基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统及温控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统及温控方法，利用L型脉动热管与电池模组和液冷系统的配合，脉动热管的竖直端配合接触键通过与电池模组的侧面接触，水平端与水冷板接触，充分发挥L型脉动热管抗重力传输热量的特点，增强热管理系统的换热系数，降低电池模组快充状态下的温度，解除电池的电压电流限制。本发明专利技术对电池模组的快充模式提出脉动热管的温控方案，降低液冷系统的能耗，扩大车用电池热管理系统的适用范围。扩大车用电池热管理系统的适用范围。扩大车用电池热管理系统的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统及温控方法


[0001]本专利技术涉及新能源汽车电池热管理系统
，尤其涉及一种基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统及温控方法。

技术介绍

[0002]电动汽车是解决交通出行中产生的大量碳排放的主要方法之一，我国提出要在2060年前实现碳中和，使得电动汽车产业得到大力地发展。而且电动汽车不产生燃油废气，对环境没有损害，能量转换率高，电动汽车已经成为汽车行业未来发展的翘楚。
[0003]随着电动汽车的发展，其能量的来源——电池，成为了电动汽车发展的重要难题之一。由于车用锂电池普遍需要充电桩充电，且在正常电压电流下，需要1
‑
2个小时的充电时间，这成为了电动汽车普及的主要难题。因此，车用快速充电桩应运而生。然而快速充电桩使用的高压电必然会使得电池在充电过程中造成大量的热量，从而导致电池急速升温，一旦达到电池最高承受温度或者电池之间形成高温差，则会引起充电爆炸，酿成火灾。因此，目前锂电池电动汽车快速充电桩仅能少量使用，且都对充电最大电压进行了严格限制。
[0004]目前对于车用电池热管理系统主要分为液冷式、风冷式和相变式，而大多数汽车均采用的是液冷式电池热管理系统。然而液冷式电池热管理系统多数均采用电池底部与液冷板贴合进行散热，使得电池在快充状态下形成的侧面高热量无法及时被转移，而如果再在电池侧面增加冷板回路，则会增加整体热管理模组的能量消耗，和整车重量，这些问题都使得液冷式电池热管理解决电池快充的能力显得力不从心。而风冷式电池热管理虽然可以直接通过对电池直接鼓风，对电池侧面实行对流换热，但是由于风冷本身的换热能力不高，无法应对电池产生的大量热量，使得风冷式电池热管理在目前车用电池热管理系统中的占比越来越少。风冷式电池热管理对车用电池正常放电产生的热量都力不从心，则对于快充时电池产生的高额热量则更是无能为力。
[0005]目前仍未有妥善解决汽车电池快速充电时带来的高热量的技术方案，更多的解决方法都是对充电最大电压进行大幅度限制，以维持电池的最高温度不超过额定温度。这样的限制使得电池快充技术无法在新能源汽车领域充分得到发展，也使得新能源汽车的电池充电问题仍无法妥善解决。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于利用L型脉动热管进行相变式换热的特点，辅助液冷式电池热管理系统，通过将L型脉动热管与液冷系统组合成整体热管理系统，利用L型脉动热管高传热性能，将电池快充时产生的热量从电池的侧面传至L型脉动热管，L型脉动热管通过本身的特性将热量快速传至底部的液冷板，解决车用电池快充时带来的大量热量的问题。
[0007]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0008]基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统，包括电池模组，配合接触键，L型脉动热管和液冷通道板，L型脉动热管与配合接触键经过弯角后与液冷通道板接触；所述L型
脉动热管的竖直端配合接触键通过与电池模组的侧面接触，L型脉动热管的水平端与水冷板接触。
[0009]优选的，所述配合接触键、L型脉动热管同时分布于电池模组和也液冷通道板两侧。
[0010]优选的，所述L型脉动热管为闭环回路热管，其形成回环的连接管一端贴合与液冷通道板一侧，而多弯头的一端贴合电池模组一端；所述L型脉动热管进行真空注液操作。
[0011]优选的，配合接触键和L型脉动热管布置于电池模组与液冷通道板的两侧。
[0012]优选的，所述L型脉动热管的热管结构采用铜
‑
水结构。
[0013]优选的，所述配合接触键与L型脉动热管之间填充导热硅脂。
[0014]优选的，所述L型脉动热管包含一个或多个回路。
[0015]优选的，所述配合接触键通过焊接的方式与液冷通道板接触与固定。
[0016]优选的，所述液冷通道板在单个电池模块上包括进液口和出液口。
[0017]一种所述的基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统的温控方法：
