一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱及其工作方法，包括由上而下依次连接的箱盖、上箱体和下箱体；电池箱内由上而下依次连接第一冷却模块、第一电热模块、第二冷却模块、第三冷却模块、第二电热模块、第四冷却模块和底部冷板；底部冷板设有偶数个独立的流道，流道一端为进液口、另一端为出液口，单侧的冷却液进出口交替分布，使得每两个相邻内流道流向相反，以此保证各块电池底部的温均性。本发明专利技术的冷却模块采用每相邻两部分冷却液流向相反的方法，使电池前后两部分冷却环境几乎完全相同，大大减小了电池自身每一部分之间的温差。还具有低温加热效果，避免低温条件下电池内阻大、放电效率低等问题，减轻对电池的损伤。

A new battery box with thermal management system for electric vehicle and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱及其工作方法
本专利技术涉及一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱及其工作方法，属于电动汽车电池箱

技术介绍
现阶段，随着化石能源短缺和环境污染等问题的日益加剧，汽车行业作为现代工业的基础之一，正面临着巨大挑战，“电动化、低碳化”逐渐成了汽车行业的发展目标。中国《汽车蓝皮书》于2016年提出了“智能化、电动化、电商化、共享化”的汽车行业的四化转型目标，推动汽车行业的快速转型与汽车技术的发展，发展新能源汽车已经成为未来汽车发展的必然趋势。而电动汽车具有零污染、噪音小、节能效果好等诸多优点，成为新能源汽车的重点发展方向。电动汽车的核心组件是动力电池，其安全性、成本、寿命、效率等因素直接决定了电动汽车的性能与可靠性。而目前主流电动汽车所使用的动力电池主要是锂电池，锂电池自身的温度敏感性是制约锂电池高效使用的关键问题，温度过高会引发电池热失控，影响使用安全；温度过低会降低锂电池的输出功率，增大电池的内阻，从而影响电池充放电效率，降低电池的容量；而温差过大会导致各个电池的使用状况不同，从而加快电池的损耗，增加使用者的成本。因此对锂电池进行有效的热管理，使电池始终保持在最佳工作温度区间和降低电池之间的温差成为电动汽车发展的必然要求。电动汽车所使用的动力电池是将电池单体集成到一起的，必须把他们安装到电池箱中。而现有的电池箱存在着诸多问题。如专利号CN201621318712.9所述电池箱采用风冷散热系统，散热效果相较水冷散热差，并且电池箱内除电池之外还要预留很大空间作风空气流通的风道，空间利用率低，电池箱能量密度低；再如专利号CN201610158483.7所述电池箱中所使用的冷却盘只布置在电池底部，对电池其他发热表面没有降温处理，没有将电池其他换热面进行利用，换热效率有待提高；而且传统的冷板散热流道单一，不能保证电池的温均性；安装与拆卸复杂；保温效果差；重量大等等。因此，专利技术一种重量轻、空间利用率高、散热效率高、散热效果好、安装拆卸方便、保温效果好、使用安全的电池箱十分必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，以解决现有电动汽车用电池箱存在的体积大、重量大、热管理效果差、安装与拆卸复杂、保温效果差、安全性差等问题，保证动力电池的寿命和性能。本专利技术还提供了上述一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱的工作方法。本专利技术的技术方案如下：一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，包括由上而下依次连接的箱盖、上箱体和下箱体；电池箱内部设置有由上而下依次连接的第一冷却模块、第一电热模块、第二冷却模块、第三冷却模块、第二电热模块、第四冷却模块和底部冷板；冷却模块包含多个相互独立的放置电池的腔室，冷却模块的一侧设有进液口、另一侧设有出液口，冷却液从进液口流入并在冷却模块内及腔室之间流窜，最后从出液口流出；电热模块包含多个相互独立的放置电池的腔室，电热模块内设置有导热翅片和电热丝，电热丝贯穿导热翅片及腔室之间；腔室的内壁和底部设置有高导热硅胶垫，高导热硅胶垫上设置有温度传感器；底部冷板设有偶数个独立的流道，流道一端为进液口、另一端为出液口。优选的，冷却模块为方型，多个腔室之间等间距均布设置，腔室上下贯通。优选的，相邻腔室的间距为5mm。优选的，进液口和出液口错位设置于冷却模块相对的两侧。优选的，箱盖、上箱体和下箱体彼此之间通过螺栓连接。优选的，高导热硅胶垫上开设有供温度传感器放置的凹槽，温度传感器放置在凹槽内时与高导热硅胶垫平齐，且温度传感器与电池表面贴合。优选的，箱盖的中心开设有导线孔。优选的，箱盖、上箱体和下箱体的内壁均设置有橡塑保温棉。此设计的好处是，橡塑保温棉能起到保温隔热的作用，大大减小环境温度对电池箱内部温度的影响；同时还具有防火特性，橡塑保温棉属非金属材料，具有绝缘特性，保证电池箱的使用安全；而且保温棉具有一定的弹性，在一定程度上对内部电池起到了减震的作用。优选的，橡塑保温棉通过胶粘的方式与箱盖、上箱体和下箱体的内壁连接。优选的，底部冷板内相邻的两个流道，冷却液的流向相反。优选的，第一冷却模块、第一电热模块和第二冷却模块彼此之间焊接；第三冷却模块、第二电热模块、第四冷却模块和底部冷板彼此之间焊接。