一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统技术方案

本发明专利技术涉及电动汽车动力电池组的热管理技术领域，尤其是涉及一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统。与车载电池单体组合安装在汽车车身上，并与汽车的电子控制单元ECU相连接，由电池箱体、相变材料、电池箱端盖、电池冷却模块、进风道导向罩、出风道导向罩、热电偶、调速风扇组成；在电池箱端盖的进风口上安装热电偶和调速风扇，在出风口上安装热电偶，热电偶与汽车电子控制单元ECU相连，ECU与调速风扇相连并控制其转速。本发明专利技术，提高了车载电池单体表面及车载电池单体之间的温度一致性；提高了空气与耦合冷却板的换热速度；进一步提高了系统的高温散热和低温保温能力，在不同工况下都可以获得良好的散热效果。

A Thermal Management System for Battery Pack of Electric Vehicle Coupled with Air and Coolant

The invention relates to the technical field of thermal management for power battery packs of electric vehicles, in particular to a thermal management system for power battery packs of electric vehicles coupled with air and coolant. It is assembled on the body of the car and connected with the electronic control unit (ECU) of the car. It consists of battery box, phase change material, battery box end cover, battery cooling module, air inlet guide cover, air outlet guide cover, thermocouple and speed regulating fan. Thermocouple is installed on the air inlet of the end cover of the battery box. The thermocouple is connected with the electronic control unit (ECU) of the automobile, and the ECU is connected with the speed regulating fan and controls its speed. The invention improves the temperature consistency between the surface of the vehicle-mounted battery unit and the vehicle-mounted battery unit, improves the heat transfer speed of the air and the coupled cooling plate, further improves the high temperature heat dissipation and low temperature heat preservation ability of the system, and achieves good heat dissipation effect under different working conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统一、
本专利技术涉及电动汽车动力电池组的热管理
，尤其是涉及一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统。二、
技术介绍
