CN110165327A - 一种电池组热处理装置及相变材料的制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池组热处理装置及相变材料的制作方法，属于锂电池领域。其包括冷却液箱；变频电泵，与冷却液箱连通；动力电池机构，包括液冷组件、多个电池以及相变结构；液冷组件与变频电泵连通，用于冷却电池；多个电池设置在液冷组件中，相变结构包裹电池，用于对电池进行散热或者升温；相变结构采用高导热复合相变材料制作而成，高导热复合相变材料由月桂酸、膨胀石墨以及石墨烯熔融共混得到；散热机构，分别与液冷组件、冷却液箱连通，能够对液冷组件流出的液体进行散热，并输送回冷却液箱中。该装置既节能又能满足冷却要求，从而保证电池组在最佳的温度范围内工作，这样既能提高电池组的工作性能，又能延长电池组的工作寿命。

Description

一种电池组热处理装置及相变材料的制作方法

技术领域

本申请涉及锂电池领域，尤其涉及一种电池组热处理装置及相变材料的制作方法。

背景技术

电池是电动汽车的核心部件，由于车载电池要求其能量密度要高，且瞬时输出功率要大，而且电池布置还要紧凑，工作环境多变且严峻。在这个过程中，热量管理特别复杂。为了保证电池在合适的温度区间中工作，传统方式的自然冷却方式，势必不能满足汽车的复杂运行工况。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种电池组热处理装置及相变材料的制作方法，旨在改善现有技术中的电池直接进行自然冷却的效果差、不利于高能量密度动力电池的散热的问题。

本申请的技术方案是：

一种电池组热处理装置，包括：

冷却液箱；

变频电泵，与所述冷却液箱连通；

动力电池机构，包括液冷组件、多个电池以及相变结构；所述液冷组件与所述变频电泵连通，用于冷却所述电池；多个所述电池设置在所述液冷组件中，所述相变结构包裹所述电池，用于对所述电池进行散热或者保温；

所述相变结构采用高导热复合相变材料制作而成，所述高导热复合相变材料由月桂酸、膨胀石墨以及石墨烯熔融共混得到；

散热机构，分别与所述液冷组件、所述冷却液箱连通，能够对所述液冷组件流出的液体进行散热，并输送回所述冷却液箱中。

根据本申请的非限制性的实施例可知，冷却液箱中装有用于对动力电池机构中的电池组进行冷却的冷却液；变频电泵用于将冷却液箱中的冷却液输送到液冷组件中，以对电池组进行冷却，且变频电泵的频率可以调节，从而使冷却液的流量和流速可控且合理，精准的冷却流量既能控制好电池组在适宜的温度下工作，又保证了变频电泵的最小频率的出力，达到节能的效果；采用高导热复合相变材料制作而成的相变结构，其在静止的工况下，相变结构本身具有蓄热能力，因此其可以在自然冷却的情况下，保证电池组的温度不过高，而在外界温度较低时，相变结构也可以将之前存储的热量缓慢放出，保证电池组在冷态启动时，也能有合适的温度，提高其工作效率和寿命；同时，多个散热结构通过温控阀的切换可以减小冷却液在管道中的通流阻力，减小变频电泵的出力，达到节能的效果。因此，冷却液箱的冷却液经变频电机带动的泵加压后，通过冷却液进口母管分别从两侧进入电池组内部冷却，从电池组出来的冷却液汇合到出口母管后，流经空冷外部散热器进行进一步地散热之后，冷却液汇合后流回到冷却液箱；该装置既节能又能满足冷却要求，从而保证电池组在最佳的温度范围内工作，这样既能提高电池组的工作性能，又能延长电池组的工作寿命。

另外，根据本申请实施例的电池组热处理装置，还具有如下附加的技术特征：

作为本申请的一种技术方案，所述液冷组件包括壳体、进液管道、多个U型翅片管以及出液管道；所述进液管道的一端连通于所述变频电泵，另一端连通于所述U型翅片管的一端；多个所述电池成横排地安装在所述壳体中，多个所述U型翅片管横向穿插在每行电池之间；所述出液管道的一端连通于所述U型翅片管的另一端，另一端连通于所述散热机构。

