[发明专利]动力电池涡流管热管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电池温度管理技术领域，具体涉及一种动力电池涡流管热管理系统。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、使用寿命长和运用技术成熟等优势，广泛应用于纯电动、混合动力等新能源汽车。然而锂离子动力电池的性能优劣也直接影响纯电动汽车的续航能力、动力性及其安全性。动力电池的大型化、成组化使得电池组的散热能力低于产热能力，特别在高倍率放电时，电池组散热效果更差。如散热不及时造成温度过高，会引起动力电池内部的连锁放热反应，造成电池内部镍铝酸锂等材料分解析出氧气、过压形成锂技晶以及过压热失控引起爆炸等问题，危及汽车行驶的安全性；而温度过低会导致电池释放的功率、正极损坏短路、低温充电缩短循环周期而影响电池容量等问题。另外，动力电池组内部的温度分布很不均匀，温度不均匀会引起热电耦合，从而加快电池组的老化。

为了解决以上这些问题，动力电池需要配备高效的热管理系统。然而传统电动汽车主要采取主动热管理系统，如水热、风冷或空调制冷等，但是这样的技术方案，会消耗动力电池的能量，降低汽车的续航能力。

如果能够回收汽车制动的能量作为动力电池热管理系统的动力源，将是比较合理、科学解决技术问题的理想方案。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种动力电池涡流管热管理系统，采用涡流管制冷制热技术，同时具有冷却与预热动力电池组的功效，这无形之中增加了纯电动汽车的续航里程，延长动力电池寿命。

本发明解决上述技术问题的方案如下：

动力电池涡流管热管理系统，包括制动能量回收系统、涡流管制冷制热系统、动力电池系统和控制系统，

所述制动能量回收系统包括车轮、半轴、皮带轮、皮带、电磁离合器和空气压缩机；

所述涡流管制冷制热系统包括储气罐、电磁阀、涡流管、冷气换向阀和热气换向阀；

所述动力电池系统包括动力电池、温度传感器和平行四边形电池容器；

所述控制系统包括制动踏板、制动开关、温控器和12v蓄电池；

所述皮带轮安装在车轮的半轴上，皮带套接在皮带轮和电磁离合器上，电磁离合器安装在空气压缩机上；

所述空气压缩机的出气口连接储气罐，储气罐的出气口连接电磁阀，电磁阀连接涡流管，涡流管连接并联的冷气换向阀和热气换向阀，并联的冷气换向阀和热气换向阀连接平行四边形电池容器的进气口；

所述动力电池放置在平行四边形电池容器内，并且，动力电池与平行四边形电池容器的两边侧壁都形成楔形的走气通道，温度传感器安装在动力电池上；

所述制动踏板的上端设置一个拨杆，拨杆顶着制动开关，温控器连接电磁离合器、制动开关、冷气换向阀、热气换向阀、电磁阀、蓄电池和温度传感器，电磁离合器连接制动开关。

所述空气压缩机的进气口设置滤清器。

本发明相对于现有技术具有如下的优点，下面结合工作原理进行描述：

本动力电池涡流管热管理系统，构建基于制动蓄能的动力电池涡流管热管理系统装配模型，在纯电动汽车的结构与工作原理上，设计出一种新型的动力电池热管理系统，通过纯电动汽车制动能量的回收，把汽车的动能转化为空气压力能：

1、当汽车在正常行驶时，电磁离合器不工作，空气压缩机的皮带轮处于空转，不消耗汽车的功率。

2、当驾驶员踩下制动踏板时，电磁离合器接通，空气压缩机开始工作，将高压空气储存到储气罐中，储气罐内空气压力保持在0.6—0.7MPa的范围内，当压力超过设定数值，则通过限压阀排出到大气中。

3、当温度传感器检测到动力电池的温度高于45℃时，温控器控制储气罐的电磁阀开启，高压气体在喷嘴内膨胀，然后以很高的速度沿切线方向进入涡流管，在涡流室形成内外层涡流，中心层部分的气流失去能量，速度降低，温度降低，得到所需的冷气流；而外层部分的气流获得动量，动能增加，形成热气流；从而漩涡分离出冷、热两股气流(冷气流比环境温度低25℃～45℃，热气流为110℃以下)，冷气流通过冷气换向阀进入动力电池内部进行冷却，热气流直接从热气换向阀中的排气口排到大气中。

4、当温度传感器检测到动力电池实际工作温度低于最佳工作温度(18℃)时，系统将热空气输送到动力电池组中预热动力电池，而冷空气直接排到大气中。