一种基于液体与相变材料的电池包热管理装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于液体与相变材料的电池包热管理及其方法，利用热管、铝板和相变材料的高导热性，铝板和相变材料间隔安装在每块动力电池两侧,在铝板上设置Y形通道以及弯曲形加热热管，在相变材料中设置散热热管，还在电池包底部设置箱体，箱体内分布有孔隙率渐变的金属泡沫条，金属泡沫对应位置的箱体底面外侧安装电热膜，从而在电池包不同温度状态下智能启动不同的散热和加热方式，合理的利用了电池包的空间。本发明专利技术的装置结构简单且容易控制，保证了整个电池包的安全性、效率性和耐用性。

A Battery Package Heat Management Device Based on Liquid and Phase Change Materials and Its Method

The invention provides a thermal management and method of battery pack based on liquid and phase change material. By utilizing the high thermal conductivity of heat pipe, aluminum plate and phase change material, the aluminum plate and phase change material are spaced on both sides of each power battery, Y-shaped channel and bending heat pipe are arranged on the aluminum plate, heat pipe is arranged in the phase change material, box body is arranged at the bottom of the battery pack, and the distribution of the box body is arranged inside the battery pack. The metal foam strip with porosity gradually changes, and the electrothermal film is installed outside the bottom of the box body corresponding to the metal foam position, so that different heat dissipation and heating modes are started intelligently under different temperature conditions of the battery pack, and the space of the battery pack is reasonably utilized. The device of the invention has simple structure and easy control, and ensures the safety, efficiency and durability of the whole battery pack.

