1.本實(shí)用新型涉及鋰電池溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種鋰電池?zé)峁芾韱卧颁囯姵責(zé)峁芾硐到y(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.鋰離子電池具有體積小，容量及功率大的優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為電動(dòng)汽車的主要儲(chǔ)能及供能元器件。需要注意的是，鋰離子動(dòng)力電池理想的工作溫度范圍是15～35℃，這樣才能保持其安全性和循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)，電池模塊之間的最大溫差應(yīng)該在5℃以下才可以避免溫差對(duì)鋰電池產(chǎn)生不良影響。然而，在鋰電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，會(huì)發(fā)生放熱現(xiàn)象和溫度變化。如果鋰電池在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)向外界釋放，電池的溫度會(huì)因?yàn)闊崃糠e累而急劇升高，從而對(duì)電池的性能、壽命和安全產(chǎn)生不利影響，因而成為制約鋰電池發(fā)展的重要障礙之一。鋰離子電池性能下降的特征是容量和功率損失，前者是因?yàn)殡姵貎?nèi)部的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為非活性相，后者是因?yàn)樽杩沟脑黾印８鼮閲?yán)重的是，如果熱量繼續(xù)堆積并突破電池的最高安全溫度，電池將進(jìn)入自加熱過(guò)程。此時(shí)若不能對(duì)電池進(jìn)行有效的散熱，將會(huì)形成熱失控事故，導(dǎo)致電池的自燃和爆炸等事故，嚴(yán)重影響車輛和乘客的安全。此外，電池組各單體電池間溫度不均衡也是降低電池的循環(huán)壽命甚至導(dǎo)致熱失控的主要原因之一。隨著人們對(duì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程要求的不斷提高，就需要能量密度更大的電池和更多的電池單體，而快速加速、長(zhǎng)放電周期或快速充電等情況均會(huì)使電池產(chǎn)生大量的熱量，這對(duì)電池散熱提出了更高的要求。因此，經(jīng)濟(jì)有效的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)(btms)就顯得非常重要，是解決制約鋰電池?zé)崃坷鄯e和溫度不均勻的關(guān)鍵途徑。

3.目前，傳統(tǒng)的強(qiáng)制空氣冷卻、直接/間接液體冷卻的btms在汽車應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的研究。由于自然對(duì)流風(fēng)冷一般不能滿足電池冷卻的要求，因此需借助于風(fēng)機(jī)通過(guò)強(qiáng)制空氣對(duì)流進(jìn)行冷卻。而強(qiáng)制對(duì)流氣體冷卻系統(tǒng)往往包含復(fù)雜的管道、風(fēng)扇和閥體等，需要額外的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)。另外，有的汽車使用預(yù)調(diào)艙內(nèi)空氣用于加熱/冷卻電動(dòng)汽車，如本田insight和prius。但是僅僅使用風(fēng)扇進(jìn)行空氣冷卻會(huì)消耗大量的電池儲(chǔ)存能量，這些缺點(diǎn)會(huì)限制空氣冷卻系統(tǒng)應(yīng)用到具有更大容量和更長(zhǎng)續(xù)航里程的電動(dòng)汽車電池組。與空氣冷卻相比，液體冷卻能夠更好地控制電池溫度，且電池組的溫度分布更均勻。但對(duì)驅(qū)動(dòng)冷卻液循環(huán)的電動(dòng)泵要求高，能量消耗大，對(duì)電池包的密封性要求較高，且增加了泵、冷卻液管道等部件，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，重量更大。新型的相變材料(pcm)熱管理系統(tǒng)是利用相變材料的蓄熱過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池的散熱，沒(méi)有額外消耗功率，屬于被動(dòng)冷卻。利用相變材料進(jìn)行電池溫度控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)能量消耗、電池間溫度均勻等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用潛力，因此受到研究開發(fā)人員的關(guān)注。綜合上述電池?zé)峁芾砑夹g(shù)可以發(fā)現(xiàn)，單一的傳統(tǒng)冷卻手段難以滿足鋰離子動(dòng)力電池的散熱要求，綜合運(yùn)用兩種或多種熱管理技術(shù)的復(fù)合型熱管理系統(tǒng)成為了解決鋰離子電池?zé)岚踩詥?wèn)題的主流。目前研究的熱管理系統(tǒng)主要從散熱能力出發(fā)，較少考慮熱管理系統(tǒng)對(duì)電池系統(tǒng)甚至整車環(huán)境的影響，導(dǎo)致現(xiàn)有的熱管理系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量和體積過(guò)大等缺陷，不僅不利于電池箱體設(shè)計(jì)及其在整車內(nèi)的布置，而且復(fù)雜沉重的系

