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发明公开:应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统

[公开日期] 2019-01-18 [公开号] CN109244593A
#山东大学 #王亚楠 #厉青峰 #练晨 #李华 #何鑫 #于奎刚
本发明涉及电动汽车动力电池的热管理技术领域,尤其涉及一种应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统。本发明安装在汽车上,并与汽车的ECU相连接,是由电池组模块、冷却循环模块和热泵空调模块组成;将进水温度传感器、出水温度传感器、车内温度传感器、进水换向阀、出水换向阀、水泵、空调热交换器、压缩机与汽车电子控制单元ECU相连组成温度控制回路。利用相变材料的相变吸热特性充分吸收快速充、放电过程中电池散发的热量,提高了电池单体和电池组的散热效果,冬季利用电池在充放电过程中产生的热量通过空调热交换器带入车内加温,夏季可以利用热泵空调对电池组进行冷却,降低了能耗,实现了电池组的高效散热和车厢的降温。

1.应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统,安装在汽车上,并与汽车的ECU相连接,其特征为由电池组模块、冷却循环模块和热泵空调模块组成;所述的电池组模块由车载电池单体分别与左下边角相变材料箱LX、左边中相变材料箱LZ、左上边角相变材料箱LS、下边中A相变材料箱MX、中部A相变材料箱MZ、上边中A相变材料箱MS、下边中B相变材料箱MX、中部B相变材料箱MZ、上边中B相变材料箱MS、下边中C相变材料箱MX、中部C相变材料箱MZ、上边中C相变材料箱MS、下边中D相变材料箱MX、中部D相变材料箱MZ、上边中D相变材料箱MS、右下边角相变材料箱RX、右边中相变材料箱RZ、右上边角相变材料箱RS匹配组合、包容、安装、固定构成:所述的左下边角相变材料箱LX为与下边中A相变材料箱MX组合的,包容电池单体A下部的长方形中空箱体,在与下边中A相变材料箱MX的对应面上设置LX容纳电池单体下部的凹槽,凹槽的深度为电池单体厚度的一半;左下边角相变材料箱LX的上端设置LX方锥形定位凹槽,与左边中相变材料箱LZ下端设置的LZ方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置LX相变材料注入口;所述的左边中相变材料箱LZ为与中部A相变材料箱MZ组合的,包容电池单体A中部的长方形中空箱体,在与中部A相变材料箱MZ的对应面上设置LZ容纳电池单体中部的凹槽,凹槽的深度为电池单体厚度的一半;左边中相变材料箱LZ的上端设置LZ方锥形定位凹槽,与左上边角相变材料箱LS下端设置的LS方锥形定位凸台相匹配;左边中相变材料箱LZ的下端设置LZ方锥形定位凸台,与左下边角相变材料箱LX上端设置的LX方锥形定位凹槽相匹配;在箱体前面设置LZ相变材料注入口;所述的左上边角相变材料箱LS为与上边中A相变材料箱MS组合的,包容电池单体A上部的长方形中空箱体,在与上边中A相变材料箱MS的对应面上设置LS容纳电池单体上部的凹槽,凹槽的深度为电池单体厚度的一半;左上边角相变材料箱LS的下端设置LS方锥形定位凸台,与左边中相变材料箱LZ上端设置的LZ方锥形定位凹槽相匹配;左上边角相变材料箱LS在包容电池单体上部接线端子的位置设置LS接线通孔,在箱体前端面设置LS相变材料注入口;所述的下边中A相变材料箱MX为一面设置与左下边角相变材料箱LX组合包容电池单体A下部,另一面设置与下边中B相变材料箱MX组合容纳电池单体B的下部的长方形中空箱体,与左下边角相变材料箱LX及下边中B相变材料箱MX的对应面上,设置MX容纳电池单体下部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;下边中相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽,与中部A相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置MX相变材料注入口;所述的中部A相变材料箱MZ为一面与左边中相变材料箱LZ组合包容电池单体A中部,另一面与中部B相变材料箱MZ组合容纳电池单体B的中部的长方形中空箱体,与左边中相变材料箱LZ及中部B相变材料箱MZ的对应面上,设置MZ容纳电池单体中部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;中部A相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台,与下边中A相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配;中部A相变材料箱MZ上端设置MZ方锥形定位凹槽,与上边中A相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置MZ相变材料注入口。