本實用新型涉及動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，具體涉及一種基于定形相變材料的動力電池的熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，化石能源短缺、大氣污染等問題日益嚴(yán)峻，尋找新型可替代能源迫在眉睫。隨之，新能源電動汽車應(yīng)運而生，其無污染、零排放等優(yōu)點受到世界汽車行業(yè)的追捧。但是隨著電動汽車的發(fā)展也顯露出了一些問題，近年來媒體多次報道新能源電動汽車出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。電動汽車要面對不同的路況，這些也考驗著電動汽車的動力電池，電動汽車動力電池在不同狀態(tài)下行駛，使其以不同速率產(chǎn)熱，加上時間和空間上的累計，造成電動汽車動力電池?zé)崃糠植疾痪鶆?，影響電池的充放電速率，?yán)重時還會造成熱失控，嚴(yán)重影響電動汽車的使用壽命和行駛安全。因此，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)碾姵責(zé)峁芾硎潜匾摹?/p>

目前，進(jìn)行電池?zé)峁芾砜煞譃椴捎每諝鉃榻橘|(zhì)的熱管理系統(tǒng)(空冷)、采用液體介質(zhì)的熱管理系統(tǒng)(液冷)和采用相變材料的熱管理系統(tǒng)。采用空氣為介質(zhì)的熱管理系統(tǒng)需要把空氣引入電池系統(tǒng)，但是隨著電池體積的增大，此類辦法已經(jīng)不能滿足需要，而且采用氣體為介質(zhì)的熱管理系統(tǒng)需要額外消耗電池的能量，造成電池的損失。采用液體介質(zhì)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的傳熱方式多樣化，而且效果遠(yuǎn)高于空冷，但是仍存在需要外加電源的問題，影響電池的使用。相變材料是在相變過程中保持溫度不變或小范圍變化，但能吸收或釋放大量潛熱的物質(zhì)。采用相變材料的熱管理系統(tǒng)，就是把相變材料包裹于電池表面，利用相變材料吸收電池放出的熱量而使溫度迅速降低，熱量以相變潛熱的形式儲存在相變材料中。但是傳統(tǒng)有機類相變材料如石蠟、烷烴、醇類以及脂肪酸等，雖然性能穩(wěn)定、過冷度小、成本低，但也存在著熱導(dǎo)率小、熱響應(yīng)相對較慢等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本實用新型提供一種基于定形相變材料的動力電池的熱管理系統(tǒng)，解決現(xiàn)有利用相變材料的動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中相變材料易泄露的問題，同時提高了動力電池在使用時的安全性，使電池在不同的放熱速率下可以維持溫度穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案：一種基于定形相變材料的動力電池的熱管理系統(tǒng)，包括電池組、循環(huán)泵、換熱器、上儲液箱和下儲液箱，電池組包括包裹電池套筒的若干個電池單體，電池套筒為硅膠與高導(dǎo)熱相變材料復(fù)合而成的復(fù)合相變材料，電池套筒設(shè)有散熱微通道，上儲液箱連接散熱微通道一端，上儲液箱上設(shè)有冷卻液總出口，下儲液箱連接散熱微通道另一端，下儲液箱上設(shè)有冷卻液進(jìn)口，冷卻液進(jìn)口與循環(huán)泵的一端連接，循環(huán)泵的另一端與換熱器一端連接，換熱器的另一端與冷卻總出口連接。

進(jìn)一步的，所述電池單體并排設(shè)置成至少一列，電池單體之間由電池連接極片連接。

進(jìn)一步的，所述電池單體的連接方式包括以下六種：

電池并排連接且電池正極均向下排布、電池并排連接且電池正極均向上排布、電池并排連接且電池正負(fù)極交替向上排布、電池交錯連接且電池正極均向下排布、電池交錯連接且電池正極均向上排布、電池交錯連接且電池正負(fù)極交替向上排布。

進(jìn)一步的，所述電池組并列設(shè)置若干個。

進(jìn)一步的，所述散熱微通道盤繞設(shè)置在電池套筒側(cè)面。

進(jìn)一步的，所述散熱微通道為高導(dǎo)熱金屬材質(zhì)。

進(jìn)一步的，所述上儲液箱位于電池組一端的上半部并連接散熱微通道的上端，所述下儲液箱位于電池組一端的下半部并連接散熱微通道的下端。

進(jìn)一步的，所述散熱微通道的上、下兩端設(shè)有外螺紋，上儲液箱、下儲液箱均設(shè)有螺紋接口。

進(jìn)一步的，所述循環(huán)泵連接UPS電源，UPS電源連接太陽能電池板。

有益效果：

1、與傳統(tǒng)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)相比本系統(tǒng)將高導(dǎo)熱相變材料與硅膠復(fù)合成具有極強可塑性的定性相變材料，制作成電池套筒包裹在電池外層，最大程度的增大與電池單體的接觸面積，從而使電池的散熱效率可以最大程度的提高，并且由硅膠制作成電池套筒具有很好的緩沖減壓作用，保證電池在使用過程中的安全性。

2、本系統(tǒng)在電池組中分布微通道，采用相變材料與液冷相結(jié)合的方式對動力電池進(jìn)行熱管理。解決了傳統(tǒng)采用液冷進(jìn)行動力電池?zé)峁芾頃r電池的散熱效率低，以及由于電池與管道接觸面小而導(dǎo)致的傳熱效率低等缺陷，極大地提高了電池的散熱效率，延長了電池的使用壽命。上下儲液箱的布置，能夠保證系統(tǒng)內(nèi)部的壓力平衡，使液體可以在管道內(nèi)均勻流動，保證了電池組散熱的均勻。冷卻液從下儲液箱進(jìn)入微通道，流經(jīng)電池組內(nèi)部，由上儲液箱依次流經(jīng)散熱器、循環(huán)泵，整個系統(tǒng)保證了電池組散熱的高效性與穩(wěn)定性。

