复合型电池热管理系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种复合型电池热管理系统及其使用方法，其中，热管理系统包括电池系统、复合型换热结构、低倍率工况热管理回路以及高倍率工况热管理回路；电池系统的若干电池模组设置在复合型换热结构上；在电池系统处于低倍率工况时，通过低倍率工况热管理回路向复合型换热结构的第一换热结构中循环输送冷却媒介，对电池系统中的电池模组进行冷却；在电池系统处于高倍率工况时，通过高倍率工况热管理回路向复合型换热结构的第二换热结构中循环输送冷却媒介，对电池系统中的电池模组进行冷却。本发明专利技术能有效解决电池系统工况不同的热管理需求相差大，而造成的热管理系统冗余、利用率低以及系统成本高的问题，具有结构简单、成本低以及功耗低的特点。

Composite Battery Thermal Management System and Its Application

The invention discloses a composite battery thermal management system and its application method, in which the thermal management system includes a battery system, a composite heat exchange structure, a heat management loop under low rate conditions and a heat management loop under high rate conditions; several battery modules of the battery system are arranged on the composite heat exchange structure; and when the battery system is in low rate conditions, the heat is heated through low rate conditions. The management loop circulates cooling medium to the first heat exchange structure of the composite heat exchange structure to cool the battery module in the battery system. When the battery system is in the high rate condition, the cooling medium is circulated to the second heat exchange structure of the composite heat exchange structure through the heat management loop in the high rate condition to cool the battery module in the battery system. The invention can effectively solve the problems of redundancy, low utilization rate and high system cost caused by different thermal management requirements of battery system operating conditions, and has the characteristics of simple structure, low cost and low power consumption.

【技术实现步骤摘要】
复合型电池热管理系统及其使用方法
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种复合型电池热管理系统及其使用方法。
技术介绍
在新能源汽车领域，快速充电是解决纯电动车里程焦虑问题的重要方案之一，电动汽车的发展对快速充电的需求日益迫切。快速充电可以大大缩短电动汽车的充电时间。例如在15分钟内，给电动汽车充入80％电池容量的电量。但是，快速充电对电池系统的热管理提出了非常高的要求。快速充电对电池系统的热管理要求为：一般情况下，若要实现15分钟以内的快充，动力电池的充电倍率要求大于4C，相应地，电池会在短时间内产生大量的热量，这就要求车载动力电池系统具有更快更高效的散热系统，迅速将热量快速带出电池包，保持电池温度不会过高，温度分布均匀。传统的做法是将快充过程的散热问题交由一套电池热管理回路来解决，通过在热管理回路中增铺液冷板、热管，配置大流量的泵和管路，增大冷却剂流量等措施来提高散热功率。然而，在正常行驶过程中，电池系统的工作倍率一般在0.3～0.5C内，电池在快充过程中的发热量远高于电池在正常行驶过程中的发热量，这就会导致车载热管理系统在正常行驶过程中的效率、利用率非常低。此外，增铺液冷板、热管，配置大流量的泵和管路等措施都会增加电池包的体积、重量以及成本，提高整车重量，提高整车能耗。综上所述，目前缺乏一种电池热管理系统能有效解决电池系统在高倍率工况和低倍率工况下的热管理需求相差大，而造成的热管理系统冗余、利用率低以及系统成本高的问题。
