一種復合式熱管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電器裝置領域，特別涉及到一種復合式熱管理系統(tǒng)。該熱管理系統(tǒng)由控制器、熱交換器、泵、溫度傳感器和結構件組成。其中的結構件由相轉變材料制成，內(nèi)部分布有熱交換管。熱交換管中流有熱交換液。電池溫度變化時，利用比熱容較大的相轉變材料控制其溫度變化的幅度，熱交換液對結構件進行溫度控制。根據(jù)溫度傳感器上傳的溫度數(shù)據(jù)，控制器可實時調(diào)節(jié)泵的流量和熱交換器的功率，以控制整個電池組的溫度。整個系統(tǒng)結構簡單，溫度控制精確、自動化程度高，特別適用于高功率電池應用領域。
【專利說明】
一種復合式熱管理系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于電器裝置中的一種復合式熱管理系統(tǒng)，適用于高功率電源的溫度控制。采用該冷卻系統(tǒng)對電源進行熱管理，具有溫度分布均一、安全性能好的特點，可以明顯改善電源性能，拓展其應用范圍。
【背景技術】
[0002]隨著電池技術的進步，高功率電源在電動汽車和高性能武器裝備中應用越來越廣泛。但是，新型電源溫度敏感性一般較高，如果工作環(huán)境溫度不能有效控制在合理范圍，導致電源內(nèi)部溫度過高或過低，或者內(nèi)部溫度分布不均勻，不僅大大影響電源的性能和使用壽命，而且會帶來很大的安全隱患。在現(xiàn)有電源熱管理技術中，一般采用強制風冷的方式對高溫電源進行冷卻，而在低溫環(huán)境工作時，一般對電池采用保溫或加熱的方式。但試驗表明，在放電倍率較大時，風冷方式無法對電源進行有效的熱管理，導致電源局部溫度過高；低溫環(huán)境下，保溫或加熱的方式也有待改善。因此，新的熱管理技術亟待開發(fā)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有電源熱管理技術的上述不足而重新設計的一種復合式熱管理系統(tǒng)，其特點在于利用相轉變材料對電源進行熱控制，熱交換液將熱量散失，使電源系統(tǒng)具有溫度可控、分布均一、安全性好等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的技術方案如下:一種復合式熱管理系統(tǒng)，包括結構件1、電池組2、溫度傳感器3、進口分流管4、出口集流管5、管道6、栗7、儲存罐8、熱交換器9、控制器10、控制線路
11、內(nèi)部冷卻管13，電池單體放入結構件I的插孔12中串并聯(lián)構成電池組2，結構件I內(nèi)部均勾分布內(nèi)部冷卻管13，結構件I和電池組2中設置溫度傳感器3，內(nèi)部冷卻管13與進口分流管4相連，進口分流管4通過管道6與栗7相連，栗7通過管道6與儲存罐8相連，儲存罐8通過管道6與熱交換器9相連，熱交換器9通過管道6與出口集流管5相連，出口集流管5與內(nèi)部冷卻管13相連，控制器10與栗7和熱交換器9之間通過控制線路11相連，進口分流管4、出口集流管5、管道6、栗7、儲存罐8、熱交換器9、內(nèi)部冷卻管13中流動有熱交換液；
[0005]結構件I的組成按照各組分質量百分比所占比例分別為石蠟10%?70%、碳材料15%?50%、硬脂酸5%?30%、氯化鈣3%?10% ；
[0006]所用碳材料為活性炭、碳纖維、碳納米管、介孔碳中的一種以上；
[0007]所用的熱交換液是水、乙二醇、硅油或變壓器油。
[0008]復合式熱管理系統(tǒng)的操作方法具體步驟如下:
[0009]在栗7的驅動下，熱交換液從儲存罐8經(jīng)管道6流入進口分流管4，分流后進入內(nèi)部冷卻管13，冷卻液在內(nèi)部冷卻管13中流動時，利用熱交換液與電池組2之間的溫度差，通過熱量傳導實現(xiàn)冷卻液與電池組2間的熱交換；
[0010]冷卻液從內(nèi)部冷卻管13流入出口集流管5中后，匯流進入管道6，流入熱交換器9中，在熱交換器9中，熱交換液實現(xiàn)熱量的補充或釋放；
[0011]溫度傳感器3將結構件I和電池組2實時的溫度數(shù)據(jù)和溫度分布情況上傳至控制器10，控制器10根據(jù)溫度傳感器3上傳的溫度數(shù)據(jù)，實時調(diào)節(jié)栗7的流量和熱交換器9的熱交換功率。
