本發(fā)明涉及一種具有熱管理功能的電池系統(tǒng)，特別是有關(guān)一種電池系統(tǒng)，其將主被動(dòng)式熱管理方法應(yīng)用在其熱管理功能中。

背景技術(shù)：

儲(chǔ)能系統(tǒng)或電動(dòng)運(yùn)輸載具包括電動(dòng)車、電動(dòng)微型車、電動(dòng)船舶、電動(dòng)巴士等交通工具，在高功率或高放電率(Discharge Rate)的需求下，電池芯在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)放熱反應(yīng)，導(dǎo)致上述電動(dòng)交通載具的電池模塊發(fā)生熱失控(Thermal Runway)現(xiàn)象，進(jìn)而造成電池爆炸或失火情形。

電動(dòng)運(yùn)輸載具可能應(yīng)用在惡劣環(huán)境下使用，若環(huán)境溫度低于攝式零度C以下時(shí)，大部分電池芯內(nèi)部電解液(Electrolyte)中的鋰離子將無法移動(dòng)，造成電池芯或電池模塊無法充放電；另環(huán)境溫度高于攝式40度C以上時(shí)，可能會(huì)因電池芯內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的放熱量，再加上環(huán)境高溫，在使用時(shí)可能造成電池芯內(nèi)部隔離膜(solid/Separate electrolyte interphase,SEI)分解，使得電池芯或電池模塊損壞，且在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使用，也將造成電池壽命減少與可靠度降低。

現(xiàn)有的電池模塊，其熱管理并不受重視，或是僅在較低放電率下使用，因此大部分電池模塊或電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，僅考慮散熱模塊應(yīng)用，包括自然對(duì)流與風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流方式，而未做恒溫系統(tǒng)控制。

為了有效達(dá)到電池?zé)峁芾?，已有部分車廠引進(jìn)液冷方式冷卻電池芯。美國(guó)專利公開號(hào)US2014/0193683提出一種電池模塊的熱管理系統(tǒng)。在電池模塊中設(shè)置有冷卻水管(cooling conduits)，冷卻水管在電池模塊的殼體內(nèi)彎折延伸，并界定出多個(gè)容置空間，用來放置電池芯(cells)。電池芯與冷卻水管的管壁直接接觸，借以帶走電池芯所產(chǎn)生的熱量。

然而前述熱管理系統(tǒng)還有改善空間，有鑒于此，發(fā)明人進(jìn)行研究分析，而開發(fā)出新的電池模塊的熱管理系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于公開一種具有熱管理功能的電池系統(tǒng)。另一個(gè)目的在于，將主動(dòng)式結(jié)構(gòu)與被動(dòng)式結(jié)構(gòu)應(yīng)用在熱管理功能中，借以進(jìn)一步增加調(diào)控電池芯的溫度的效率。

依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，一種具有熱管理功能的電池系統(tǒng)，其包括一殼體、多個(gè)電池芯與至少一溫度調(diào)控單元。所述多個(gè)電池芯設(shè)在殼體內(nèi)。溫度調(diào)控單元用來調(diào)控所述多個(gè)電池芯的溫度，且包括至少一散熱板與一液體熱交換器。散熱板包括一均溫板、一熱交換板與至少一密閉腔體。均溫板連接于熱交換板，均溫板延伸于所述多個(gè)電池芯間以熱接觸所述多個(gè)電池芯，密閉腔體中設(shè)有能夠進(jìn)行液汽兩相間相變化的工作流體。液體熱交換器熱接觸于熱交換板，其中一液體流經(jīng)液體熱交換器內(nèi)部，用來利用所述液體與散熱板的熱交換板進(jìn)行熱交換。

在一種實(shí)施方式中，密閉腔體熱接觸于均溫板與熱交換板之間。

在一種實(shí)施方式中，密閉腔體設(shè)于均溫板與熱交換板內(nèi)部。

在一種實(shí)施方式中，電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)導(dǎo)熱墊，被黏貼于所述多個(gè)電池芯與均溫板之間。

在一種實(shí)施方式中，所述多個(gè)電池芯排列成多數(shù)的電池芯組。至少一溫度調(diào)控單元包括一第一溫度調(diào)控單元與一第二溫度調(diào)控單元。所述多個(gè)電池芯組其一的所述多個(gè)電池芯的一第一側(cè)，熱接觸于第一溫度調(diào)控單元的散熱板的均溫板。所述多個(gè)電池芯組其一的所述多個(gè)電池芯的一第二側(cè)，熱接觸于第二溫度調(diào)控單元的散熱板的均溫板。借以使所述多個(gè)電池芯組其一的所述多個(gè)電池芯分別通過兩相異的第一溫度調(diào)控單元與第二溫度調(diào)控單元進(jìn)行熱交換。