技术实现思路
本专利技术主要针对电池系统在热管理方面存在的技术不足，提供一种复合型电池热管理系统及其使用方法。本专利技术提供了一种复合型电池热管理系统，包括电池系统、复合型换热结构、低倍率工况热管理回路以及高倍率工况热管理回路；所述电池系统包括若干电池模组，所述电池模组设置在复合型换热结构上；所述复合型换热结构包括第一换热结构和第二换热结构；所述低倍率工况热管理回路，与所述第一换热结构相连，在电池系统处于低倍率工况时，通过所述低倍率工况热管理回路向第一换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却；所述高倍率工况热管理回路，与所述第二换热结构相连，在电池系统处于高倍率工况时，通过所述高倍率工况热管理回路向第二换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却。作为一种可实施方式，本专利技术提供的复合型电池热管理系统，还包括导热界面材料；所述导热界面材料设置于所述电池系统和复合型换热结构之间，使得所述电池系统、复合型换热结构以及导热界面材料建立热交换关系；所述导热界面材料为导热胶、导热垫片、导热硅脂、导热硅胶布、石墨烯相变片以及石墨散热片中的一种。作为一种可实施方式，所述电池模组锂离子电池模组、铅酸电池模组、镍氢电池模组、超级电容器模组以及燃料电池模组中的一种或几种。作为一种可实施方式，所述低倍率工况热管理回路和高倍率工况热管理回路均为液冷回路、风冷回路以及直冷回路中的一种。作为一种可实施方式，所述低倍率工况热管理回路包括风扇、第一蒸发器、第一储液罐、第一压缩机、第一冷凝器以及第一膨胀阀；所述第一压缩机，分别与所述第一储液罐和第一冷凝器连接，将所述第一储液罐中的冷却媒介输送至第一冷凝器中进行冷凝降温；所述第一冷凝器，通过所述第一膨胀阀与第一蒸发器连接，将经过冷凝的冷却媒介通过第一膨胀阀输送至第一蒸发器；所述第一蒸发器，与所述第一储液罐连接，用于对经过冷凝的冷却媒介进行蒸发，并将蒸发剩下的冷却媒介输送至第一储液罐；所述风扇设置于所述第一蒸发器前方，将蒸发得到的冷却媒介循环输送至第一换热结构中对所述电池模组进行冷却。作为一种可实施方式，所述高倍率工况热管理回路包括第一循环泵、第二蒸发器、第二储液罐、第二压缩机、第二冷凝器以及第二膨胀阀；所述第二压缩机，分别与所述第二储液罐和第二冷凝器连接，将所述第二储液罐中的冷却媒介输送至第二冷凝器中进行冷凝降温；所述第二冷凝器，通过所述第二膨胀阀与第二蒸发器连接，将经过冷凝的冷却媒介通过第二膨胀阀输送至第二蒸发器；所述第二蒸发器，与所述第二储液罐连接，用于对经过冷凝的冷却媒介进行蒸发，并将蒸发剩下的冷却媒介输送至第二储液罐；所述第一循环泵，与所述第二蒸发器连接，将蒸发得到的冷却媒介循环输送至第二换热结构中对所述电池模组进行冷却。作为一种可实施方式，所述低倍率工况热管理回路包括第三储液罐、第三压缩机、第三冷凝器以及第三膨胀阀；所述第三压缩机，分别与所述第三储液罐和第三冷凝器连接，将所述第三储液罐中的冷却媒介输送至第三冷凝器中进行冷凝降温；所述第三冷凝器，与所述第三膨胀阀连接，将经过冷凝的冷却媒介通过第三膨胀阀输送至第一换热结构中对所述电池模组进行冷却；所述第三储液罐，与所述第一换热结构连接，用于接收流过第一换热结构的冷却媒介。作为一种可实施方式，所述高倍率工况热管理回路包括第二循环泵、第三蒸发器、第四储液罐、第四压缩机、第四冷凝器以及第四膨胀阀；所述第四压缩机，分别与所述第四储液罐和第四冷凝器连接，将所述第四储液罐中的冷却媒介输送至第四冷凝器中进行冷凝降温；所述第四冷凝器，通过所述第四膨胀阀与第三蒸发器连接，将经过冷凝的冷却媒介通过第四膨胀阀输送至第三蒸发器；所述第三蒸发器，与所述第四储液罐连接，用于对经过冷凝的冷却媒介进行蒸发，并将蒸发剩下的冷却媒介输送至第四储液罐；所述第二循环泵，与所述第三蒸发器连接，将蒸发得到的冷却媒介循环输送至第二换热结构中对所述电池模组进行冷却。作为一种可实施方式，所述冷却媒介为水、硅油、空气、二氧化碳、氮气、干空气、丙二醇、二甘醇、甘油、乙二醇水溶液、无机盐水溶液、烷烃以及卤代烷烃中的一种；所述冷却媒介的物质形态为气态、液态、气固两相、气液两相以及固液两相中的一种。相应的，本专利技术还提供一种利用复合型电池热管理系统的使用方法，包括以下步骤：在空闲时，所述低倍率工况热管理回路和高倍率工况热管理回路均停止工作；在电池系统处于低倍率工况时，所述高倍率工况热管理回路停止工作，通过所述低倍率工况热管理回路向第一换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却；在电池系统处于高倍率工况时，所述低倍率工况热管理回路停止工作，通过所述高倍率工况热管理回路向第二换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却。