根据本申请的非限制性的实施例可知，多个U型翅片管与相变结构紧密镶嵌，冷却液由一排电池组上端的U型翅片管进入，由同一排电池组下端的U型翅片管流出，且冷却液的流动管路呈U型结构，能够将电池组产生的热量交换出来，通过外部的散热机构将热量散发到外部环境中；由于采用的U型翅片管结构，因此，冷却液在进入U型翅片管的上部的进程管路中时，流体温度相对较低，流体先流过冷却的电池的冷却量大；而冷却液在U型翅片管的下部的回程管路中，同一个电池的冷却量小，总体上使得单节电池的冷却量较均匀，保证电池组内部每节电池温差在允许范围内。

作为本申请的一种技术方案，所述散热机构包括：

至少两个散热面积不同的散热器，所述散热器分别与所述液冷组件、所述冷却液箱连通，能够对所述液冷组件流出的液体进行散热，并输送回所述冷却液箱中；

温控阀，安装在相邻的两个所述散热器的进液管上。

根据本申请的非限制性的实施例可知，从电池组出来的冷却液汇合到出口母管后，流经第一散热器，在第一个空冷散热器出口处设有一个温控阀，温控阀根据流经冷却液的温度，调节经过第二散热器的冷却液流量和旁通路的流量，之后第二散热器出口的冷却液和旁通路的冷却液汇合后，流回到冷却液箱。采用两个外部散热器，当低负荷运行时，产热量小，只通过一个散热面积小的散热器，可以减小冷却液通流阻力，减小变频电泵的出力，达到节能的效果；当运行负荷高时，通过温控阀的调节使得冷却液通过两个散热器，管程阻力虽然增大，但冷却效果加强；通过小的冷却流量也能达到同样的冷却效果，从而达到节能的效果。

作为本申请的一种技术方案，所述温控阀包括：

阀体，所述阀体具有进液口和至少两个出液口，所述进液口与两个所述散热器中的一个连通，两个所述出液口分别与所述冷却液箱、两个所述散热器中的另一个连通；

所述进液口内安装有阀芯和驱动结构，所述驱动结构能够驱动所述阀芯移动，以使所述出液口中的一个或者两个开启。

根据本申请的非限制性的实施例可知，当流体(即冷却液)温度高时，驱动结构驱动阀芯向上运动，通过阀芯缓慢开启第二散热器的通路，缓慢关小旁通路(即与冷却液箱连通的出液口)。当流体温度低时，驱动结构驱动阀芯向下运动，通过阀芯缓慢关闭去第二散热器的通路，开启旁通路(即与冷却液箱连通的出液口)。从而其可以进一步地减小冷却液在管道中的通流阻力，减小变频电泵的出力，达到节能的效果。

作为本申请的一种技术方案，所述驱动结构包括石蜡、复位弹簧以及传动杆，所述阀芯包括第一杆体和第二杆体；所述石蜡的两侧分别连接于所述进液口的两个相对的内侧壁上；所述复位弹簧的一端连接于所述石蜡，另一端与所述传动杆连接；所述第一杆体、所述第二杆体分别可移动地安装在所述进液口的两个相对的内侧壁上，所述传动杆的两端分别连接于所述第一杆体和所述第二杆体；通过所述石蜡的膨胀和冷缩能够驱动所述复位弹簧带动所述第一杆体开启或者关闭所述出液口中的一个，以及带动所述第二杆体开启或者关闭所述出液口的另一个。

根据本申请的非限制性的实施例可知，温控阀是利用石蜡的膨胀和冷缩来控制冷却液流动路径的阀门的，其作用是根据冷却液的温度自动调节进入第二个散热器的冷却液流量，改变水的循环范围，以调节冷却系的散热能力，保证电池组在合适的温度范围内工作，当温度超过一定范围冷却液全部流入第二个散热器进行散热，此时散热器散热面积最大。