在一種實(shí)施方式中，第一溫度調(diào)控單元與第二溫度調(diào)控單元，分別位于所述多個(gè)電池芯組其一的兩個(gè)相對(duì)端，且第一溫度調(diào)控單元的均溫板向第二溫度調(diào)控單元延伸，而第二溫度調(diào)控單元的均溫板向第一溫度調(diào)控單元延伸。

在一種實(shí)施方式中，溫度調(diào)控單元的液體熱交換器，設(shè)于殼體外側(cè)。

在一種實(shí)施方式中，電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括：一液體控制系統(tǒng)用來驅(qū)動(dòng)所述液體，液體控制系統(tǒng)包括至少一管路，所述至少一管路連通于溫度調(diào)控單元的液體熱交換器。在一種實(shí)施方式中，液體控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一儲(chǔ)液槽，儲(chǔ)液槽連通于所述至少一管路且設(shè)有一加熱器用來對(duì)所述液體進(jìn)行加熱。

根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，由于讓散熱板的均溫板延伸于所述多個(gè)電池芯間，而不需要使液體熱交換器的管路延伸于所述多個(gè)電池芯間，能夠減少液體在管路間流動(dòng)的阻力，且能夠減少漏液情況的發(fā)生。在一種實(shí)施方式中，溫度調(diào)控單元的液體熱交換器設(shè)于殼體外側(cè)，而能夠更進(jìn)一步地減少發(fā)生漏液情況時(shí)，造成所述多個(gè)電池芯短路的現(xiàn)象。

附圖說明

圖1顯示本發(fā)明一種實(shí)施方式的具有熱管理功能的電池系統(tǒng)的示意圖。

圖2顯示本發(fā)明另一種實(shí)施方式的具有熱管理功能的電池系統(tǒng)的示意圖。

圖3顯示本發(fā)明一種實(shí)施方式的散熱板的示意圖。

圖4顯示本發(fā)明另一種實(shí)施方式的散熱板的示意圖。

圖5顯示本發(fā)明一種實(shí)施方式的液體控制系統(tǒng)的示意圖。

圖6顯示圖4的實(shí)施方式的均溫板的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

100 電池系統(tǒng)

100a 電池系統(tǒng)

110 殼體

120 電池芯

12C 電池芯組

12P 電池模塊

130 調(diào)控單元

140 散熱板

140a 散熱板

141 第一散熱板

142 第二散熱板

150 液體熱交換器

151 管路

152 管路

160 導(dǎo)熱墊

290 逆止閥

441 密閉腔體

441a 熱管

442 熱交換板

442a 熱交換板

443 均溫板

443a 均溫板

500 液體控制系統(tǒng)

510 溫度傳感元件

520 壓差計(jì)或壓差元件

530 流量控制閥

540 控制盒

550 電池管理系統(tǒng)

560 正排量泵

570 儲(chǔ)液槽

580 熱交換器或冷排

590 逆止閥

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在說明本發(fā)明之前，如果認(rèn)為公知結(jié)構(gòu)或功能的相關(guān)說明可能非必要地混淆本發(fā)明的主旨，將省略其詳細(xì)說明。

圖1顯示本發(fā)明一種實(shí)施方式的具有熱管理功能的電池系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，具有熱管理功能的電池系統(tǒng)100包括一殼體110、多個(gè)電池芯120、可調(diào)控電池芯120表面溫度的至少一調(diào)控單元130。調(diào)控單元130與多個(gè)電池芯120放置在殼體110內(nèi)，且多個(gè)電池芯120熱接觸于調(diào)控單元130，使得熱能夠從多個(gè)電池芯120傳導(dǎo)至調(diào)控單元130，并通過調(diào)控單元130來調(diào)控電池芯120的表面溫度。在一種實(shí)施方式中，多個(gè)電池芯120直接接觸于調(diào)控單元130的一部分。在一種實(shí)施方式中，具有熱管理功能的電池系統(tǒng)100可以進(jìn)一步包括多個(gè)導(dǎo)熱墊160，導(dǎo)熱墊160黏貼于多個(gè)電池芯120與調(diào)控單元130的一部分之間。

