[发明专利]一种采用多孔材料的电动汽车电池热管理系统

说明书

本发明公开了一种采用多孔材料的电动汽车电池热管理系统，包括动力电池组电池箱和空气处理系统；其中，动力电池组电池箱包括电池箱体以及阵列布置在电池箱体内的电池单元，空气处理系统为热泵型制冷系统，包括室内机部分和室外机部分，用于净化、冷却/加热循环空气；电池箱体内还包括沿电池单元径向设置的至少一个多孔材料板，多孔材料板开设有大于电池单元端面尺寸的开孔，电池单元插入在多孔材料板的开孔中，电池单元与多孔材料板接触部分填充有导热塑料。本发明不仅能够保证动力电池组处于最佳温度范围内运行，而且能有效缓解电动汽车发生意外碰撞时产生的巨大冲击力，综合提高了动力电池组的工作效率和安全可靠性。

技术领域

本发明属于电池热管理技术领域，特别涉及一种采用多孔材料的电动汽车电池热管理系统。

背景技术

近年来，为了应对日益严重的环境污染及能源危机，世界各国都在大力发展低能耗、低排放的电动汽车。动力电池组作为电动汽车的动力源，直接影响电动汽车的整体性能。相比铅酸电池和镍氢电池而言，锂离子电池因具有比能量高、比功率大、循环性能好和自放电低等优点，成为电动汽车的主要动力电源。同时，为满足电动汽车的高功率要求，通常将单体电池密集布置形成高功率密度电池组。然而，锂离子电池在实际运行中会产生大量的化学反应热、焦耳热及熵变可逆热，从而导致电池组内部温度分布不均匀，中心电池表面温度迅速升高，影响电池性能及使用寿命，严重时还将导致电池发生热失控，影响电池及电动汽车的可靠性和安全性。因此，设计合理的电池组热管理系统是确保电池组高效、安全运行的必要保证。

目前，电池箱热管理方式主要包括空气冷却、液体冷却及相变储能冷却方式。其中，由于结构简单，运行成本低以及便于维护等优点，空气冷却是目前电动汽车电池箱应用最广泛的冷却方式。一般情况下，采用空气冷却即可满足电动汽车电池箱的温度要求，同时通过优化空气冷却通道、电池布置方式可降低电池箱内部的最高温度及单体电池间的温度差。但是对于极端条件下，尤其在高倍率持续放电、高的运行环境温度时(>50℃)，采用空气冷却容易导致电池箱出现热失控现象，引发安全事故。其中主要的原因是空气冷却介质与电池表面有限的对流换热面积以及较小的对流换热系数。

相对翅片而言，多孔材料具有显著的比表面积以及内部复杂贯通的流动通道，该结构一方面能显著提高冷却介质与被散热对象的对流换热面积，一方面由于内部复杂的流动通道使得冷却介质发生一定程度的扰动，从而提高冷却介质与被散热对象之间的对流换热系数。此外，多孔材料具有相对密度低，比强度高且耐冲击能力强等属性。本发明针对电动汽车电池箱热管理问题，拟提出一种采用多孔材料的电动汽车电池热管理系统，确保动力电池组处于最佳的工作温度范围内。

发明内容

本发明的目的是针对电池箱热管理问题，提供了一种采用多孔材料的电动汽车电池热管理系统，该系统换热效率高，且结构简单，易于实现，可靠性高，能够确保动力电池组处于最佳的工作温度范围内且对电池箱的质量密度、体积密度影响较小；以及高强度的多孔材料可以用于固定电池箱内部的动力电池组；以及耐冲击能力强的多孔材料可以提高电池箱的整体安全性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种采用多孔材料的电动汽车电池热管理系统，包括动力电池组电池箱和空气处理系统；其中，

动力电池组电池箱包括电池箱体以及阵列布置在电池箱体内的电池单元，空气处理系统为热泵型制冷系统，包括室内机部分和室外机部分，室内机部分和室外机部分通过管道连接，经净化、冷却/加热处理过的空气从室内机出风口经送风管后通过电池箱体进风口均匀送入电池箱体内部，对电池单元进行冷却/加热后经电池箱体出风口流出电池箱体，再通过回风管从室内机进风口返回室内机部分再次处理；

电池箱体内还包括沿电池单元径向设置的至少一个多孔材料板，多孔材料板开设有大于电池单元端面尺寸的开孔，电池单元插入在多孔材料板的开孔中，电池单元与多孔材料板接触部分填充有导热塑料。