一种动力电池热管理装置及方法与流程

本发明涉及动力电池领域，具体涉及一种动力电池热管理装置及方法。

背景技术：

1、动力电池包热管理系统主要功能是在高温下对动力电池进行冷却，并在低温时对电池进行加热，以使得动力电池工作在适宜的温度范围内。

2、目前对电池包的冷却主要有风冷和液冷两种方式：风冷系统结构简单，成本低，不存在漏液风险，但其换热效率低，无法满足高温下电池在长时间大功率充放电情况下的冷却需求；液冷系统换热系数高、冷却速度快，但通常需要进行复杂的液体流道布置选型。针对动力电池的加热，目前则广泛采用ptc加热器配合液体加热的方案，但存在能耗高等问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种动力电池热管理装置及方法，该动力电池热管理装置的冷却功能通过相变材料与热管组合，将动力电池包的热量传递到冷却液来实现，系统冷却换热效率高且不需要进行复杂的流道设计。该动力电池热管理装置加热功能的实现包括：通过电加热膜直接对电池模组进行加热；通过液体流道经热管带来的车辆其它部件热量，如电机余热等对电池模组进行加热，加热效率高且能减小能量损耗。

2、本发明提供了一种动力电池热管理装置，应用于动力电池包，所述动力电池热管理装置包括：

3、多个电池模组，所述多个电池模组沿动力电池包的第一对称轴对称分布；

4、冷却管道，对称布置于多个电池模组的两侧；

5、加热管道，布置于第一对称轴所在的多个电池模组之间的间隙中；

6、第一四通阀，所述第一四通阀上设置有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述第一接口和第二接口与对称布置于多个电池模组的两侧的冷却管道的第一端相接，所述第三接口与加热管道的第一端相接；

7、进液流道，所述进液流道与第一四通阀的第四接口相接；

8、第二四通阀，所述第二四通阀上设置有第五接口、第六接口、第七接口和第八接口，所述第五接口和第六接口与对称布置于多个电池模组的两侧的冷却管道的第二端相接，所述第七接口与加热管道的第二端相接；

9、回液流道，所述回液流道与第二四通阀的第八接口相接；

10、多个第一热管，所述多个第一热管用于对多个电池模组进行冷却，所述多个第一热管布置于多个电池模组底部，所述多个第一热管的冷凝端与冷却管道相接；

11、多个第二热管，所述多个第二热管用于对多个电池模组进行加热，所述多个第二热管的蒸发端与加热管道相接，所述多个第二热管的冷凝端布置于多个电池模组底部，所述多个第二热管的冷凝端与所述多个第一热管蒸发端交叉分布；

12、电加热膜，所述电加热膜布置于每个电池模组的两个侧面，所述电加热膜用于对电池模组进行加热；

13、相变材料，所述相变材料填充于多个电池模组之间。

14、在一个实施例中，所述多个电池模组的正负极输出端子位于每个电池模组的顶部或侧部。

15、在一个实施例中，所述相变材料为石蜡、硬脂酸、聚乙二醇中的一种，或者所述相变材料为石蜡、硬脂酸、聚乙二醇中的几种的复合材料。

16、在一个实施例中，所述相变材料被填充入多个电池模组之间时留有空腔。

17、在一个实施例中，所述冷却管道或加热管道的材料为铝合金，所述冷却管道或加热管道的横截面为矩形，冷却液能在所述冷却管道或加热管道的内部流动。

18、在一个实施例中，所述多个第一热管或第二热管的蒸发端和冷凝端的结构形式为平面。

19、在一个实施例中，所述进液流道或回液流道的材料为铝合金，所述进液流道或回液流道的横截面为圆形，所述进液流道或回液流道的直径为4-20mm。

20、在一个实施例中，所述电加热膜的绝缘包覆层为聚酰亚胺、硅胶或环氧树脂。

21、本发明还提供了一种动力电池热管理方法，应用于如上文所述的动力电池热管理装置，所述动力电池热管理方法包括：

22、当动力电池包有加热需求时，判断是否加热需求大，若否，则进入第一种加热模式，若是，则进入下一步；

23、判断是否有余热供回收，若否，则进入第二种加热模式，若是，则进入第三种加热模式。

24、在一个实施例中，所述第一种加热模式为仅通过加热管道对电池模组加热；

25、所述第二种加热模式为仅通过电加热膜对电池模组加热；

26、所述第三种加热模式为通过电加热膜和加热管道同时对电池模组加热。

27、本发明的动力电池热管理装置及方法具有如下有益效果：

28、1、本发明提供的动力电池热管理装置，通过将热管蒸发段分别与加热管道和电池模组接触两种布置方式，实现对动力电池包的高效冷却和加热功能。

29、2、本发明通过相变材料与热管组合，冷却换热效率高且不需要进行复杂的流道设计，同时可在一定程度上实现对电池模组的均温。

30、3、本发明可根据需求通过电加热膜加热和加热管道加热两种方式选择不同的加热模式，加热效率高，能量利用率高。

技术特征：

1.一种动力电池热管理装置，应用于动力电池包，其特征在于，所述动力电池热管理装置包括：

2.根据权利要求1所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述多个电池模组的正负极输出端子位于每个电池模组的顶部或侧部。

3.根据权利要求1所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述相变材料为石蜡、硬脂酸、聚乙二醇中的一种，或者所述相变材料为石蜡、硬脂酸、聚乙二醇中的几种的复合材料。

4.根据权利要求1所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述相变材料被填充入多个电池模组之间时留有空腔。

5.根据权利要求1所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述冷却管道或加热管道的材料为铝合金，所述冷却管道或加热管道的横截面为矩形，冷却液能在所述冷却管道或加热管道的内部流动。

6.根据权利要求1所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述多个第一热管或第二热管的蒸发端和冷凝端的结构形式为平面。

7.根据权利要求1所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述进液流道或回液流道的材料为铝合金，所述进液流道或回液流道的横截面为圆形，所述进液流道或回液流道的直径为4-20mm。

8.根据权利要求1所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述电加热膜的绝缘包覆层为聚酰亚胺、硅胶或环氧树脂。

9.一种动力电池热管理方法，应用于如权利要求1-8中任一项所述的动力电池热管理装置，其特征在于，所述动力电池热管理方法包括：

10.根据权利要求9所述的动力电池热管理方法，其特征在于，所述第一种加热模式为仅通过加热管道对电池模组加热；

技术总结
本发明提供了一种动力电池热管理装置，应用于动力电池包。该动力电池热管理装置包括：多个电池模组、冷却管道、加热管道、第一四通阀、进液流道、第二四通阀、回液流道、多个第一热管、多个第二热管、电加热膜和相变材料。该动力电池热管理装置加热功能的实现包括：通过电加热膜直接对电池模组进行加热，或通过液体流道经热管带来的车辆其它部件热量，如电机余热等对电池模组进行加热，加热效率高且能减小能量损耗。本发明可以实现高温时对动力电池的高效降温，并包括低温时利用车辆余热对电池系统进行加热和电加热膜加热两种加热方式。

技术研发人员：朱秀席,史慧玲,刘铭,张航
受保护的技术使用者：上汽大众汽车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24