一种电动汽车电池包及其电池模组热管理单元制造技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车电池包及其电池模组热管理单元，涉及电池技术领域，具体包括脉动热管、液冷板、风力源、集成式水箱、热源等执行元件，当热管理单元满足第一预定条件和第二预定条件、第三预定条件时分别启动第一模式、第二模式和第三模式，将电池模组的各种参数作为预定条件通过转换确定热管理单元的工作模式，能够更为匹配的调节电池模组的调节温度，耦合加热和散热，采用脉动热管与电池包接触，导热介质的通路不需要经过电池单元之间，可靠性高，解决相关技术中耦合加热和散热的较少，而且采用液体导热的方式可靠性较低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车电池包及其电池模组热管理单元
本专利技术涉及电池
，更具体而言，是一种耦合加热和散热功能的电动汽车电池包及其电池模组热管理单元。
技术介绍
申请号为CN201711387240.1的中国专利公开了“本专利技术是关于一种电池包热管理系统及电池包，涉及电池热管理
，所要解决的技术问题是使其能够对多个电池模组分别进行温度调节。主要采用的技术方案为：电池包热管理系统，其包括：主液体循环管路，主液体循环管路中设置有循环水泵、加热器以及散热器；多个支液体循环管路，多个支液体循环管路依次并联在主液体循环管路的输出口和输入口之间；多个流量调节阀，多个流量调节阀分别设置在多个支液体循环管路中；多个换热器，多个所述换热器分别与多个所述支液体循环管路连接，多个所述换热器分别用于与多个电池模组连接，用于对所述电池模组进行热调节。本专利技术提供的电池包热管理系统，其能够用于同时对多个电池模组分别进行温度调节”。诸如上述专利公开的电池包热管理系统，耦合加热和散热功效的电池包相对较少。而且就现有技术中的电池包热管理系统的散热技术而言，空冷简便可行，但空气传热效率低，冷却速度慢，且易受环境温度影响较大；液冷与空冷相比，液体的传热系数通常比空气的传热系数要高，并且液体的边界层更薄，从而使得其导热率更高，液体冷却技术具有较好的散热效果，但是容易造成液体的泄露，并且管路的布置较为复杂，成本较高，系统的维护比较困难；相变材料冷却相比较以上两种冷却方式，由于相变材料导热系数低而且在相变时体积膨胀需要进行防漏设计，进而导致系统复杂；而热管作为高效的热传导装置，被应用在电池热管理中是一种较为理想的冷却方法。但在目前的研究中热管中的工质多以导热系数较低的水、乙醇、丙酮等为主，并且热管的形状不能和电池很好的匹配，限制了热管的高效散热。就现有技术中的电池包热管理系统的加热技术而言，在寒区低温环境下，通过内部加热方式需要对电池进行充放电，使电池出现性能衰减。而自加热方式，使用第三电极加热电池组是个很大的技术挑战，其改变了电池的自身结构，一旦温控开关失效，会导致电池加热失控，存在一定的安全隐患，其可靠性需进一步研究。外部加热方式比较安全，易于实现，但是能量损失较大，加热速度慢。同时外部加热方式的加热功率易受到局部过热风险的限制，导致电池温度增加不均匀。如空气加热系统在电池箱内有到达不了的盲区，导致温度具有不确定性，与空气加热系统相比，利用液体热流的加热方式能够获得更高的传热效率。但传统的将液体通入电池箱底部的方法，对电池箱密封性有更高的要求，其可靠性更加难以保证。综合来看，现有技术的电池包热管理系统存在的问题是耦合加热和散热的较少，而且采用液体导热的方式可靠性较低。
技术实现思路
本专利技术提供一种耦合加热和散热，采用脉动热管与电池包接触，可靠性高的电动汽车电池包及其电池模组热管理单元，解决相关技术中耦合加热和散热的较少，而且采用液体导热的方式可靠性较低的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种电动汽车电池包及其电池模组热管理单元，包括：脉动热管，设于电池模组的电池单元之间，脉动热管内部填充有由基液和工质介质混合而成的混合纳米流体工质，基液为乙醇，工质介质为TiO2纳米流体；脉动热管分为第一换热段、绝热段和第二换热段，绝热段将第二换热段和第一换热段隔开，第一换热段与电池模组的电池单元导热接触；液冷板，与脉动热管连接，并与脉动热管的第二换热段导热接触，液冷板内部设有内管道，该内管道通过冷却管连通集成式水箱；液冷板的底部设有风力源；集成式水箱，集成式水箱内部设有用于容纳导热介质的水槽以及容纳泵的设备室，泵为导热介质提供流动能，使导热介质在液冷板的内管道以及水槽之间循环流动；水槽内还设有用于加热导热介质的热源；热源能够对导热介质加热，对其提供热量。该电动汽车电池包及其电池模组热管理单元，满足第一预定条件时启动第一模式，第一模式下，脉动热管的第一换热段作为蒸发段，第二换热段作为冷凝段，热量从蒸发段向冷凝段传递，将电池模组的电池单元的热量向液冷板传递，泵带动导热介质在液冷板与集成式水箱之间循环，启动风力源对液冷板进行散热；满足第二预定条件时启动第二模式，第二模式下，脉动热管的第一换热段作为蒸发段，第二换热段作为冷凝段，热量从蒸发段向冷凝段传递，将电池模组的电池单元的热量向液冷板传递，泵带动导热介质在液冷板与集成式水箱之间循环，液冷板将导热介质的热量散到空气中；满足第三预定条件时启动第三模式，第三模式下，热源对导热介质进行加热，泵带动导热介质在液冷板与集成式水箱之间循环，脉动热管的第一换热段作为冷凝段，第二换热段作为蒸发段，热量从蒸发段向冷凝段传递，将导热介质以及液冷板的热量向电池模组的电池单元传递；第一预定条件、第二预定条件和第三预定条件是电池模组的参数达到预定范围。