CN103855441A - 一种新型能源汽车的电池冷却系统 - Google Patents

一种新型能源汽车的电池冷却系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103855441A
CN103855441A CN201210515694.3A CN201210515694A CN103855441A CN 103855441 A CN103855441 A CN 103855441A CN 201210515694 A CN201210515694 A CN 201210515694A CN 103855441 A CN103855441 A CN 103855441A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling
temperature control
battery
electrokinetic cell
temperature
Prior art date
Application number
CN201210515694.3A
Other languages
English (en)
Inventor
孟繁锟
Original Assignee
上海市浦东新区知识产权保护协会
孟繁锟
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 上海市浦东新区知识产权保护协会, 孟繁锟 filed Critical 上海市浦东新区知识产权保护协会
Priority to CN201210515694.3A priority Critical patent/CN103855441A/zh
Publication of CN103855441A publication Critical patent/CN103855441A/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明涉及一种新型能源汽车的电池冷却系统,系统采用金属冷板来提高电池组与相变材料的热导率,在金属冷板壳体内填充相变材料,通过相变材料吸热来维持电池组温度处于合适的范围,也保证了电池之间温度的一致性。在结构的内部布置了一个盘管式散热器,内部通入液体冷却工质,进而带走电池的热量,在外部布置风机,通过强制风冷加快电池热量散发。通过四种冷却方式的有效复合,可以显著降低电池组的温度,保证电池单体温度的一致性。由于设计温控感应与开关进行温度控制,电池冷却可分阶段自动调节控制,达到智能温控的目的。

Description

一种新型能源汽车的电池冷却系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种节能领域的电池冷却系统,主要用于新型能源汽车的电池冷却。背景技术

[0002] 电动汽车(简称EVs)以电池作为动力源,在使用中可以实现零污染,并可利用煤炭、水力等其它非石油资源,能有效解决汽车排污和能源问题,因而在世界范围内得到普遍重视。这些车辆的性能和品质在很大程度上依赖其所配置的动力电池组的性能,特别是动力电池的可靠性、循环性能和成本等。

[0003] 温度是影响动力电池性能至关重要的因素。当车辆在高速、低速、加速、减速等交替变换的不同行驶状况下运行时,电池会以不同倍率放电,以不同生热速率产生大量热量,加上时间累积以及空间影响会产生不均匀热量聚集,从而导致电池组运行温度复杂多变。而过高的温度会导致电池的容量、寿命和能量效率的降低,若电池积聚的热量无法及时散出,会导致热失控的产生,严重时电池有发生剧烈膨胀和爆炸的危险。而传统常见的动力电池冷却散热装置存在散热效果不好,占用车体空间太大,容积效率和能量效率低等诸多缺点。

发明内容

[0004] 针对上述存在的问题,本发明的目的是设计一个能解决上述问题,达到散热良好,容积效率和能量效率都优良的智能温控动力电池复合冷却装置。

[0005] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的:

智能温控动力电池复合冷却系统,采用金属冷板来提高电池组与相变材料的热导率,在金属冷板壳体内填充相变材料,通过相变材料吸热来维持电池组温度处于合适的范围,也保证了电池之间温度的一致性。在结构的内部布置了一个盘管式散热器,内部通入液体冷却工质,进而带着电池的热量,在外部布置风机,通过强制风冷加快电池热量散发。通过四种冷却方式的有效复合,可以显著降低电池组的温度,保证电池单体温度的一致性。由于设计温控感应与开关进行温度控制,电池冷却可分阶段自动调节控制,达到智能温控的目的。

[0006] 系统构造:智能控温动力电池复合冷却系统的结构如图所示:

