本实用新型专利技术提供一种电池热管理装置及用于车辆的动力电池系统。电池热管理装置包括：导电单元，所述导电单元适于连接到电池的极耳或者连接到电池系统的电气元件；绝缘导热单元，所述绝缘导热单元与导电单元接触：热交换单元，所述热交换单元与绝缘导热单元接触；其中，所述导电单元、所述绝缘导热单元和所述热交换单元彼此层叠并连接成一体。本实用新型专利技术的电池热管理装置通过提供优化的传热路径，极大地提高了电池或电池系统的导热效率；模块化的集成设计降低了装置成本，并易于兼容至各种电池或电池系统应用中，同时起到导电以及冷却和/或加热的作用。和/或加热的作用。和/或加热的作用。
【技术实现步骤摘要】
电池热管理装置和用于车辆的动力电池系统
[0001]本技术总的涉及车辆领域，尤其是新能源车辆(电动车辆、混合动力车辆)的动力电池系统领域。更具体地，涉及一种电池热管理装置，以及应用该电池热管理装置的动力电池系统。
技术介绍
[0002]混合动力车辆及纯电动车辆通常需要高效率的动力电池系统提供能量。当以高功率运行时，电池的充放电过程会产生大量热量，使得电池内部热量堆积并导致电池性能下降。由于动力电池对温度较为敏感，为了使动力电池工作在最佳温度，越来越多的电池系统都配备了例如通过空气冷却或液体冷却的冷却系统。
[0003]此外，锂离子电池的工作原理本质上是内部正负极与电解液之间的氧化还原反应，在低温下极耳表面活性物质嵌锂反应速率减慢、活性物质内部锂离子浓度降低，这将引起电池平衡电势降低、内阻增大、放电容量减少，极端低温情况甚至会出现电解液冻结、电池无法放电等现象，极大地影响电池系统低温性能，造成电动汽车动力输出性能衰减和续驶里程减少。而且，在低温环境下充电容易在负极表面形成锂沉积，金属锂在负极表面积累会刺穿电池隔膜造成电池正负极短路，威胁电池使用安全，因而，电动汽车电池系统低温充电安全问题极大地制约了电动汽车在寒冷地区的推广。
[0004]因此，为了提高整车性能，使电池系统发挥最佳的性能和寿命，需要设计能够适应高温和低温的电动汽车电池热管理系统，在电池温度较高时进行散热，防止产生热失控事故，在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充放电性能和安全性。
[0005]由于制造和系统集成的复杂性，目前市场上的电池热管理系统多采用平板式的冷却/加热装置，将电池的底部表面或侧面用作主要的散热表面。如图1a和图1b所示，多个电池模组10通过导电片11电连接，在电池模组10的底部设有热管理(冷却/加热)装置20，通过表面接触实施对电池模组10的冷却或加热。然而，如图1b中箭头所示，这种构造方式在冷却时的热传递路径为：电池内部的热量传递到电池表面，进而通过与底部的热管理装置20表面接触来实现散热。由于电池复杂的内部结构，传热路径的热阻很大。电池模组的热导率约为1
‑
30W/m
·
k，为了有效地将热量传递到热管理装置20，某些情况下，在电池模组10和热管理装置20之间可提供散热部件21以用于增强传热。通常，散热部件21可为散热垫或导热膏 (或非固体导热材料)等，这类导热材料的热导率较低，通常为2W/m
·
k，因而冷却效率过低。对于加热而言，出于同样的原因，加热效率也很低。而且，在充电或放电时，热量不能快速有效地传递到电池表面，电池内部温差大，严重降低了电池的循环寿命。另一方面，通常电池模组包含几十到几百个电池，由于电池模组在电池系统壳体中的不同位置，电池之间的温差也很大，这也影响了系统的循环寿命。
技术实现思路
[0006]本技术的目的就在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种电池热管理
装置，该电池热管理装置具有较低热阻的传热路径，能够有效提高传热效率，并且能够以模块化的方式应用于电池或电池模组。
[0007]为此，根据本技术的一个方面，提供一种电池热管理装置，包括：导电单元，所述导电单元适于连接到电池的极耳或者连接到电池系统的电气元件；绝缘导热单元，所述绝缘导热单元与所述导电单元接触：以及热交换单元，所述热交换单元与所述绝缘导热单元接触；其中，所述导电单元、所述绝缘导热单元和所述热交换单元彼此层叠并连接成一体。
[0008]通过将电池热管理装置中的各单元连接成一体，本技术能够实现模块化或集成化的热管理装置在电池系统内部的应用，简化设计并提高了电池热管理装置的兼容性。同时，相比于现有热管理装置的常规传热路径，本技术提供了一种较低热阻的传热路径，能够直接实现极耳或电气元件与电池热管理装置之间的热量传递，大幅提高了热管理效率，从而提高了电池能量和功率的效率，并且显著提高了电池内部温度的一致性，延长使用寿命。
[0009]根据上述技术构思，本技术可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