作为本申请的一种技术方案，所述进液口具有相对的第一内侧壁和第二内侧壁，所述第一内侧壁与所述出液口中的一个之间形成第一出液通道，所述第二内侧壁与所述出液口中的另一个之间形成第二出液通道，通过所述石蜡的膨胀和冷缩能够驱动所述复位弹簧带动所述第一杆体开启或者关闭所述第一出液通道，以及带动所述第二杆体开启或者关闭所述第二出液通道。

根据本申请的非限制性的实施例可知，当流体(即冷却液)温度高时，石蜡通过流体加热膨胀，克服弹簧力驱动阀芯向上运动，通过阀芯缓慢开启第二散热器的通路，缓慢关小旁通路(即与冷却液箱连通的出液口)。当流体温度低时，石蜡收缩，弹簧力需要复位，在弹簧力的驱动作用下，通过阀芯缓慢关闭去第二散热器的通路，开启旁通路(即与冷却液箱连通的出液口)。从而其可以进一步地减小冷却液在管道中的通流阻力，减小变频电泵的出力，达到节能的效果。

作为本申请的一种技术方案，所述电池组热处理装置还包括控制器，所述控制器分别与所述变频电泵、所述温控阀电连接。

根据本申请的非限制性的实施例可知，当温控阀控制冷却液流量全部通过第二散热器时，若是仍不能满足散热效果时，可以通过温控阀来测量第二散热器出口冷却液温度，然后反馈信号给控制器，控制器下达指令去调节变频电泵的输出频率，加大变频电泵的输出功率，从而提高冷却液流量和流速，以此来满足动力电池组的冷却效果，从而使冷却液的流量和流速可控且合理。

作为本申请的一种技术方案，所述电池组热处理装置还包括电源，所述电源分别与所述控制器、所述变频电泵、所述温控阀电连接。

根据本申请的非限制性的实施例可知，通过电源来给控制器、变频电泵以及温控阀提供电源能量，使得三者能够正常的运行。

一种相变材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，制备膨胀石墨：把坩埚放入马弗炉中加热至800℃，将可膨胀石墨快速倒入所述坩埚中，待所述膨胀石墨停止膨胀时迅速取出；

第二步，取质量比为74％：13％：13％的月桂酸、膨胀石墨以及石墨烯，称量出备用材料；

第三步，取所述月桂酸于烧杯中，采用70℃恒温水浴加热所述月桂酸至完全融化；

第四步，在70℃恒温水浴的情况下，将所述膨胀石墨加入融化后的所述月桂酸中，充分搅拌20min形成混合物；

第五步，在70℃恒温水浴的情况下，将所述石墨烯加入所述混合物中，再充分搅拌至完全均匀；

第六步，将混合好的材料倒入模具中压好成型，得到高导热复合相变材料。

根据本申请的非限制性的实施例可知，由该种方法制作得到的高导热复合相变材料，具有较高的导热效率，能够进一步地提高电池组的处理效率。

作为本申请的一种技术方案，所述高导热复合相变材料的相变温度为42.27℃，相变焓为157.49J/g，导热率为4.374W/(m·K)。

根据本申请的非限制性的实施例可知，该相变结构的导热率较高，相变温度适中，因此，其在静止的工况下具有较强的蓄热能力，因此可以在自然冷却的情况下，保证电池组的温度不过高，而在气温较低时，相变结构也可以将存储的热量用于加热电池组，保证电池组在冷态启动时，也能有合适的温度，提高其工作效率和寿命。