[0012]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明的熱管理系統(tǒng)的電源，可根據(jù)不同的工況條件，精確調(diào)節(jié)控制參數(shù)，實現(xiàn)自動化控制，提高電源內(nèi)部溫度分布均一性，溫差可以降低到2°C以內(nèi)，而且可以大大拓寬電源的使用溫度范圍至-40°C?55°C，使電源系統(tǒng)具有更好的適應能力。
【附圖說明】
[0013]圖1復合式熱管理系統(tǒng)示意圖
[0014]圖中:1.結構件，2.電池組，3.插孔，4.進口分流管，5.出口集流管，6.管道，
7.栗，8.儲存罐，9.熱交換器，10.控制器，11.控制線路，12.插孔，13.內(nèi)部冷卻管。
[0015]圖2復合式熱管理系統(tǒng)結構件示意圖
[0016]圖中:1.結構件，4.進口分流管，5.出口集流管，12.插孔。
[0017]圖3復合式熱管理系統(tǒng)結構件切面示意圖
[0018]圖中:13.內(nèi)部冷卻管。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]50節(jié)18650型圓柱鋰離子電池，以45 %石錯、35 %高導熱碳纖維、10 %氯化I丐和10 %的硬脂酸加工成相轉變材料，相轉變材料打成50個孔，將電池放到每個孔中，以5只并聯(lián)而后10組串聯(lián)的方式組裝成電池組，相轉變材料沒有插放電池的部分中間放置鋁質熱交換管，熱交換管中流有冷卻水，以蠕動栗驅動，進口溫度為15°c，流量為每分鐘2升，在電池15C倍率放電條件下，電池組內(nèi)部最高溫升小于5°C，內(nèi)部溫度差小于1.5°C，而采用強制風冷方式下，冷風流量為電池組內(nèi)最高溫升為12.5°C，溫差為6.6°C。
【主權項】
1.一種復合式熱管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括結構件(1)、電池組(2)、溫度傳感器(3)、進口分流管(4)、出口集流管(5)、管道(6)、栗(7)、儲存罐(8)、熱交換器(9)、控制器(10)、控制線路(11)、內(nèi)部冷卻管(13)，電池單體放入結構件⑴的插孔(12)中串并聯(lián)構成電池組(2)，結構件(I)內(nèi)部均勻分布內(nèi)部冷卻管(13)，結構件(I)和電池組(2)中設置溫度傳感器(3)，內(nèi)部冷卻管(13)與進口分流管⑷相連，進口分流管⑷通過管道(6)與栗(7)相連，栗(7)通過管道(6)與儲存罐(8)相連，儲存罐(8)通過管道(6)與熱交換器(9)相連，熱交換器(9)通過管道(6)與出口集流管(5)相連，出口集流管(5)與內(nèi)部冷卻管(13)相連，控制器(10)與栗(7)和熱交換器(9)之間通過控制線路(11)相連，進口分流管(4)、出口集流管(5)、管道(6)、栗(7)、儲存罐(8)、熱交換器(9)、內(nèi)部冷卻管(13)中流動有熱交換液； 結構件(I)的組成按照各組分質量百分比所占比例分別為石蠟10%?70%、碳材料15%?50%、硬脂酸5%?30%、氯化鈣3%?10% ； 所用碳材料為活性炭、碳纖維、碳納米管、介孔碳中的一種以上； 所用的熱交換液是水、乙二醇、硅油或變壓器油。2.如權利要求1所述的一種復合式熱管理系統(tǒng)的操作方法，其特征在于該操作方法具體步驟如下: 在栗(7)的驅動下，熱交換液從儲存罐(8)經(jīng)管道(6)流入進口分流管(4)，分流后進入內(nèi)部冷卻管(13)，冷卻液在內(nèi)部冷卻管(13)中流動時，利用熱交換液與電池組(2)之間的溫度差，通過熱量傳導實現(xiàn)冷卻液與電池組(2)間的熱交換； 冷卻液從內(nèi)部冷卻管(13)流入出口集流管(5)中后，匯流進入管道(6)，流入熱交換器(9)中，在熱交換器(9)中，熱交換液實現(xiàn)熱量的補充或釋放； 溫度傳感器(3)將結構件(I)和電池組(2)實時的溫度數(shù)據(jù)和溫度分布情況上傳至控制器(10)，控制器(10)根據(jù)溫度傳感器(3)上傳的溫度數(shù)據(jù)，實時調(diào)節(jié)栗(7)的流量和熱交換器(9)的熱交換功率。
【文檔編號】H01M10/617GK105895998SQ201410778370
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】邱景義, 余仲寶, 李萌, 張松通, 王維坤, 苑克國, 王安邦, 楊裕生
【申請人】中國人民解放軍63971部隊