本发明涉及电池模组,尤其涉及一种适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统及其应用方法。
背景技术:
1、锂离子电池作为电动汽车的功能部件,具有无记忆效应、能量密度高、循环寿命长等优点。然而,锂离子电池的优异性能受限于温度变化,其高性能表现只存在于合适的温度范围内。大量研究表明,锂离子电池最佳工作温度范围为20℃~40℃,单体和模组温度梯度不超过5℃。温度过高可能引发电池热失控,造成安全事故。温度过低锂离子电池内阻增大,容量衰减,低温充电可能发生锂电度,存在安全隐患。因此,开发高效合理的电池热管理系统至关重要。
2、现有授权公告号为cn106785236b的发明专利,公开了一种用于圆柱体电池组的热管理系统和方法,该系统包括异形导热板、微热管阵列板和热源,散热时,异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的蒸发段,微热管阵列板的蒸发段吸收异形导热板传递的圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段与外界换热;预热时,热源设置在微热管阵列板的蒸发段,异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的冷凝段,微热管阵列板的蒸发段吸收热源的热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过异形导热板导热至圆柱体电池组。
3、如上述技术方案中,其通过微热管阵列板的蒸发冷凝作用,实现对圆柱电池的散热工作,其进行加热时,则是通过热源对异形导热板进行加热,进而再由异形导热板对圆柱电池进行加热;
4、其中,其所采用的热源为电加热元件或加热的流体介质,其在具体实施例中,将热源设置在微热管阵列板的蒸发段上,然而在一个电池模组中,具有若干节圆柱电池,这需要设置数量众多的热源才可满足电池模组的加热需求,同时基于电池模组的能量密度考虑,微热管阵列板不会设置的很厚,通常较薄,这会造成热源集成难度高的问题,因此亟需对相关现有技术进行改进。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提出了一种结构简单易制备,且加热及散热效率高的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统及其应用方法,以解决现有电池模组的加热及散热相关结构集成困难,应用难度高的问题。
2、本发明的技术方案是这样实现的:
3、一方面,本发明提供了一种适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,包括圆柱电池,还包括成组构件、微热管阵列板和导液板,其中,
4、圆柱电池呈矩形阵列设置有若干个;
5、成组构件设置有若干个,用于将成行/列的圆柱电池构成具有矩形立体状外观的线性模组,且成组构件具有导热性;
6、微热管阵列板至少设置有两个,两个微热管阵列板呈l型板状结构,两个微热管阵列板相对设置并抵持成组构件;
7、两个微热管阵列板各抵持有一个导液板,其中一个微热管阵列板及导液板用于线性模组的加热,另一个微热管阵列板及导液板用于线性模组的散热。
8、在以上技术方案的基础上,优选的,成组构件包括多个导热件和导热垫,其中,
9、导热件呈u形状结构,导热件的弧形部的凹面,抵持一个圆柱电池,导热件的弧形部的凸面,抵持相邻的另一个圆柱电池;
10、导热件的直板部,抵持另一个导热件的弧形部;导热垫设置在圆柱电池和导热件之间;
11、位于线性模组端部的两个导热件的弧形部,外侧设置为矩形状结构。
12、在以上技术方案的基础上,优选的,导热件还包括夹持部,夹持部设置有两个,两个夹持部与直板部相连接;
13、夹持部呈弧形板状结构,且夹持部与弧形部同心。
14、在以上技术方案的基础上,优选的,微热管阵列板包括第一板面和第二板面,第一板面和第二板面的一侧边相连接,其中,
15、第一板面抵持成组构件,且第一板面对应圆柱电池的周面;
16、第二板面对应圆柱电池的端面,第二板面与圆柱电池相间隔,且第二板面抵持导液板。
17、在以上技术方案的基础上,优选的,单个线性模组对应四个微热管阵列板,其中,
18、位于线性模组同一侧的两个微热管阵列板的第二板面,各对应圆柱电池的一个端部;
19、相对位于线性模组两侧的两个微热管阵列板的第一板面,对应圆柱电池的周面,两个微热管阵列板的第二板面,各对应圆柱电池的一个端部。
20、在以上技术方案的基础上,优选的,还包括模组框架,模组框架包括侧板、夹板和端板,其中,
21、侧板、夹板和端板各设置有两个,以构成矩形箱体;
22、线性模组和微热管阵列板设置在矩形箱体内,且微热管阵列板的第二板面抵持端板;
23、端板设置有容置槽,导液板设置在容置槽内。
24、在以上技术方案的基础上,优选的,模组框架还包括底板和支撑梁,其中,
25、底板和支撑梁设置在侧板的侧面上;
