【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鋰電池?zé)峁芾?，具體涉及一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置及熱管理方法。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池作為電動(dòng)汽車(chē)及儲(chǔ)能系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的電池，其對(duì)工作時(shí)的環(huán)境溫度極其敏感；環(huán)境溫度對(duì)鋰電池的工作性能、循環(huán)電量、運(yùn)行效率等具有較大影響；鋰電池的最佳工作溫度為15-45℃，然而實(shí)際的工作溫度在-10℃至60℃之間，遠(yuǎn)超最佳使用溫度；過(guò)高或過(guò)低的溫環(huán)境溫度以及組內(nèi)電池溫差增大都會(huì)對(duì)鋰離子電池組整體的工作性能和使用壽命造成顯著負(fù)面影響；此外，如果長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下工作，且電池?zé)崃坎荒苡行㈤_(kāi)的話，則會(huì)導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐漠a(chǎn)生，在造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還可能對(duì)人身安全構(gòu)成威脅。
2、為減少環(huán)境對(duì)鋰電池的影響，確保電池在極端條件下能保持安全、穩(wěn)定的溫度范圍，在電車(chē)中加入鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是目前的通用方法。
3、現(xiàn)有技術(shù)中的鋰電池?zé)峁芾磔^多注重于電池的冷卻，按冷卻方式的不同可分為主動(dòng)冷卻與被動(dòng)冷卻；前者通過(guò)消耗額外的功取得較好的熱管理效果，后者則是僅通過(guò)自身結(jié)構(gòu)散熱；按照所采用的冷卻介質(zhì)不同，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)還可劃分為空氣冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻等；相變材料冷卻屬于被動(dòng)冷卻，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、熱能密度高、溫度均勻等特點(diǎn)，但其只起到單純吸熱儲(chǔ)能的作用，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)相變潛熱耗盡反而會(huì)影響電池整體散熱；空氣冷卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有經(jīng)濟(jì)效益，但其散熱效率較低，難以應(yīng)對(duì)高溫環(huán)境，同時(shí)噪音較大也是一個(gè)問(wèn)題；液體冷卻相較于空氣冷卻，其散熱效率具有較大提升，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，且使用過(guò)程中存在漏液風(fēng)險(xiǎn)。
4、除了上述方法，空氣能熱泵也
5、在隔熱方面，當(dāng)前在鋰電池?zé)峁芾碇谐Ｓ玫母魺岵牧嫌袣饽z、聚氨酯泡沫和陶瓷纖維等；氣凝膠是一種超輕質(zhì)，低熱導(dǎo)率(0.013-0.03)的材料，具有較為優(yōu)秀的隔熱性能，但其較高的制造成本和較差的機(jī)械強(qiáng)度限制了其大規(guī)模應(yīng)用；聚氨酯泡沫作為常見(jiàn)的隔熱材料，具有良好的機(jī)械性能和低導(dǎo)熱性(0.02-0.04)，但在高溫下可能會(huì)發(fā)生燃燒，需要額外添加阻燃劑以提高安全性，且使用壽命較短；陶瓷纖維具有高溫穩(wěn)定性和低熱導(dǎo)性(0.03-0.08)，但其加工較為困難，需要特殊的制造技術(shù)，且陶瓷纖維材料容易破裂。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，采取了如下技術(shù)方案：
2、一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，包括：
3、熱泵循環(huán)單元，所述熱泵循環(huán)單元設(shè)置在鋰電池堆的負(fù)極端，并與所述鋰電池堆連接，以實(shí)現(xiàn)制冷/加熱循環(huán)；
4、第一真空隔熱層，所述第一真空隔熱層與所述熱泵循環(huán)單元上遠(yuǎn)離所述鋰電池堆的一端連接。
5、進(jìn)一步地，所述熱泵循環(huán)單元包括第一換熱器和第二換熱器；所述第一換熱器的出水端通過(guò)第一管道與所述第二換熱器的入水端連接，所述第一管道設(shè)置有膨脹閥；所述第一換熱器的入水端通過(guò)第二管道與所述第二換熱器的出水端連接，所述第二管道設(shè)置有壓縮機(jī)；
6、所述第一換熱器與所述鋰電池堆的底部連接；所述第二換熱器設(shè)置在遠(yuǎn)離所述鋰電池堆的一端；所述第一真空隔熱層橫向設(shè)置在所述第一換熱器上遠(yuǎn)離所述鋰電池堆的一端。
7、進(jìn)一步地，所述第一真空隔熱層包括真空層內(nèi)芯、無(wú)紡布和干燥劑；所述真空層內(nèi)芯為多孔結(jié)構(gòu)；所述干燥劑插設(shè)在所述真空內(nèi)芯內(nèi)；所述無(wú)紡布套設(shè)在所述真空層內(nèi)芯外；所述無(wú)紡布外套設(shè)有金屬聚合物膜。
8、進(jìn)一步地，所述干燥劑橫向插設(shè)在所述真空內(nèi)芯的端部。
9、進(jìn)一步地，所述真空層內(nèi)芯為多孔結(jié)構(gòu)。