本申请的有益效果：

本申请中，冷却液箱中装有用于对动力电池机构中的电池组进行冷却的冷却液；变频电泵用于将冷却液箱中的冷却液输送到液冷组件中，以对电池组进行冷却，且变频电泵的频率可以调节，从而使冷却液的流量和流速可控且合理，精准的冷却流量既能控制好电池组在适宜的温度下工作，又保证了变频电泵的最小频率的处理，到达节能的效果；采用高导热复合相变材料制作而成的相变结构，其在静止的工况下，相变结构本身具有蓄热能力，因此其可以在自然冷却的情况下，保证电池组的温度不过高，而在气温较低时，相变结构也可以将之前存储的热量用于加热电池组，保证电池组在冷态启动时，也能有合适的温度，提高其工作效率和寿命；同时，温控阀可以调节冷却液在管道中的通流阻力，减小变频电泵的出力，达到节能的效果。因此，冷却液箱的冷却液经变频电机带动的泵加压后，通过冷却液进口母管分别从两侧进入电池组内部冷却，从电池组出来的冷却液汇合到出口母管后，流经空冷外部散热器进行进一步地散热之后，冷却液汇合后流回到冷却液箱；该装置既节能又能满足冷却要求，从而保证电池组在最佳的温度范围内工作，这样既能提高电池组的工作性能，又能延长电池组的工作寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电池组热处理装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的动力电池机构的局部正视图；

图3为本申请图2中的俯视图；

图4为本申请实施例提供的第二散热器的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的流体全走旁路时温控阀的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的流体走旁路和第二个散热器时温控阀的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的流体全走第二个散热器时温控阀的结构示意图。

图标：1-电池组热处理装置；2-冷却液箱；3-变频电泵；4-液冷组件；5-电池；6-相变结构；7-壳体；8-进液管道；9-U型翅片管；10-出液管道；11-第一散热器；12-第二散热器；13-温控阀；14-阀体；15-进液口；16-第一出液口；17-第二出液口；18-阀芯；19-驱动结构；20-石蜡；21-复位弹簧；22-传动杆；23-第一杆体；24-第二杆体；25-第三杆体；26-第一内侧壁；27-第二内侧壁；28-第一出液通道；29-第二出液通道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，配合参照图2至图3，本申请提供一种电池组热处理装置1，包括冷却液箱2、变频电泵3、动力电池5机构以及散热机构，动力电池5机构包括供液管道、多个液冷组件4、多个电池5以及相变结构6，散热机构包括温控阀13、至少两个散热面积不同的第一散热器11和第二散热器12；其中，冷却液箱2中装有用于对动力电池5机构中的电池组进行冷却的冷却液，其通过连接管道与变频电泵3连通；变频电泵3用于将冷却液箱2中的冷却液输送到液冷组件4中，以对电池组进行冷却，且变频电泵3的频率可以调节，从而使冷却液的流量和流速可控且合理，精准的冷却流量既能控制好电池组在适宜的温度下工作，又保证了变频电泵3的最小频率的处理，到达节能的效果；变频电泵3的一端通过连接管道与冷却液箱2连通，另一端通过供液管道分别与多个液冷组件4连通，用于向各个液冷组件4中输送冷却液；多个液冷组件4成排设置，每个液冷组件4中均安装有多个电池5，多个电池5成排的安装在其中，多个电池5之间的间隙中填充满相变结构6，即相变结构6包裹着电池5以形成电池5箱体，其主要用于对电池5进行散热或者升温；第一散热器11的一端通过连接管道与液冷组件4的出液管道10连通，另一端通过连接管道分别与冷却液箱2、第二散热器12连通，且第一散热器11与第二散热器12的连接管道上还安装有温控阀13，温控阀13主要用于控制流入第二散热器12中的液体的流量和温度，第一散热器11和第二散热器12均能够对从液冷组件4中流出的液体进行散热，并输送回冷却液箱2中。

需要说明的是，在本实施例中，相变结构6采用高导热复合相变材料制作而成，其主要由月桂酸、膨胀石墨以及石墨烯熔融共混得到，其具体的制备方法为：

第一步，制备膨胀石墨：购买100目的可膨胀石墨，把坩埚放入马弗炉中加热至800℃，然后把可膨胀石墨快速倒入坩埚中，这时可膨胀石墨会快速膨胀，待其不再膨胀时迅速取出。

