一種模塊化鋰離子電池熱管理系統的制作方法

本實用新型涉及一種模塊化鋰離子電池熱管理系統，屬于鋰離子電池制造技術領域。

背景技術：

電動汽車用鋰離子電池在持續處于較大電流工作狀態下，會產生較多的熱量，該熱量會引起電池溫度的上升，較高的溫度尤其是溫度分布的不均勻會導致電池的充放電性能及循環性能急劇惡化。為了保持鋰離子電池良好的工作狀態，冷卻散熱系統非常必要。同時，在低溫環境下鋰離子電池性能也會受到影響，充放電效率下降影響汽車里程或難以啟動車輛，因此有必要對電池進行輔助加熱。現有鋰離子電池的加熱及冷卻系統相對比較復雜，且維修難度大，維護成本高。

技術實現要素：

基于上述原因，本實用新型的目的是提供一種模塊化鋰離子電池熱管理系統，能確保各個電池之間的溫度均衡，易于電池組的加熱及冷卻操作控制，同時便于維護和維修。

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：

一種模塊化鋰離子電池熱管理系統，包括鋰離子電池模塊、熱管理模塊和控制系統模塊，控制系統模塊與熱管理模塊相連接；所述熱管理模塊包括加熱系統和冷卻系統，加熱系統包括電加熱薄膜和電源，電加熱薄膜設于鋰離子電池模塊中的上下兩個鋰離子電池之間，電源給電加熱薄膜供電；冷卻系統包括冷卻水、循環液體流道和水泵，循環液體流道設于鋰離子電池模塊中的上下兩個鋰離子電池之間。

所述控制系統模塊包括安裝于鋰離子電池模塊內的多個溫度傳感器以及控制加熱系統和冷卻系統的微處理器。

所述鋰離子電池模塊中的鋰離子電池采用串并聯方式連接。

所述給電加熱薄膜供電的電源由充電樁或者鋰離子電池提供。

所述電加熱薄膜在同層鋰離子電池之間或者不同層鋰離子電池之間設置若干個，每個電加熱薄膜與電源之間均設有開關，每個開關均由控制系統模塊單獨控制。

所述循環液體流道呈片狀結構的微通道平行體，在微通道平行體內部設有多個相互獨立的管道。

所述循環液體流道在同層鋰離子電池之間或者在不同層鋰離子電池之間設置若干個，每個循環液體流道上均安裝有閥門，每個閥門均由控制系統模塊單獨控制。

所述不同的循環液體流道內的冷卻水采用流向相同設置或者采用流向不同設置或者采用兩者的混合。

所述冷卻水存儲于電動汽車自備水箱內，水泵用于抽取水箱內的冷卻水，冷卻水沿循環液體流道流動。

所述循環液體流道的入口通過連接管與水泵相連，循環液體流道的出口通過連接管與水箱相連。

本實用新型的有益效果為：通過電加熱薄膜與循環液體流道均勻分布在鋰離子電池之間，在電池溫度超出控制系統模塊程序設置的最佳工作溫度時，控制系統模塊啟動熱管理模塊中的冷卻系統，通過循環液體流道內的液體循環流動可以有效降低電池工作溫度；同時每個循環液體流道單獨控制，可以獨立控制不同區域的溫度。在電池溫度低于控制系統模塊程序設置的最佳工作溫度時，控制系統啟動熱管理模塊中的加熱系統，通過電加熱薄膜可以有效升高電池工作溫度，同時電加熱薄膜單獨控制，可以獨立控制不同區域溫度。由于加熱系統和冷卻系統可以根據區域溫度實際情況進行調整，保障了電池間溫度的均衡性，有效的控制了電池的最佳工作溫度，使電池的性能最大效率的發揮，同時提高了電池的使用壽命及安全性能，并且成本低、操作簡便。對熱管理系統實行模塊化的設計，可以分別對相關模塊進行維護和維修，方便操作，提高效率。

