【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电池热管理系统，特别是一种适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构。
技术介绍
1、目前，电池热管理系统常用的冷却方式为自然冷却、液冷。随着快充技术的普及，对电池包热管理提出更高要求。电池在高温环境工作的过程中，升温速度快，如果热量不能及时带走，将会影响电池包安全。使用液冷板对电池进行冷却，已经不能够满足恶劣工况下电池包的降温需求。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，该适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构能通过液冷板中冷却液带走方形电芯温度；另一方面通过相变材料带走方形电芯温度，液冷管中冷却液带走方形电芯温度，共同实现电池包的冷却功能。
2、电芯大面处填充相变材料，相变材料中安装液冷管。电芯工作过程中发热，填充在电芯间相变材料吸收电芯温度，随后液冷管里面的冷却液带走相变材料的热量，完成电池包的降温过程。本专利采用固-液相变材料，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量。
3、为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：
4、一种适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，包括电池箱、方形电芯、液冷板、相变材料板、液冷管和供液组件。
5、方形电芯在电池箱内呈n层堆叠布设，且每个方形电芯的大侧面均为堆叠面；其中；n≥1。
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7、在每层方形电芯的顶面和底面均各布设一块相变材料板，每块相变材料板内均布设有若干根所述液冷管，每根液冷管均沿电池箱的长度方向布设。
8、供液组件能向液冷板和每根液冷管提供冷却液。
9、供液组件包括供液主管一和供液主管二。
10、供液主管一用于向液冷板提供冷却液。
11、供液主管二用于向每根液冷管提供冷却液，供液主管二上设置有电磁阀。
12、当n＞1时，相变材料板包括顶部相变材料板、中间相变材料板和底部相变材料板；顶部相变材料板位于最顶层方形电芯的顶部，底部相变材料板位于最底层方形电芯的底部；中间相变材料板位于相邻两层方形电芯之间；顶部相变材料板和底部相变材料板的厚度相同，且均为h1；中间相变材料板的厚度为h0，则h0＞h1。
13、h1＝2/3h0。
14、设中间相变材料板中具有a根液流管，顶部相变材料板和底部相变材料板中均具有b根液流管，则a＞b。
15、a＝b+1。
16、中间相变材料板中每根液流管的直径为d0，顶部相变材料板和底部相变材料板中每根液流管的直径为d1，则d0＝2/3h0，d1＝2/3h1。
17、所有层相变材料板的总厚度h的计算公式为：
18、
19、式中，qc为所有层方形电芯产生的总热量；
20、q1为液流板能带走的总热量；
21、c为相变材料板中相变材料的比热容；
22、ρ为相变材料板中相变材料的密度；
23、l和w分别为相变材料板的长度和宽度；
24、δtmax为方形电芯的最高温度与设定允许温度的最大差值。
25、相变材料板包括方形壳体和填充在方形壳体内的相变材料；方形壳体的材料为铝壳，相变材料为石蜡和膨胀石墨的混合材料。
26、还包括方形电芯测温组件，用于监测方形电芯的温度；方形电芯测温组件与电磁阀相连接。
27、每层方形电芯中相邻两个方形电芯通过极片实现电连接。
28、本技术具有如下有益效果：
29、1、本申请中，在方形电芯的大面位置处安装相变材料，相变材料中装有液冷管。方形电芯工作过程中发热，一方面，液冷板中冷却液带走方形电芯温度；另外，相变材料带走方形电芯温度，液冷管中冷却液带走方形电芯温度，共同实现电池包的冷却功能。
30、2、本申请中，在相变材料中安装液冷管，提升模组的结构强度。
31、3、本申请采用固-液相变材料，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量。
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1.一种适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：包括电池箱、方形电芯、液冷板、相变材料板、液冷管和供液组件；
2.根据权利要求1所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：供液组件包括供液主管一和供液主管二；
3.根据权利要求1或2所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：当N＞1时，相变材料板包括顶部相变材料板、中间相变材料板和底部相变材料板；顶部相变材料板位于最顶层方形电芯的顶部，底部相变材料板位于最底层方形电芯的底部；中间相变材料板位于相邻两层方形电芯之间；顶部相变材料板和底部相变材料板的厚度相同，且均为H1；中间相变材料板的厚度为H0，则H0＞H1。
4.根据权利要求3所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：H1＝2/3H0。
5.根据权利要求4所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：设中间相变材料板中具有a根液流管，顶部相变材料板和底部相变材料板中均具有b根液流管，则a＞b。
6.根据权利要求5
7.根据权利要求3所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：中间相变材料板中每根液流管的直径为D0，顶部相变材料板和底部相变材料板中每根液流管的直径为D1，则D0＝2/3H0，D1＝2/3H1。
8.根据权利要求3所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：所有层相变材料板的总厚度H的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：相变材料板包括方形壳体和填充在方形壳体内的相变材料；方形壳体的材料为铝壳，相变材料为石蜡和膨胀石墨的混合材料。
10.根据权利要求2所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：还包括方形电芯测温组件，用于监测方形电芯的温度；方形电芯测温组件与电磁阀相连接。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：包括电池箱、方形电芯、液冷板、相变材料板、液冷管和供液组件；
2.根据权利要求1所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：供液组件包括供液主管一和供液主管二；
3.根据权利要求1或2所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：当n＞1时，相变材料板包括顶部相变材料板、中间相变材料板和底部相变材料板；顶部相变材料板位于最顶层方形电芯的顶部，底部相变材料板位于最底层方形电芯的底部；中间相变材料板位于相邻两层方形电芯之间；顶部相变材料板和底部相变材料板的厚度相同，且均为h1；中间相变材料板的厚度为h0，则h0＞h1。
4.根据权利要求3所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：h1＝2/3h0。
5.根据权利要求4所述的适用于方形电芯的相变冷却与液冷相结合的模组结构，其特征在于：设中间相变材料板中具有a根液流管，顶部相变材料板...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙同琛，童邦，张伟，高伟，张玉丽，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：新型
国别省市：
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