【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池热管理，尤其是一种集冷却和加热于一体的方形锂离子电池热控制装置及方法。
技术介绍
1、锂离子电池是目前普遍使用的能量载体，其最佳的正常工作温度约为25-40℃，温度过低会影响电池的充放电性能，温度过高会诱发电池内部的放热副反应，并最终导致热失控，因此需要高效合理的热管理系统来维持电池的正常工作温度。
2、电池模组在充放电过程中，由于电池内部反应、内阻或者极化等原因，会导致内部温度升高，进而会在电池间产生一定的温度梯度，如果温度梯度过大，会影响模组整体的充放电性能以及其使用寿命。
3、目前常见的热管理技术主要是风冷、液冷和相变冷却，对于大容量方形锂离子电池来说，单独采用一种冷却方式的冷却效果往往不能满足要求，已有的风冷与液冷相结合的电池热管理技术在散热能力、均温性能以及经济效益方面或多或少有些不足。另外，目前大多热管理系统仅考虑了冷却散热方面，很少考虑到电池的加热方面，电池温度过低也会对电池的充放电性能以及安全性产生影响，因此完善的热控制装置需要综合考虑冷却散热和加热两个方面。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种集冷却和加热于一体的方形锂离子电池热控制装置及方法。利用液冷、风冷和加热相结合的形式确保电池模组处在合适的工作温度范围内，保证整个电池模组的安全性、经济性和可靠性。
2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
3、本专利技术的第一方面是提供了一种集冷却和加热于一体的
4、所述液冷模块包括水箱、水泵、液冷板、微通道管路、导热棒、温度传感器、控制器，每个电池单体的侧壁均安装一块液冷板，液冷板与电池单体紧贴，并且凸出于电池一部分，水箱的出口分出多路，分别连接每个液冷板的微通道管路的进口，水箱的回流口分出多路，分别连接每个液冷板的微通道管路的出口，在相邻的微通道管路中间均嵌入导热棒，导热棒紧贴着微通道管路且一直延伸到液冷板的凸出部分；所述水箱布置在箱体外面，在箱体的内侧面还装有一个控制器，且每个电池单体的侧面都装有一个温度传感器，温度传感器与控制器相连，经控制器来控制对应的水泵，水泵为多个，分别安装在多个分支管上；
5、所述风冷模块包括箱体、抽风机和送风机，抽风机安装在凸出于电池部分的液冷板上方，送风机分别安装在箱体两侧左下方位置，使风流经过液冷板凸出部分下方预留的通道，再由抽风机向上抽走风流；
6、所述加热模块包括恒温水箱、恒温水箱配备加热器，由控制器控制，恒温水箱的出口连通至每个液冷板的微通道管路的进口，恒温水箱的回流口连通至每个液冷板的微通道管路的出口。
7、进一步地，在水箱的进口和出口管路上均安装有电磁阀，均与控制器连接。
8、进一步地，在恒温水箱的进口和出口管路上均安装有电磁阀，均与控制器连接。
9、进一步地，在每一微通道管路的出口管路上均安装有单向阀。
10、本专利技术的第二方面是提供了一种集冷却和加热于一体的方形锂离子电池热控制装置的控制方法，当某个电池单体升高到高温设定值时，由其侧面的温度传感器将信号传输给控制器，控制器控制电磁阀水箱的进口和出口的电磁阀保持开启状态，使恒温水箱的进口和出口的电磁阀保持关闭状态，同时控制启动对应的水泵，水箱里的水经过管路流向该电池单体对应的液冷板中，由风冷模块加强对液冷板的散热，最后再由出水管路运回到水箱，其余温度未超过设定值的电池不需要进行液冷。
11、当某块电池的温度低于低温设定值ⅰ时，触发加热器工作，此时恒温水箱内的水迅速升温至设定温度，随后控制器控制电磁阀保持开启，电磁阀保持关闭状态，同时对应的水泵开启，将恒温水箱内的水输送至液冷板内对异常电池单体进行升温，当温度升至低温设定值ⅱ时，加热模块停止工作，随后利用余温和电池自身热量对电池进行升温，最终使整个电池模组都处于合适的工作温度区间内。
12、进一步地，设定合适的风机功率确保抽风量等于送风量，只要温度传感器的监测温度大于高温设定值，风机就会保持恒定运行状态，带走电池和液冷板凸出部分的热量，当监测温度低于高温设定值时，风机保持停止运行的状态。
13、本专利技术的优点和积极效果是：
14、本专利技术风冷与液冷相结合的方形锂离子电池热控制装置，不仅具有更强的散热能力，还能够在低温情况下对对应电池进行升温，从而提高了电池温度的均匀性，并在一定程度上提高了电池的性能和使用寿命。对于温度传感器与泵、风机的联动，即当温度超过高温设定值时才启动风机并对对应的电池进行液冷，可以极大地提高方案的经济性。因此集散热能力、温度一致性和经济性为一体设计出本套技术方案。
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1.一种集冷却和加热于一体的方形锂离子电池热控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在水箱(13)的进口和出口管路上均安装有电磁阀，均与控制器(14)连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在恒温水箱(20)的进口和出口管路上均安装有电磁阀，均与控制器(14)连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在每一微通道管路(19)的出口管路上均安装有单向阀(9)。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的装置的控制方法，其特征在于，当某个电池单体(2)升高到高温设定值时，由其侧面的温度传感器将信号传输给控制器(14)，控制器(14)控制电磁阀水箱(13)的进口和出口的电磁阀(23、24)保持开启状态，使恒温水箱(20)的进口和出口的电磁阀(21、22)保持关闭状态，同时控制启动对应的水泵，水箱(13)里的水经过管路流向该电池单体(2)对应的液冷板(4)中，由风冷模块加强对液冷板(4)的散热，最后再由出水管路运回到水箱(13)，其余温度未超过设定值的电池不需要进行液冷。
6.根据
7.根据权利要求6所述的装置的控制方法，其特征在于，设定合适的风机功率确保抽风量等于送风量，只要温度传感器的监测温度大于高温设定值，风机就会保持恒定运行状态，带走电池和液冷板(4)凸出部分的热量，当监测温度低于高温设定值时，风机保持停止运行的状态。
...【技术特征摘要】
1.一种集冷却和加热于一体的方形锂离子电池热控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在水箱(13)的进口和出口管路上均安装有电磁阀，均与控制器(14)连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在恒温水箱(20)的进口和出口管路上均安装有电磁阀，均与控制器(14)连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在每一微通道管路(19)的出口管路上均安装有单向阀(9)。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的装置的控制方法，其特征在于，当某个电池单体(2)升高到高温设定值时，由其侧面的温度传感器将信号传输给控制器(14)，控制器(14)控制电磁阀水箱(13)的进口和出口的电磁阀(23、24)保持开启状态，使恒温水箱(20)的进口和出口的电磁阀(21、22)保持关闭状态，同时控制启动对应的水泵，水箱(13)里的水经过管路流向该电池单体(2)对应的液冷板(4)中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，徐科，刘盛终，苏展，刘广振，于金山，马伯杨，王竑晟，马晓光，何菊，司威，阮鹏，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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