第二步，取质量比为74％：13％：13％的月桂酸、膨胀石墨以及石墨烯，称量出备用材料；

第三步，取月桂酸于烧杯中，采用70℃恒温水浴加热月桂酸至完全融化；

第四步，在70℃恒温水浴的情况下，将膨胀石墨加入融化后的月桂酸，充分搅拌20min；

第五步，在70℃恒温水浴的情况下，将石墨烯加入混合物中，再充分搅拌至完全均匀；

第六步，将混合好的材料倒入模具中压好成型，即可得到制作好的高导热复合相变材料。

进一步地，采用高导热复合相变材料制作而成的相变结构6，其在静止的工况下，相变结构6本身具有蓄热能力，因此其可以在自然冷却的情况下，保证电池组的温度不过高，而在气温较低时，相变结构6也可以将存储的热量用于加热电池组，保证电池组在冷态启动时，也能有合适的温度，提高其工作效率和寿命；同时，散热结构可以减小冷却液在管道中的通流阻力，减小变频电泵3的出力，达到节能的效果。

需要说明的是，在本实施例中，对高导热复合相变材料进行DSC测试之后，得出其相变温度为42.27℃、相变焓为157.49J/g；测得其导热率为4.374W/(m·K)。由此可知，该相变结构6的导热率较高，相变温度适中，因此，其在静止的工况下具有较强的蓄热能力，因此可以在自然冷却的情况下，保证电池组的温度不过高，而在气温较低时，相变结构6也可以将存储的热量用于加热电池组，保证电池组在冷态启动时，也能有合适的温度，提高其工作效率和寿命。

请参照图2，配合参照图1和图3，液冷组件4包括壳体7、进液管道8、多个U型翅片管9以及出液管道10；进液管道8的一端连通于变频电泵3，另一端连通于第一个U型翅片管9的进液口，相邻的U型翅片管9之间依次首尾相连，且呈水平方向上的平行间隔设置；多个电池5成横排地安装在壳体7中，多个U型翅片管9横向穿插在每行电池5之间；出液管道10的一端连通于最后一个U型翅片管9的出液口，另一端则连通于第一散热器11。

需要说明的是，在本实施例中，多个U型翅片管9与相变结构6紧密镶嵌，冷却液由一排电池组上端的U型翅片管9进入，由同一排电池组下端的U型翅片管9流出，且冷却液的流动管路呈U型结构，能够将电池组产生的热量交换出来，通过外部的散热机构将热量散发到外部环境中；由于采用了U型翅片管9结构，因此，冷却液在进入U型翅片管9的上部的进程管路中时，流速和流量相对较大，电池5的冷却量大；而冷却液在U型翅片管9的下部的回程管路中，同一个电池5的冷却量小，总体上使得单节电池5的冷却量较均匀，能够较为均匀的对电池组进行冷却，从而保证电池组在冷态启动时，也能有合适的温度，进而进一步地提高其工作效率和寿命。

请参照图4，配合参照图1，从电池组出来的冷却液汇合到出口母管后，流经第一散热器11，在第一散热器11出口处设有一个温控阀13，温控阀13根据流经冷却液的温度，调节经过第二散热器12的冷却液流量和旁通路的流量，之后第二散热器12出口的冷却液和旁通路的冷却液汇合后，流回到冷却液箱2。采用两个外部散热器，当低负荷运行时，产热量小，只通过一个散热面积小的散热器，可以减小冷却液通流阻力，减小变频电泵3的出力，达到节能的效果；当运行负荷高时，通过温控阀13的调节使得冷却液通过两个散热器，管程阻力虽然增大，但冷却效果加强；通过小的冷却流量也能达到同样的冷却效果，从而达到节能的效果。