26、微热管阵列板的第二板面夹持在底板和支撑梁之间;
27、成组构件抵持支撑梁,微热管阵列板的第一板面的端部抵持支撑梁。
28、在以上技术方案的基础上,优选的,单个线性模组对应四个微热管阵列板,其中两个相对设置的微热管阵列板,与另外两个微热管阵列板之间设置有通道;
29、支撑梁为中空结构,且支撑梁的内孔贯穿侧板。
30、在以上技术方案的基础上,优选的,线性模组与线性模组之间通过微热管阵列板拼接提供预紧力,微热管阵列板与微热管阵列板之间通过模组框架拼接提供预紧力。
31、另一方面,本发明提供了一种上述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统的应用方法,包括以下步骤:
32、s1、针对应用环境,判断圆柱电池的应用工况,以进行加热或散热工作;
33、s2、两个导液板中,一个导液板配置为流通加热介质,另一个导液板配置为流通冷却介质;
34、s3、圆柱电池与成组构件进行热交互,微热管阵列板与成组构件进行热交互,以实现导液板对圆柱电池的加热或散热。
35、本发明的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统及其应用方法相对于现有技术具有以下有益效果:
36、(1)通过设置l型板状结构的微热管阵列板,且两个微热管阵列板相对抵持线性模组中成组构件的两面,微热管阵列板还连接有导液板,如此在进行电池模组的加热及散热时,一个导液板可用于流通冷却介质,而另一个导液板用于流通加热介质,成组构件可将导液板的热量传递给线性模组,也可将线性模组中圆柱电池产生的热量传递给流通冷却介质的导液板,以此实现电池模组的加热或散热;此结构中,仅需设置两个导液板用作加热或冷却元件即可,具有结构简单、实施便利的优点,可保证电池模组的均温性,且降低了应用成本;
37、(2)成组构件设置有u形状的导热件,且导热件夹持一个圆柱电池,并抵持相邻的另一个圆柱电池,如此在构成线性模组后,电池与导热件之间具有良好的稳定性,可保证结构应用可靠;
38、(3)通过设置模组框架,其可对本圆柱电池热管理系统提供预紧力,以保证整体结构稳定,同时模组框架的支撑梁,可对微热管阵列板进行支撑,以保证成组的便利性;且支撑梁设置为中空结构,其一方便布设线路连接圆柱电池的电极,其二可用于气体流通,以辅助散热工作的进行。
1.一种适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,包括圆柱电池(1),其特征在于:还包括成组构件(2)、微热管阵列板(3)和导液板(4),其中,
2.如权利要求1所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:所述成组构件(2)包括多个导热件(21)和导热垫(22),其中,
3.如权利要求2所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:所述导热件(21)还包括夹持部(213),所述夹持部(213)设置有两个,两个所述夹持部(213)与所述直板部(212)相连接;
4.如权利要求1所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:所述微热管阵列板(3)包括第一板面(31)和第二板面(32),所述第一板面(31)和所述第二板面(32)的一侧边相连接,其中,
5.如权利要求4所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:单个所述线性模组(100)对应四个所述微热管阵列板(3),其中,
6.如权利要求4或5所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:还包括模组框架(5),所述模组框架(5)包括侧板(51)、夹板(52)和端板(53),其中,
7.如权利要求6所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:所述模组框架(5)还包括底板(54)和支撑梁(55),其中,
8.如权利要求7所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:单个所述线性模组(100)对应四个所述微热管阵列板(3),其中两个相对设置的所述微热管阵列板(3),与另外两个所述微热管阵列板(3)之间设置有通道(301);
9.如权利要求6所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统,其特征在于:所述线性模组(100)与线性模组(100)之间通过所述微热管阵列板(3)拼接提供预紧力,所述微热管阵列板(3)与所述微热管阵列板(3)之间通过所述模组框架(5)拼接提供预紧力。
10.一种如权利要求1~9任意一项所述的适用于高低温环境的圆柱电池热管理系统的应用方法,其特征在于,包括以下步骤: