CN108199115A - 电动汽车锂电池的散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车锂电池的散热系统。包括由单体锂电池组成的锂电池组、用于为锂电池组整体散热的水冷系统;所述单体锂电池包括用于隔离单体锂电池正、负极的双隔膜层,所述双隔膜层内注入有氯化石蜡,且双隔膜层中间插有热管,各单体锂电池的热管伸出单体锂电池的一端相互连接至所述水冷系统;所述单体锂电池外周包覆有相变材料,以吸收单体锂电池放出的热量,并能以潜热的形式储存起来;同时在低温环境下能起到保温效果。本发明保证了锂电池最大化的冷却高热区,普通化冷却其他区域,使得电动汽车的锂电池不同区域获得不同冷却能力效果,同时保温了单体的电池,维持了电池在寒冷地区工作的温度,减少了预热环节。

Description

电动汽车锂电池的散热系统
技术领域
本发明涉及电动汽车锂电池,具体涉及一种电动汽车锂电池的散热系统。
背景技术
近年来,交通运输行业中纯电动汽车和混合动力汽车脱颖而出,具有明显的环保和节能优势,是适合解决未来交通的长远方案。然而,电池的热管理成为电动汽车商业化的瓶颈,大规格的电池组在快速充放电循环时,伴随着不同的化学和电化学反应,会产生大量热量,导致过热、燃烧和爆炸等风险,另外,电池组内温度及温度差上升会显著降低其循环寿命,需要有效散热和局部热控制。除此之外,在寒冷地区温度低于电池工作温度,将导致电池功率退化,需对电池进行预热。而传统的电池组的散热主要是通过增大风机流量,提高锂电池散热效果,这种方式会消耗大量资源,而且不能实现锂电池的均匀散热。
在传统散热系统中,除了单纯的采用风冷外,有些采取了两个及以上的锂电池箱、第一散热肋和第一热管进行散热,通过第一散热肋连接与两个及以上锂电池箱外壁,再通过第一热管贯穿连接于两个及以上锂电池箱外侧的第一散热肋,单体电池间采用风道设计,去实现锂电池的均匀散热,但空气冷却对于风道的设计有很高的要求,而且由于很难使流场一致,电池单体温度一致性不好,可能在寒冷地区使用中需要对电池进行预热或者没法使用在极冷地区。另外,锂电池的隔膜在电池过充或者温度升高时,隔膜很容易被击穿,造成热失控甚至爆炸等事故发生。本发明研究既能实现均匀散热,又能寒冷地区灵活的工作,还可以提高隔膜的热稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种电动汽车锂电池的散热系统,通过改变锂电池的材料,能很好维持电池的工作温度,即当电池放出热量时,能吸收热量储存起来,温度低时有很好保温效果;通过热管技术,锂电池内采用双隔膜,中间注入氯化石蜡,并插入热管,很好的提高了正负极间热稳定性,实现了正负极间温度的控制。通用水冷方式,解决锂电池组的整体的散热;结合上述技术,缩小了单体电池之间的温度差异,又能负责控制电池工作温度在合理的范围之内,并能运行在寒冷的地区。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种电动汽车锂电池的散热系统,包括由单体锂电池组成的锂电池组、用于为锂电池组整体散热的水冷系统;所述单体锂电池包括用于隔离单体锂电池正、负极的双隔膜层,所述双隔膜层内注入有氯化石蜡,且双隔膜层中间插有热管,各单体锂电池的热管伸出单体锂电池的一端相互连接至所述水冷系统。
在本发明一实施例中,所述单体锂电池外周包覆有相变材料,以吸收单体锂电池放出的热量,并能以潜热的形式储存起来;同时在低温环境下能起到保温效果。
在本发明一实施例中,所述水冷系统包括传感控制单元、散热单元,所述传感控制单元包括用于采集锂电池组整体温度的温度传感器、与该温度传感器连接的单片机,所述散热单元包括水泵、布设于锂电池组周围的水管、散热器,所述水管与所述热管伸出单体锂电池的一端连接;温度传感器锂电池组整体温度并传输给单片机,单片机判断温度超过预设温度阈值,则控制水泵启动,控制水流在锂电池组周围流动,并冷却热管伸出单体锂电池的一端,加大锂电池组的整体冷却,流出的热水通过散热器进行散热,又流入水泵,进行循环的冷却,从而实现整体散热。
在本发明一实施例中,所述散热器设置于电动汽车前端,锂电池组设于电动汽车后端。
相较于现有技术,本发明具有以下有益效果:本发明保证了锂电池最大化的冷却高热区,普通化冷却其他区域,使得电动汽车的锂电池不同区域获得不同冷却能力效果,同时保温了单体的电池,维持了电池在寒冷地区工作的温度,减少了预热环节。
附图说明
图1为本发明改造后锂电池的电池内部结构。
图2为本发明水冷系统。
图3为本发明一实施例的电动汽车锂电池的总体散热系统。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明的一种电动汽车锂电池的散热系统,包括由单体锂电池组成的锂电池组、用于为锂电池组整体散热的水冷系统;所述单体锂电池包括用于隔离单体锂电池正、负极的双隔膜层,所述双隔膜层内注入有氯化石蜡,且双隔膜层中间插有热管,各单体锂电池的热管伸出单体锂电池的一端相互连接至所述水冷系统。所述单体锂电池外周包覆有相变材料,以吸收单体锂电池放出的热量,并能以潜热的形式储存起来;同时在低温环境下能起到保温效果。所述水冷系统包括传感控制单元、散热单元,所述传感控制单元包括用于采集锂电池组整体温度的温度传感器、与该温度传感器连接的单片机,所述散热单元包括水泵、布设于锂电池组周围的水管、散热器,所述水管与所述热管伸出单体锂电池的一端连接;温度传感器锂电池组整体温度并传输给单片机,单片机判断温度超过预设温度阈值,则控制水泵启动,控制水流在锂电池组周围流动,并冷却热管伸出单体锂电池的一端,加大锂电池组的整体冷却,流出的热水通过散热器进行散热,又流入水泵,进行循环的冷却,从而实现整体散热。
