CN109585729A - 一种控温式动力电池包 - Google Patents

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赵明
刘艳
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Abstract

本发明公开了一种一种控温式动力电池包，其特征在于，包括壳体、相变材料、电池组和换热片，壳体包括电池容纳腔和换热腔，电池容纳腔和换热腔相邻设置，通过将电池包壳体分为电池容纳腔，将电池组浸在电池容纳腔的相变材料内，通过相变材料改变物质状态吸收或释放潜热，对电池充放电时产生的热量进行吸收，或者通过潜热对电池包进行增温，减少电池容纳腔内换热时的温度变化，并通过在相邻的换热腔内设置换热片及流体通道，对电池容纳腔内的温度进行进一步的调控，保证了电池组始终能在稳定温度下进行工作，满足电池长时间高效工作的要求。

Description

一种控温式动力电池包
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种控温式动力电池包。
背景技术
动力电池是新能源汽车的核心部分，其在高温或者低温情况下都无法正常工作，直接或间接地影响车辆的整体动力性能，在极端情况下还存在安全事故的风险。因此，需要热管理系统控制电池在一个可靠的温度环境下正常高效率工作。
目前应用的传统热管理主要包括自然冷却、风冷和液冷等方式。自然冷却的电池包没有加热和冷却模块，靠电池包自然散热，为了使电池的温度保存在合理区间内，在充放电时限制输出和输入电流来减少电池发热量，对电芯的热安全性能有较高的要求，无法在持续循环情况下使用；风冷的热管理方式，主要是利用风扇将外部空气通过风道与电池包换热；液冷的热管理方式，主要是利用冷却液和电池包外部冷源和热源换热后对电池包进行冷却或加热，然而上述冷却方式中，自然冷却和强制风冷受环境影响较大，液冷方案的循环管路结构比较复杂，冷却和加热能耗较大，对续航里程有一定的影响，均难以满足电池长时间高效工作的要求。
发明内容
为此，需要提供一种控温式动力电池包，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种控温式动力电池包，包括壳体、相变材料、电池组和换热片；
所述壳体包括电池容纳腔和换热腔，电池容纳腔和换热腔相邻设置；
所述相变材料设置于壳体的电池容纳腔内；
所述电池组浸于电池容纳腔的相变材料内；
所述换热片设置于换热腔与电池容纳腔相邻的面上，并与电池组电连接，换热腔上设有流体通道，并设有连通流体通道的进口和出口。
进一步地，所述相变材料为石蜡或膨胀石墨复合相变材料。
进一步地，还包括散热风机，所述散热风机设置于壳体的流体通道内。
进一步地，所述换热片为半导体制冷片。
进一步地，还包括光伏板及光伏电源，所述光伏板与光伏电源电连接，所述光伏电源与换热片电连接。
进一步地，所述光伏板、光伏电源与电池组并联设置。
进一步地，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于壳体的电池容纳腔内，并与相变材料相接触。
区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：通过将电池包壳体分为电池容纳腔，将电池组浸在电池容纳腔的相变材料内，通过相变材料改变物质状态吸收或释放潜热，对电池充放电时产生的热量进行吸收，或者通过潜热对电池包进行增温，减少电池容纳腔内换热时的温度变化，并通过在相邻的换热腔内设置换热片及流体通道，对电池容纳腔内的温度进行进一步的调控，保证了电池组始终能在稳定温度下进行工作，满足电池长时间高效工作的要求。
附图说明
图1为本发明实施例中控温式动力电池包的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例中控温式动力电池包的电连接结构示意图。
附图标记说明：
101、壳体；102、电池容纳腔；103、换热腔；1031、流体通道；
1032、散热风机；104、温度传感器；
201、相变材料；
301、电池组；
401、换热片；
501、光伏板；502、光伏电源。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本实施例公开了一种控温式动力电池包，包括壳体101、相变材料201、电池组301和换热片401。壳体101内包括电池容纳腔102和换热腔103，电池容纳腔102和换热腔103相邻设置(在本实施例中，电池容纳腔设置于换热腔的上方，在其他实施例中，也可将电池容纳腔设置于换热腔下方，当电池需要纵置等情况也可将电池容纳腔和换热腔在水平方向上相邻设置，在其他实施例中，电池容纳腔与换热腔的空间也可交错设置)。相变材料201设置于电池容纳腔102内，电池组301浸没于电池容纳腔102的相变材料201内(在本实施例中，电池组的数量为两个以上，并且间隔排列设置于电池容纳腔内，通过将电池组间隔设置于电池容纳腔内，便于相变材料包覆于各个电池组的四周，避免电池组之间相互紧贴造成散热效果不一，影响电池组产生温差造成工作效率下降的问题)。换热片401设置于换热腔103内，且其中一面贴付于与电池容纳腔102相邻的面上(在本实施例中，换热片的数量为两个以上，并与各个电池组一一对应，便于针对各个电池组附近区域的温度进行对应的换热操作，在其他实施例中，也可采用单个整面覆盖的换热片对电池容纳腔内的相变材料进行统一换热处理，简化换热片结构并降低制造难度)。换热片401下方的换热腔103内设有流体通道1031，流体通道1031与换热片401的另一面相接触，流体通道1031上设有入口和出口。