图1中所示的主要方案包括两个部分,一部分为融合多种冷却方式的动力电池复合冷却装置,另一部分为温度感应控制装置。

[0007] 动力电池复合冷却装置部分,如图1所示,是由铝制冷板外壳2、相变材料9、翅片

8、蛇形铜管10、风机11构成。在结构上,将铝制冷板外壳2加工成为带有凹槽型的空壳结构,在凹槽内部可以并排嵌入多个动力电池I ;铝板外壳2底板上安装了散热翅片8,在翅片8中布置了两台风机11 (如图2所示);且铝板制空壳体内部填充有相变材料9,蛇形铜管10埋于壳体底部,与相变材料9接触(如图3所示);在蛇形铜管10内通有液体冷却工质3。液体冷却工质3由泵5驱动,将动力电池I的产热带出经由外部的换热器4散发,形成一套主动式液体冷却系统。上述泵5与风机11的电能是由动力电池I提供。

[0008] 温度感应控制装置部分,是由一个温度采集器7、两个温控开关6和6’、泵5与两台风机11组成。温度采集器7的温度感应触点设置在动力电池I的表面中心位置,温度感应控制电路图如图4所示。

附图说明

[0009] 图1智能控温动力电池复合冷却系统结构图 图2智能控温动力电池复合冷却系统主视图

图3冷板壳体底部俯视剖面图 图4控制电路图。

[0010] 具体实施方法

电动汽车在运行中,动力电池I会以不同的放电倍率放电,这将弓I起动力电池I温度的升高,当动力电池I开始放电时产热量不太大,电池温度是缓慢升高的。此时,系统的温控开关6与6’都是断开的,液冷系统的泵5与风机11是不运转的。动力电池I的主要散热方式是通过铝制冷板I壳体内的相变材料9吸热以及壳体底部翅片8的对外散热来实现的。通过这两种散热方式可以使动力电池在正常运行情况下保持合适的温度,并且保证电池单体温度的均与性。此时系统无需消耗能量,却依然有着良好的散热效果。

[0011] 当动力电池I的温度逐渐升高,温度采集仪7采集到电池外表面温度升高达到40°C时,系统内的相变材料9和翅片8无法满足电池散热的需要,此时温控开关6’闭合,两台风机11开启运转,通过强制空气对流增加翅片的散热,进而降低电池组的温度。

[0012] 当动力电池I运行环境比较恶劣(如夏季)或者短时间大功率放电时,动力电池I的温度进而急剧升高,严重影响电池的性能。此时,系统内的相变材料9、翅片8与风机11无法满足电池散热的需要,当温度采集仪7采集到电池外表面温度升高达到50°C时,温控开关6闭合,泵5开启运转,驱动液体冷却工质3在蛇形铜管10内流动,冷却工质3进入壳体底部,与壳体内底面的相变材料8进行换热,将相变材料8所吸收的动力电池I热量迅速带走,冷却工质3循环流入外部换热器,电动汽车行驶时的迎风将外部换热器的热量带走,达到了散热的目的。

[0013] 当动力电池I无需大功率发电时,电池的发热量逐步降低,此时,温度采集仪7采集到电池外表面温度降低到50°C以下时,温控开关6断开,泵5停止运转,液体冷却工质3在蛇形铜管10内不在流动,此时的液体冷却系统处于关闭状态;风机11仍然运转,保持电池的热量继续快速带走,如果电池温度降低到40°C—下,温控开关6’断开,风机11停止运转,此时动力电池I的散热方式是依靠铝制冷板I壳体内的相变材料9吸热以及壳体底部翅片8的对外散热来实现。

[0014] 本系统的散热方式可以根据动力电池实际产热情况进行自动控制和切换。仅在特殊工况下(剧烈产热或恶劣气候)才需要采用主动式的能耗装置(风冷与液体冷却系统),其它情况是采用无能耗的被动式散热结构(相变冷却和冷板翅片冷却),在保障动力电池在适宜的温度下运行的同时,最大限度节约电池的能量,进而提高了动力电池的整体能量利用效率。

[0015] 本系统中所用的相变材料的相变温度为35°C _50°C,可以是由在石蜡中掺杂其他材料组成的复合材料。如掺杂不同质量分数的石墨,发泡铝,碳纤维或碳纳米管等所组成的复合相变材料。