在能源危机和环境污染问题的推动下，新能源汽车得到了快速发展，而混合动力汽车和纯电动汽车是其中的典型代表。在这类汽车中，通常将车载电池单体以串并联形式组成电池组，用于提供合适的电压和足够的电量。在汽车运行过程中，电池内部的化学反应及电池本身的内阻作用会造成车载电池单体的温度不断上升以及车载电池单体上各部位的温度不一致；同时由于各车载电池单体之间存在制造误差造成的电池内阻和内部化学成分的差异，各车载电池单体在电池组中的散热环境又不完全相同，因此电池组内各车载电池单体的温度也不一致，最终导致电池组的发热以及电池组内部温度的不一致。这不仅会造成电池组的容量和寿命下降，甚至会产生严重的安全问题。同时当电池组的温度过低时，电池组不仅充、放电容量大幅度下降，还会损害电池组的寿命。因此对汽车动力电池组进行温度控制以提高电池组的高温散热和低温保温能力并保持电池组内部温度的一致性是电池组热管理系统需要重点解决的问题。目前汽车动力电池组通常采用的散热方式主要有风冷和液冷两种。风冷散热即向电池组内通风，通过空气与电池组的温差换热带走热量，而液冷散热则通过液体直接或间接与电池接触，利用冷却液的流动带走热量。但这些散热方式主要关注如何将热量从电池组中导出，而在维持电池组内部温度的一致性方面效果不佳。中国国家知识产权局专利局于2012年12月19日公开了一项公开号为CN102832425A，名称为“一种电动汽车电池包的热管理系统及其热管理方法”；该技术通过在两层电池之间放置冷板吸收电池产生的热量，冷板中设有一条冷却液流道。这种技术利用冷却液将热量带出电池组，但是冷板中管道过长，冷却液流动中温升过高，管道末端冷却条件较差，导致电池组内部的温度一致性不高。中国国家知识产权局专利局于2016年10月05日公开了一项公开号为CN205621775U，名称为“一种装有散热片的多出口电动汽车电池空气冷却电池箱”；该技术在两电池之间由散热片形成的风道上加入翅片，利用空气的流动带走热量，但在环境温度较高时的散热效率较低，同时也不具备电池组的保温功能。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统。本专利技术与车载电池单体组合安装在汽车车身上，并与汽车的电子控制单元ECU相连接，其技术方案为由电池箱体、相变材料、电池箱端盖、电池冷却模块、进风道导向罩、出风道导向罩、热电偶、调速风扇组成；所述的电池箱体为双层壳体的长方体敞口壳体，双层壳体的两层之间为腔体，壳体上设置相变材料注入孔；熔融的相变材料通过相变材料注入孔注入腔体，并由丝堵和密封圈密封；电池箱端盖由盖板、进风口和出风口组成，进风口位于盖板中间，出风口位于进风口两侧，盖板的尺寸与电池箱体的敞口尺寸相匹配；所述的电池冷却模块由耦合冷却板和车载电池单体组合而成；耦合冷却板是，在弓字形水箱的上、下面，分别密封固定上、下集热板构成，并且与车载电池单体的尺寸相匹配，在弓字形水箱内灌注防冻液并用丝堵密封；经过上、下集热板密封的弓字形水箱，构成了多条纵向通风道；上、下集热板，及弓字形水箱是由导热材料制成的；在每块耦合冷却板的上、下表面分别用导热硅胶粘贴车载电池单体形成电池冷却模块；按照车载电池单体的数量，确定的电池冷却模块数量，用导热硅胶将3个或4个电池冷却模块的耦合冷却板的左、右两侧粘接在一起，构成电池冷却模块组合体；将相邻的两组电池冷却模块组合体相组合，用进风道导向罩密封固定、连接在两组电池冷却模块之间，与相对应的纵向通风道构成进风通道；用两条出风道导向罩分别密封固定、连接在两组电池冷却模块组合体的纵向通风道的另外两边，分别对应构成两个出风通道；将两组电池冷却模块组合体相组合后整体安装进电池箱体内；将电池箱端盖固定安装到电池箱体的敞口，电池箱端盖上的进风口与进风通道对应连接，电池箱端盖上的两个出风口分别与两个出风通道对应连接；在电池箱端盖的进风口上安装热电偶和调速风扇，在出风口上安装热电偶，热电偶与汽车电子控制单元ECU相连，ECU与调速风扇相连并控制其转速。本专利技术的有益效果是：1、耦合冷却板的弓字形水箱内的防冻液可以通过内部的流动增强热交换，提高了车载电池单体表面的温度一致性；相邻耦合冷却板通过导热硅胶接触传热，提高了车载电池单体之间的温度一致性；2、耦合冷却板内的弓字形水箱与集热板间形成的纵向通风道增加了防冻液与空气的换热面积，提高了空气与耦合冷却板的换热速度；3、利用耦合冷却板内的防冻液增加了电池冷却模块的比热容，有效降低了电池组温度的变化速度，提高了系统的高温散热和低温保温能力；电池箱体夹层内填充的相变材料可以在电池组温度过高时融化吸热，并在环境温度过低时凝固放热，进一步提高了系统的高温散热和低温保温能力；4、电子控制单元ECU可根据热电偶监测到的进风口和出风口的温度通过控制风扇转速调节空气流速，在不同工况下都可以获得良好的散热效果。