一种复合电池热管理系统及电池组结构

专利检索2026-10-05  0


本发明涉及电池热管理,具体涉及一种复合电池热管理系统及电池组结构,旨在提供一种新型、高效、节能的电池热管理技术,具体涉及主动风冷和亲水纤维液冷相互复合的电池热管理系统及电池组结构。


背景技术:

1、目前,包括纯电动汽车和混合动力汽车在内的新能源汽车的需求量日益增大。锂离子电池作为这类新能源汽车的核心部件,在持续工作或在高充放电倍率的工作状态下,电池会随着时间的推移快速发热并升温,电池组的充放电效率、容量及安全性受温度影响极大。电池组温度过低、过高、温度均匀性差都会影响电池的工作性能,甚至引发火灾、爆炸等安全事故,因此需要可靠的电池热管理系统来维持电池组的安全高效运行。常见的电池热管理系统冷却策略主要包括:风冷、液冷、相变材料冷却、热管冷却以及复合冷却。

2、近年来,以液冷板为主的液冷方式因其高效的传热能力被广泛应用在新能源汽车电池热管理系统中,但同时也产生了额外驱动冷却液流动的功耗,且在电池组高负载运行及极端工况下冷却能力欠佳。


技术实现思路

1、针对现有技术中的问题和不足,本发明提供一种以汽车空调冷凝水作为冷却液,换热效率高,系统能耗低的复合电池热管理系统。

2、本发明采用的技术方案如下:本发明主要包括:

3、一种复合电池热管理系统,包括空调冷凝水回收系统和电池组系统,所述空调冷凝水回收系统包括汽车空调蒸发器及冷凝水收集管、蓄水箱、低功率泵、过滤器及连接各个设备的管路,所述电池组系统包括风扇、电池组支架、单体电池、储液槽、亲水纤维条、铆钉。

4、所述汽车空调冷凝水收集管与所述蓄水箱之间使用管路连接,使所述蓄水箱能够回收所述汽车空调蒸发器与外界空气换热时产生的冷凝水,所述低功率泵能够驱动所述蓄水箱中回收的冷凝水流动,所述低功率泵与所述过滤器之间使用管路连接,冷凝水能够在所述低功率泵的驱动下流经所述过滤器及电池组系统。

5、其中较优的,所述蓄水箱另设排水口,对于多余的回收冷凝水可直接排出至环境。

6、其中较优的,所述低功率泵包括但不限于新能源汽车用电子水泵,可通过调整所述空调冷凝水回收系统的管路布局降低所述低功率泵的选型扬程、流量等要求。

7、其中较优的,所述过滤器包括但不限于过滤网、滤芯过滤器、磁性过滤器、旋风分离器等,用于去除夹杂在冷凝水中的淤泥、油渍、固体杂质等。

8、所述空调冷凝水回收系统将收集且经过滤后的冷凝水经管路输送至所述电池组系统中的储液槽中,所述储液槽位于所述单体电池正下方,所述储液槽包括槽体和槽盖,所述槽体直接与所述电池组支架底端相连,所述槽盖两端连接所述槽体左右两侧并设有若干小通孔,所述亲水纤维条为细长绒絮状,可穿过小通孔与所述槽体中的冷凝水接触,在所述槽盖的作用下,所述电池组支架与所述槽体中的冷凝水不直接接触。

9、所述电池组支架从上下两端固定所述单体电池,在所述单体电池中轴线位置的上下两端开设大通孔,用于所述单体电池串/并联的线路连接,所述电池组支架形成一个带有入口和出口的通道,允许流体流过,所述电池组支架上下两端分别开设小通孔,该小通孔与所述储液槽槽盖的小通孔位于同一轴线上,且大小一致,所述亲水纤维条能够穿过所述电池组支架上下两端的小通孔,所述电池组支架上端向上凸起,凸起开设水平方向的铆钉孔,使所述铆钉能够安装固定在所述电池组支架上端的凸起上。

10、所述储液槽槽盖上小通孔的数量和所所述电池组支架上下两端的小通孔的数量取决于所述亲水纤维条的数量。

11、通过所述电池组支架上端的铆钉固定和小通孔的固定,所述亲水纤维条不会在轴线方向和垂直轴线方向上产生较大位移。

12、所述亲水纤维条在吸水湿润前后都不会因所述铆钉的固定而断裂。

13、所述亲水纤维条在饱和湿润后不会因为重力问题及所述风扇的作用发生断裂。

14、所述亲水纤维条能够接触到所述储液槽槽体的冷凝水且能够在毛细作用下使泠凝水湿润亲水纤维条。

15、其中优选的,所述储液槽槽体和槽盖均由绝缘、防火材料制成。

16、其中优选的,多个所述单体电池或电池组可共用一个储液槽。

17、其中优选的,所述储液槽可另设入/排水口,可在回收的冷凝水不足时从入水口引入冷却水或将多余的冷凝水排出。

18、其中优选的,所述电池组支架由绝缘、防火材料制成。

19、其中优选的,所述电池组支架上下两端开设的大通孔可根据所述单体电池的大小形状及接线要求开设成不同口径。

20、其中优选的,所述单体电池为圆柱形电池或方形电池,所述单体电池表面可做防水处理。

21、其中优选的,所述亲水纤维条由导热性的超亲水性纤维材料制成,包括但不限于天然纤维棉、麻、丝、毛等。

22、其中优选的,所述亲水纤维条均匀分布在所述单体电池的周围,相邻亲水纤维条间隔5~10mm,所述亲水纤维条可与所述单体电池表面直接接触或保持3~5mm的距离。

23、其中优选的,所述亲水纤维条可以挤压拧紧,或在其中心穿入细绳/钢丝。

24、其中优选的,所述风扇的风向应垂直于所述单体电池的中心轴线。

25、一种复合电池热管理系统的电池组结构,包括上述电池组系统的所述电池组支架、单体电池、储液槽、亲水纤维条、铆钉及它们的组合结构。

26、与现有电池热管理技术相比,本发明具有以下特点:

