CN105720323A - 温控锂电池组及其温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种温控锂电池组，适用于电动汽车，包括由N个阵列排布的单体电池，在每列或每排单体锂电池之间设置有导热/冷却板；每列或每排的各单体锂电池之间充满相变材料；所述锂电池组的温度控制系统通过控制导热/冷却板的温度，使得各导热/冷却板其与相变材料进行换热从而控制电池组的内部的温度；所述N≥2。本发明的有益效果是：实现电池单体间温度分布的均匀，从而达到电动汽车最佳的运行条件，保障电池堆稳定的性能，对延长电池寿命、提高电动汽车的性能都起着至关重要的作用。
Description
技术领域本发明涉及二次电池，尤其涉及温控锂电池组及其温度控制方法。
背景技术作为一种新能源，锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应、体积小、重量轻、无公害等优点，因此在各个领域得到广泛应用。20世纪90年代以来，锂电池的研究逐渐成为新能源领域的研究热点之一，截至目前，研究和生产都已取得了很大进展，锂电池吸引了越来越多的研究者在各个领域取得了越来越广泛的应用。日常生活中，我们所用的手机、数码相机、笔记本电脑、电动汽车等均已使用锂离子电池作为电源。正因为锂离子电池具有高的体积比能量和环保性能，符合当前世界电池技术的发展趋势。据权威部门预测，2016年电池总体需求量将达到50亿块左右。可见，在当前和今后相当一段时间，锂电池将称为我国电池工业的龙头。
在电动汽车中，锂离子电池一般以串并联的方式形成电池组以满足汽车的能量需求。电池在充放电过程中会不可避免的产生大量的热，因此电池组的紧凑结构容易热失控，使得电池组中单体电池温度分布不均匀，导致部分单体电池的过充过放，单体之间的不一致性会使得电池组的整体使用性能大大降低，严重时会导致电池组不能正常充放电，甚至有可能产生爆炸、泄露等一系列的安全隐患，对纯电动汽车的行驶安全性产生影响。另外，环境温度过低时，电池组的性能也会得到影响，影响电池组以及电动汽车的正常使用。由此可见，研究锂电池的温度控制系统管理系统显得尤为重要，是锂电池进一步推广的一个关键因素之一。
目前，对于电动汽车的电池组的温度控制，传统的方法主要为气体对流控温法和液体加热（冷却）法。新兴的方法主要有相变材料冷却（加热）法、热管冷却（加热）法等。空气对流控温法主要是借助空气对流加快电池组的冷却（升温）；液体冷却（加热法）主要通过换热介质的循环来实现电池组的有效冷却与加热；相变材料冷却（加热）法主要利用相变过程中产生或吸收的热量来调节电池组的温度；热管冷却（加热）法的作用机理是通过一端为蒸发端、另一端为冷凝端的密封结构的空心管中液体的冷凝与蒸发来实现电池组的温度控制。
目前为止，已提出的温控方法仍不完善，各有利弊。在较好的散热效果的基础上，气体对流控温法在操作的简易度、成本的经济性上具有明显的优势，但不适用于环境温度较高、持续高负荷运转的情况。相比于气体对流控温法，液体加热（冷却）法在控制电池组温度的恒定与均一性上更加高效，但其结构的复杂性与其笨重性是其弱势所在。至于相变材料冷却（加热）法，该方法不需要驱动装置，属于一种被动调温装置，这在一方面显示了其简便灵活性，但另一方面也决定了其很小的适用范围的，只能在相变温度范围内起作用，在大负荷情况下调节效果差。热管冷却（加热）法作为一种利用热传导器的方法，可以对电池组温度进行有效快速调整，但结构的复杂性以及热管的单向导热性是需要进一步的研究与改进。
发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种锂电池组的温度控制方法，解决现有技术温度控制方法结构复杂、调节效果差等问题。
本发明为解决上述技术问题而提出的技术方案是：一种锂电池组的温度控制方法，适用于锂电池组的温度控制系统，包括步骤：
将所述锂电池组的N个单体锂电池阵列排布，在每列或每排单体锂电池之间排布导热/冷却板；每列或每排各单体电池之间充满相变材料；
所述温度控制系统通过控制导热/冷却板的温度，使得各导热/冷却板其与相变材料进行换热从而控制该锂电池组的内部的温度；
以上所述N≥2。
所述导热/冷却板为中空结构，各导热/冷却板相互联通；所述各导热/冷却板内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
所述相变材料包括石蜡、多元醇类相变材料或无机盐高温相变材料。
所述锂电池组的各单体电池是上下贯通的空心锂电池，所述空心锂电池的空心内插有由所述温度控制系统控制的导热/冷却管。
所述锂池组的导热/冷却板和导热/冷却管为中空结构，各导热/冷却板和导热/冷却管相互联通；所述各导热/冷却板和导热/冷却管内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
本发明为解决上述技术问题又提出的技术方案是一种温控锂电池组，适用于电动汽车，包括由N个阵列排布的单体电池，在每列或每排单体锂电池之间设置有导热/冷却板；每列或每排的各单体锂电池之间充满相变材料；所述锂电池组的温度控制系统通过控制导热/冷却板的温度，使得各导热/冷却板其与相变材料进行换热从而控制电池组的内部的温度；以上所述N≥2。
所述导热/冷却板为中空结构，各导热/冷却板相互联通；所述各导热/冷却板内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
所述相变材料包括石蜡、多元醇类相变材料或无机盐高温相变材料。