[0016] 本系统中所用的液体冷却工质可以采用水,矿物油,防冻液或乙二醇,也可以采用由添加有不同类型纳米粉体与水制成的纳米流体,如Si02/水纳米流体,CuO/水纳米

本系统中温控开关的控制温度可以根据不同动力电池的性能和要求手动调整,进而使系统能灵活的满足不同电动汽车的温控需求。(如锂电池和镍氢电池,铅酸电池等),通过温控来调节不同温度,使冷却系统满足它的要求,因而适用能力广。

[0017] 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但本发明并不限制于以上描述的具体实施例,其只是作为范例。对于本领域技术人员而言,任何对该进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种新型能源汽车的电池冷却系统,动力电池复合冷却装置部分采用金属冷板来提高电池组与相变材料的热导率,在金属冷板壳体内填充相变材料,通过相变材料吸热,在结构的内部布置了 一个盘管式散热器,内部通入液体冷却工质,进而带着电池的热量,在外部布置风机,通过强制风冷加快电池热量散发。
2.温度感应控制装置部分设计温控感应与开关进行温度控制,电池冷却可分阶段自动调节控制,达到智能温控的目的。
3.根据权利要求1所述的一种智能温控动力电池复合冷却系统,其特征在于,所述动力电池复合冷却装置部分,是由铝制冷板外壳2、相变材料9、翅片8、蛇形铜管10、风机11构成。
4.根据权利要求1所述的一种智能温控动力电池复合冷却系统,其特征在于,温度感应控制装置部分是由一个温度采集器7、两个温控开关6和6’、泵5与两台风机11组成。
5.根据权利要求2所述的一种智能温控动力电池复合冷却系统,其特征在于,所述铝制冷板外壳2加工成为带有凹槽型的空壳结构,在凹槽内部可以并排嵌入多个动力电池。
6.根据权利要求2所述的一种智能温控动力电池复合冷却系统,其特征在于,铝板外壳2底板上安装了散热翅片8。
7.根据权利要求2所述的一种智能温控动力电池复合冷却系统,其特征在于,在翅片8中布置了两台风机11。
8.根据权利要求2所述的一种智能温控动力电池复合冷却系统,其特征在于,铝板制空壳体内部填充有相变材料9。
9.根据权利要求2所述的一种智能温控动力电池复合冷却系统,其特征在于,蛇形铜管10埋于壳体底部,与相变材料9接触。
CN201210515694.3A 2012-12-05 2012-12-05 一种新型能源汽车的电池冷却系统 CN103855441A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210515694.3A CN103855441A (zh) 2012-12-05 2012-12-05 一种新型能源汽车的电池冷却系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210515694.3A CN103855441A (zh) 2012-12-05 2012-12-05 一种新型能源汽车的电池冷却系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103855441A true CN103855441A (zh) 2014-06-11

Family

ID=50862816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210515694.3A CN103855441A (zh) 2012-12-05 2012-12-05 一种新型能源汽车的电池冷却系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103855441A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104241729A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 华南理工大学 一种水冷与复合相变材料结合的动力电池散热装置
CN105846010A (zh) * 2016-04-11 2016-08-10 安徽安凯汽车股份有限公司 一种锂离子电池包散热系统及其散热方法
CN106025426A (zh) * 2016-05-24 2016-10-12 重庆长安汽车股份有限公司 一种动力电池模组冷却装置
CN106684500A (zh) * 2017-01-17 2017-05-17 北京新能源汽车股份有限公司 一种电池模组的热管理系统及电动汽车
CN106785204A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 浙江超威创元实业有限公司 锂电池相变热管理组装结构
CN106935751A (zh) * 2015-11-05 2017-07-07 福特全球技术公司 牵引电池支撑组件
CN108365313A (zh) * 2018-02-02 2018-08-03 德清利维通讯科技股份有限公司 可调整温度的合路器
CN109149002A (zh) * 2018-07-11 2019-01-04 中国矿业大学 一种用于电池的全气候热管理系统及其工作方法
CN109524743A (zh) * 2018-10-29 2019-03-26 安徽五行动力新能源有限公司 一种可以自行降温的锂电池
CN109860950A (zh) * 2019-01-29 2019-06-07 武汉理工大学 一种组合式电动汽车动力电池的热管理装置
RU2716842C2 (ru) * 2016-01-27 2020-03-17 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Система и способ (варианты) для управления тепловым аккумулятором
US10811741B2 (en) 2016-01-12 2020-10-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery pack for uniform cooling of modules and cooling method of battery pack