統(tǒng)給電池增加了額外的功耗，也不適用于未來(lái)汽車輕量化的發(fā)展趨勢(shì)。再者，外界的氣候環(huán)境、駕駛環(huán)境以及空調(diào)系統(tǒng)的使用等同樣影響btms的控制精度以及在車輛使用過(guò)程中的壽命評(píng)估。目前很多研究都是基于單純的電池?zé)峁芾聿糠?，較少考慮熱管理系統(tǒng)與駕駛艙熱管理系統(tǒng)的結(jié)合，導(dǎo)致一些電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的研究成果很難應(yīng)用到實(shí)際的電動(dòng)車系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本實(shí)用新型的目的是提供一種鋰電池?zé)峁芾韱卧颁囯姵責(zé)峁芾硐到y(tǒng)，對(duì)鋰電池具有良好的散熱效果，可對(duì)鋰電池進(jìn)行熱管理，具有良好的溫度控制、較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在汽車上提高鋰電池的性能。

5.為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開了一種鋰電池?zé)峁芾韱卧糜趯?shí)現(xiàn)鋰電池的散熱，包括：

6.散熱部，用于吸收鋰電池產(chǎn)生的熱量，所述散熱部由相變材料制得；

7.熱管，具有相連通的蒸發(fā)端和冷凝端，所述熱管的蒸發(fā)端插入所述散熱部?jī)?nèi)。

8.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的鋰電池?zé)峁芾韱卧?，包括散熱部和熱管，散熱部由相變材料制得，其與電池直接接觸并吸收電池產(chǎn)生的熱量，而熱管的蒸發(fā)端插入到散熱部并吸收散熱部?jī)?chǔ)存的熱量，熱管的蒸發(fā)端吸收散熱部的熱量并通過(guò)冷凝端將熱量導(dǎo)出。對(duì)鋰電池具有良好的散熱效果，可對(duì)鋰電池進(jìn)行熱管理，具有良好的溫度控制、較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在汽車上提高鋰電池的性能。

9.較佳地，所述熱管的冷凝端設(shè)置翅片管。

10.較佳地，所述熱管為平板熱管，平板熱管不僅具有圓熱管高效的傳熱能力和均溫性等優(yōu)點(diǎn)，還具有大面積的吸熱面和散熱面。冷凝段增加翅片管接觸面積，加強(qiáng)與空氣的換熱效果，使得對(duì)流換熱效果得到進(jìn)一步提升。

11.相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，包括內(nèi)部系統(tǒng)，所述內(nèi)部系統(tǒng)包括若干并排設(shè)置的鋰電池?zé)峁芾韱卧?，兩相鄰所述鋰電池?zé)峁芾韱卧g設(shè)置鋰電池。

12.較佳地，所述內(nèi)部系統(tǒng)還包括風(fēng)扇，給所述鋰電池?zé)峁芾韱卧峁╋L(fēng)進(jìn)行散熱。

13.較佳地，所述內(nèi)部系統(tǒng)還包括含腔體的第一保護(hù)殼，若干所述鋰電池?zé)峁芾韱卧帕性O(shè)置在所述第一保護(hù)殼內(nèi)。

14.較佳地，所述內(nèi)部系統(tǒng)還包括含腔體的第二保護(hù)殼，所述第一保護(hù)殼位于所述第二保護(hù)殼內(nèi)，所述第一保護(hù)殼與所述第二保護(hù)殼之間為流道。