在本實(shí)施方式中，多個(gè)電池芯120排列成多數(shù)排，每一排形成一電池芯組12C，而多個(gè)電池芯組12C形成一電池模塊12P。調(diào)控單元130包括至少一散熱板140與一液體熱交換器150。散熱板140包括一均溫板443與一熱交換板442。均溫板443連接于熱交換板442，并且延伸于多個(gè)電池芯組12C之間而熱接觸于多個(gè)電池芯120。熱交換板442熱接觸液體熱交換器150。多個(gè)電池芯120所產(chǎn)生的熱被傳導(dǎo)至均溫板443，再傳導(dǎo)至熱交換板442后，通過液體熱交換器150將熱傳導(dǎo)至電池模塊12P外部或殼體110外部。在一種實(shí)施方式中，在多個(gè)電池芯120與均溫板443之間均黏貼有導(dǎo)熱墊160，借以增加電池芯120與均溫板443間的熱傳效果。在一種實(shí)施方式中，液體熱交換器150可以是液冷裝置，也可以是水冷裝置。液體熱交換器150內(nèi)部形成有一內(nèi)部管路且連通于外部管路151及152，借以使水通過管路151與管路152而流出或是流入液體熱交換器150的內(nèi)部管路，以進(jìn)行熱交換。這樣，即可達(dá)到對(duì)多個(gè)電池芯120進(jìn)行散熱的效果。

此外，若具有熱管理功能的電池系統(tǒng)100被使用在寒冷地區(qū)時(shí)，在剛啟動(dòng)的狀態(tài)下，電池芯120處于低溫因而無法運(yùn)作，此時(shí)，另外可以針對(duì)液體熱交換器150中的液體進(jìn)行加熱，再分別通過熱交換板442、均溫板443與導(dǎo)熱墊160，將熱傳送至多個(gè)電池芯120，提升多個(gè)電池芯120的溫度。

依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，在惡劣環(huán)境下低溫使用時(shí)，會(huì)在電池模塊支撐架上下方加裝電熱毯或電阻式加熱元件，在低溫下開啟電熱裝置加熱，但支撐架大多是由聚合物或塑料原料制成，容易造成聚合物或塑料支撐架熱變形，且上述材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)低(～<1.0W/mk)，造成熱阻(Thermal Resistance)過高，容易有加熱速度慢且溫度不平均的情形。

然而，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，則不需要再在電池模塊支撐架上下方加裝電熱毯或電阻式加熱元件，而是直接對(duì)液體熱交換器150中的液體進(jìn)行加熱，再通過散熱板140，即可達(dá)到對(duì)電池芯120加熱的效果，能夠減少因熱阻過高而造成加熱溫度不平均的現(xiàn)象。

依據(jù)美國(guó)專利公開號(hào)US2014/0193683所公開的電池模塊的熱管理系統(tǒng)，冷卻水管直接導(dǎo)入電池模塊之中，若電池芯120數(shù)量過多，會(huì)因冷卻管路過長(zhǎng)，造成內(nèi)部冷卻液阻力系數(shù)過大，須使用高揚(yáng)程水泵驅(qū)動(dòng)，會(huì)造成冷卻管路壓力過高，有潛在管路接頭或材質(zhì)不佳時(shí)，造成冷卻管爆管情形，導(dǎo)致電池模塊發(fā)生短路的情形。

相對(duì)于此，依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，延伸于電池芯120之間作為散熱路徑的元件是散熱板140的均溫板443，而液體熱交換器150中的液體管路不需要延伸至電池芯120之間，僅需要延伸于散熱板140的熱交換板442即可。液體熱交換器150的液體管路不需要太高的壓力，因此不需要使用高揚(yáng)程水泵驅(qū)動(dòng)，能夠減少管路壓力，避免爆管情形的發(fā)生。

圖2顯示本發(fā)明另一種實(shí)施方式的具有熱管理功能的電池系統(tǒng)的示意圖。圖2的實(shí)施方式相近于圖1的實(shí)施方式，因此使用相同的元件編號(hào)來表示相同的元件，并省略相關(guān)的說明。如圖2所示，具有熱管理功能的電池系統(tǒng)100a包括一殼體110、多個(gè)電池芯120、可調(diào)控電池芯120表面溫度的至少一調(diào)控單元130。調(diào)控單元130的一部分設(shè)置于殼體110內(nèi)部，另一部分設(shè)置于殼體110外部。更具體而言，調(diào)控單元130的液體熱交換器150設(shè)置于殼體110外部。如圖2所示，散熱板140的熱交換板442隔著殼體110與液體熱交換器150進(jìn)行熱接觸。