与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：本专利技术提供的复合型电池热管理系统及其使用方法，电池系统的若干电池模组设置在复合型换热结构上，利用复合型换热结构的第一换热结构和第二换热结构将电池系统的低倍率工况热管理需求和高倍率工况热管理需求分离出来；低倍率工况热管理回路与第一换热结构相连，满足电池系统的低倍率工况热管理需求，而高倍率工况热管理回路与第二换热结构相连满足电池系统的高倍率工况热管理需求，从而能有效解决电池系统高倍率工况和低倍率工况下的热管理需求相差大，而造成的热管理系统冗余、利用率低以及系统成本高的问题，具有结构简单、成本低以及功耗低的特点。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的复合型电池热管理系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例二提供的复合型电池热管理系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例二提供的复合型换热结构的结构示意图；图4为本专利技术实施例三提供的复合型电池热管理系统的结构示意图；图5为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型电池热管理系统，其特征在于，包括电池系统、复合型换热结构、低倍率工况热管理回路以及高倍率工况热管理回路；所述电池系统包括若干电池模组，所述电池模组设置在复合型换热结构上；所述复合型换热结构包括第一换热结构和第二换热结构；所述低倍率工况热管理回路，与所述第一换热结构相连，在电池系统处于低倍率工况时，通过所述低倍率工况热管理回路向第一换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却；所述高倍率工况热管理回路，与所述第二换热结构相连，在电池系统处于高倍率工况时，通过所述高倍率工况热管理回路向第二换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却。

【技术特征摘要】
1.一种复合型电池热管理系统，其特征在于，包括电池系统、复合型换热结构、低倍率工况热管理回路以及高倍率工况热管理回路；所述电池系统包括若干电池模组，所述电池模组设置在复合型换热结构上；所述复合型换热结构包括第一换热结构和第二换热结构；所述低倍率工况热管理回路，与所述第一换热结构相连，在电池系统处于低倍率工况时，通过所述低倍率工况热管理回路向第一换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却；所述高倍率工况热管理回路，与所述第二换热结构相连，在电池系统处于高倍率工况时，通过所述高倍率工况热管理回路向第二换热结构中循环输送冷却媒介对所述电池系统中的电池模组进行冷却。2.如权利要求1所述的复合型电池热管理系统，其特征在于，还包括导热界面材料；所述导热界面材料设置于所述电池系统和复合型换热结构之间，使得所述电池系统、复合型换热结构以及导热界面材料建立热交换关系；所述导热界面材料为导热胶、导热垫片、导热硅脂、导热硅胶布、石墨烯相变片以及石墨散热片中的一种。3.如权利要求1所述的复合型电池热管理系统，其特征在于，所述电池模组锂离子电池模组、铅酸电池模组、镍氢电池模组、超级电容器模组以及燃料电池模组中的一种或几种。4.如权利要求1所述的复合型电池热管理系统，其特征在于，所述低倍率工况热管理回路和高倍率工况热管理回路均为液冷回路、风冷回路以及直冷回路中的一种。5.如权利要求4所述的复合型电池热管理系统，其特征在于，所述低倍率工况热管理回路包括风扇、第一蒸发器、第一储液罐、第一压缩机、第一冷凝器以及第一膨胀阀；所述第一压缩机，分别与所述第一储液罐和第一冷凝器连接，将所述第一储液罐中的冷却媒介输送至第一冷凝器中进行冷凝降温；所述第一冷凝器，通过所述第一膨胀阀与第一蒸发器连接，将经过冷凝的冷却媒介通过第一膨胀阀输送至第一蒸发器；所述第一蒸发器，与所述第一储液罐连接，用于对经过冷凝的冷却媒介进行蒸发，并将蒸发剩下的冷却媒介输送至第一储液罐；所述风扇设置于所述第一蒸发器前方，将蒸发得到的冷却媒介循环输送至第一换热结构中对所述电池模组进行冷却。6.如权利要求4所述的复合型电池热管理系统，其特征在于，所述高倍率工况热管理回路包括第一循环泵、第二蒸发器、第二储液罐、第二压缩机、第二冷凝器以及第二膨胀阀；所述第二压缩机，分别与所述第二储液罐和第二冷凝器连接，将所述第二储液罐中的冷却媒介输送至第二冷凝器中进行冷凝降温；所述第二冷凝器，通过所述第二膨胀阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王羽平，陈冬，蒋岚，相佳媛，陈建，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，杭州南都动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33