四、附图说明图1为本专利技术应用于12个车载电池单体的整体结构示意图的爆炸图；图2为本专利技术外观结构示意图的轴侧图；图3为本专利技术耦合冷却板结构示意图的俯视图；图4为图3的A-A剖视图；图5为本专利技术电池箱端盖结构示意图的俯视图；图6为本专利技术电池箱端盖结构示意图的正视图；图7为图6的A-A剖视图；图8为本专利技术应用于12个车载电池单体的电池冷却模块组合体、进风道挡板、出风道挡板、电池箱端盖、调速风扇和热电偶的组合安装示意图；图9为本专利技术应用于12个车载电池单体的电池冷却模块组合体示意图的轴测图；图10为本专利技术电池箱体结构示意图的轴测图；图11为本专利技术电池箱体结构示意图的俯视图；图12为图11的A-A剖视图；图13为图11的B-B剖视图；图14为本专利技术控制电路的示意图；图15为本专利技术应用于16个车载电池单体的整体结构示意图的爆炸图；图16为本专利技术应用于16个车载电池单体的电池冷却模块组合体、进风道挡板、出风道挡板、电池箱端盖、调速风扇和热电偶的组合安装示意图；图17为本专利技术应用于16个车载电池单体的电池冷却模块组合体示意图的轴测图。附图标记1、电池箱体1-1、相变材料注入孔1-2、密封圈1-3、丝堵；2、电池箱端盖2-1盖板2-2-1、出风口2-2-2、出风口2-3、进风口；3、进风道导向罩；4-1、出风道导向罩；4-2、出风道导向罩；5-1、车载电池单体5-2、车载电池单体5-3、车载电池单体5-4、车载电池单体5-5、车载电池单体5-6、车载电池单体5-7、车载电池单体5-8、车载电池单体5-9、车载电池单体5-10、车载电池单体5-11、车载电池单体5-12、车载电池单体5-13、车载电池单体5-14、车载电池单体5-15、车载电池单体5-16、车载电池单体；6-1、耦合冷却板6-1-1-1、上集热板6-1-1-2、下集热板6-1-2、弓字形水箱6-1-3、防冻液6-1-4、丝堵6-2、耦合冷却板6-3、耦合冷却板6-4、耦合冷却板6-4-4、丝堵6-5、耦合冷却板6-5-4、丝堵6-6、耦合冷却板6-6-4、丝堵6-7、耦合冷却板6-7-4、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统，与车载电池单体组合安装在汽车车身上，并与汽车的电子控制单元ECU相连接，其特征为由电池箱体、相变材料、电池箱端盖、电池冷却模块、进风道导向罩、出风道导向罩、热电偶、调速风扇组成；所述的电池箱体为双层壳体的长方体敞口壳体，双层壳体的两层之间为腔体，壳体上设置相变材料注入孔；熔融的相变材料通过相变材料注入孔注入腔体，并由丝堵和密封圈密封；电池箱端盖由盖板、进风口和出风口组成，进风口位于盖板中间，出风口位于进风口两侧，盖板的尺寸与电池箱体的敞口尺寸相匹配；所述的电池冷却模块由耦合冷却板和车载电池单体组合而成；耦合冷却板是，在弓字形水箱的上、下面，分别密封固定上、下集热板构成，并且与车载电池单体的尺寸相匹配，在弓字形水箱内灌注防冻液并用丝堵密封；经过上、下集热板密封的弓字形水箱，构成了多条纵向通风道；上、下集热板，及弓字形水箱是由导热材料制成的；在每块耦合冷却板的上、下表面分别用导热硅胶粘贴车载电池单体形成电池冷却模块；按照车载电池单体的数量，确定的电池冷却模块数量，用导热硅胶将3个或4个电池冷却模块的耦合冷却板的左、右两侧粘接在一起，构成电池冷却模块组合体；将相邻的两组电池冷却模块组合体相组合，用进风道导向罩密封固定、连接在两组电池冷却模块之间，与相对应的纵向通风道构成进风通道；用两条出风道导向罩分别密封固定、连接在两组电池冷却模块组合体的纵向通风道的另外两边，分别对应构成两个出风通道；将两组电池冷却模块组合体相组合后整体安装进电池箱体内；将电池箱端盖固定安装到电池箱体的敞口，电池箱端盖上的进风口与进风通道对应连接，电池箱端盖上的两个出风口分别与两个出风通道对应连接；在电池箱端盖的进风口上安装热电偶和调速风扇，在出风口上安装热电偶，热电偶与汽车电子控制单元ECU相连，ECU与调速风扇相连并控制其转速。...

【技术特征摘要】
1.一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统，与车载电池单体组合安装在汽车车身上，并与汽车的电子控制单元ECU相连接，其特征为由电池箱体、相变材料、电池箱端盖、电池冷却模块、进风道导向罩、出风道导向罩、热电偶、调速风扇组成；所述的电池箱体为双层壳体的长方体敞口壳体，双层壳体的两层之间为腔体，壳体上设置相变材料注入孔；熔融的相变材料通过相变材料注入孔注入腔体，并由丝堵和密封圈密封；电池箱端盖由盖板、进风口和出风口组成，进风口位于盖板中间，出风口位于进风口两侧，盖板的尺寸与电池箱体的敞口尺寸相匹配；所述的电池冷却模块由耦合冷却板和车载电池单体组合而成；耦合冷却板是，在弓字形水箱的上、下面，分别密封固定上、下集热板构成，并且与车载电池单体的尺寸相匹配，在弓字形水箱内灌注防冻液并用丝堵密封；经过上、下集热板密封的弓字形水箱，构成了多条纵向通风道；上、下集热板，及弓字形水箱是由导...

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