一种电动汽车动力电池耦合降温装置

1.本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池耦合降温装置。


背景技术：

2.近年来，出于碳中和的目的，国家大力发展电动汽车，电动汽车也由于自身的经济环保等优点，销量连年增长，未来的市场可以预见的广阔。动力电池组是电动汽车的动力核心，随着动力电池的不断发展，其能量密度不断提高，在车辆运行过程中发热量也不断增加，这就需要对电池降温系统进行不断改进。
3.传统的动力电池散热系统一般基于空气或液体介质，然后通过风扇或水泵产生流体循环，将电池放电产生的热量带走。但此种散热方式由于流场均匀性不足，往往导致电池温差过大；同时由于在电池充放电期间，风扇或水泵需要一直运行，会加重电池负担，从而减少电动汽车行驶里程。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种电动汽车动力电池耦合降温装置，克服了现有的电动汽车动力电池降温装置耗电负担重、电池温差大的问题。
5.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种电动汽车动力电池耦合降温装置，所述电动汽车动力电池包含m个片状电池单体，电动汽车动力电池耦合降温装置包括m 1个复合冷却板、m个温度传感器、ad转换器、控制器、水泵和水箱，m为大于等于1的自然数；所述复合冷却板呈片状，包括铝金属壳体和液冷管道，其中，所述铝金属壳体中空，其侧壁上设有第一通孔和第二通孔；所述液冷管道采用导热材质制成，设置在所述铝金属壳体内，一端和所述第一通孔密闭相连，另一端和所述第二通孔密闭相连；所述铝金属壳体和液冷管道之间填充有复合相变材料；所述m 1个复合冷却板和m个片状电池单体交替间隔设置，第i个复合冷却板的第二通孔通过管道和第i 1个复合冷却板的第一通孔相连，i为大于等于1小于等于m的自然数；所述水箱上设有输出孔和输入孔；所述水泵的输入端和所述水箱的输出孔管道相连，所述水箱的输入孔和所述第m 1个复合冷却板的第二通道管道相连；所述第1个复合冷却板的第一通道和所述水泵的输出端管道相连；所述m个温度传感器一一对应设置在所述m个片状电池单体上，并均通孔所述ad转换器和所述控制器电气相连，用于感应其对应电池单体的温度的模拟信号，并将其通过ad转换器转换为数字信号后传递给所述控制器；所述控制器分别和所述ad转换器、水泵电气相连，用于获得所述m个片状电池单体的温度，在m个片状电池单体温度之间的最大温差大于预设的第一温度阈值或m个片状电池
单体温度中的最大温度大于预设的的第二温度阈值时控制所述水泵工作。
6.作为本发明一种电动汽车动力电池耦合降温装置进一步的优化方案，所述复合相变材料采用膨胀石墨/石蜡复合材料。
7.作为本发明一种电动汽车动力电池耦合降温装置进一步的优化方案，所述铝金属壳体厚度为2mm，所述复合冷却板中的液冷管道采用直径为0.5mm的弯曲液冷通道。
8.作为本发明一种电动汽车动力电池耦合降温装置进一步的优化方案，所述温度传感器采用wrnt-tp-sc-06-2pbo型热电偶。
9.作为本发明一种电动汽车动力电池耦合降温装置进一步的优化方案，所述ad转换器采用ad7888arz模数转换器。
10.作为本发明一种电动汽车动力电池耦合降温装置进一步的优化方案，所述控制器采用at89c51单片机。
11.作为本发明一种电动汽车动力电池耦合降温装置进一步的优化方案，所述水泵采用asp2015型水泵。
12.作为本发明一种电动汽车动力电池耦合降温装置进一步的优化方案，所述水箱采用不锈钢材料制成，体积为20l。
13.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明采用冷却液对流换热降低电池放电温度和温差，水管布置能够根据电池排列方式灵活变化；pcm的存在能够降低散热时电池耗电量，增加电动汽车行驶里程，同时在降温时可以保证电池温差低于5℃，延长电池组使用寿命。
附图说明
14.图1是本发明的爆炸结构示意图。
15.图中，1-动力电池，2-复合冷却板，3-液冷管道，201-铝金属壳体，202-复合相变材料，203-液冷管道。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
