CN115621622A - 电池模组热管理装置及其电池模组和电芯温度管控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池模组热管理装置及其电池模组和电芯温度管控方法,它包括相互平行主进液管和主出液管,所述主进液管和所述主出液管之间并联设置有多个液冷组件,相邻所述液冷组件之间的预留区域用于放置电芯;所述液冷组件包括液冷毛细管路,所述液冷管件两端均设置有进出液套件。电池模组包括多组电芯和权利要求所述的热管理装置;所述电芯设置于相邻所述液冷组件之间,所述主进液管和主出液管设置于多组电芯侧边。本发明针对的是模组中的每个电芯,控制温度更精准,温度更均衡,安全方面更安全。
Description
技术领域
本发明涉及电池热管理技术领域,具体涉及一种电池模组热管理装置及其电池模组和电芯温度管控方法。
背景技术
电池热管理是根据温度对电池性能的影响,结合电池的电化学特性与产热机理,基于具体电池的最佳充放电温度区间,通过合理的设计,建立在材料学、电化学、传热学、分子动力学等多学科多领域基础之上,为解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题,以提升电池整体性能;目前,电池热管理主要有以下三种技术:
1.现有风冷技术是通过安装在模组两端的风扇,吹动箱体内部空气的流动,从而达到降温的目的,次技术的缺点是模组表面温度下降速度快,模组中心部位温度下降慢,整个模组的温度始终处于不均衡的状态,从而影响整个模组的工作性能;
2.现有液冷技术是通过布置在模组底部的管道,管道中的液冷剂通过外部连接的液冷泵,带动管道中液冷剂的流动从而带走模组中的热量来达到降温的目的,次技术的缺点是模组底部温度下降速度快,模上端部位温度下降慢;热传递从模组底部传递到模组上端距离长,温度响应速度慢,整个模组的温度始终处于不均衡的状态,从而影响整个模组的工作性能;
3.现有加热膜技术是通过安装在模组侧边的加热膜通过加热的模式给处于低温状态下的模组加热,次方案的热传递是从电芯侧边缓慢向内延申进行升温,传递路径长,升温速率慢,放置加热板的一侧温度始终比没有放置加热板一侧的温度高,整个模组温度不均衡。
综上所示:电池热管理系统不管是风冷/液冷还是加热膜加热都是针对整个电池模组,热管理方式简单,控制方式很单一。不论是同时降温还是同时升温,控制的都是整个模组,不能精准控制模组中每个单体电芯,从而会导致电池模组中间部位和模组外围部位电芯温度不一致。
发明内容
本发明的目的在于克服现有电池模组中每个电芯单元温度不一致的缺陷,提供了一种电池模组热管理装置及其电池模组和电芯温度管控方法,其解决了电池模组中每个电芯单元温度一致性的问题,延长了电池模组的使用寿命,提高电池模组的使用安全。
为实现上述目的,本发明所设计技术方案如下:
本发明提供了一种电池模组热管理装置,它包括相互平行主进液管和主出液管,所述主进液管和所述主出液管之间并联设置有多个液冷组件,相邻所述液冷组件之间的预留区域用于放置电芯;
所述液冷组件包括液冷毛细管路,所述液冷管件两端均设置有进出液套件。
进一步地,所述液冷毛细管路沿着电芯表面铺设成各种形状。
再进一步地,所述液冷毛细管路为多个U型液冷管首尾串联而成;
或者,所述液冷毛细管路包括连接管,所述连接管两端对称连接有由多个U型液冷管首尾串联而成分支毛细管路;两个分支毛细管路分别与主进液管和主出液管连接。
或者,所述液冷毛细管路包括由多个液冷管首尾连接形成的矩形框,所述矩形框内间隔设置有多个液冷管,所述矩形框通过管线与主进液管和主出液管连接。
再进一步地,所述主进液管和所述主出液管均是一端封闭,所述主进液管另一端设置有主进液口,所述主出液管另一端设置有主出液口;
所述主进液管的管壁上间隔设置有多个分液支口,所述主出液管的管壁上间隔设置有多个进液支口;且所述分液支口和所述进液支口一一对应设置。
再进一步地,所述进出液套件包括转接管,所述转接管一端与所述分液支口或所述进液支口连接;所述转接管另一端设置有与液冷毛细管路连接的转接帽。
再进一步地,所述热管理装置工作时,所述主进液管的主进液口和所述主出液管的主出液口分别与外部液体泵连接形成回路管线;所述回路管线上设置温度检测器、流量检测器和压力检测器。
本发明还提供了一种电池模组,包括多组电芯和权利要求所述的热管理装置;所述电芯设置于相邻所述液冷组件之间,所述主进液管和主出液管设置于多组电芯侧边。
进一步地,所述电池模组工作时,所述主进液管的主进液口和所述主出液管的主出液口分别与外部液体泵连接形成回路管线;所述回路管线上设置温度检测器、流量检测器和压力检测器。
本发明还提供了一种上述电池模组的电芯温度管控方法,包括以下步骤:
电池模组内置温度检测器检测温度时,将温度信号传输至控制器,当温度达到设定值时,控制液体泵开启,向主管路进液口注入液体,同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到设定值时,控制液体泵停止工作。