15.較佳地，還包括外部系統(tǒng)，所述外部系統(tǒng)包括第一制冷回路和第二制冷回路、腔室，所述第一制冷回路給所述腔室制冷，所述第二制冷回路給所述鋰電池?zé)峁芾韱卧评洹?br />
16.較佳地，所述外部系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器，所述第一蒸發(fā)器和所述第二蒸發(fā)器并聯(lián)設(shè)置在所述節(jié)流閥和所述壓縮機(jī)之間，所述第一蒸發(fā)器位于所述腔室內(nèi)，所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述節(jié)流閥、所述第一蒸發(fā)器形成所述第一制冷回路，所述第二蒸發(fā)器位于所述第二保護(hù)殼內(nèi)，所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述節(jié)流閥、所述第二蒸發(fā)器形成所述第二制冷回路。

17.較佳地，所述腔室為汽車的客艙。

附圖說(shuō)明

18.圖1為本實(shí)用新型鋰電池?zé)峁芾韱卧慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

19.圖2為本實(shí)用新型鋰電池?zé)峁芾韱卧崞艿慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

20.圖3為本實(shí)用新型鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

21.圖4為本實(shí)用新型鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

22.符號(hào)說(shuō)明：

23.鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)200，鋰電池?zé)峁芾韱卧?00，散熱部10，熱管20，蒸發(fā)端21，冷凝端23，翅片管30，內(nèi)部系統(tǒng)40，風(fēng)扇41，第一保護(hù)殼43，第二保護(hù)殼45，流道47，外部系統(tǒng)50，壓縮機(jī)51、冷凝器52，節(jié)流閥53，第一蒸發(fā)器54，第二蒸發(fā)器55，腔室56，鋰電池60。

具體實(shí)施方式

24.為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。

25.請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型公開一種鋰電池?zé)峁芾韱卧?00，用于實(shí)現(xiàn)鋰電池60的散熱，包括散熱部10和熱管20，散熱部10用于吸收鋰電池60產(chǎn)生的熱量，散熱部10由相變材料制得，熱管20具有相連通的蒸發(fā)端21和冷凝端23，熱管20的蒸發(fā)端21插入散熱部10內(nèi)。散熱部10與鋰電池60直接接觸并吸收鋰電池60產(chǎn)生的熱量，而熱管20的蒸發(fā)端21插入到散熱部10并吸收散熱部10儲(chǔ)存的熱量(圖中箭頭代表導(dǎo)熱方向)，熱管20的蒸發(fā)端21吸收散熱部10的熱量并通過(guò)冷凝端23將熱量導(dǎo)出。對(duì)鋰電池60具有良好的散熱效果，可對(duì)鋰電池60進(jìn)行熱管20理，具有良好的溫度控制、較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在汽車上提高鋰電池60的性能。

26.在上述技術(shù)方案中，請(qǐng)參考圖2，熱管20的冷凝端23設(shè)置翅片管30，翅片管30能將熱管20的冷凝端23熱量快速導(dǎo)出。

27.在上述技術(shù)方案中，熱管20為平板熱管，平板熱管不僅具有圓熱管高效的傳熱能力和均溫性等優(yōu)點(diǎn)，還具有大面積的吸熱面和散熱面，其冷凝端23增加與翅片管30接觸面積，加強(qiáng)與空氣的換熱效果，使得對(duì)流換熱效果得到進(jìn)一步提升。

28.請(qǐng)參考圖3-圖4，鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)200包括內(nèi)部系統(tǒng)40，內(nèi)部系統(tǒng)40包括若干并排設(shè)置的鋰電池?zé)峁芾韱卧?00，兩相鄰鋰電池?zé)峁芾韱卧?00之間設(shè)置鋰電池60。一實(shí)施例中，鋰電池?zé)峁芾韱卧?00的熱量可通過(guò)風(fēng)進(jìn)行散熱，在內(nèi)部系統(tǒng)40中設(shè)置風(fēng)扇41，風(fēng)扇41給鋰電池?zé)峁芾韱卧?00提供風(fēng)進(jìn)行散熱。另一實(shí)施例中，可以通過(guò)低溫空氣進(jìn)行冷卻，比如通過(guò)汽車空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)下文詳細(xì)闡述)，但不限于此。具體說(shuō)明如下：