需要说明的是，在本实施例中，第一散热器11的面积小于第二散热器12的面积。

请参照图5，配合参照图6至图7，温控阀13包括阀体14和阀芯18，阀体14具有进液口15、第一出液口16以及第二出液口17，进液口15与第一散热器11中的出液口连通，第一出液口16连接于冷却液箱2，第二出液口17连接于第二散热器12；进液口15具有相对的第一内侧壁26和第二内侧壁27，第一内侧壁26延伸至阀体14的内腔中，并与阀体14上与进液口15相对的内壁之间形成第一出液通道28，阀体14上与进液口15相对的内壁上安装有档位块，该档位块与第二内侧壁27处于同一直线上，二者之间形成第二出液通道29，即第一出液通道28与第二出液通道29不处于同一直线上，但二者相互平行。阀芯18包括第一杆体23、第二杆体24以及第三杆体25，其中，第一杆体23可以通过滑轨结构可移动地安装在第一内侧壁26上，第二杆体24可以通过滑轨结构可移动地安装在第二内侧壁27上，第三杆体25固定安装在阀体14的与进液口15相对的内壁上，并处于第一杆体23和第二杆体24之间，三者配合设置，可以通过移动第一杆体23和第二杆体24，使得三者形成一个密封结构，使得流体不能从第一出液口16流出。

进液口15内安装有驱动结构19，驱动结构19包括石蜡20、复位弹簧21以及传动杆22；石蜡20的两侧分别通过连接杆或者连接绳等结构与进液口15的第一内侧壁26、第二内侧壁27连接；复位弹簧21的一端连接于石蜡20，另一端与传动杆22连接；传动杆22整体呈T型状结构，其两个自由端分别连接于第一杆体23和第二杆体24，其能够带动第一杆体23和第二杆体24滑进或者滑出第一内侧壁26、第二内侧壁27，在其他的实施例中，并不仅仅局限于滑轨这一种连接方式；通过石蜡20受热而发生的膨胀能够驱动复位弹簧21带动第一杆体23、第二杆体24朝着第三杆体25的方向移动，进而形成密封通道，使得第一出液口16、第二出液口17中的一个或者两个密封，进而流体不能流出第一出液口16、第二出液口17中的一个或者两个，或者通过石蜡20温度降低而发生的冷缩来驱动复位弹簧21带动第一杆体23、第二杆体24沿着进液口15的方向进行移动，进而使得第一出液口16、第二出液口17中的一个或者两个开通，使得流体能够流出第一出液口16、第二出液口17中的一个或者两个。

需要说明的是，在本实施例中，请参照图5，其为温控阀13的原始状态结构示意图，此时石蜡20处于常态状态下，没有发生碰撞或者冷缩，第一出液口16开通，流体通过第一散热器11流向冷却液箱2，第二杆体24封住第二出液通道29，使得流体只能流入冷却液箱2，而不能流入第二散热器12。

请参照图6，配合参照图7，当石蜡20受热之后发生膨胀(即冷却液的温度较高，其经过温控阀13中时，给石蜡20进行加热)，其驱动复位弹簧21带动阀芯18向上运动，通过阀芯18缓慢开启第二散热器12的通路，即打开第二出液口17，缓慢关小旁通路(即与冷却液箱2连通的第一出液口16)，此时流体可以流出第一出液口16和第二出液口17，即分别流入冷却液箱2和第二散热器12。直到第一杆体23、第二杆体24与第三杆体25全部配合密封时，阀芯18将第一出液口16完全关闭，将第二出液口17完全打开，此时，流体只流入第二散热器12，而不流入冷却液箱2。

请参照图5，当流体温度低时，石蜡20遇冷冷缩，其驱动复位弹簧21带动阀芯18向下运动，通过阀芯18缓慢关闭去第二散热器12的通路，即缓慢关闭第二出液口17，而缓慢开启旁通路(即与冷却液箱2连通的第一出液口16)，即温控阀13恢复到原始状态时的结构。从而其可以进一步地减小冷却液在管道中的通流阻力，减小变频电泵3的出力，达到节能的效果。

需要说明的是，温控阀13是利用石蜡20的膨胀和冷缩来控制冷却液流动路径的阀门的，其作用是根据冷却液的温度自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作，当温度超过一定范围冷却液就会流入第二个散热器进行散热。

需要说明的是，在本实施例中，电池组热处理装置1还包括控制器和电源，同时，变频电泵3包括电泵和变频器，控制器分别与变频器、温控阀13电连接，变频器与电泵电连接；电源分别与控制器、变频电泵3、温控阀13电连接，温控阀13与变频电泵3上的变频器电连接，通过温控阀13将温度信号传递给控制器，控制器根据接收到的温度信息向变频电泵3上的变频器发送调节指令，从而调整变频电泵3上的变频器的频率，使得冷却系统的要求冷却量与变频电泵3的出力(流量)相匹配。