[0010]在某些可选形式中，所述电池热管理装置包括绝缘封装单元，所述绝缘封装单元包覆所述绝缘导热单元和/或所述热交换单元与所述导电单元的连接端面。
[0011]在某些可选形式中，所述绝缘导热单元由陶瓷材料制成，并被设置为具有接触平面的导热板。
[0012]陶瓷材料为高绝缘低热阻材料，能够有效地将热量从导电单元传出或传递至导电单元，同时满足过载电流保护以及传热、绝缘功能，从而有利于解决电池或电池系统充放电时的载流散热问题，使得本技术的电池热管理装置能够广泛应用于电力电气设备，特别是动力电池系统中。
[0013]在某些可选形式中，所述绝缘封装单元包括将所述导热板和所述热交换单元与所述导电单元的连接端面包覆的第一绝缘封装件，以及将所述导热板包覆的第二绝缘封装件，所述第二绝缘封装件设有供所述导电单元嵌入的通道，所述第一绝缘封装件设有供所述导电单元穿过的缺口。
[0014]在某些可选形式中，所述绝缘导热单元由陶瓷材料制成，并被设置为具有接触平面的导热套筒，所述导热套筒设有供所述导电单元嵌入的通道，所述热交换单元接触所述导热套筒的接触平面。
[0015]在某些可选形式中，所述绝缘封装单元包括将所述导热套筒和所述热交换单元与所述导电单元的连接端面包覆的第一绝缘封装件，所述第一绝缘封装件设有供所述导电单元穿过的缺口。
[0016]在某些可选形式中，所述导热套筒的端部构成所述绝缘封装单元的一部分，所述绝缘封装单元还包括将所述热交换单元与所述导电单元的连接端面包覆的第三绝缘封装件。
[0017]在某些可选形式中，所述电池热管理装置包括分别布置于所述导电单元两侧表面的第一导热板和第二导热板，所述第一导热板接触第一热交换单元，所述第二导热板接触第二热交换单元。
[0018]在某些可选形式中，所述第一热交换单元和所述第二热交换单元均为冷却元件或
加热元件，或者所述第一热交换单元和所述第二热交换单元分别为冷却元件和加热元件。
[0019]在某些可选形式中，所述绝缘封装单元被设置为将所述第一导热板、第二导热板、第一热交换单元和第二热交换单元与所述导电单元的连接端面包覆，并设有供所述导电单元穿过的缺口以及容置所述第一导热板、第二导热板、第一热交换单元和第二热交换单元的槽道。
[0020]在某些可选形式中，所述热交换单元与所述绝缘导热单元直接接触，或者经由导热元件与所述绝缘导热单元间接接触。
[0021]在某些可选形式中，所述导热元件被设置为与所述绝缘导热单元直接接触的金属基座。
[0022]根据本技术的另一个方面，提供一种用于车辆的动力电池系统，所述动力电池系统包括至少一个上述的电池热管理装置。
[0023]本技术的电池热管理装置通过提供优化的传热路径，极大地提高了电池或电池系统的导热效率；模块化的集成设计降低了装置成本，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电池热管理装置，其特征在于，包括：导电单元，所述导电单元适于连接到电池的极耳或者连接到电池系统的电气元件；绝缘导热单元，所述绝缘导热单元与所述导电单元接触：以及热交换单元，所述热交换单元与所述绝缘导热单元接触；其中，所述导电单元、所述绝缘导热单元和所述热交换单元彼此层叠并连接成一体。2.根据权利要求1所述的电池热管理装置，其特征在于，所述电池热管理装置包括绝缘封装单元，所述绝缘封装单元包覆所述绝缘导热单元和/或所述热交换单元与所述导电单元的连接端面。3.根据权利要求2所述的电池热管理装置，其特征在于，所述绝缘导热单元由陶瓷材料制成，并被设置为具有接触平面的导热板。4.根据权利要求3所述的电池热管理装置，其特征在于，所述绝缘封装单元包括将所述导热板和所述热交换单元与所述导电单元的连接端面包覆的第一绝缘封装件，以及将所述导热板包覆的第二绝缘封装件，所述第二绝缘封装件设有供所述导电单元嵌入的通道，所述第一绝缘封装件设有供所述导电单元穿过的缺口。5.根据权利要求2所述的电池热管理装置，其特征在于，所述绝缘导热单元由陶瓷材料制成，并被设置为具有接触平面的导热套筒，所述导热套筒设有供所述导电单元嵌入的通道，所述热交换单元接触所述导热套筒的接触平面。6.根据权利要求5所述的电池热管理装置，其特征在于，所述绝缘封装单元包括将所述导热套筒和所述热交换单元与所述导电单元的连接端面包覆的第一绝缘封装件，所述第一绝缘封装件设有供所述导电单元穿过...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄纪伟，李秋华，刘保嘉，曲伟，
申请(专利权)人：伟巴斯特车顶供暖系统上海有限公司，
类型：新型
国别省市：
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