述方形塑料卡扣为绝缘导热塑料。进一步的，所述高位水箱的出口处设置有高位水箱截止阀，所述相变材料蓄热/放热装置的进口处设置有通道进口截止阀，所述低位水箱的出口处设置有低位水箱截止阀，所述电池箱体的出口处设置有回水干管截止阀。进一步的，所述相变材料蓄热/放热装置包括具有外部强化换热结构的液体通道及相变材料。可实现对热量的存储与释放，可根据季节或气候拆卸。进一步的，所述相变材料蓄热/放热装置的液体通道进出口处分别设置有进口温度检测单元和出口温度检测单元，用于监测循环工质进出口温度。进一步的，所述相变材料蓄热/放热装置的液体通道出水管道包括两个支路，一个支路连接所述风冷散热器，所述风冷散热器用于控制电池箱体中液体循环工质的入口温度，另一个支路为旁通管路，最终两个支路与所述电池箱液体冷却/加热热管理系统的供水干管汇合向所述电池箱液体冷却/加热热管理系统供冷/供热。进一步的，所述旁通管路上设置所述温控阀，用以控制循环工质的旁通流量。所述温控阀和所述风冷散热器均通过中央控制单元、电池表面温度检测单元、进口温度检测单元和出口温度检测单元控制开度或启停。进一步的，所述蛇形扁管液体通道均匀布置于动力电池组各电池单体正负极高温节点处(高温节点出现在电池正负极方形塑料处)，且所述蛇形扁管液体通道进出口分别与液体分配干管、收集干管相连，用于控制电池箱体内部动力电池组的温度。本专利技术的有益效果有：1、该电动汽车电池复合热管理系统能同时满足动力电池组散热、预热要求。2、相变材料蓄热/放热装置与动力电池组分开设置一方面避免了相变材料与动力电池组接触处出现高温，另一方面减弱了相变材料对电池箱体能量密度的影响。3、蛇形扁管液体通道布置在动力电池组正负极高温节点处有利于快速加热、冷却动力电池组。本专利技术亦考虑了动力电池模组各区域发热不均的现象，特别针对模组高温节点部位实行热管理，能有效降低电池单体温度、并缩小电池模组的最大温差。附图说明图1是本专利技术实施例提供的电动汽车电池复合热管理系统的组成框图。图2是本专利技术实施例提供的电动汽车电池复合热管理系统的立体结构示意图。图标：1-电池箱体；2-动力电池组；3-电池表面温度检测单元；4-供水干管；5-温控阀；6-风冷散热器；7-旁通管路；8-出口温度检测单元；9-液体通道出口；10-相变材料蓄热/放热装置；11-液体通道进口；12-进口温度检测单元；13-高位水箱；14-循环水泵；15-低位水箱；16-回水干管；17-中央控制单元；18-低位水箱截止阀；19-回水干管截止阀；20-通道进口截止阀；21-高位水箱截止阀；22-循环工质分配干管；23-循环工质收集干管；24-蛇形扁管液体通道；25-方形塑料卡扣；26-高位水箱液位检测单元。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术作进一步的说明。如附图1和图2所示，本专利技术是一种电动汽车电池复合热管理系统，包括电池箱液体冷却/加热热管理系统、相变材料蓄热/放热装置10及风冷散热器6。电池箱液体冷却/加热热管理系统包括电池箱体1、动力电池组2、蛇形扁管液体通道24；其中，动力电池组2包括多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车电池复合热管理系统，其特征在于：包括电池箱液体冷却/加热热管理系统、相变材料蓄热/放热装置及风冷散热器，所述电池箱液体冷却/加热热管理系统包括电池箱体、动力电池组和蛇形扁管液体通道，所述蛇形扁管液体通道均匀布置于所述动力电池组的正负极高温节点以冷却/加热所述动力电池组；所述电池箱液体冷却/加热热管理系统、所述相变材料蓄热/放热装置采用同一循环回路对所述动力电池组进行散热、预热，该循环回路通过管路与温控阀、循环水泵、风冷散热器、高位水箱、低位水箱连接在一起，使用乙二醇水溶液作为循环工质；所述高位水箱、所述低位水箱用于储存所述循环工质；所述风冷散热器用于控制所述电池箱体中液体循环工质的入口温度，通过所述循环工质将所述动力电池组产生的废热储存在所述相变材料蓄热/放热装置中用于寒冷地区给所述动力电池组预热。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电池复合热管理系统，其特征在于：包括电池箱液体冷却/加热热管理系统、相变材料蓄热/放热装置及风冷散热器，所述电池箱液体冷却/加热热管理系统包括电池箱体、动力电池组和蛇形扁管液体通道，所述蛇形扁管液体通道均匀布置于所述动力电池组的正负极高温节点以冷却/加热所述动力电池组；所述电池箱液体冷却/加热热管理系统、所述相变材料蓄热/放热装置采用同一循环回路对所述动力电池组进行散热、预热，该循环回路通过管路与温控阀、循环水泵、风冷散热器、高位水箱、低位水箱连接在一起，使用乙二醇水溶液作为循环工质；所述高位水箱、所述低位水箱用于储存所述循环工质；所述风冷散热器用于控制所述电池箱体中液体循环工质的入口温度，通过所述循环工质将所述动力电池组产生的废热储存在所述相变材料蓄热/放热装置中用于寒冷地区给所述动力电池组预热。2.如权利要求1所述的电动汽车电池复合热管理系统，其特征在于：所述动力电池组包括多个圆柱电池单体，其中，各所述电池单体的正负极通过方形塑料卡扣连接。3.如权利要求1所述的电动汽车电池复合热管理系统，其特征在于：所述电池箱液体冷却/加热热管理系统还包括中央控制单元、设置于所述动力电池组表面的电池表面温度检测单元以及设置于所述高位水箱中的高位水箱液位检测单元，所述中央控制单元与所述电池表面温度检测单元、所述高位水箱液位检测单元连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：金立文，张立玉，路昭，孟祥兆，杨水福，
申请(专利权)人：西安交通大学，深圳市英维克科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61