根据上述结构，在控温式动力电池包的工作过程中，电池组在供应车辆驱动装置工作或充电过程中，电池组产生热量，电池组的热量经电池组边缘传递至相变材料内，相变材料通过相变过程吸收潜热并稳定电池的工作温度。当电池组持续放热，当相变材料无法满足热量吸收能力并开始升温时，控制换热片开始工作，换热片贴付于电池容纳腔的一面制冷并向朝向流体通道的另一面传递热量，流体通道内通过空调风扇或车辆进气口自然入风等方式对流体通道内提供空气，进而使换热片上的热量带出，保证电池容纳腔内的温度进行控制。当电池处于停止使用的状态，且环境温度处于较低水平时，电池容纳腔内的相变材料通过相变过程改变物理形态，进而为电池包提供潜热，保证电池所处的电池容纳腔内温度高于环境温度，电池包的风冷结构及相变材料热交换结构通过壳体分离开，提高了电池包整体的防水及防尘性能，电池组温差较小，加热效率较高，可以提高电池包循环寿命及安全性能。
请参阅图1，在某些优选实施例中，还包括散热风机1032，散热风机1032设置于流体通道1031内，通过设置独立的散热风机，便于对流体通道内的空气进行流通，提高流体通道对换热片的换热效率。
请参阅图2，在某些优选实施例中，还包括光伏板501和光伏电源502，光伏板501与光伏电源502串联连接(另依据太阳能供电系统供应电路的构建需求，还可包括构建系统所需的逆变器、充放电控制权和直流、交流负载等)，光伏板501、光伏电源502与电池组301，并与换热片401并联连接，且在光伏电源502及电池组301上各对应有开关。通过添加光伏板及光伏电源，并将光伏电源与电池组并联连接，使得换热片得以采用太阳能进行换热操作，减少电池组的能量消耗以及因换热产生的热量，在光照条件满足的时候，可根据电池组制冷或制热需求对电池包进行冷却或加热然后将冷量或者热量存储在相变材料的潜热中，电池组即使在恶劣环境的下也可以保持较适宜温度。
在上述实施例中，换热片采用半导体制冷片，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。其没有运动部件，可靠性比较高。
在某些优选实施例中，石蜡或膨胀石墨复合相变材料采用石蜡混合相变材料或膨胀石墨混合相变材料，通过加热石蜡或膨胀石墨并与相变材料进行混合，石蜡的质量分数的范围可采用75％-85％之间的任意数值，膨胀石墨的质量分数的范围可采用10％-30％之间的任意数值，相对其他相变材料，它具有材料相变熔化后不析出，可以减少相变材料失效后对电池系统带来的风险；它较高的导热率，可以提高热管理冷却和加热的传热效率，减少电池组之间的温差；由于复合相变材料的潜热存在，也可以提高电池包的隔热性能。
在某些优选实施例中，还包括温度传感器104，温度传感器104设置于电池容纳腔102及流体通道1031的中一个以上的部件内，通过设置温度传感器，得以准确提供电池包内的温度状态，进而将数据提供给使用者或行车电脑进行电池包的进一步控温操作，提高电池包的温度控制效率。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种控温式动力电池包，其特征在于，包括壳体、相变材料、电池组和换热片；
所述壳体包括电池容纳腔和换热腔，电池容纳腔和换热腔相邻设置；
所述相变材料设置于壳体的电池容纳腔内；
所述电池组浸于电池容纳腔的相变材料内；
所述换热片设置于换热腔与电池容纳腔相邻的面上，并与电池组电连接，换热腔上设有流体通道，并设有连通流体通道的进口和出口。
2.根据权利要求1所述的控温式动力电池包，其特征在于，所述相变材料为石蜡或膨胀石墨复合相变材料。
3.根据权利要求1所述的控温式动力电池包，其特征在于，还包括散热风机，所述散热风机设置于壳体的流体通道内。
4.根据权利要求1所述的控温式动力电池包，其特征在于，所述换热片为半导体制冷片。
5.根据权利要求1所述的控温式动力电池包，其特征在于，还包括光伏板及光伏电源，所述光伏板与光伏电源电连接，所述光伏电源与换热片电连接。
6.根据权利要求5所述的控温式动力电池包，其特征在于，所述光伏板、光伏电源与电池组并联设置。
7.根据权利要求1所述的控温式动力电池包，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于壳体的电池容纳腔内，并与相变材料相接触。
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