29.請(qǐng)參考圖4，內(nèi)部系統(tǒng)40還包括含腔體的第一保護(hù)殼43和第二保護(hù)殼45，若干鋰電池?zé)峁芾韱卧?00排列設(shè)置在第一保護(hù)殼43內(nèi)。第一保護(hù)殼43位于第二保護(hù)殼45內(nèi)，第一保護(hù)殼43與第二保護(hù)殼45之間為流道47。風(fēng)扇41可設(shè)置在第一保護(hù)殼43上進(jìn)行散熱，還可設(shè)置在流道47之間，也可以設(shè)置在第二保護(hù)殼45上。

30.請(qǐng)參考圖4，鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)200還包括外部系統(tǒng)50，外部系統(tǒng)50包括第一制冷回路和第二制冷回路、腔室56，第一制冷回路給腔室56制冷，第二制冷回路給鋰電池?zé)峁芾韱卧?00制冷。通過(guò)第一制冷回路給腔室56制冷，實(shí)現(xiàn)腔室56的制冷需求；通過(guò)第二制冷回路給鋰電池?zé)峁芾韱卧?00制冷，以實(shí)現(xiàn)鋰電池60熱量的快速導(dǎo)出。具體地，外部系統(tǒng)50包括壓縮機(jī)51、冷凝器52、節(jié)流閥53、第一蒸發(fā)器54和第二蒸發(fā)器55，第一蒸發(fā)器54和第二蒸

發(fā)器55并聯(lián)設(shè)置在節(jié)流閥53和壓縮機(jī)51之間，第一蒸發(fā)器54位于腔室56內(nèi)，壓縮機(jī)51、冷凝器52、節(jié)流閥53、第一蒸發(fā)器54形成第一制冷回路，第二蒸發(fā)器55位于第二保護(hù)殼45內(nèi)，壓縮機(jī)51、冷凝器52、節(jié)流閥53、第二蒸發(fā)器55形成第二制冷回路。優(yōu)選地，腔室56為汽車的客艙。也就是說(shuō)，利用汽車空調(diào)系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)熱管20熱量的導(dǎo)出，還可以實(shí)現(xiàn)汽車客艙對(duì)制冷的需求，避免另外設(shè)置液體冷卻管路和系統(tǒng)，使得結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。在溫度較低的北方寒冷環(huán)境中，還可以利用熱管20的雙向?qū)崽匦?，即蒸發(fā)端21和冷凝端23可以根據(jù)實(shí)際需要切換傳熱方向，利用汽車空調(diào)系統(tǒng)提供的熱源起到加熱電池包的作用。

31.下面結(jié)合圖1-圖4詳細(xì)闡述本實(shí)用新型的工作原理：

32.在電池工作的過(guò)程中，鋰電池60向散熱部10傳遞熱量，到達(dá)散熱部10相變溫度后，散熱部10的溫度基本保持不變，鋰電池60的溫度上升也會(huì)變緩，而后趨向于穩(wěn)定，此時(shí)熱管20不啟動(dòng)工作。若鋰電池60還持續(xù)放熱，則在散熱部10全部完成相變之后，其溫度會(huì)繼續(xù)上升，到達(dá)熱管20的啟動(dòng)工作溫度以后，通過(guò)冷凝端23將熱量傳遞出去(圖中箭頭代表導(dǎo)熱方向)，冷凝端23的熱量通過(guò)空氣換熱帶走。更具體地，請(qǐng)參考圖4，當(dāng)環(huán)境溫度在0℃～35℃時(shí)，熱管20冷卻可以通過(guò)風(fēng)扇41提供的流動(dòng)環(huán)境空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。環(huán)境溫度超過(guò)35℃時(shí)，在制冷運(yùn)行模式下，離開壓縮機(jī)51的制冷劑經(jīng)過(guò)冷凝器52，制冷劑經(jīng)節(jié)流閥53后分流為兩股。其中一股制冷劑流進(jìn)入第一蒸發(fā)器54以冷卻腔室56空間。另一股制冷劑流向第二蒸發(fā)器55，通過(guò)第二蒸發(fā)器55的冷空氣用來(lái)冷卻熱管20，使得電池的最高溫度維持在正常工作溫度范圍之內(nèi)。因此，該鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)200在電池最高溫度、電池單體溫度一致性和電池理想工作溫度范圍等幾個(gè)方面進(jìn)行有效控制，使得整個(gè)電池模塊的溫差非常小，讓鋰電池60發(fā)揮高效的性能。

