[发明专利]一种圆柱形动力电池模组液体热管理方案

说明书

本发明公开了一种圆柱形动力电池模组液体热管理方案，属于动力电池热管理技术领域，本发明的圆柱形电池位于圆柱形壳体中空内部；圆柱形壳体外侧上设置有螺旋盘管；螺旋盘管以不同的分支盘管缠绕在圆柱形壳体上；各个分支盘管的进出口交错布置；各个分支盘管的进出口采用对称或非对称的设计，螺旋盘管中各个分支盘管分别通过软管连接管与引入冷媒、热媒介质的歧管、引出冷媒、热媒介质的歧管相连接，再与电池模组的冷却系统和加热系统相连；采用蛇形盘管缠绕在电池圆柱形壳体上，电池位于壳体中的换热方式，引入歧管同时为各个电池提供冷媒、热媒介质，以此来减少电池模组中电池之间的温升，提高电池之间的温度一致性。

技术领域

本发明涉及动力电池热管理技术领域，具体是指一种圆柱形动力电池模组液体热管理方案。

背景技术

锂离子电池是目前最有发展前景的可循环式新能源，是学术界和工业界研究的热点，在纯电动、混动汽车，便携式电子设备等领域得到广泛应用。然而，锂离子电池对温度非常敏感，20-40°C是其适宜的工作温度范围，过低的温度会造成锂离子在阳极和电解质界面的扩散速率变慢和高的极化电阻，过高的温度会导致阳极和电解质界面的SEI膜退化，进而引起电池容量和功率的大幅度下降。另外，锂离子电池在高温高倍率放电过程中会产生大量的热量，这些热又反过来加速锂离子电池的化学反应，进一步导致电池过热，如果随之任之，有可能引发火灾或爆炸。因此，热管理不仅对于锂离子电池性能来说重要，对其安全性也至关重要。通常，锂离子电池的最佳工作温度范围为20-40°C，温差在5°C以内。

电池热管理的目的在于使电池的在最佳的温度范围内，同时提高各个电池之间的温度一致性，不同的热管理方法包括空气热管理、液体热管理、相变材料热管理、热管热管理等。总的来说，液体热管理由于具有高的导热系数，得到越来越多的关注。目前方型电池常采用液冷板，液体在液冷板内不循环或一端进口，一端出口进行循环，而圆柱形电池常采用蛇形扁管，扁管贴近电池，热媒或冷媒介质一端进，一端出。这样的设计冷媒或热媒介质的流程长，由于流体在流动过程中换热温度升高或降低，电池的温度随流程会产生大的温差。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，公开了一种圆柱形动力电池模组液体热管理方案，采用蛇形盘管缠绕在电池圆柱形壳体上，电池位于壳体中的换热方式，引入歧管同时为各个电池提供冷媒、热媒介质，以此来减少电池模组中电池之间的温升，提高电池之间的温度一致性。

本发明是这样实现的：

一种圆柱形动力电池模组液体热管理方案，包括圆柱形电池，圆柱形电池位于圆柱形壳体中空内部；圆柱形壳体外侧上设置有螺旋盘管；螺旋盘管以不同的分支盘管缠绕在圆柱形壳体上；采用蛇形盘管缠绕在圆柱形壳体上，圆柱形电池位于圆柱形壳体中的换热方式，引入歧管同时为各个电池提供冷媒、热媒介质，以此来减少电池模组中电池之间的温升，提高圆柱形电池之间的温度一致性。所述的各个分支盘管的进出口交错布置；所述的各个分支盘管的进出口采用对称或非对称的设计，即所有的进口或者出口同时位于圆柱形电池正极端或者负极端；或者所述的螺旋盘管中一部分的分支盘管的进口（出口）位于圆柱形电池正极端，另一部分的分支盘管的进口（出口）位于圆柱形电池负极端；各个盘管进出口分支可以采用非对称的设计可以解决单个电池沿轴向方向温度分布不一致的现象，特别是电池在大倍率充放电情况下，正极端和负极端温差较大（在大倍率放电情况下，温差可以达到5°C以上的现象。

所述的螺旋盘管中各个分支盘管分别通过软管连接管与引入冷媒、热媒介质的歧管、引出冷媒、热媒介质的歧管相连接；所述的引入冷媒、热媒介质的歧管、引出冷媒、热媒介质的歧管和电池模组的冷却系统和加热系统相连。壳体上的螺旋盘管一端为冷媒、热媒介质的进口，另一端为冷媒、热媒介质的出口，螺旋盘管可以有多个分支，这样可以避免冷媒、热媒介质流程过长，加大电池温差的弊端。

电池组内部设有温度传感器，并且冷却、加热系统中能接受控制温度信号。当温度高于设定值时，系统工作通入冷媒介质，当温度低于设定值时，系统工作通入热媒介质。