一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱的工作方法，包括以下步骤：当温度传感器检测到电池的温度高于设定值时，冷却模块开始工作，冷却液从进液口流入，经过各个冷却模块对电池进行冷却之后从出液口流出；自上而下四个冷却模块的进液口和出液口交替排列，使流经冷却模块中的冷却液流向依次相反；底部冷板相邻流道的冷却液流向相反，以此来降低电池的温度和温差；当温度传感器检测到电池的温度低于设定值时，电热模块开始工作，电热丝开始通电生热，所产生的热量通过导热翅片到达电池，提高电池温度。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术采用液体冷却的方法，相较空气冷却，冷却效率高，冷却效果更佳。各个冷却模块分层布置，每个冷却模块的结构类似空气冷却中的并联结构，每两块电池之间都与冷却模块相邻的两个并联流道接触，并且与电池接触的各个并联流道进液处的初始温度几乎完全相同，这使得每一块电池的冷却环境几乎完全相同，极大减小了各个电池之间的温差。2)本专利技术的冷却模块采用每相邻两部分冷却液流向相反的方法，此设计能大大减小流道内冷却液在冷却完电池前一部分后冷却液温度升高，冷却液流至电池后一部分时冷却效果大打折扣的影响，使电池前后两部分冷却环境几乎完全相同，大大减小了电池自身每一部分之间的温差。3)本专利技术中的电池表面，除必要的正负极接线部分不与热管理部分接触，其余五个表面均被热管理热管理部分包裹，最大程度利用电池的可换热表面，极大提高与电池之间的换热效率。4)本专利技术增加了电热模块，能在低温条件下对电池进行预热，避免低温条件下电池内阻大、放电效率低等问题，减轻对电池的损伤。同时在腔室内壁添加了一层高导热硅胶垫，此设计既避免了电池表面与热管理部分接触不充分，又提高了导热效率。5)本专利技术电池箱的外壳体内添加了一层橡塑保温棉，橡塑保温棉能起到保温隔热的作用，大大减小环境温度对电池箱内部温度的影响；同时还具有防火特性，保证了电池箱的安全性。同时高导热硅胶垫和橡塑保温棉都具有一定的弹性，在一定程度上对内部电池起到了减震的作用，且高导热硅胶垫和橡塑保温棉都是非金属材料，能起到很好的绝缘效果。6)本专利技术电池箱内每个腔室只放置一块电池，且每一块电池表面都有一个温度传感器，能对电池的温度实时监控，以此对电池进行有效的热管理，使电池始终保持在最佳的温度区间。7)本专利技术电池箱内部结构紧凑，除必要的电池上部走线位置以外，无其他多余空隙，大大增加空间利用率，提高了电池箱的能量密度。电池箱外壳体采用铝合金材料，相比传统的钣金壳体，大大减轻了电池箱的重量，并且铝自身含有氧化层，具有一定的防腐性能，能减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，其特征在于，包括由上而下依次连接的箱盖、上箱体和下箱体；/n电池箱内部设置有由上而下依次连接的第一冷却模块、第一电热模块、第二冷却模块、第三冷却模块、第二电热模块、第四冷却模块和底部冷板；/n冷却模块包含多个相互独立的放置电池的腔室，冷却模块的一侧设有进液口、另一侧设有出液口，冷却液从进液口流入并在冷却模块内及腔室之间流窜，最后从出液口流出；/n电热模块包含多个相互独立的放置电池的腔室，电热模块内设置有导热翅片和电热丝，电热丝贯穿导热翅片及腔室之间；/n腔室的内壁和底部设置有高导热硅胶垫，高导热硅胶垫上设置有温度传感器；/n底部冷板设有偶数个独立的流道，流道一端为进液口、另一端为出液口。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，其特征在于，包括由上而下依次连接的箱盖、上箱体和下箱体；
电池箱内部设置有由上而下依次连接的第一冷却模块、第一电热模块、第二冷却模块、第三冷却模块、第二电热模块、第四冷却模块和底部冷板；
冷却模块包含多个相互独立的放置电池的腔室，冷却模块的一侧设有进液口、另一侧设有出液口，冷却液从进液口流入并在冷却模块内及腔室之间流窜，最后从出液口流出；
电热模块包含多个相互独立的放置电池的腔室，电热模块内设置有导热翅片和电热丝，电热丝贯穿导热翅片及腔室之间；
腔室的内壁和底部设置有高导热硅胶垫，高导热硅胶垫上设置有温度传感器；
底部冷板设有偶数个独立的流道，流道一端为进液口、另一端为出液口。


2.如权利要求1所述的新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，其特征在于，冷却模块为方型，多个腔室之间等间距均布设置，腔室上下贯通。


3.如权利要求1所述的新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，其特征在于，进液口和出液口错位设置于冷却模块相对的两侧。


4.如权利要求1所述的新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，其特征在于，箱盖、上箱体和下箱体彼此之间通过螺栓连接。


5.如权利要求1所述的新型电动汽车用内含热管理系统的电池箱，其特征在于，高导热硅胶垫上开设有供温度传感器放置的凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，刘建超，王通，高庆利，韩进，曾庆良，于尚鑫，宋克楠，谢道祥，葛红恩，李旭，马德建，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37