作为优选方案,所述检测到模组温度到达35℃需要降温时,控制液体泵开启,向主进液管的主进液口注入低温液体,低温液体经液冷组件热量交换后,高温液体由主出液管的主出液口流出,高温液体在外部装置中冷却后再次流入主进液管的主进液口形成回路,达到降低模组温度的作用;同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到25℃时,控制液体泵停止工作;
或者,所述检测到模组温度到达5℃需要升温时,控制液体泵开启,向主进液管的主进液口注入高温液体,高温液体经液冷组件热量交换后,低温液体由主出液管的主出液口流出,低温液体在外部装置中加热后再次流入主进液管的主进液口形成回路,达到升高模组温度的作用;同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到15℃时,控制液体泵停止工作。
本发明的有益效果:
1.本发明使用了毛细管线策略,针对的是模组中每个电芯,在每个电芯大面布置管路,使用管路中液体的流动来控制电芯温度;
2.本发明可以使每个电芯加热和降温速率一致,传递路径短,温度响应速度更快,温度控制更均衡。
3.本发明更加的安全,毛细线管策略中流动的是绝缘的液体,当出现破损泄漏时不会发生安全事故。
综上所述:本发明对电池模组进行电芯级别温度管控,在每块电芯每一面布置一套毛细液体管路,利用外部泵机组使毛细液体管路中的液体流动,从而达到对模组中每个电芯温度的管控。相对于目前针对整个模组的温度管理技术,本发明针对的是模组中的每个电芯,控制温度更精准,温度更均衡,安全方面更安全。
附图说明
图1为本发明的电池模组热管理装置的结构立体图;
图2为本发明的液冷组件的结构示意图;
图3为本发明的液冷毛细管路的第二种形状的示意图;
图4为本发明的液冷毛细管路的第三种形状的示意图;
图5为本发明的液冷毛细管路的第四种形状的示意图;
图6为本发明的电池模组的结构立体图;
图7为本发明的电池模组的左视立体图;
图8为本发明的电池模组的细节图;
图中,1-主进液管、1.1-主进液口、1.2-分液支口、2-主出液管、2.1-主出液口、2.2-进液支口、3-液冷毛细管路、3.1-液冷管、4-进出液套件、4.1-转接管、4.2-转接帽、5-电芯。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
实施例1
如图1~2所示的电池模组热管理装置,包括相互平行主进液管1和主出液管2,主进液管1和主出液管2均是一端封闭,主进液管1另一端设置有主进液口1.1,主出液管2另一端设置有主出液口2.1;
主进液管1的管壁上间隔设置有多个分液支口1.2,主出液管2的管壁上间隔设置有多个进液支口2.2;且分液支口1.2和进液支口2.2一一对应设置。
主进液管1和主出液管2之间并联设置有多个液冷组件且主进液管1和主出液管2设置在液冷组件两侧,相邻液冷组件之间的预留区域用于放置电芯5;液冷组件包括液冷毛细管路3,液冷毛细管路3为多个U型液冷管3.1首尾串联而成;
液冷管3.1件两端均设置有进出液套件4;进出液套件4包括转接管4.1,转接管4.1一端与分液支口1.2或进液支口2.2连接;转接管4.1另一端设置有与液冷毛细管路3连接的转接帽4.2;
上述热管理装置工作时,主进液管1的主进液口1.1和主出液管2的主出液口2.1分别与外部液体泵连接形成回路管线;回路管线上设置温度检测器、流量检测器和压力检测器。
实施例2
本实施例与实施例1的电池模组热管理装置结构基本相同,不同之处在于:
如图3所示的液冷毛细管路3包括由多个液冷管3.1首尾连接形成的矩形框,矩形框内间隔设置有多个液冷管3.1,矩形框通过管线与主进液管1和主出液管2连接。
实施例3
本实施例与实施例1的电池模组热管理装置结构基本相同,不同之处在于:
如图4所示的液冷毛细管路3分别与一侧的主进液管1和主出液管2连接。
实施例4
本实施例与实施例1的电池模组热管理装置结构基本相同,不同之处在于:
如图5所示的液冷毛细管路3包括竖直设置的连接管3.2,连接管3.2两端对称连接有由多个U型液冷管3.1首尾串联而成分支毛细管路;两个分支毛细管路分别与一侧的主进液管1和主出液管2连接。
实施例5
如图6~8所示的电池模组,包括多组电芯5和上述热管理装置;电芯5设置于相邻液冷组件之间,主进液管1和主出液管2设置于多组电芯5两侧;
上述电池模组工作时,主进液管1的主进液口1.1和主出液管2的主出液口2.1分别与外部液体泵连接形成回路管线;回路管线上设置温度检测器、流量检测器和压力检测器。
上述电池模组的电芯5温度管控方法,包括以下步骤:
1.当电池模组内置温度检测器检测到模组温度到达35℃需要降温时,控制液体泵开启,向主进液管1的主进液口1.1注入低温液体,低温液体经液冷组件热量交换后,高温液体由主出液管2的主出液口2.1流出,高温液体在液冷回收箱中冷却后再次流入主进液管1的主进液口1.1形成回路,达到降低模组温度的作用;同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到25℃时,控制液体泵停止工作;