所述的上边中A相变材料箱MS为一面与左上边角相变材料箱LS组合包容电池单体A上部,另一面与上边中B相变材料箱MS组合容纳电池单体B的上部的长方形中空箱体,与左上边角相变材料箱LS及上边中B相变材料箱MS的对应面上,设置MS容纳电池单体上部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;上边中A相变材料箱MS的下端设置MS方锥形定位凸台,与中部A相变材料箱MZ的上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配;上边中A相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔,在箱体前端面设置MS相变材料注入口;所述的下边中B相变材料箱MX为一面与下边中A相变材料箱MX组合包容电池单体B下部,另一面设置与下边中C相变材料箱MX组合容纳电池单体C的下部的长方形中空箱体,与下边中A相变材料箱MX及下边中C相变材料箱MX的对应面上,设置MX容纳电池单体下部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;下边中B相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽,与中部B相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置MX相变材料注入口;所述的中部B相变材料箱MZ为一面与中部A相变材料箱MZ组合包容电池单体B中部,另一面与中部C相变材料箱MZ组合容纳电池单体C的中部的长方形中空箱体,与中部A相变材料箱MZ及中部C相变材料箱MZ的对应面上,设置MZ容纳电池单体中部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;中部B相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台,与下边中B相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配;中部B相变材料箱MZ上端设置MZ方锥形定位凹槽,与上边中B相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配:在箱体前端面设置MZ相变材料注入口;所述的上边中B相变材料箱MS为一面与上边中A相变材料箱MS组合包容电池单体B上部,另一面与上边中C相变材料箱MS组合容纳电池单体C的上部的长方形中空箱体,与上边中A相变材料箱MS及上边中C相变材料箱MS的对应面上,设置MS容纳电池单体上部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;上边中B相变材料箱MS的下端设置MS方锥形定位凸台,与中部B相变材料箱MZ的上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配;上边中B相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔,在箱体前端面设置MS相变材料注入口;所述的下边中C相变材料箱MX为一面设置与下边中B相变材料箱MX组合包容电池单体C下部,另一面设置与下边中D相变材料箱MX组合容纳电池单体D下部的长方形中空箱体,与下边中B相变材料箱MX及下边中D相变材料箱MX的对应面上,设置MX容纳电池单体下部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;下边中C相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽,与中部C相变材料箱MZ下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置MX相变材料注入口;所述的中部C相变材料箱MZ为一面与中部B相变材料箱MZ组合包容电池单体C中部,另一面与中部D相变材料箱MZ组合容纳电池单体D的中部的长方形中空箱体,与中部B相变材料箱MZ及中部D相变材料箱MZ的对应面上,设置MZ容纳电池单体中部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;中部C相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台,与下边中C相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配;中部C相变材料箱MZ上端设置MZ方锥形定位凹槽,与上边中C相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置MZ相变材料注入口;所述的上边中C相变材料箱MS为一面设置与上边中B相变材料箱MS组合包容电池单体C上部,另一面设置与上边中D相变材料箱MS组合容纳电池单体D的上部的长方形中空箱体,在上边中B相变材料箱MS及上边中D相变材料箱MS的对应面上,设置MS容纳电池单体上部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;上边中C相变材料箱MS的下端设置MS方锥形定位凸台,与中部C相变材料箱MZ上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配;上边中C相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔,在箱体前端面设置MS相变材料注入口;所述的下边中D相变材料箱MX为一面设置与下边中C相变材料箱MX组合包容电池单体D下部,另一面设置与右下边角相变材料箱RX组合容纳电池单体E的下部的长方形中空箱体,与下边中D相变材料箱MX及右下边角相变材料箱RX