電動(dòng)運(yùn)輸載具會(huì)有互相碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，例如車禍。發(fā)生車禍時(shí)，電池系統(tǒng)100的液體熱交換器150中的管路可能會(huì)破裂，而使液體漏液，并使多個(gè)電池芯120發(fā)生短路而造成電池系統(tǒng)100爆炸。相較于圖1的實(shí)施方式與前述美國(guó)專利的現(xiàn)有的技術(shù)，在圖2的實(shí)施方式中，液體熱交換器150以及其液體管路均位于殼體110外部，因此能夠減少液體熱交換器150的漏液與多個(gè)電池芯120接觸，能夠避免多個(gè)電池芯120發(fā)生短路，而減少電池系統(tǒng)100爆炸的發(fā)生。

此外，在一種實(shí)施方式中(未以附圖表示)，液體熱交換器150與散熱板140的熱交換板442，均設(shè)置于殼體110外部，而液體熱交換器150接觸于散熱板140的一面，不需要隔著殼體110，借以增加液體熱交換器150與散熱板140間的熱交換效率。優(yōu)選的情況是，殼體110接觸于散熱板140的另一面，而使熱也能夠通過殼體110進(jìn)行散熱。

再請(qǐng)參照?qǐng)D1以及圖2。優(yōu)選的情況是，散熱板140包括至少一密閉腔體441，且在密閉腔體441中設(shè)有能夠在液汽兩相間進(jìn)行相變化的工作流體，其含量少以使腔體內(nèi)氣壓極低。密閉腔體441的動(dòng)作機(jī)制如以下說明。液相的工作流體通過密閉腔體441中的毛細(xì)通道流至高溫端，吸收熱量后蒸發(fā)成汽相。此時(shí)在腔體內(nèi)產(chǎn)生局部高壓，驅(qū)使汽相的工作流體高速流向低溫端，汽相的工作流體在低溫端凝結(jié)成液相后，再通過毛細(xì)力回流至高溫端，以這樣的方式循環(huán)動(dòng)作。優(yōu)選的情況是，密閉腔體441內(nèi)的工作流體處于液汽兩相共存的狀態(tài)，兩相無溫差，形成等溫?zé)醾鞯臒岢瑢?dǎo)現(xiàn)象。在一種實(shí)施方式中，密閉腔體441設(shè)置于散熱板140的均溫板443內(nèi)。優(yōu)選的情況是，密閉腔體441均設(shè)置于均溫板443與熱交換板442中。在一種實(shí)施方式中，均溫板443可以是一長(zhǎng)方體，使得設(shè)置于均溫板443的密閉腔體441直線延伸且沒有彎曲，借以增加導(dǎo)熱效率。

密閉腔體441中的工作流體優(yōu)選地是非導(dǎo)電流體，例如可以是氟利昂、氨、丙酮等。這樣可以進(jìn)一步避免密閉腔體441破裂后，少部分的工作流體漏出而造成部分電池芯120的短路。

圖3顯示本發(fā)明一種實(shí)施方式的散熱板的示意圖。如圖3所示，均溫板443與熱交換板442間通過一彎曲的連接部連接，使均溫板443與熱交換板442間形成一預(yù)定角度。在圖3的實(shí)施方式中，均溫板443大致上垂直于熱交換板442，借以能夠減少電池系統(tǒng)100在均溫板443方向上的長(zhǎng)度。在一種實(shí)施方式中，密閉腔體441均設(shè)置于均溫板443與熱交換板442的內(nèi)部；或者直接由均溫板443與熱交換板442的壁面所界定。熱交換板442用來作為一熱擴(kuò)散元件(Thermal Spreader)，其可用來傳導(dǎo)來自均溫板443的熱量，并將熱量擴(kuò)散于液體熱交換器150的冷卻水管路內(nèi)。均溫板443與熱交換板442可以是鋁或銅等金屬材質(zhì)，且其內(nèi)形成有一腔體，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括有毛細(xì)管式、溝槽式或燒結(jié)式的結(jié)構(gòu)。腔體內(nèi)為低度真空，并含少量液體，其液體可以是純水或有機(jī)溶液或氨的溶液，通過池沸騰原理，可將熱源做快速移動(dòng)。