17.如图1所示，本发明公开了一种电动汽车动力电池耦合降温装置，所述电动汽车动力电池包含m个片状电池单体，电动汽车动力电池耦合降温装置包括m 1个复合冷却板、m个温度传感器、ad转换器、控制器、水泵和水箱，m为大于等于1的自然数。
18.所述复合冷却板呈片状，包括铝金属壳体和液冷管道，其中，所述铝金属壳体中空，其侧壁上设有第一通孔和第二通孔；所述液冷管道采用导热材质制成，设置在所述铝金属壳体内，一端和所述第一通孔密闭相连，另一端和所述第二通孔密闭相连；所述铝金属壳体和液冷管道之间填充有复合相变材料。
19.所述铝金属壳体厚度为2mm。所述复合相变材料为膨胀石墨/石蜡复合材料。所述液冷管道呈蛇形穿插在所述复合相变材料中。为了保证传热效果，所述液冷管道优先采用
多弯曲流道，如图1中所示的弯曲蛇形液冷通道。为了加强换热效率，液冷管道直径也可以为不同长度，本实施例中液冷通道直径为0.5mm，在实际应用中可以适度增加或降低通道直径。
20.所述m 1个复合冷却板和m个片状电池单体交替间隔设置，第i个复合冷却板的第二通孔通过管道和第i 1个复合冷却板的第一通孔相连，i为大于等于1小于等于m的自然数；所述水箱上设有输出孔和输入孔；所述水泵的输入端和所述水箱的输出孔管道相连，所述水箱的输入孔和所述第m 1个复合冷却板的第二通道管道相连；所述第1个复合冷却板的第一通道和所述水泵的输出端管道相连。
21.所述m个温度传感器一一对应设置在所述m个片状电池单体上，并均通孔所述ad转换器和所述控制器电气相连，用于感应其对应电池单体的温度的模拟信号，并将其通过ad转换器转换为数字信号后传递给所述控制器。
22.所述控制器分别和所述ad转换器、水泵电气相连，用于获得所述m个片状电池单体的温度，在m个片状电池单体温度之间的最大温差大于预设的第一温度阈值或m个片状电池单体温度中的最大温度大于预设的的第二温度阈值时控制所述水泵工作。
23.所述温度传感器为贴片式传感器，如wrnt-tp-sc-06-2pbo型热电偶。所述ad转换器可选ad7888arz模数转换器。所述控制器可采用at89c51单片机。所述水泵可采用asp2015小型水泵。所述水箱采用不锈钢材料20l水箱即可。所述控制器和水泵的电源由车载电源提供，控制器与车载电源之间可以串联可调电阻，通过调节电阻阻值来调整电压至控制器的工作电压。
24.本发明采用的温度传感器、控制器、ad转换器、可调电阻、小型水泵等器件均为已批量生产的常规型号，具有成本低、结构简单的优点。
25.所述电动汽车动力电池耦合降温装置的工作原理为：复合冷却板穿插在电池单体的空隙之间，在电池单体放电时吸收其产生热量。其中复合相变材料利用本身的融化潜热将电池温度维持在相变材料的相变温度区间。温度传感器被安装于电池表面，监控电池表面温度，该温度数据通过ad转换器转换为二进制数据传送至控制器，控制器根据电池表面温度控制水泵工作与否。在m个片状电池单体温度之间的最大温差大于预设的第一温度阈值或m个片状电池单体温度中的最大温度大于预设的的第二温度阈值时，控制器控制水泵开始工作，从水箱中泵水至液冷管道中，水箱中冷却液依次流过各个复合冷却板中的液冷管道 ，带走电池放电产生的热量，并还原复合相变材料的相变潜热。通过控制水泵的泵出流速，还可控制电池的温度下降速率。
26.本发明所述电动汽车动力电池耦合降温装置采用对流换热吸收电池放电热量，因此复合冷却板与液冷通道形状、水泵泵出流速均可根据电池单体排列方式灵活布置，但需保证复合液冷版贴合在电池表面，以及液冷通道尽量覆盖电池面积最大的表面。本发明的复合液冷板设计厚度仅6mm，在放电前期可以不开启液冷节省电量；液冷通道直径仅1mm，所选器件也均为小体积器件；所选冷却液为成本较低导热系数较高的水，因此具有体积小、成本低、冷却效果好的优点。
27.本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还
应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
28.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。