以下通過附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步闡述。

附圖說明：

圖1為本實用新型的熱管理系統結構示意圖；

圖2為循環液體流道連接結構示意圖；

圖3為不同層之間的循環液體流道內冷卻水流向同向示意圖；

圖4不同層之間的循環液體流道內冷卻水流向異向示意圖。

具體實施方式：

結合圖1和圖2所示，本實用新型提供的一種模塊化鋰離子電池熱管理系統，包括鋰離子電池模塊、熱管理模塊和控制系統模塊，其中鋰離子電池模塊由多個鋰離子電池1采用串并聯方式連接而成；控制系統模塊包括安裝于鋰離子電池1不同部位的多個溫度傳感器2以及與溫度傳感器2相連的微處理器3；熱管理模塊包括加熱系統和冷卻系統，而加熱系統又包括電加熱薄膜4以及給電加熱薄膜4供電的電源6，電加熱薄膜4設于上下兩個鋰離子電池1之間，微處理器3與電源6相連；冷卻系統包括冷卻水、循環液體流道5和水泵7，其中，循環液體流道5設于上下兩個鋰離子電池1之間，冷卻水存儲于電動汽車自備水箱8內，水箱8內安裝水泵7，微處理器3信號輸出端與水泵7相連，循環液體流道5的一端通過連接管10與水泵7相連，另一端通過連接管10與水箱8相連。

上述方案中給電加熱薄膜4供電的電源6可以采用充電樁充當，也可以采用鋰離子電池1充當。循環液體流道5呈片狀結構的微通道平行體，在微通道平行體內部設有多個相互獨立的管道9，冷卻水在管道9內流動。

為了使鋰離子電池1不同區域的溫度更加均衡，上述方案中的電加熱薄膜4和循環液體流道5分別可以在同層的鋰離子電池1之間或者是不同層的鋰離子電池1之間布設若干個，電加熱薄膜4和循環液體流道5可以間隔設置，也可以相鄰設置多個，具體根據鋰離子電池模塊的組合結構需要進行布設。圖3僅給出了不同層之間的循環液體流道5采用冷卻水流向同向設置的情況，當鋰離子電池1長度尺寸較大時，可以在同層設置多個循環液體流道5，其冷卻水流向同向設置情況同圖3所示，不再附圖說明。圖4給出了不同層鋰離子電池1之間的循環液體流道5采用冷卻水流向異向設置的情況，該結構對鋰離子電池的控溫效果更佳理想，因為當冷卻水在給鋰離子電池1冷卻的過程中溫度不斷升高，對同層鋰離子電池1的后段降溫效果降低，采用流向不同的設置方式，可以彌補上述存在的不足。當然，同層的循環液體流道5也可以采用冷卻水流向異向設置，請結構與圖4類似，不再附圖單獨說明。冷卻水流向的同向或異向設置，可以混用在鋰離子電池1的熱管理系統中，具體根據情況布設。

上述每個電加熱薄膜4與電源6之間分別設有獨立的開關，每個獨立的開關均由微處理器3單獨控制；每個循環液體流道5上分別安裝獨立的閥門，每個閥門均由微處理器3單獨控制。

本實用新型提供的模塊化鋰離子電池熱管理系統工作時，首先由多個溫度傳感器2對鋰離子電池1不同區域的溫度進行檢測，并將檢測結果反饋給微處理器3，微處理器3將反饋溫度與所設定的工作溫度進行比較，當某一區域的溫度傳感器2所反饋的實測鋰離子電池1的工作溫度高于設定溫度時，微處理器3打開所在區域循環液體流道5上的閥門，并驅動水泵7從水箱8內抽取冷卻水，冷卻水流入循環液體流道1內給對應區域的鋰離子電池1進行降溫冷卻，直至實測溫度與設定溫度一致后停止工作；當某一區域的溫度傳感器2所反饋的實測鋰離子電池1的工作溫度低于設定溫度時，微處理器3將所在區域電加熱薄膜4上的開關閉合，電源6開始給該電加熱薄膜供電，從而對該區域的鋰離子電池1進行加熱處理，直至實測溫度與設定溫度一致后停止工作。