所述锂电池组的各单体电池是上下贯通的空心锂电池，所述空心锂电池的空心内插有由所述温度控制系统控制的导热/冷却管。
所述锂池组的导热/冷却板和导热/冷却管为中空结构，各导热/冷却板和导热/冷却管相互联通；所述各导热/冷却板和导热/冷却管内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用本方法的电池组结构简单、成本低廉，而且无污染，电池组就能有效快速散热或加热，保持理想温度。实现电池单体间温度分布的均匀，从而达到电动汽车最佳的运行条件，保障电池堆稳定的性能，对延长电池寿命、提高电动汽车的性能都起着至关重要的作用。
附图说明图1是本发明温控锂电池组及其温度控制方法的优选实施例一的锂电池组的结构示意图；
图2是所述优选实施例的优选实施例二的锂电池组的结构示意图。
具体实施方式下面，结合附图所示之各优选实施例进一步阐述本发明。
参考图1本发明的优选实施例是，设计和生产一种温控锂电池组，包括10个阵列分布的圆柱形单体锂电池1，每排单体锂电池1设置有导热/冷却板3，在各导热/冷却板3和各单体锂电池1之间充满相变材料2，这些相变材料能根据电池的温度进行一定范围内的调节。为了扩大温度调节的范围，提高温度调节的效果，所述导热/冷却板3为中空结构，且彼此联通，在导热/冷却板3充入冷却或热的空气，或者冷却或热流体，使其对相变材料进行换热。所述锂电池组的温度控制系统控制充入导热/冷却/板3的空气或流体的温度。
所述相变材料为石蜡、多元醇类相变材料或无机盐高温相变材料。
参见图2，本发明的优选实施例二，本例中的锂电池组结构基本与实施例一相似，主要区别在于此处使用的圆柱锂电池为中空圆柱锂电池，在每个中空圆柱锂电池的中空部分设置有导热/冷却管4，该导热/冷却管4也为中空结构，且与电池组的导热/冷却板相连通；该导热/冷却管4也充有冷却或热的空气，或者冷却或热的流体，所述锂电池组的温度控制系统控制充入导热/冷却板3和导热/冷却管4的空气或流体的温度。这样使得锂电池的外部和内部中空都能进行良好的换热而实现温度控制。
所述各例中，相变材料为石蜡、多元醇类相变材料或无机盐高温相变材料。
所述各例中，单体锂电池的可是大于等于2的任意个数，可以按需要设置有排布。
本申请公开的技术方案是采用相变材料与液体冷却相结合的结构设计，其中涉及温度控制系统的其他结构和电路连接关系等，可用采用现有技术实现，本文件中不再赘述。本申请公开的设计不同于普通的采用空气冷却的温度系统，它能够使得电动汽车电池在恶劣的热环境下实现电池的最佳效果，同时实现电池单体间温度分布的均匀，从而达到电动汽车最佳的运行条件，保障电池堆稳定的性能，对延长电池寿命、提高电动汽车的性能都起着至关重要的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂电池组的温度控制方法，适用于锂电池组的温度控制系统，包括步骤：
将所述锂电池组的N个单体锂电池阵列排布，在每列或每排单体锂电池之间排布导热/冷却板；每列或每排各单体电池之间充满相变材料；
所述温度控制系统通过控制导热/冷却板的温度，使得各导热/冷却板其与相变材料进行换热从而控制该锂电池组的内部的温度；
所述N≥2。
2.按照权利要求1所述锂电池组的温度控制方法，其特征在于：
所述导热/冷却板为中空结构，各导热/冷却板相互联通；所述各导热/冷却板内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
3.按照权利要求1所述锂电池组的温度控制方法，其特征在于：
所述相变材料包括石蜡、多元醇类相变材料或无机盐高温相变材料。
4.按照权利要求1所述锂电池组的温度控制方法，其特征在于：
所述锂电池组的各单体电池是上下贯通的空心锂电池，所述空心锂电池的空心内插有由所述温度控制系统控制的导热/冷却管。
5.按照权利要求4所述锂电池组的温度控制方法，其特征在于：
所述锂池组的导热/冷却板和导热/冷却管为中空结构，各导热/冷却板和导热/冷却管相互联通；所述各导热/冷却板和导热/冷却管内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
6.一种温控锂电池组，适用于电动汽车，其特征在于：
包括由N个阵列排布的单体电池，在每列或每排单体锂电池之间设置有导热/冷却板；每列或每排的各单体锂电池之间充满相变材料；所述锂电池组的温度控制系统通过控制导热/冷却板的温度，使得各导热/冷却板其与相变材料进行换热从而控制电池组的内部的温度；所述N≥2。
7.按照权利要求6所述温控锂电池组，其特征在于：
所述导热/冷却板为中空结构，各导热/冷却板相互联通；所述各导热/冷却板内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
8.按照权利要求6所述温控锂电池组，其特征在于：
所述相变材料包括石蜡、多元醇类相变材料或无机盐高温相变材料。
9.按照权利要求6所述温控锂电池组，其特征在于：
所述锂电池组的各单体电池是上下贯通的空心锂电池，所述空心锂电池的空心内插有由所述温度控制系统控制的导热/冷却管。
10.按照权利要求9所述温控锂电池组，其特征在于：
所述锂池组的导热/冷却板和导热/冷却管为中空结构，各导热/冷却板和导热/冷却管相互联通；所述各导热/冷却板和导热/冷却管内被充入温度控制系统所需温度的液体或气体。
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