[发明专利]一种基于微通道热管和相变材料结合的电池热管理系统

说明书

技术领域

本发明属于动力电池热管理技术领域，尤其是指一种基于微通道热管和相变材料结合的电池热管理系统。

背景技术

目前，由于环境和能源问题，电动汽车得到飞速发展。电动汽车具有零排放、噪声低、高效率、能耗低、维修方便等优点，但是电动汽车动力电池散热问题是一个重要且急需解决的国际问题。目前电动汽车的动力电池都是由多个电池单体组成的电池组结构，电池单体之间的热量很难散发出去，导致电池工作环境温度升高。高温工作环境对动力电池的性能和寿命都会产生极大的影响，当环境温度超过60℃时，动力电池的性能会急剧下降，严重时甚至会使动力电池爆炸。因此，对电池组进行热管理，控制电池运行的环境温度是十分有必要的。

目前，动力电池的冷却方式主要有：风冷、液冷、相变材料冷却以及热管冷却。风冷是最简单方便的一种，但其冷却表面换热系数低，冷却速度慢，难以满足动力电池对环境温度快速变化的需求。液冷有很好的冷却效果，但其对材料的密封性要求很高，存在漏液的风险。相变材料冷却有良好的均温性能，但其可能在循环过程中存在热物理性质退化的问题，性能会逐步退化，使用寿命较短。热管冷却可以满足动力电池高温散热的要求，响应快，温度均匀性好，但其较难装配。从电动汽车的长远发展来看，对动力电池的热管理系统的开发仍是电动汽车研究的主要方向。

公告号为CN 104600398 A的发明专利公开了一种微通道的圆柱动力电池热管理装置，该专利的冷却装置通过循环泵中的冷却液进入电池单体套筒中的微通道中，吸收电池单体放出的热量。该装置虽然可以达到控温的效果，散热效率高，还能在低温时对电池保温，但是该装置每个电池单体独立设置，且都需要套筒，套筒中的微通道则对加工有更高的要求，所以该专利的结构复杂。

公告号为CN 105552273 A的发明专利公开了一种动力电池组及其热管理系统，该专利通过每个电池单体上的温度传感器来监控温度，当电池单体的温度在40-45℃时，控制器仅通过板式散热器对电池散热，当电池单体的温度超过45℃时，控制器就会同时利用板式散热器和空调系统对电池进行冷却。该动力电池组热管理系统具有散热能力强、效率高、控温效果好等特点，但是该装置需要灵敏度高的温度传感器，才能达到良好控温效果，因此该热管理系统的成本相对较高。

公告号为CN 106602171 A的发明专利公开了一种相变材料/空气耦合的阶级式电池热管理系统，该专利通过在电池之间设置相变材料箱，利用进入罩盖的空气对电池及相变材料箱进行冷却的，该专利结构简单、成本低、维护简单，具有良好的均温能力，但利用进入罩盖内有限的空气对电池组进行冷却，散热速率较慢。

公告号为CN 103367835 A的发明专利公开了一种基于环路热管的动力电池热管理系统，该装置环路热管的蒸发端为套筒结构，与电池单体紧贴，蒸发端伸出箱体外，该专利具有散热效果良好、成本低、安装方便等优点，但对小型电子元件来说，蒸发端套筒式结构不如微通道结构综合效果好。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种基于微通道热管和相变材料结合的电池热管理系统，用于解决现有动力电池热管理系统的换热效率低、散热不均、成本高、响应慢、运行不稳定、安全性低的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种基于微通道热管和相变材料结合的电池热管理系统，包括开有契合微通道热管的孔的箱体、箱盖、多个电池单体、微通道热管、相变材料、翅片、多个夹板、多个密封垫片，所述电池单体的形状为长方体，所述微通道热管模块包括多个蒸发端、冷凝端，所述微通道热管的多个蒸发端并联起来与冷凝端形成回路，所述每个蒸发端的微通道数量和尺寸均形同，所述冷凝端通过箱体侧壁的孔伸出箱体并安装在翅片上，所述冷凝端管道与通孔之间用绝缘密封垫片作密封处理，所述每个蒸发端均有两个分流管和多个微通道，所述两个分流管与冷凝端连接，所述电池单体与和微通道热管的蒸发端间隔设置，所述夹板设置在蒸发端与电池单体之间，所述相变材料填充在两个夹板之间。

所述蒸发端的多个微通道为扁平形状，增大与夹板的接触面积，所述蒸发端的多个微通道的尺寸为毫米级或微米级。

所述夹板采用绝缘高导热材料，所述夹板用绝缘导热粘合剂固定在箱体上，防止相变材料泄露。

所述翅片焊接在箱体外的三个侧壁上，所述翅片选用高导热不锈钢材料。

所述分流管竖直设置并与多个微通道相连。

优选地，相变材料可以是有机相变材料或无机相变材料，且相变材料的相变温度为40-45℃。