一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统技术方案

一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，包括电池包内部的一组或多组立式电池和/或电池模组、电池包外壳、液冷板管换热器和带有风扇的外置空冷翅片。电池和/或电池模组正面横向贴合微热管阵列，微热管阵列的长度大于电池和/或电池模组的宽度且两端是弯折的，微热管阵列贴合电芯正面为传热段，弯折后的垂直部分分别贴合两个侧面作为蒸发段和冷凝段，并与对应的电池包外壳贴合；电池包外壳为封闭结构且至少在对应冷凝段处为导热隔板；液冷板管换热器至少对应贴合导热隔板外表面，且与制冷系统连接，外置空冷翅片的基板贴合于液冷板管换热器外侧。具有散热效率高、安全节能优势。

【技术实现步骤摘要】
一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统
本技术涉及一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，属于电动汽车的电池包散热领域。
技术介绍
锂电包的热管理不仅对电池寿命至关重要，也对电池的安全性至关重要。传统的电池包热管理方法—空冷技术不仅不能满足锂电池包的防护等级的要求，而且由于风冷系统进出口温差大，造成电芯及电芯之间较大的温差，对锂电池的伤害大，因此目前看基本没有使用价值。传统的具有高防护等级的锂电池包热管理方法一般采用液冷模式，目前大部分厂家采用的液冷底板，即只在电池模组的底部设置单一的液冷板，而电池模组的底部单一液冷板散热方式会造成电池单体内部上下很大的温度差，在快速充放电以及低温预热时，对电池的伤害较大。只有特斯拉采用所有电池全侧表面液冷模式。但目前液冷介质采用防冻液或者制冷介质直接冷却，后者相当于直膨式蒸发器。制冷介质直膨式冷却由于制冷介质温度过低，对电池会造成严重的冷冲击以及造成电池内部极大的温差，对电池造成很大的伤害，也基本没有实用价值。使用较多的是防冻液，防冻液中含有水，对于焊接部位多的液冷底板，在使用过程中，焊接部位容易破损，导致内部防冻液泄露；对于特斯拉使用到全侧面到液冷管，其焊接口虽然位于电池包到外部，一旦撞击，电芯之间的液冷管破坏，也会造成防冻液泄露，且焊接口在全侧面分布，焊接口被破坏的概率大。不论哪种情况，泄露的防冻液如果与电池包中的电池接触则会使电池包短路，都会造成严重的安全事故。
技术实现思路
为了解决现有技术安全隐患大、散热效率低、对电池伤害大的问题，本技术提出一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统。本技术的技术方案：一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，其特征在于包括电池包内部的一组或多组电池和/或电池模组、电池包外壳、液冷板管换热器和外置空冷模块，所述外置空冷模块内部具有空冷翅片，侧面具有风扇，所述电池和/或电池模组为立式，且所述电池和/或电池模组的正面横向贴合微热管阵列，所述微热管阵列的长度大于所述电池和/或电池模组的宽度且两端是弯折的，所述微热管阵列贴合所述电池和/或电池模组正面的部分为传热段，弯折后的垂直部分分别贴合所述电池和/或电池模组的两个侧面作为蒸发段和冷凝段，并与对应的电池包外壳贴合；所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构，所述电池包外壳至少在对应所述冷凝段处为导热隔板；所述液冷板管换热器至少对应贴合所述导热隔板的外表面，且所述液冷板管换热器与电池包外部的制冷系统连接，所述空冷翅片的基板贴合于所述液冷板管换热器外侧；所述液冷板管换热器的基板与所述空冷翅片的基板均为密封，并通过电池包外壳与电池和/或电池模组完全物理隔离。优选的所述电池或电池模组为多组，彼此在水平方向依次叠加且呈一排或多排分布。进一步优选的每组所述电池和/或电池模组至少贴合一个所述微热管阵列，每个所述微热管阵列与每组所述电池和/或电池模组的正面和两个侧面贴合，每组所述电池和/或电池模组的反面与相邻所述电池和/或电池模组的正面贴合的所述微热管阵列贴合。进一步优选的每个所述微热管阵列横向倾斜布置，倾角不小于1°，位于上侧并与所述电池和/或电池模组的侧面贴合的一端为冷凝段，位于下侧并与所述电池和/或电池模组的另一侧面贴合的一端为蒸发段。优选的所述微热管阵列是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，且每个微热管的水力直径只有0.2-3.0mm，甚至更小，内部相变工质为非导电介质。所述独立热管之间沿热管长度方向根据安装孔的位置尺寸留有宽度3-10mm、长度与所述微热管阵列长度相同的实心金属带可以打安装孔。优选的所述液冷板管换热器的基板与所述电池包外壳的外表面通过密封圈连接或者焊接，所述电池包外壳为IP67级别。优选的所述微热管阵列与所述电池或电池模组之间设置有可压缩变形的导热垫片。优选的所述液冷板管换热器的基板具有冷媒入口和冷媒出口，分别与电动汽车制冷系统连接成回路。优选的所述微热管阵列的蒸发段和/或传热段设置有加热器。优选的包括自动控制系统和电芯温度检测单元，所述自动控制系统分别与所述电芯温度检测单元、所述制冷系统、所述风扇和所述加热器连接。本技术的有益技术效果：本技术的一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，采用液冷和空气两种冷却方式管理电芯的温度，在立式电池(电芯)和/或电池模组的表面横向贴合微热管阵列导热体，将热量通过导热隔板传输给与制冷系统连接的液冷板管换热器和具有风扇的外置空冷翅片。一方面，每组微热管阵列与立式电池(电芯)和/或电池模组的正面贴合部分作为传热段，且两端弯折后垂直部分与电池和/或电池模组的两个侧面贴合分别作为蒸发段和冷凝段，冷凝段再与导热隔板贴合，从而通过蒸发段和传热段将电池热量传递至冷凝段，微热管与电池和/或电池模组以及导热隔板的接触面积增大，极大的增加导热效率；另一方面，多组依次叠加呈多排排列时，每组所述电池和/或电池模组仅正面贴合所述微热管阵列，反面则与相邻组的正面贴合的所述微热管阵列贴合，这样一个微热管的传热段同时传递相邻两组电池和/或电池模组的热量，从而实现使用更少的微热管，结合一个液冷板管换热器和/或带有风扇的外置空冷翅片即可将位于内部的电芯热量传递出来，保证立式放置的电池包的温度均匀，散热效率高、成本低；而且由于微热管阵列是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，且每个微热管的水力直径只有0.2-3.0mm，甚至更小，管壁承压能力极高，因此泄露问题几乎可以忽略，且相变工质为微量、不导电介质，即使极端情况下被损坏泄露，也不会引起电池的损坏；且导热隔板同时作为电芯的保护外壳，将液冷板管换热器和空冷翅片的基板与电池包隔开，优选的通过密封圈或者焊接等密封措施将液冷板管换热器和空冷翅片的基板密封，实现与所述外壳体内的电芯完全物理隔离，有效防止液冷板管换热器内的冷却介质泄露至电池包内，保证电池包的防护等级达到IP67防水和防尘等级，且空冷系统也不会具有液体污染的风险。本技术的一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，可带有自动控制系统，当所检测的电池温度高于第一设定值时，如35℃，首先自动启动风扇由空冷翅片进行散热，在电芯和/或电池模组的一侧面贴合的微热管阵列蒸发段和正面贴合的微热管阵列传热段吸收热量，并传导至位于单体电芯和/或电池模块另一侧面与导热隔板接触的微热管阵列冷凝段，冷凝段将热量通过电池包外壳传导至与之贴合的空冷翅片将热量换出，实现除夏季高温季节以外季节的非制冷节能散热，无论电动汽车处于开车还是停车状态，空冷系统都处于待机状态，因此在电动汽车停车期间也就是制冷系统停机期间电池发热时的自动散热，大幅抑制热失控等重大安全风险；在夏季高外气温等极端条件下，当所检测的电池温度高于第二设定值时，空冷翅片散热不能满足锂电池热控条件下，如40℃，自动启动液冷系统对电池进行散热，当电池温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，其特征在于包括电池包内部的一组或多组电池和/或电池模组、电池包外壳、液冷板管换热器和外置空冷模块，所述外置空冷模块内部具有空冷翅片，侧面具有风扇，/n所述电池和/或电池模组为立式，且所述电池和/或电池模组的正面横向贴合微热管阵列，所述微热管阵列的长度大于所述电池和/或电池模组的宽度且两端是弯折的，所述微热管阵列贴合所述电池和/或电池模组正面的部分为传热段，弯折后的垂直部分分别贴合所述电池和/或电池模组的两个侧面作为蒸发段和冷凝段，并与对应的电池包外壳贴合；/n所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构，所述电池包外壳至少在对应所述冷凝段处为导热隔板；/n所述液冷板管换热器至少对应贴合所述导热隔板的外表面，且所述液冷板管换热器与电池包外部的制冷系统连接，所述空冷翅片的基板贴合于所述液冷板管换热器外侧；/n所述液冷板管换热器的基板与所述空冷翅片的基板均为密封，并通过电池包外壳与电池和/或电池模组完全物理隔离。/n