圖4顯示本發(fā)明另一種實(shí)施方式的散熱板的示意圖。散熱板140a包括一均溫板443a、一熱交換板442a與至少一密閉腔體441a。均溫板443a與熱交換板442a可以由例如鋁或銅的金屬板所制成，而多個(gè)密閉腔體441a可以是所述多個(gè)熱導(dǎo)管，其中一部分的多條的熱導(dǎo)管僅設(shè)置于均溫板443a上，而且彼此間隔一段距離，另一部分的多條的熱導(dǎo)管同時(shí)設(shè)置于均溫板443a與熱交換板442a，而且彼此間隔一段距離。熱導(dǎo)管(Heat Pipe)是使用鋁制或銅制的圓柱腔體，可通過折彎、壓扁或段差方式成型，用來接觸均溫板443a，并連接于均溫板443a與熱交換板442a之間，可將均溫板443a的熱源傳至熱交換板442a。

再請(qǐng)參照?qǐng)D1。如圖1所示，多個(gè)調(diào)控單元130分別置于多個(gè)電池芯組12C的兩端；或電池模塊12P的兩相對(duì)側(cè)。而且，一電池芯組12C中的多個(gè)電池芯120的兩側(cè)分別熱接觸于兩個(gè)相異的調(diào)控單元130。更具體而言，在一種實(shí)施方式中，兩個(gè)相異的調(diào)控單元130可以是互相獨(dú)立的或互相分離的。舉例而言，多個(gè)散熱板140包括有一第一散熱板141與一第二散熱板142。而前述電池芯組12C中的多個(gè)電池芯120，其第一側(cè)熱接觸于一調(diào)控單元130的第二散熱板142；而其第二側(cè)熱接觸于另一調(diào)控單元130的第二散熱板142。在本實(shí)施方式中，由于電池芯120的兩側(cè)分別熱接觸于相異的調(diào)控單元130，當(dāng)一調(diào)控單元130因損壞或管路阻塞等原因而失效時(shí)，還有另一調(diào)控單元130能夠?qū)ζ渖帷Ｔ谝环N實(shí)施方式中，多數(shù)的調(diào)控單元130的液體熱交換器150設(shè)置于或熱接觸于殼體110上，而殼體110是散熱材質(zhì)，當(dāng)某一液體熱交換器150發(fā)生阻塞時(shí)，某一液體熱交換器150的熱能夠通過殼體110傳導(dǎo)至其他液體熱交換器150。

圖5顯示本發(fā)明一種實(shí)施方式的液體控制系統(tǒng)的示意圖。如圖5所示，液體控制系統(tǒng)500用來控制管路中的液體，例如水。液體控制系統(tǒng)500包括：多個(gè)管路151及152、至少一溫度傳感元件(Temp.Sensor)510、一壓差計(jì)或壓差元件(Differential Pressure Transmitter)520、一流量控制閥(Flow Control Valve)530、一控制盒(Control Box)540、一電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)550、一正排量泵(Constant Pump)560、一儲(chǔ)液槽(Reservoir or Tank)570、一熱交換器(Heat Exchanger)或冷排580、一逆止閥(Check Valve)590。

液體熱交換器150連通于液體控制系統(tǒng)500的多個(gè)管路151及152，溫度傳感元件510分別安裝于管路151及152上，其功用為測(cè)量進(jìn)出口溫度，提供信號(hào)至控制盒540內(nèi)。壓差計(jì)或壓差元件520安裝于管路151及152之間，其功用為測(cè)量進(jìn)出口壓力，可提供冷卻水管路是否阻塞或是內(nèi)部壓力是否正常。流量控制閥530內(nèi)部包括流量控制單元，可使用比例式(Proportion Flow)或科式力式流量器(Coriolis Mass Flow)，提供冷卻水流量閥門開啟大小，控制進(jìn)入冷卻水套的流量。控制盒540收集溫度傳感信號(hào)、壓差計(jì)信號(hào)與流量控制閥信號(hào)，并計(jì)算閥位開啟與轉(zhuǎn)換相關(guān)信息再傳送至電池管理系統(tǒng)550。電池管理系統(tǒng)550可接收控制盒540相關(guān)信息，與電池模塊12P內(nèi)部電壓、電流、電阻等相關(guān)數(shù)據(jù)，也可計(jì)算流量控制閥的閥位信號(hào)等數(shù)據(jù)，提供后臺(tái)管理者使用。正排量泵560提供冷卻水管路壓力，并可使用正排量冷卻水泵，以達(dá)到穩(wěn)定流量輸出。儲(chǔ)液槽570用來儲(chǔ)存液體。在一種實(shí)施方式中，儲(chǔ)液槽570內(nèi)含加熱式電阻式元件，可提供冷卻水加熱使用，另內(nèi)部可加裝循環(huán)泵(視冷卻管壓力而定)，提供冷卻水儲(chǔ)存使用。熱交換器或冷排580安裝于儲(chǔ)液槽進(jìn)口端，內(nèi)含冷卻盤管、風(fēng)扇元件。當(dāng)冷卻水溫度過高時(shí)，會(huì)將熱量通過熱交換器580排至環(huán)境之中，達(dá)到降溫效果。逆止閥290安裝于冷卻水管路出口端，避免冷卻水背壓而返回進(jìn)口端。