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104241729B (zh) * 2014-09-29 2017-01-18 华南理工大学 一种水冷与复合相变材料结合的动力电池散热装置
CN104241729A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 华南理工大学 一种水冷与复合相变材料结合的动力电池散热装置
CN106935751A (zh) * 2015-11-05 2017-07-07 福特全球技术公司 牵引电池支撑组件
US10811741B2 (en) 2016-01-12 2020-10-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery pack for uniform cooling of modules and cooling method of battery pack
RU2716842C2 (ru) * 2016-01-27 2020-03-17 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Система и способ (варианты) для управления тепловым аккумулятором
CN105846010A (zh) * 2016-04-11 2016-08-10 安徽安凯汽车股份有限公司 一种锂离子电池包散热系统及其散热方法
CN106025426A (zh) * 2016-05-24 2016-10-12 重庆长安汽车股份有限公司 一种动力电池模组冷却装置
CN106785204A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 浙江超威创元实业有限公司 锂电池相变热管理组装结构
CN106684500A (zh) * 2017-01-17 2017-05-17 北京新能源汽车股份有限公司 一种电池模组的热管理系统及电动汽车
CN108365313A (zh) * 2018-02-02 2018-08-03 德清利维通讯科技股份有限公司 可调整温度的合路器
CN109149002A (zh) * 2018-07-11 2019-01-04 中国矿业大学 一种用于电池的全气候热管理系统及其工作方法
CN109524743A (zh) * 2018-10-29 2019-03-26 安徽五行动力新能源有限公司 一种可以自行降温的锂电池
CN109860950A (zh) * 2019-01-29 2019-06-07 武汉理工大学 一种组合式电动汽车动力电池的热管理装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN205194809U (zh) 电动汽车动力电池的热管理系统和电动汽车
CN101844501B (zh) 一种电动汽车余热利用系统
CN202758989U (zh) 一种包含多介质冷却源的电池系统
CN102544622B (zh) 一种基于泡沫金属/复合相变材料的动力电池冷却系统
CN203364430U (zh) 一种太阳能光伏-光热-热电综合利用系统
CN104393366B (zh) 一种基于空气、热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块
CN102181270A (zh) 一种用于锂电池散热的复合相变材料及装置
CN202839901U (zh) 动力电池热管理系统
CN103398474B (zh) 一种太阳能光伏-光热-热电综合利用系统
CN202159717U (zh) 一种车用动力电池箱的热管控温系统
CN103326085A (zh) 一种电动汽车电池液体冷却装置
CN102280672B (zh) 一种车用动力电池箱的热管控温系统
CN202255002U (zh) 一种双罐熔融盐储热系统
CN103904267B (zh) 基于毛细抽吸两相流体环路和相变材料耦合热控技术的电池热管理系统
CN204407446U (zh) 一种具有加热功能的动力电池热管理系统
CN102157761A (zh) 一种基于脉动热管的动力电池热管理系统
CN102544402A (zh) 一种动力电池组系统的液冷装置
CN102723446B (zh) 一种电池内箱及使用该电池内箱的电池温控箱
CN102544567B (zh) 带有液冷系统的动力电池模块
CN105375084B (zh) 电池散热系统及电动汽车电池散热管理系统
CN102074770B (zh) 一种具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置
CN105501071A (zh) 汽车热管理系统
CN205376689U (zh) 用于快充动力电池的冷却系统
CN205692939U (zh) 一种电动汽车动力电池热管理系统
CN103325964A (zh) 含有相变材料的空气冷却型电动汽车电池热管理装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140611