27、本发明提出一种以回收汽车空调冷凝水为冷却剂,并将主动风冷与亲水纤维液冷相结合的电池热管理系统。通过将回收的汽车空调冷凝水作为冷却剂,可降低电池热管理的成本,由亲水纤维材料制成的亲水纤维条可通过水与纤维之间的表面张力(毛细效应)驱动冷凝水的流动使亲水纤维条湿润,再在风扇产生的空气流动作用下,亲水纤维条上的冷凝水可蒸发吸热,能够有效带走电池组产生的热量,同时提升电池组的温度均匀性。



技术特征:

1.一种复合电池热管理系统,其特征在于:包括空调冷凝水回收系统和电池组系统,所述空调冷凝水回收系统包括汽车空调蒸发器及冷凝水收集管、蓄水箱、低功率泵、过滤器及连接各个设备的管路,所述电池组系统包括风扇、电池组支架、单体电池、储液槽、亲水纤维条、铆钉。

2.根据权利要求1所述的复合电池热管理系统,其特征在于:所述汽车空调冷凝水收集管与所述蓄水箱之间使用管路连接,使所述蓄水箱能够回收所述汽车空调蒸发器与外界空气换热时产生的冷凝水,所述低功率泵能够驱动所述蓄水箱中回收的冷凝水流动,所述低功率泵与所述过滤器之间使用管路连接,冷凝水能够在所述低功率泵的驱动下流经所述过滤器及电池组系统。

3.根据权利要求1所述的复合电池热管理系统,其特征在于:所述空调冷凝水回收系统将收集且经过滤后的冷凝水经管路输送至所述电池组系统中的储液槽中,所述储液槽位于所述单体电池正下方,所述储液槽包括槽体和槽盖,所述槽体直接与所述电池组支架底端相连,所述槽盖两端连接所述槽体左右两侧并设有若干小通孔,所述亲水纤维条为细长绒絮状,可穿过小通孔与所述槽体中的冷凝水接触,在所述槽盖的作用下,所述电池组支架与所述槽体中的冷凝水不直接接触,所述储液槽可供单个或多个单体电池使用。

4.根据权利要求1所述的复合电池热管理系统,其特征在于:所述电池组支架从上下两端固定所述单体电池,在所述单体电池中轴线位置的上下两端开设大通孔,用于所述单体电池串/并联的线路连接,所述电池组支架形成一个带有入口和出口的通道,允许流体流过,所述电池组支架上下两端分别开设小通孔,该小通孔与所述储液槽槽盖的小通孔位于同一轴线上,且大小一致,所述亲水纤维条能够穿过所述电池组支架上下两端的小通孔,所述铆钉能够安装固定在所述电池组支架上端的凸起上。

5.根据权利要求1所述的复合电池热管理系统,其特征在于:通过所述电池组支架上端的铆钉固定和小通孔的固定,所述亲水纤维条不会在轴线方向和垂直轴线方向上产生较大位移,所述亲水纤维条在吸水湿润前后都不会因所述铆钉的固定而断裂,所述亲水纤维条在饱和湿润后不会因为重力问题及所述风扇的作用发生断裂,所述亲水纤维条能够接触到所述储液槽槽体的冷凝水且能够在毛细作用下使泠凝水湿润亲水纤维条,所述亲水纤维条可以通过挤压拧紧,或在其中心穿入细绳/钢丝的方法使其不易断裂。

6.一种复合电池热管理系统的电池组结构,其特征在于:为上述权利要求3、4中所述电池组支架、单体电池、储液槽、亲水纤维条、铆钉形成的结构形式。


技术总结
本发明公开了一种复合电池热管理系统及电池组结构,包括空调冷凝水回收系统和电池组系统,所述空调冷凝水回收系统包括汽车空调蒸发器及冷凝水收集管、蓄水箱、低功率泵、过滤器及连接各个设备的管路,所述电池组系统包括风扇、电池组支架、单体电池、储液槽、亲水纤维条、铆钉。所述空调冷凝水回收系统可将回收后的汽车空调冷凝水输送至所述电池组系统中的储液槽中,通过所述亲水纤维条的毛细作用将冷凝水吸附至电池表面附近,再通过所述风扇的作用,湿润后的亲水纤维条可以蒸发吸热,进而带走电池产生的热量同时提升电池的温度均匀性。本发明提出的复合电池热管理系统及电池组结构能够实现汽车空调冷凝水的回收利用,可提升电池组的散热能力和温度均匀性,节能环保。

技术研发人员:艾鹏程,刘益才,洪雪康,伍伟杰
受保护的技术使用者:中南大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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