通过采用上述技术方案，将电池模组的各种参数作为预定条件通过转换确定热管理单元的工作模式，能够更为匹配的调节电池模组的调节温度，耦合加热和散热，采用脉动热管与电池包接触，导热介质的通路不需要经过电池单元之间，可靠性高，解决相关技术中耦合加热和散热的较少，而且采用液体导热的方式可靠性较低的技术问题。进一步地，所述液冷板与脉动热管之间的导热接触是液冷板的顶面设有用于填入脉动热管的第二换热段的凹槽。进一步地，所述液冷板的底部设置翅片。进一步地，所述液冷板的内管道两端分别为进口和出口，集成式水箱上设有对应的进口和出口，冷却管连接内管道的进口以及集成式水箱上的出口，集成式水箱的进口通过冷却管连接内管道的出口，集成式水箱的进口和出口均连通水槽内部空间，泵的进口连接集成式水箱的进口，泵的出口连接集成式水箱的出口。进一步地，所述第一预设条件是电池模组的温度T≥35℃；所述第二预设条件是电池模组的温度5≤T＜35℃；所述第三预设条件是电池模组的温度T＜5℃。进一步地，所述脉动热管的第一换热段和第二换热段的材料均为硬质金属材料，绝热段的材料为柔性材料；脉动热管的第一换热段连接一个相对于电池单元可移动的支架，支架连接驱动其沿脉动热管长边移动的直线驱动机构。进一步地，所述第一换热段移动的行程小于绝热段的长度的1/5。本专利技术的有益效果在于：一、该电池模组热管理系统耦合热管、风冷、液冷的热管理形式，实现了电池模组加热和散热管理一体化，更契合车辆市场实际应用需求。二、该电池模组热管理系统采用高导热性能的脉动热管作为传热核心元件，配以金属氧化物(TiO2)悬浮液作为热管工作介质，解决了传统热管在电池热管理中高效传热受限问题；同时以液冷方式作为主热管理形式，在利用液冷的高效传热性能的同时，设计了集成式水箱，这避免了液冷管路的布置较为复杂，成本较高，系统的维护比较困难等问题。三、采用液冷的主热管理形式，实现散热加热一体化，利用液体对流的方式能够获得更高的加热和散热传热效率，加热和散热效果显著。将热管与液冷板贴合通过液冷管道传输到集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车电池包及其电池模组热管理单元，其特征在于，包括：/n脉动热管(100)，设于电池模组(400)的电池单元之间，脉动热管(100)内部填充有由基液和工质介质混合而成的混合纳米流体工质，基液为乙醇，工质介质为TiO

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电池包及其电池模组热管理单元，其特征在于，包括：
脉动热管(100)，设于电池模组(400)的电池单元之间，脉动热管(100)内部填充有由基液和工质介质混合而成的混合纳米流体工质，基液为乙醇，工质介质为TiO2纳米流体；
脉动热管(100)分为第一换热段(110)、绝热段(120)和第二换热段(130)，绝热段(120)将第二换热段(130)和第一换热段(110)隔开，第一换热段(110)与电池模组(400)的电池单元导热接触；
液冷板(200)，与脉动热管(100)连接，并与脉动热管(100)的第二换热段(130)导热接触，液冷板(200)内部设有内管道，该内管道通过冷却管连通集成式水箱(300)；
液冷板(200)的底部设有风力源；
集成式水箱(300)，集成式水箱(300)内部设有用于容纳导热介质的水槽(310)以及容纳泵(330)的设备室(320)，泵(330)为导热介质提供流动能，使导热介质在液冷板(200)的内管道以及水槽(310)之间循环流动；
水槽(310)内还设有用于加热导热介质的热源(340)；热源(340)能够对导热介质加热，对其提供热量；
该电动汽车电池包及其电池模组热管理单元，
满足第一预定条件时启动第一模式，第一模式下，脉动热管(100)的第一换热段(110)作为蒸发段，第二换热段(130)作为冷凝段，热量从蒸发段向冷凝段传递，将电池模组(400)的电池单元的热量向液冷板(200)传递，泵(330)带动导热介质在液冷板(200)与集成式水箱(300)之间循环，启动风力源对液冷板(200)进行散热；
满足第二预定条件时启动第二模式，第二模式下，脉动热管(100)的第一换热段(110)作为蒸发段，第二换热段(130)作为冷凝段，热量从蒸发段向冷凝段传递，将电池模组(400)的电池单元的热量向液冷板(200)传递，泵(330)带动导热介质在液冷板(200)与集成式水箱(300)之间循环，液冷板(200)将导热介质的热量散到空气中；
满足第三预定条件时启动第三模式，第三模式下，热源(340)对导热介质进行加热，泵(330)带动导热介质在液冷板(200)与集成式水箱(300)之间循环，脉动热管(100)的第一换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈萌，韦依，聂文鹏，周华进，樊高飞，李静静，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23