一种圆柱形锂电池热管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种圆柱形锂电池热管理系统，包括圆柱锂电池电池包主体和电池箱主体，电池包主体的中间安装有陶瓷基复合材料散热板，电池包主体的顶部安装有pcb电路板，电池箱主体内安装有散热风扇，电池箱主体两侧设置进风口和出风口，本发明专利技术涉及锂电池热管理技术领域。该圆柱形锂电池热管理系统，将外界的冷空气抽入进箱体内与陶瓷基复合材料散热板进行对流换热，实现电池包内部的降温操作，本系统通过电芯生热的计算与预测方法，检测到电池处于危险状态时，将通过合理的控制策略使得电池始终处于最适的温度区间，本发明专利技术所公开的系统及控制方法结构合理，安全可靠，保证电池各工况下稳定运行。况下稳定运行。况下稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱形锂电池热管理系统


[0001]本专利技术涉及锂电池热管理
，具体为一种圆柱形锂电池热管理系统。

技术介绍

[0002]近年，三元锂离子凭借着其能量密度高，循环寿命长及热管理方便等优点，被广泛应用于汽车以及电动车领域。但是由于其持续的高负荷工作，或者在极端条件下，如高温环境及高电流倍率下运行，电池的高发热率带来的散热问题成为目前的主要难题。其产生的大量热量严重影响锂电池的使用寿命，因此需要对其进行适当的热管理操作以保证其使用寿命。
[0003]电池热管理系统是用于调节汽车运行过程中电池组的最高温度以避免热失控，同时用于降低电池组内的温度差以降低能耗。电池热效应问题也会影响到电动汽车的性能和循环寿命。锂电池的热失控导致热量堆积有可能引发电池火灾。
[0004]现在主要的热管理方法包括空气冷却，液体冷却，相变冷却等。这些热管理策略大多应用难度大，结构复杂且散热效率。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种圆柱形锂电池热管理系统，解决了传统圆柱形锂电池热管理系统效果不是很好的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种圆柱形锂电池热管理系统，所述电池包主体的中间安装有陶瓷基复合材料散热板，所述电池包主体的顶部安装有pcb电路板，所述电池箱主体内安装有散热风扇，所述电池箱主体两侧设置进风口和出风口，在进出风口外侧安装有防水除湿盒体，所述电池箱主体包括实现电池系统功能的相关电路。
[0007]优选的，所述所述电池包主体是由18650电芯，电芯支架，电路板，铜排以及铜牌外侧所附有的绝缘材料构成，所述的绝缘材料包括formex以及环氧板。
[0008]优选的，所述陶瓷基复合材料散热板组包括至少一个散热板组成，所述多个陶瓷基复合材料散热板平行设置，所述18650电池单体嵌套在陶瓷基复合材料散热板之间的空隙内。
[0009]优选的，所述陶瓷基复合材料由多股SiC纤维与SiC陶瓷复合制成。
[0010]优选的，所述陶瓷基复合材料散热板与电池单体相切合的壁面设置有导热胶层。
[0011]优选的，所述陶瓷基复合材料散热板与电芯支架通过紧固件连接，所述陶瓷基复合材料散热板与散热风扇垂直安置。
[0012]优选的，所述散热风扇安装在电池箱主体两侧壁。
[0013]优选的，所述电池箱主体两侧壁设置有进风口与出风口，所述陶瓷基复合材料散热板平行安置在进出风口之间。
[0014]优选的，所述防水除湿盒体安装在进出口散热风扇内侧。
[0015]有益效果
[0016]本专利技术提供了一种圆柱形锂电池热管理系统。与现有技术相比具备以下
[0017]有益效果：
[0018](1)、该圆柱形锂电池热管理系统，可以有效的解决温度测量存在滞后性，风冷系统响应不及时，复杂电池组结构散热困难等问题。本系统可以依据当前电芯的状态对电芯在未来一段时间内的生热情况进行评估，并对此做出相应的控制策略。
[0019](2)、该圆柱形锂电池热管理系统，采用SiC/SiC陶瓷基复合材料，既保留了SiC陶瓷耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击、导热性强的优点，同时兼具SiC纤维增强增韧作用，克服了SiC陶瓷断裂韧性低和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷，进一步完善电池的散热性，有效将电池的最高温度与温差控制在合理的范围，提升电池的安全性，进一步延长纯电动汽车使用寿命，促进汽车行业的节能减排。