3、本系統(tǒng)在使用過程中不需要外加電源，由太陽能電池板為循環(huán)泵供電。太陽能電池板產(chǎn)生的電能儲存在UPS不間斷電源內(nèi)，為循環(huán)泵提供電能，不僅合理的解決了傳統(tǒng)采用液冷方式進(jìn)行電池?zé)峁芾碇行枰饧与娫吹膯栴}；不僅符合國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的要求，而且響應(yīng)了國家的“十三五”規(guī)劃。

4、本系統(tǒng)采用相變材料與液冷方式相結(jié)合的方式對動力電池進(jìn)行動力電池?zé)峁芾?，采用合理的循環(huán)系統(tǒng)對動力電池系統(tǒng)進(jìn)行散熱，實用性強，可應(yīng)用于新型電動汽車、電動公交車等，具有可觀的經(jīng)濟效應(yīng)。本系統(tǒng)設(shè)計合理，通過合適的循環(huán)系統(tǒng)對動力電池進(jìn)行熱管理，延長了動力電池的使用壽命，增加了電池的續(xù)航能力。

附圖說明

圖1為本實用新型基于定形相變材料的動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)電池箱體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A-A剖面視圖；

圖3為本實用新型散熱微通道結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a、4b、4c、4d、4e、4f為電池單體的排列示意圖。

圖中：1-電池組，101-電池套筒，102-散熱微通道，103-電池單體，105-外螺紋，2-循環(huán)泵，3-換熱器，4-上儲液箱，401-冷卻液總出口，5-下儲液箱，501-冷卻液進(jìn)口，6-UPS電源，7-太陽能電池板。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本實用新型做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1和2所示，本實用新型的一種基于定形相變材料的動力電池的熱管理系統(tǒng)，包括池組1、循環(huán)泵2、換熱器3、上儲液箱4和下儲液箱5。

所述電池組1并列設(shè)置若干個，電池組1包括包裹電池套筒101的若干個電池單體104，所述電池單體104并排設(shè)置成至少一列，電池單體之間由電池連接極片連接。所述電池單體103的連接方式包括以下六種：電池并排連接且電池正極均向下排布(圖4a所示)、電池并排連接且電池正極均向上排布(圖4b所示)、電池并排連接且電池正負(fù)極交替向上排布(圖4c所示)、電池交錯連接且電池正極均向下排布(圖4d所示)、電池交錯連接且電池正極均向上排布(圖4e所示)、電池交錯連接且電池正負(fù)極交替向上排布(圖4f所示)。

電池單體103排布成一列的散熱效果應(yīng)該是最好的，如果在不要求電池體積的情況下采用單排分布是最合理的，但是一般來說新能源汽車都對其動力電池的尺寸有著十分苛刻的要求，所以電池單體104列數(shù)可以根據(jù)實際的要求進(jìn)行增加或者減少。本實施例中，電池組1并列設(shè)置三個，電池單體103并排設(shè)置成兩列，每列八個，電池單體103的連接方式為電池并排連接且電池正極均向下排布

電池套筒101為硅膠與高導(dǎo)熱相變材料復(fù)合而成的復(fù)合相變材料，其不僅具有高導(dǎo)熱效率而且具有一定的可塑性，其包裹在電池單體103外部，提高了電池的散熱效率，同時硅膠具有一定的耐壓性，在電池進(jìn)行散熱的同時也起到了保護電池的作用。

電池套筒101側(cè)面盤繞設(shè)置有散熱微通道102，所述散熱微通道102為高導(dǎo)熱金屬材質(zhì)。冷卻液散熱微通道102流過，帶走電池在使用過程中產(chǎn)生的熱量，顯著提高電池的散熱效率，從而很好的解決電池散熱的問題。由于電池單體的正極較負(fù)極來說散熱量大，所以散熱微通道的分布也是不均勻的，在電池組靠近正極部分散熱微通道分布較密集，在電池組靠近負(fù)極部分散熱微通道分布較稀疏。

所述上儲液箱4位于電池組1一端的上半部并連接散熱微通道102的上端，上儲液箱4上設(shè)有冷卻液總出口401；所述下儲液箱5位于電池組1一端的下半部并連接散熱微通道102的下端，下儲液箱5設(shè)有冷卻液進(jìn)口501。本實施例中，散熱微通道102在上儲液箱4、下儲液箱5采用螺紋連接，所述散熱微通道102的上、下兩端設(shè)有外螺紋105，上儲液箱4、下儲液箱5均設(shè)有螺紋接口，螺紋連接結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)采用液冷對電池進(jìn)行熱管理過程中易產(chǎn)生的漏液問題。

冷卻液進(jìn)口501與循環(huán)泵2的一端連接，循環(huán)泵2的另一端與換熱器3一端連接，換熱器3的另一端與冷卻總出口401連接。冷卻液從循環(huán)泵2經(jīng)冷卻液總?cè)肟?01流入下儲液箱5，然后沿各個散熱微通道102均勻上升，流經(jīng)電池組內(nèi)部，最后冷卻液匯總到上儲液箱4并從冷卻液總出口401流出，進(jìn)入換熱器3，最后冷卻液進(jìn)入循環(huán)泵102，完成整個循環(huán)過程。

所述循環(huán)泵2還連接UPS電源6，UPS電源6連接太陽能電池板7。這樣，由UPS電源6對循環(huán)泵2進(jìn)行驅(qū)動，可以不消耗電池本身電能，節(jié)約了能源。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。