需要说明的是，控制器采用的是现有技术中的ECU控制器。ECU是汽车或纯电动汽车的控制中心，温控阀13通过向控制系统ECU反馈冷却系统中的冷却液温度、冷却液流量和变频器的频率，智能化的由ECU输出指令，调整变频电泵3上的变频器的频率，使得冷却系统的要求冷却量与变频电泵3的出力(流量)相匹配。

(1)当回路的冷却液温度过高时，温控阀13旁路(即第一散热器11与冷却液箱2之间的液体通路)逐渐关闭，至第二散热器12中的流量逐渐增加，电池组的散热量逐渐加大，若能满足冷却流量(即回路冷却液的温度未达到温度高报警值，未向ECU反馈冷却液温度信息)，此时变频器的频率保持不变；若此时温控阀13的旁路全部关闭，旁路流量将至0，且回油温度达到高温报警温度，此时温度高信号传到ECU系统，ECU系统根据回路冷却液的温度，发出指令去调整变频电泵3的变频器的频率，使变频电泵3的出口流量增加。此时回路温度不断反馈至ECU，当冷却液温度下降到设定温度时，变频电泵3的频率逐渐稳定住，温度的调控此时由温控阀13控制。

(2)当回路的冷却液温度下降或较低时，此时温度低信号反馈至ECU，ECU发出指令去调节变频器的出力，此时冷却流量会下降，对应的是回路的冷却液温度缓慢的提高，当提高到温控阀13旁路流量低于设定流量(反馈值)，反馈至ECU系统，ECU系统停止调节变频器，此时电池组的温度由温控阀13来控制。

该电池组热处理装置1的工作原理是这样的：

冷却液箱2中装有用于对动力电池5机构中的电池组进行冷却的冷却液；变频电泵3用于将冷却液箱2中的冷却液输送到液冷组件4中，以对电池组进行冷却，且变频电泵3的频率可以调节，从而使冷却液的流量和流速可控且合理，精准的冷却流量既能控制好电池组在适宜的温度下工作，又保证了变频电泵3的最小频率的处理，到达节能的效果；采用高导热复合相变材料制作而成的相变结构6，其在静止的工况下，相变结构6本身具有蓄热能力，因此其可以在自然冷却的情况下，保证电池组的温度不过高，而在气温较低时，相变结构6也可以将存储的热量用于加热电池组，保证电池组在冷态启动时，也能有合适的温度，提高其工作效率和寿命；同时，散热结构可以减小冷却液在管道中的通流阻力，减小变频电泵3的出力，达到节能的效果。因此，冷却液箱2的冷却液经变频电机带动的泵加压后，通过冷却液进口母管分别从两侧进入电池组内部冷却，从电池组出来的冷却液汇合到出口母管后，流经空冷外部散热器进行进一步地散热之后，冷却液汇合后流回到冷却液箱2；该装置既节能又能满足冷却要求，从而保证电池组在最佳的温度范围内工作，这样既能提高电池组的工作性能，又能延长电池组的工作寿命。

综上可知，由此可知，整个装置结合了温控阀13、变频技术以及相变材料，使得整个系统能在满足大容量电池组进行变工况运行的同时，还能保证热管理系统的整体能耗较低。因此，该装置既节能又能满足冷却要求，从而保证电池组在最佳的温度范围内工作，这样既能提高电池组的工作性能，又能延长电池组的工作寿命。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池组热处理装置，其特征在于，包括：

冷却液箱；

变频电泵，与所述冷却液箱连通；

动力电池机构，包括液冷组件、多个电池以及相变结构；所述液冷组件与所述变频电泵连通，用于冷却所述电池；多个所述电池设置在所述液冷组件中，所述相变结构包裹所述电池，用于对所述电池进行散热或者保温；