10、進(jìn)一步地，所述鋰電池堆中的相鄰兩個(gè)鋰電池之間設(shè)置有第二真空隔熱層，并通過(guò)所述第二真空隔熱層連接。
11、進(jìn)一步地，一種車(chē)載鋰電池的熱管理方法，為上述任一項(xiàng)所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置的熱管理方法，所述熱管理方法如下：
12、在制冷模式中，從第一換熱器出來(lái)的蒸汽，進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，變成高溫蒸汽后進(jìn)入第二換熱器進(jìn)行換熱，換熱后蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)膨脹閥進(jìn)入第一換熱器，并在第一換熱器中吸熱，為鋰電池堆提供冷量，蒸發(fā)后的蒸汽進(jìn)入新的一輪循環(huán)；
13、在加熱模式中，熱泵循環(huán)單元內(nèi)的蒸汽冷媒流動(dòng)方向相反，從壓縮機(jī)流出的高溫蒸汽進(jìn)入第一換熱器中為鋰電池堆提供熱量，經(jīng)膨脹閥進(jìn)入第二換熱器，第二換熱器中蒸發(fā)，從低溫環(huán)境中吸熱，最后蒸汽進(jìn)入新的一輪循環(huán)。
14、有益效果：
15、(1)本專利技術(shù)提供的一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，在車(chē)載鋰電池堆配備的真空隔熱層，能有效隔絕外界環(huán)境對(duì)其的影響，減低了鋰電池在低溫環(huán)境下(-15℃)容量大幅度衰減以及高溫環(huán)境(≥40℃)產(chǎn)生熱失控自燃的風(fēng)險(xiǎn)。
16、(2)本專利技術(shù)提供的一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，熱泵循環(huán)單元的配備能有效減少電車(chē)在低溫環(huán)境下(-15℃)長(zhǎng)期駐車(chē)后(≥10小時(shí))重啟時(shí)所需的預(yù)熱能耗，再搭配空氣能熱泵，在降低漏液風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，較大程度降低預(yù)熱所需能耗。
17、(3)本專利技術(shù)提供的一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，且無(wú)需額外的能源輸入，可根據(jù)不同的鋰電池工況、外界環(huán)境溫度等因素，合理調(diào)整真空隔熱層的厚度、真空度以及材料組成，多參數(shù)優(yōu)化，做到因地制宜。
18、(4)本專利技術(shù)提供的一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，在電池單元之間加配真空隔熱層，可有效防止電池之間的熱失控傳播，大幅度減少電池?zé)崾Э厮鶐?lái)的經(jīng)濟(jì)損失與對(duì)人身安全的威脅。
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1.一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，所述熱泵循環(huán)單元包括第一換熱器和第二換熱器；所述第一換熱器的出水端通過(guò)第一管道與所述第二換熱器的入水端連接，所述第一管道上設(shè)置有壓縮機(jī)；所述第一換熱器的入水端通過(guò)第二管道與所述第二換熱器的出水端連接，所述第二管道上設(shè)置有膨脹閥；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，所述第一真空隔熱層包括真空層內(nèi)芯、無(wú)紡布和干燥劑；所述真空層內(nèi)芯為多孔結(jié)構(gòu)；所述干燥劑插設(shè)在所述真空內(nèi)芯內(nèi)；所述無(wú)紡布套設(shè)在所述真空層內(nèi)芯外；所述無(wú)紡布外套設(shè)有金屬聚合物膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，所述干燥劑橫向插設(shè)在所述真空內(nèi)芯的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，所述真空層內(nèi)芯為多孔結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，所述鋰電池堆中的相鄰兩個(gè)鋰電池之間設(shè)置有第二真空隔熱層，并通過(guò)所述第二真空隔熱層連接。
7.一
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，所述熱泵循環(huán)單元包括第一換熱器和第二換熱器；所述第一換熱器的出水端通過(guò)第一管道與所述第二換熱器的入水端連接，所述第一管道上設(shè)置有壓縮機(jī)；所述第一換熱器的入水端通過(guò)第二管道與所述第二換熱器的出水端連接，所述第二管道上設(shè)置有膨脹閥；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)載鋰電池的熱管理裝置，其特征在于，所述第一真空隔熱層包括真空層內(nèi)芯、無(wú)紡布和干燥劑；所述真空層內(nèi)芯為多孔結(jié)構(gòu)；所述干燥劑插設(shè)在所述真空內(nèi)芯內(nèi)；所述無(wú)紡布套設(shè)在所述真空...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：關(guān)學(xué)新，陳梓煬，司晨曦，廖志鑫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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