【技术实现步骤摘要】
一种基于液体与相变材料的电池包热管理装置及其方法
本专利技术涉及电池包热管理
，具体而言涉及一种基于液体与相变材料的电池包热管理装置及其方法。
技术介绍
汽车尾气是影响空气质量的一个较大因素，随着人们的环保意识不断增强，对于新型清洁能源的需求也在不断扩大。电池作为替代化石能源的清洁能源，在电动车辆上的应用效果逐渐被社会公众所认可，使得电动汽车也越来越普及。电动汽车的电池板上分布有多个电池包，电池包通常由多个电池组串联，为电动汽车提供动力供给，同时还不断储存能源。然而，电池包为封闭结构，其工作电流大，产生的热量大。若缺乏有效散热，可能导致电池的温度过高，影响电池的充放电能力和寿命，严重的还会引起电池自燃，甚至爆炸。目前的电池包散热结构，通常采取单一散热方式，设置多个导热部件和通风通道，然后采用电扇进行风冷散热的方式，或者甚至部分电动车辆未采取任何的散热措施。然而，电池包风冷散热的效果不理想，难以维持电池的合适温度。另外，目前液冷散热的效率还有待提高。同时，我国南北方温度差异较大，特别是在冬天的北方地区，室外温度经常达到零下，这对动力电池的寿命造成了严重影响。更有甚者，当电池温度下降到零下二三十度以后，过低的电池温度给电动汽车的启动造成很大困难，在极寒地区在未给动力电池预热的情况下强行启动电动车很容易造成电池内部结构不可修复的破坏，造成电池报废。上述问题为电池包和电动汽车的推广带来阻碍，使人们不能放心使用电动汽车。因此，电池包的高温热管理与低温热管理都非常重要，需要提供一种更高效率的电池包的热管理装置及其方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中的不足，提出了一种多种方式结合、换热效率高的基于液体与相变材料的电池包热管理装置及其方法。该电池包的热管理装置及其方法主要是通过箱体内液体、铝板、电热膜、相变材料、热管、散热器的配合使用，实现电池包的温度调控，达到电动车电池均匀加热、有效散热的目的。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于液体与相变材料的电池包热管理装置，包括箱体、热管、铝板、相变材料、多个单体电池和散热器，其特征在于，热管包括加热热管和散热热管，加热热管与箱体、铝板相互连接，散热热管与相变材料、散热器相互连接；所述铝板的内部设置有Y形通道，所述Y形通道的上方为两个入口，两个入口分别连接一汇流管，所述Y形通道的下方为出口，所述出口对应于所述箱体上的孔；所述箱体内装有液体，所述铝板安装在两块单体电池之间，所述相变材料设置在与所述铝板间隔一单体电池，所述散热器设置在电池包的顶端，所述散热器与散热热管相互连接。可选地，所述汇流管位于所述铝板上方，并连接分流管，所述分流管的端面入口连接冷却液连管。可选地，所述铝板上分布至少两根加热热管，所述加热热管为弯曲形，且至少有2处以上拐点,每个拐角的角度为170°。可选地，所述箱体内对应每根热管的位置安装有金属泡沫，每块金属泡沫沿与箱体上进液口所在表面平行的方向从两端向中心方向孔隙率从0.8渐变为0.3，金属泡沫紧贴箱体内底，箱体外底对应金属泡沫的位置安装电热膜。可选地，所述加热热管的蒸发端插入到所述金属泡沫中，所述加热热管的冷凝端插入到所述铝板中。可选地，所述散热器为多层平板散热片，每层散热片之间设置一定间隔，在各散热片的侧边设置固定件进行连接固定，所述散热器面积与电池包的顶部面积相近。可选地，所述散热热管的蒸发端设置于所述相变材料块中，所述散热热管的冷凝端插入散热器中。可选地，所述箱体对向的两端分别设置进液口和出液口,出液口位置靠近箱体顶部，箱体顶部分布三排小孔，中间排小孔为液体回流孔，两侧排小孔为热管安装孔，所述液体回流孔的孔径为5mm,所述热管安装孔的孔径为6mm。可选地，还包括温度检测器，所述温度检测器包括第一温度检测器和/或第二温度检测器，第一温度检测器位于所述电池与铝板之间，第二温度检测器位于所述电池与相变材料之间的一个或多个位置。另外，本专利技术还提供了一种基于液体与相变材料的电池包热管理方法，包括上述基于液体与相变材料的电池包热管理装置，当第一温度检测器检测到温度低于第一阈值时，启动电热膜加热箱体内液体；当第二温度检测器检测到温度高于第二阈值时停止电热膜加热；当第二温度检测器检测到温度高于第三阈值时，启动液体通过短管通入Y形通道进行循环冷却；当第一温度检测器检测温度低于第四阈值时，同时开启液体循环制热系统；当第一温度检测器检测温度高于第五阈值时，关闭液体循环制热系统；其中，所述第二阈值高于第一阈值，第三阈值高于第二阈值；第四阈值低于第一阈值；第五阈值高于第一阈值而低于第二阈值。本专利技术提供的电池包热管理装置及其方法，利用热管、铝板和相变材料的高导热性，在电池包不同温度状态下智能启动不同的散热和加热方式。通过在电池包底部设置箱体，箱体内分布有孔隙率渐变的金属泡沫条，金属泡沫对应位置的箱体底面外侧安装电热膜。弯曲形加热热管的蒸发端插入到对应金属泡沫条的孔中，其冷凝端插入到铝板中，实现加热箱体时快速加热电池包，并能保存热量。同时，当电动车使用过程中电池温度持续升高时，散热热管自动启动散热；散热热管将热量传递给散热器，在车辆行驶过程中可以通过自然风对散热器进行冷却，在车辆静止充电时使用风扇对散热器进行冷却。另外，在铝板上设置Y形通道，当电池包温度过高时，将冷却液经过分流管和汇流管通入Y形通道实现快速冷却降温。此外，铝板和相变材料间隔安装在每块单体动力电池的两侧，合理的利用了电池包的空间。本专利技术的装置结构简单且容易控制，保证了整个电池包的安全性、效率性和耐用性。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：图1示意性地示出了一实施例中电池包热管理装置的结构示意图。图2示意性地示出了图1中箱体的立体示意图。图3示意性地示出了一实施例中冷却液连管的结构示意图。图4示意性地示出了一实施例中加热热管插入铝板的结构示意图。图5示意性地示出了一实施例中沿图1中切割线所切割的加热热管插入铝板的横截面示意图。图6示意性地示出了一实施例中散热热管插入相变材料的结构示意图。图7示意性地示出了一实施例金属泡沫的结构示意图。图8示意性地示出了金属泡沫安装在箱体中的俯视透视图。图9示意性地示出了沿图1中切割线所切割的电池包热管理装置的横截面示意图。图10示意性地示出了图1中散热器的立体示意图。具体实施方式：下面将参考若干示例性实施方式来描述本专利技术的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本专利技术，而并非以任何方式限制本专利技术的范围。下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1-3所示，本专利技术一实施例提供了一种基于液体与相变材料的电池包热管理装置，该装置100包括：铝板101、多个单体电池102、箱体103、热管、相变材料104、电热膜105、散热器106、冷却液连管107、分流管108和汇流管113。箱体103内装有液体，在其一端设置有进液口1031，另一端设置有出液口。铝板101安装在两块单体电池102之间，相变材料104设置为与铝板101间隔一单体电池102，散热器106设置在电池包的顶端。在散热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液体与相变材料的电池包热管理装置，包括箱体、热管、铝板、相变材料、多个单体电池和散热器，其特征在于，热管包括加热热管和散热热管，加热热管与箱体、铝板相互连接，散热热管与相变材料、散热器相互连接；所述铝板的内部设置有Y形通道，所述Y形通道的上方为两个入口，两个入口分别连接一汇流管，所述Y形通道的下方为出口，所述出口对应于所述箱体上的孔；所述箱体内装有液体，所述铝板安装在两块单体电池之间，所述相变材料设置在与所述铝板间隔一单体电池，所述散热器设置在电池包的顶端，所述散热器与散热热管相互连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于液体与相变材料的电池包热管理装置，包括箱体、热管、铝板、相变材料、多个单体电池和散热器，其特征在于，热管包括加热热管和散热热管，加热热管与箱体、铝板相互连接，散热热管与相变材料、散热器相互连接；所述铝板的内部设置有Y形通道，所述Y形通道的上方为两个入口，两个入口分别连接一汇流管，所述Y形通道的下方为出口，所述出口对应于所述箱体上的孔；所述箱体内装有液体，所述铝板安装在两块单体电池之间，所述相变材料设置在与所述铝板间隔一单体电池，所述散热器设置在电池包的顶端，所述散热器与散热热管相互连接。2.根据权利要求1所述的基于液体与相变材料的电池包热管理装置，其特征在于：所述汇流管位于所述铝板上方，并连接分流管，所述分流管的端面入口连接冷却液连管。3.根据权利要求2所述的基于液体与相变材料的电池包热管理装置，其特征在于：所述铝板上分布至少两根加热热管，所述加热热管为弯曲形，且至少有2处以上拐点,每个拐角的角度约为170°。4.根据权利要求2所述的基于液体与相变材料的电池包热管理装置，其特征在于：所述箱体内对应每根热管的位置安装有金属泡沫，每块金属泡沫沿与箱体上进液口所在表面平行的方向从两端向中心方向的孔隙率从0.8渐变为0.3，金属泡沫紧贴箱体内底部，箱体外底对应金属泡沫的位置安装电热膜。5.根据权利要求4所述的基于液体与相变材料的电池包热管理装置，其特征在于：所述加热热管的蒸发端插入到所述金属泡沫中，所述加热热管的冷凝端插入到所述铝板中。6.根据权利要求1所述的基于液体与相变材料的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传伟，陈尚瑞，高怀斌，夏占，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61