的对应面上,设置MX容纳电池单体下部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;下边中D相变材料箱MX的上端设置MX方锥形定位凹槽,与中部D相变材料箱MZ的下端设置的MZ方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置MX相变材料注入口;所述的中部D相变材料箱MZ为一面设置与中部C相变材料箱MZ组合包容电池单体D中部,另一面设置与右边中相变材料箱RZ组合容纳电池单体E的中部的长方形中空箱体,与中部C相变材料箱MZ及右边中相变材料箱RZ的对应面上,设置MZ容纳电池单体中部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;中部D相变材料箱MZ的下端设置MZ方锥形定位凸台,与下边中D相变材料箱MX的上端设置的MX方锥形定位凹槽相匹配;中部D相变材料箱MZ的上端设置MZ方锥形定位凹槽,与上边中D相变材料箱MS下端设置的MS方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置MZ相变材料注入口;所述的上边中D相变材料箱MS为一面设置与上边中C相变材料箱MS组合包容电池单体D上部,另一面设置与右上边角相变材料箱RS组合容纳电池单体E的上部的长方形中空箱体,与上边中C相变材料箱MS及右上边角相变材料箱RS的对应面上,设置MS容纳电池单体上部的凹槽,凹槽的深度各为电池单体厚度的一半;上边中D相变材料箱MS下端设置MS方锥形定位凸台,与中部D相变材料箱MZ的上端设置的MZ方锥形定位凹槽相匹配;上边中D相变材料箱MS在包容电池单体上部接线端子的位置设置MS接线通孔,在箱体前端面设置MS相变材料注入口;所述的右下边角相变材料箱RX为与下边中D相变材料箱MX组合的,包容电池单体E下部的长方形中空箱体,在与下边中D相变材料箱MX的对应面上,设置RX容纳电池单体下部的凹槽,凹槽的深度为电池单体厚度的一半;右下边角相变材料箱RX的上端设置RX方锥形定位凹槽,与右边中相变材料箱RZ下端设置的RZ方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置RX相变材料注入口;所述的右边中相变材料箱RZ为与中部D相变材料箱MZ组合,包容电池单体E中部的长方形中空箱体,在与中部D相变材料箱MZ的对应面上,设置RZ容纳电池单体中部的凹槽,凹槽的深度为电池单体厚度的一半;右边中相变材料箱RZ的下端设置RZ方锥形定位凸台,与右下边角相变材料箱RX上端设置的RX方锥形定位凸台相匹配,右边中相变材料箱RZ的上端设置RZ方锥形定位凹槽,与右上边角相变材料箱RS下端设置的RS方锥形定位凸台相匹配;在箱体前端面设置RZ相变材料注入口;所述的右上边角相变材料箱RS为与上边中D相变材料箱MS组合,包容电池单体E上部的长方形中空箱体,在与上边中D相变材料箱MS的对应面上,设置RS容纳电池单体上部的凹槽,凹槽的深度为电池单体厚度的一半;右上边角相变材料箱RS下端设置RS方锥形定位凸台,与右边中相变材料箱RZ的上端设置的RZ方锥形定位凹槽相匹配;在箱体前端面设置RZ相变材料注入口;按照应用本发明的电动汽车上的电池单体数量匹配相变材料箱,遵照以上安装规律,将相变材料箱按照相邻的上、下由方锥形定位凸台和方锥形定位凹槽定位固定,从左到右安装、包容、固定,每增加一个电池单体,相应的匹配增加一组相变材料箱,每减少一个电池单体则相应的减少一组相变材料箱;车载电池单体对应包容固定在相应的相变材料箱内,通过每一个相变材料箱的相变材料注入口注入相变材料并密封,构成电池组模块;所述的冷却循环模块由水泵、进水温度传感器、液冷板、出水温度传感器、进水换向阀、低温散热器、高温散热器、出水换向阀、水箱,及供水总管、回水总管、进水总管、出水总管、高温散热进水支管、高温散热出水支管、低温散热进水支管、低温散热出水支管构成;所述的液冷板,是与电池组模块组合体的上顶面匹配的中空金属板,液冷板上面的两端分别设置冷却液进口和冷却液出口;液冷板与电池组模块上表面通过导热硅胶固定粘接;在冷却液进口的板壁上安装进水温度传感器,在冷却液出口的板壁上安装出水温度传感器;水箱的一端通过供水总管与水泵连接,水泵的另一端通过进水总管与液冷板进水口连接,液冷板的出水口通过出水总管与进水换向阀连接,进水换向阀通过低温散热进水支管与低温散热器进水口连接,通过高温散热进水支管与高温散热器进水口连接;低温散热器的出水口,通过低温散热器出水支管与出水换向阀连接,高温散热器的出水口,通过高温散热器出水支管与出水换向阀连接,出水换向阀通过回水总管与水箱连接;所述的热泵空调模块由空调热交换器、压缩机、冷凝器、膨胀阀组及连接管路组成;空调热交换器通过管路连接压缩机,压缩机的另一端通过管路连接冷凝器,冷凝器的另一端通过管路连接膨胀阀组,膨胀阀组的另一端通过管路连接空调热交换器的另一端,构成热泵空调模块;在空调热交换器的前边固定安装高温散热器,在空调热交换器的后边固定安装低温散热器;进水温度传感器、出水温度传感器、车内温度传感器、进水换向阀、出水换向阀、水泵、空调热交换器、压缩机与汽车电子控制单元ECU相连组成温度控制回路。
附件:应用于超快速充放电技术的电动汽车电池热管理与车内加热系统 免费下载

类型:发明公开
发明人:王亚楠,厉青峰,练晨,李华,何鑫,于奎刚
专利权人:山东大学
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