【技术特征摘要】
20190613 CN 20192088708811.一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，其特征在于包括电池包内部的一组或多组电池和/或电池模组、电池包外壳、液冷板管换热器和外置空冷模块，所述外置空冷模块内部具有空冷翅片，侧面具有风扇，
所述电池和/或电池模组为立式，且所述电池和/或电池模组的正面横向贴合微热管阵列，所述微热管阵列的长度大于所述电池和/或电池模组的宽度且两端是弯折的，所述微热管阵列贴合所述电池和/或电池模组正面的部分为传热段，弯折后的垂直部分分别贴合所述电池和/或电池模组的两个侧面作为蒸发段和冷凝段，并与对应的电池包外壳贴合；
所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构，所述电池包外壳至少在对应所述冷凝段处为导热隔板；
所述液冷板管换热器至少对应贴合所述导热隔板的外表面，且所述液冷板管换热器与电池包外部的制冷系统连接，所述空冷翅片的基板贴合于所述液冷板管换热器外侧；
所述液冷板管换热器的基板与所述空冷翅片的基板均为密封，并通过电池包外壳与电池和/或电池模组完全物理隔离。


2.根据权利要求1所述的一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，其特征在于所述电池或电池模组为多组，彼此在水平方向依次叠加且呈一排或多排分布。


3.根据权利要求2所述的一种安全节能的立式锂电池包双模式热管理系统，其特征在于每组所述电池和/或电池模组至少贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀华，徐红霞，
申请(专利权)人：赵耀华，徐红霞，
类型：新型
国别省市：山东;37