[0020](3)、该圆柱形锂电池热管理系统，通过结构简单，散热效率高，可广泛应用于多种场合。
附图说明
[0021]图1为本专利技术结构示意图；
[0022]图2为本专利技术单个电池包模组安装结构示意图；
[0023]图3为本专利技术单个电池包模组内部结构示意图；
[0024]图4为本专利技术SiC/SiC陶瓷基复合材料材料散热板整体结构示意图；
[0025]图5为本专利技术SiC/SiC陶瓷基复合材料材料散热板具体结构示意图；
[0026]图6为本专利技术其他元器件分布示意图；
[0027]图7为本专利技术风扇结构示意图；
[0028]图8为本专利技术电池箱内部区域结构示意图；
[0029]图9为本专利技术电池0.5C放电条件下温度与时间对应关系曲线；
[0030]图10为本专利技术电池1C放电条件下温度与时间对应关系曲线；
[0031]图11为本专利技术电池2C放电条件下温度与时间对应关系曲线；
[0032]图12为本专利技术温度预测方法原理图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]请参阅图1
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11，本专利技术提供一种技术方案：一种圆柱形锂电池热管理系统，SiC/SiC陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料的高潜热和高热容量的特质使其能够在相变的过程中吸收或释放大量的热能，邻近温度因此能够稳定地维持在相若水平。电池的最佳工作温度约为40摄氏度，SiC/SiC陶瓷基复合材料材料因此稳定可靠的特点并适用于相应的温度范围，可以作为项目合作的陶瓷基复合材料。本专利技术利用3D打印ABS塑料作为支架材料，在SiC/SiC陶瓷基复合材料散热板与电池单体连接处如图5，结构4所示涂有导热硅脂，以便于
电池热量的扩散。
[0035]如图2所示，一种基于SiC/SiC陶瓷基复合材料散热结构的锂电池热管理系统，图示为其中一个模组，用与调节电池温度，该装置包括图二所示电池单体2，图一所示SiC/SiC陶瓷基复合材料散热板1，图一所示支架材料3、4，图一所示铜排2，图三所示导热硅脂。如图一所示电池单体被支架2、3包裹，支架中间安装有结构如4、5所示的多个散热板，所述散热板嵌套在各个电池单体外围。
[0036]作为一种优选方案，电池1可以选择三元18650圆柱锂离子电池单体。
[0037]作为一种优选方案，外壳材质可以45钢或者铝合金材质。
[0038]该电池热管理系统，散热板与电池单体连接处涂抹硅脂，以增加热管理体统的温度范围耐受性以及导热性，
[0039]通过SiC/SiC陶瓷基复合材料材料应用到汽车电池热管理系统中，可以实现SiC/SiC陶瓷基复合材料材料与系统的集成，有效提升电池内部的散热性能，从而全面优化电池组的传热效率。利用SiC/SiC陶瓷基复合材料材料的高导热性使其对电池工作产生的多余热量能够更好的储存，使其保证正常工作温度，避免了热失控。
[0040]如图5所示，结构1、2、3为SiC/SiC陶瓷基复合材料散热单板，其与结构4相嵌套，结构4中放入电池单体。
[0041]如图6所示，结构1为信号连接器，用于外部车辆信号输入电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱形锂电池热管理系统，包括电池包主体和电池箱主体，其特征在于：所述电池包主体的中间安装有陶瓷基复合材料散热板，所述电池包主体的顶部安装有pcb电路板，所述电池箱主体内安装有散热风扇，所述电池箱主体两侧设置进风口和出风口，在进出风口外侧安装有防水除湿盒体，所述电池箱主体包括实现电池系统功能的相关电路。2.根据权利要求1所述的一种圆柱形锂电池热管理系统，其特征在于：所述所述电池包主体是由18650电芯，电芯支架，电路板，铜排以及铜牌外侧所附有的绝缘材料构成，所述的绝缘材料包括formex以及环氧板。3.根据权利要求1所述的一种圆柱形锂电池热管理系统，其特征在于：所述陶瓷基复合材料散热板组包括至少一个散热板组成，所述多个陶瓷基复合材料散热板平行设置，所述18650电池单体嵌套在陶瓷基复合材料散热板之间的空隙内。4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊永莲，张驰，葛志豪，束坤霖，颜学，贺静怡，豆直廷，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：