所述散热器设置于电动汽车前端,锂电池组设于电动汽车后端。
以下为本发明的具体实现过程。
本发明基于“相变材料”、“热管技术”和“水循环冷却”的思路提出了一种电动汽车锂电池的散热系统,在强制水循环冷却的基础上添加了锂电池的相变材料和电池正负极的插入热管技术,利用热管技术在锂电池产生的正负极高热区进行局部的冷却,然后热管的另一端跟水循环冷却管道连接,实现电池高热区的散热。在锂电池的材料中使用相变材料,电池充放电时,实现吸收热量,通过水循环冷却管道,实现锂电池组的整体的冷却。这种方式保证了锂电池最大化的冷却高热区,普通化冷却其他区域,使得电动汽车的锂电池不同区域获得不同冷却能力效果,同时保温了单体的电池,维持了电池在寒冷地区工作的温度,减少了预热环节。
本发明通过如下技术方案实现:
(1)相变材料。如图1所示,把相变材料运用在电池结构的四周,用于吸收电池放出的热量,并能以潜热的形式储存起来;同时在低温环境下能起到保温效果。
(2)热管技术。如图1所示,在电池的正负极间使用双隔膜,并在隔膜间注入氯化石蜡,可以防止正负极温度升高时隔膜被击穿,另外,在氯化石蜡中插入了热管,能降低正负极间温度。
(3)水冷方式。如图2所示,通过温度传感器的测控,发出命令,通过单片机控制是否需要进行水冷系统。在水冷系统中,热管的一端在电池内,另一端插入水冷系统中水管,进行冷却。另外,水管贯穿与电池组内部,用于冷却整体的温度。
实施例。
如图3所示,电动汽车的锂电池的散热系统有五部分组成,其中有散热器1、水管2、热管3、电池组4和水泵5组成。本发明电池组4的单体电池的材料由相变材料所构成,能很好的吸收电池充放电时放出热量。在电池组4的单体电池的正负极间插入热管,很好的降低的单体电池产生热量,热管传出的热量通过水管2进行散热,冷却液通过水泵5运行在电池组4中,热流通过散热器1散热,产生冷流运行在电池组4,带动电池组4散热。很好结合相变材料、热管和水冷散热方式,实现电池组4均匀散热。在寒冷地区相变材料和热管技术能很好维持电池组的工作温度。
在热管技术方面,电池在充放电时,正负极间会产生高温,很有可能把正负极间的隔膜击穿,造成热失控、爆炸等。所以在热管技术中,如图1所示,在单体电池中使用双隔膜,并在隔膜间注入氯化石蜡,有利于提高阻燃,并且可以导热,中间插入热管,热管一端在电池体内部,另一端在水冷系统中水管内,能很好的降低正负极间产生的热量。
在相变材料技术方面,如图1所示,在单体电池的周围材料使用相变材料,电池的四周产生的温度,会被相变材料吸收,并潜在的储存,缩小了单体电池的温度,实现了电池的均匀散热。
在水冷系统方面,如图2所示。温度传感器感知空气中温度,控制单片机判断是否需要进行水冷系统,有利于节约能源消耗,当处于高温时,水冷系统进行工作,通过单片机控制水泵,把水流运行在电池组内部,并冷却热管的一端,加大电池的整体冷却,流过电池和热管后,流出热水通过散热器进行散热,又流入水泵,进行循环的冷却,从而实现整体散热。
以上是本发明的较佳实施例,凡依本发明技术方案所作的改变,所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时,均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车锂电池的散热系统,其特征在于:包括由单体锂电池组成的锂电池组、用于为锂电池组整体散热的水冷系统;所述单体锂电池包括用于隔离单体锂电池正、负极的双隔膜层,所述双隔膜层内注入有氯化石蜡,且双隔膜层中间插有热管,各单体锂电池的热管伸出单体锂电池的一端相互连接至所述水冷系统。
2.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池的散热系统,其特征在于:所述单体锂电池外周包覆有相变材料,以吸收单体锂电池放出的热量,并能以潜热的形式储存起来;同时在低温环境下能起到保温效果。
3.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池的散热系统,其特征在于:所述水冷系统包括传感控制单元、散热单元,所述传感控制单元包括用于采集锂电池组整体温度的温度传感器、与该温度传感器连接的单片机,所述散热单元包括水泵、布设于锂电池组周围的水管、散热器,所述水管与所述热管伸出单体锂电池的一端连接;温度传感器锂电池组整体温度并传输给单片机,单片机判断温度超过预设温度阈值,则控制水泵启动,控制水流在锂电池组周围流动,并冷却热管伸出单体锂电池的一端,加大锂电池组的整体冷却,流出的热水通过散热器进行散热,又流入水泵,进行循环的冷却,从而实现整体散热。
4.根据权利要求3所述的电动汽车锂电池的散热系统,其特征在于:所述散热器设置于电动汽车前端,锂电池组设于电动汽车后端。
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