2.当电池模组内置温度检测器检测到模组温度到达5℃需要升温时,控制液体泵开启,向主进液管1的主进液口1.1注入高温液体,高温液体经液冷组件热量交换后,低温液体由主出液管2的主出液口2.1流出,低温液体在液冷回收箱中加热后再次流入主进液管1的主进液口1.1形成回路,达到升高模组温度的作用;同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到15℃时,控制液体泵停止工作。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池模组热管理装置,其特征在于:它包括相互平行主进液管(1)和主出液管(2),所述主进液管(1)和所述主出液管(2)之间并联设置有多个液冷组件,相邻所述液冷组件之间的预留区域用于放置电芯(5);所述液冷组件包括液冷毛细管路(3),所述液冷管(3.1)件两端均设置有进出液套件(4)。
2.根据权利要求1所述电池模组热管理装置,其特征在于:所述液冷毛细管路沿着电芯表面铺设成各种形状。
3.根据权利要求1或2所述电池模组热管理装置,其特征在于:所述液冷毛细管路(3)为多个U型液冷管(3.1)首尾串联而成;
或者,所述液冷毛细管路(3)包括连接管(3.2),所述连接管(3.2)两端对称连接有由多个U型液冷管(3.1)首尾串联而成分支毛细管路;两个分支毛细管路分别与主进液管(1)和主出液管(2)连接。
或者,所述液冷毛细管路(3)包括由多个液冷管(3.1)首尾连接形成的矩形框,所述矩形框内间隔设置有多个液冷管(3.1),所述矩形框通过管线与主进液管(1)和主出液管(2)连接。
4.根据权利要求1或2所述电池模组热管理装置,其特征在于:所述主进液管(1)和所述主出液管(2)均是一端封闭,所述主进液管(1)另一端设置有主进液口(1.1),所述主出液管(2)另一端设置有主出液口(2.1);
所述主进液管(1)的管壁上间隔设置有多个分液支口(1.2),所述主出液管(2)的管壁上间隔设置有多个进液支口(2.2);且所述分液支口(1.2)和所述进液支口(2.2)一一对应设置。
5.根据权利要求4所述电池模组热管理装置,其特征在于:所述进出液套件(4)包括转接管(4.1),所述转接管(4.1)一端与所述分液支口(1.2)或所述进液支口(2.2)连接;所述转接管(4.1)另一端设置有与液冷毛细管路(3)连接的转接帽(4.2)。
6.根据权利要求1所述电池模组热管理装置,其特征在于:所述热管理装置工作时,所述主进液管(1)的主进液口(1.1)和所述主出液管(2)的主出液口(2.1)分别与外部液体泵连接形成回路管线;所述回路管线上设置温度检测器、流量检测器和压力检测器。
7.一种电池模组,其特征在于:包括多组电芯(5)和权利要求(1)所述的热管理装置;所述电芯(5)设置于相邻所述液冷组件之间,所述主进液管(1)和主出液管(2)设置于多组电芯(5)侧边。
8.根据权利要求7所述电池模组,其特征在于:所述电池模组工作时,所述主进液管(1)的主进液口(1.1)和所述主出液管(2)的主出液口(2.1)分别与外部液体泵连接形成回路管线;所述回路管线上设置温度检测器、流量检测器和压力检测器。
9.一种权利要求8所述电池模组的电芯温度管控方法,其特征在于:包括以下步骤:
电池模组内置温度检测器检测温度时,将温度信号传输至控制器,当温度达到设定值时,控制液体泵开启,向主管路进液口注入液体,同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到设定值时,控制液体泵停止工作。
10.根据权利要求9所述电芯温度管控方法,其特征在于:所述检测到模组温度到达35℃需要降温时,控制液体泵开启,向主进液管(1)的主进液口(1.1)注入低温液体,低温液体经液冷组件热量交换后,高温液体由主出液管(2)的主出液口(2.1)流出,高温液体在外部装置中冷却后再次流入主进液管(1)的主进液口(1.1)形成回路,达到降低模组温度的作用;同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到25℃时,控制液体泵停止工作;
或者,所述检测到模组温度到达5℃需要升温时,控制液体泵开启,向主进液管(1)的主进液口(1.1)注入高温液体,高温液体经液冷组件热量交换后,低温液体由主出液管(2)的主出液口(2.1)流出,低温液体在外部装置中加热后再次流入主进液管(1)的主进液口(1.1)形成回路,达到升高模组温度的作用;同时通过回路管线上的温度检测器、流量检测器和压力检测器检测温度、流量和压力;将温度信号、流量信号和压力信号传输至控制器,当温度达到15℃时,控制液体泵停止工作。
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