33.以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。技術(shù)特征：

1.一種鋰電池?zé)峁芾韱卧?，用于?shí)現(xiàn)鋰電池的散熱，其特征在于，包括：散熱部，用于吸收鋰電池產(chǎn)生的熱量，所述散熱部由相變材料制得；熱管，具有相連通的蒸發(fā)端和冷凝端，所述熱管的蒸發(fā)端插入所述散熱部?jī)?nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的鋰電池?zé)峁芾韱卧涮卣髟谟?，所述熱管的冷凝端設(shè)置翅片管。3.如權(quán)利要求1所述的鋰電池?zé)峁芾韱卧?，其特征在于，所述熱管為平板熱管?.一種鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，包括內(nèi)部系統(tǒng)，所述內(nèi)部系統(tǒng)包括若干并排設(shè)置的如權(quán)利要求1或3任一項(xiàng)所述的鋰電池?zé)峁芾韱卧瑑上噜徦鲣囯姵責(zé)峁芾韱卧g設(shè)置鋰電池。5.如權(quán)利要求4所述的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)部系統(tǒng)還包括風(fēng)扇，給所述鋰電池?zé)峁芾韱卧峁╋L(fēng)進(jìn)行散熱。6.如權(quán)利要求4所述的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)部系統(tǒng)還包括含腔體的第一保護(hù)殼，若干所述鋰電池?zé)峁芾韱卧帕性O(shè)置在所述第一保護(hù)殼內(nèi)。7.如權(quán)利要求6所述的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)部系統(tǒng)還包括含腔體的第二保護(hù)殼，所述第一保護(hù)殼位于所述第二保護(hù)殼內(nèi)，所述第一保護(hù)殼與所述第二保護(hù)殼之間為流道。8.如權(quán)利要求7所述的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，還包括外部系統(tǒng)，所述外部系統(tǒng)包括第一制冷回路和第二制冷回路、腔室，所述第一制冷回路給所述腔室制冷，所述第二制冷回路給所述鋰電池?zé)峁芾韱卧评洹?.如權(quán)利要求8所述的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述外部系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器，所述第一蒸發(fā)器和所述第二蒸發(fā)器并聯(lián)設(shè)置在所述節(jié)流閥和所述壓縮機(jī)之間，所述第一蒸發(fā)器位于所述腔室內(nèi)，所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述節(jié)流閥、所述第一蒸發(fā)器形成所述第一制冷回路，所述第二蒸發(fā)器位于所述第二保護(hù)殼內(nèi)，所述壓縮機(jī)、所述冷凝器、所述節(jié)流閥、所述第二蒸發(fā)器形成所述第二制冷回路。10.如權(quán)利要求9所述的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述腔室為汽車的客艙。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型公開了一種鋰電池?zé)峁芾韱卧?，用于?shí)現(xiàn)鋰電池的散熱，包括：散熱部和熱管，散熱部用于吸收鋰電池產(chǎn)生的熱量，所述散熱部由相變材料制得；熱管具有相連通的蒸發(fā)端和冷凝端，所述熱管的蒸發(fā)端插入所述散熱部?jī)?nèi)。在該鋰電池?zé)峁芾韱卧?，散熱部由相變材料制得，其與電池直接接觸并吸收電池產(chǎn)生的熱量，而熱管的蒸發(fā)端插入到散熱部并吸收散熱部?jī)?chǔ)存的熱量，熱管的蒸發(fā)端吸收散熱部的熱量并通過(guò)冷凝端將熱量導(dǎo)出。對(duì)鋰電池具有良好的散熱效果，可對(duì)鋰電池進(jìn)行熱管理，具有良好的溫度控制、較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，在汽車上提高鋰電池的性能。本實(shí)用新型還公開一種鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。本實(shí)用新型還公開一種鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。本實(shí)用新型還公開一種鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：楊小平 張志豪 蔡卓弟 尤春輝 何偉標(biāo) 劉梓帆

受保護(hù)的技術(shù)使用者：東莞理工學(xué)院

技術(shù)研發(fā)日：2021.11.29

技術(shù)公布日：2022/4/21