[0018]当电池模组进行常压充电时，电池处于正常工作温度，且液冷系统不工作，当部分电池急速升温时，电池与配合接触键形成高温差，L型脉动热管的竖直端及时响应，局部工质受到温度差的影响，形成大于重力与阻力的气泡推动力，将高温工质推向L型脉动热管的水平端，并使低温工质回流补充，形成局部脉动效果；
[0019]当电池模组进行高压快速充电时，此时液冷系统正常工作，L型脉动热管贴合电池模组的竖直段与贴合液冷通道板的水平段形成较大温度差，内部整体工质受到温度差的影响，液态工质蒸发为气态，气态工质膨胀形成大于重力与流动阻力的气泡推动力，将蒸发端的高温工质推向冷凝端，冷凝后的低温液态工质受惯性作用沿反重力方向向上逆流回蒸发端，形成整体循环脉动效果，实现电池模组、L型脉动热管、液冷通道板三者的热交换系统。
[0020]优选的，脉动热管需要电池快充产生的热量实现抗重力传输热量，该方法应用于具有快充模式的汽车电池热管理系统。
[0021]本专利技术中三维L型脉动热管的蒸发端与冷凝端与传统重力热管的位置相反，三维L型脉动热管在上部加热，底部受冷，这会使得管内工质气化后相对集中于上部，在热量不足的情况下，工质的气压推动力总是等于管内流动阻力于重力之和，将难以推动整体内部工质形成循环，也即无法到达L型脉动热管的启动状态；当热量增大，内部气态工质持续膨胀到气压推动力大于重力与管内流动阻力时，三维L型脉动热管将体现抗重力效果，推动内部工质，而得益于L型脉动热管本身内部气液塞流动时各气塞压力不等的特点，各直管之间出现压力共振现象，压力共振后由于惯性作用，内部流体实现循环流动，达到脉动热管的启动状态。
[0022]只有电池模组快充状态的热量能使L型脉动热管形成逆重力循环流动，因此只应用于具有快充模式的新能源汽车动力电池系统。
[0023]本专利技术技术方案的具体实施过程为：
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025](1)电动汽车正常行驶的过程中，电池发热量带动L型脉动热管内部工质形成局部脉动，对液冷系统形成辅助作用；
[0026](2)汽车电池开始快速充电过程，高电压高电流充电带来大量的热，带动L型脉动
热管实现启动状态，电池的温度将显著降低10
‑
20℃，并形成温度振荡，对电池达到降温的效果；
[0027](3)汽车电池达到稳定快速充电的过程时，得益于L型脉动热管在启动后，热功率的上升反而会减少脉动热管的热阻，增强L型脉动热管的传热性能，汽车电池快速充电时，电池的平均温度可以控制在一定范围内，且随电池功耗的改变而影响的幅度不大，达到一定的温度恒定效果；
[0028](4)由于脉动热管的高效传热和高温度使用特性，电池快充模式的电压与电流得到相应的提升，增强电池快充能力，减少快充时间；
[0029](5)当电池模组出现异常状况而发出大量的热时，脉动热管的高热量承受能力将延缓电池异常升温的时间，提高电池安全性；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统，其特征在于：包括电池模组(1)，配合接触键(2)，L型脉动热管(3)和液冷通道板(4)，L型脉动热管(3)与配合接触键(2)经过弯角后与液冷通道板(4)接触；所述L型脉动热管(3)的竖直端配合接触键(2)通过与电池模组(1)的侧面接触，L型脉动热管(3)的水平端与水冷板(4)接触。2.根据权利要求1所述的基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统，其特征在于,所述配合接触键(2)、L型脉动热管(3)同时分布于电池模组和也液冷通道板两侧。3.根据权利要求2所述的基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统，其特征在于：所述L型脉动热管(3)为闭环回路热管，其形成回环的连接管一端贴合与液冷通道板(4)一侧，而多弯头的一端贴合电池模组(1)一端；所述L型脉动热管(3)进行真空注液操作。4.根据权利要求3所述的基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统，其特征在于：配合接触键(2)和L型脉动热管(3)布置于电池模组(1)与液冷通道板(4)的两侧。5.根据权利要求4所述的基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统，其特征在于：所述L型脉动热管(3)的热管结构采用铜
‑
水结构。6.根据权利要求5所述的基于L型脉动热管的车用电池快充热管理系统，其特征在于：所述配合接触键(2)与L型脉动热管(3)之间填充导热硅脂。7.根据权利要求6所述的基于L型脉动热管的车用电池快充...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪双凤，伍林立，朱亮，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：