所述相变结构采用高导热复合相变材料制作而成，所述高导热复合相变材料由月桂酸、膨胀石墨以及石墨烯熔融共混得到；

散热机构，分别与所述液冷组件、所述冷却液箱连通，能够对所述液冷组件流出的液体进行散热，并输送回所述冷却液箱中。

2.根据权利要求1所述的电池组热处理装置，其特征在于：所述液冷组件包括壳体、进液管道、多个U型翅片管以及出液管道；所述进液管道的一端连通于所述变频电泵，另一端连通于所述U型翅片管的一端；多个所述电池成横排地安装在所述壳体中，多个所述U型翅片管横向穿插在每行电池之间；所述出液管道的一端连通于所述U型翅片管的另一端，另一端连通于所述散热机构。

3.根据权利要求1所述的电池组热处理装置，其特征在于，所述散热机构包括：

至少两个散热面积不同的散热器，所述散热器分别与所述液冷组件、所述冷却液箱连通，能够对所述液冷组件流出的液体进行散热，并输送回所述冷却液箱中；

温控阀，安装在相邻的两个所述散热器的进液管上。

4.根据权利要求3所述的电池组热处理装置，其特征在于，所述温控阀包括：

阀体，所述阀体具有进液口和至少两个出液口，所述进液口与两个所述散热器中的一个连通，两个所述出液口分别与所述冷却液箱、两个所述散热器中的另一个连通；

所述进液口内安装有阀芯和驱动结构，所述驱动结构能够驱动所述阀芯移动，以使所述出液口中的一个或者两个开启。

5.根据权利要求4所述的电池组热处理装置，其特征在于：所述驱动结构包括石蜡、复位弹簧以及传动杆，所述阀芯包括第一杆体和第二杆体；所述石蜡的两侧分别连接于所述进液口的两个相对的内侧壁上；所述复位弹簧的一端连接于所述石蜡，另一端与所述传动杆连接；所述第一杆体、所述第二杆体分别可移动地安装在所述进液口的两个相对的内侧壁上，所述传动杆的两端分别连接于所述第一杆体和所述第二杆体；通过所述石蜡的膨胀和冷缩能够驱动所述复位弹簧带动所述第一杆体开启或者关闭所述出液口中的一个，以及带动所述第二杆体开启或者关闭所述出液口的另一个。

6.根据权利要求5所述的电池组热处理装置，其特征在于：所述进液口具有相对的第一内侧壁和第二内侧壁，所述第一内侧壁与所述出液口中的一个之间形成第一出液通道，所述第二内侧壁与所述出液口中的另一个之间形成第二出液通道，通过所述石蜡的膨胀和冷缩能够驱动所述复位弹簧带动所述第一杆体开启或者关闭所述第一出液通道，以及带动所述第二杆体开启或者关闭所述第二出液通道。

7.根据权利要求3所述的电池组热处理装置，其特征在于：所述电池组热处理装置还包括控制器，所述控制器分别与所述变频电泵、所述温控阀电连接。

8.根据权利要求7所述的电池组热处理装置，其特征在于：所述电池组热处理装置还包括电源，所述电源分别与所述控制器、所述变频电泵、所述温控阀电连接。

9.一种相变材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，制备膨胀石墨：把坩埚放入马弗炉中加热至800℃，将可膨胀石墨快速倒入所述坩埚中，待所述膨胀石墨停止膨胀时迅速取出；

第二步，取质量比为74％：13％：13％的月桂酸、膨胀石墨以及石墨烯，称量出备用材料；

第三步，取所述月桂酸于烧杯中，采用70℃恒温水浴加热所述月桂酸至完全融化；

第四步，在70℃恒温水浴的情况下，将所述膨胀石墨加入融化后的所述月桂酸中，充分搅拌20min形成混合物；

第五步，在70℃恒温水浴的情况下，将所述石墨烯加入所述混合物中，再充分搅拌至完全均匀；

第六步，将混合好的材料倒入模具中压好成型，得到高导热复合相变材料。

10.根据权利要求9所述的相变材料的制备方法，其特征在于，所述高导热复合相变材料的相变温度为42.27℃，相变焓为157.49J/g，导热率为4.374W/(m·K)。