如上述，依據(jù)本發(fā)明在電池系統(tǒng)100或100a中分別設(shè)置了具有主動(dòng)式結(jié)構(gòu)和被動(dòng)式結(jié)構(gòu)的熱管理結(jié)構(gòu)。主動(dòng)式結(jié)構(gòu)是指液體控制系統(tǒng)500與液體熱交換器150，一種實(shí)施方式中可以是使用電力驅(qū)動(dòng)的冷卻水系統(tǒng)；另外，被動(dòng)式結(jié)構(gòu)是指散熱板140，一種實(shí)施方式中可以是未使用任何電力驅(qū)動(dòng)的熱管理元件，如均溫板、長(zhǎng)熱管等。

依據(jù)本發(fā)明的被動(dòng)式熱傳元件，(如:長(zhǎng)熱管、均溫板)安裝于方形電池芯之間或電池模塊內(nèi)，利用液汽共存的池沸騰熱傳原理，其等效熱傳導(dǎo)系數(shù)>2000W/mK，可將熱源快速移動(dòng)。另外，在被動(dòng)式熱傳元件另一端(可以是蒸發(fā)端或冷凝端)使用主動(dòng)式熱傳導(dǎo)元件，(如:冷卻水套(Coolant Jacket)、冷卻水泵、熱沉(Heatsink))，安裝于殼體110外，其電子電力元件與控制線路元件不安裝于同一電池系統(tǒng)100的殼體110內(nèi)，可避免潛在冷卻水管漏液，造成電池模塊12P內(nèi)短路的風(fēng)險(xiǎn)。

依據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)式熱管理結(jié)構(gòu)，可使用小型冷卻儲(chǔ)存槽，而且該槽內(nèi)置小型電熱元件，提供加熱使用；也可連接整車式熱管理系統(tǒng)，導(dǎo)入其它車載電子元件的熱源，作為預(yù)熱使用。依據(jù)本發(fā)明的主被動(dòng)式熱管理結(jié)構(gòu)，其冷卻管路短與壓降損失少，不需使用高揚(yáng)程冷卻水泵，可減少冷卻水管爆裂風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)參照?qǐng)D1、2及5，說明本發(fā)明的具有熱管理功能的電池系統(tǒng)100的動(dòng)作方式。

在一種實(shí)施方式中，電池模塊12P內(nèi)部的多個(gè)電池芯120所產(chǎn)生的熱，通過電池模塊12P中的電池控制單元(Local Electrical Control Unit,LECU)取得相關(guān)的溫度信號(hào)后，送至電池管理單元(Battery management unit,BMU)550。在一種實(shí)施方式中，電池管理單元550可以整合于控制盒540內(nèi)。當(dāng)電池芯120溫度超過使用設(shè)定范圍，例如為0～40℃時(shí)，可由控制盒540計(jì)算后，開啟流量控制閥530，此時(shí)電池管理系統(tǒng)(BMS)550或控制盒540也會(huì)通知儲(chǔ)液槽570內(nèi)的加熱器，判定是否需加溫或是不需要加溫使用。舉例說明如下。

當(dāng)電池芯120的溫度過高時(shí)，例如大于35℃時(shí)，不啟動(dòng)加熱裝置，而由冷卻水流經(jīng)熱交換器580，此時(shí)熱交換器580上的風(fēng)扇會(huì)強(qiáng)制將冷卻水管路的熱量，排至環(huán)境下散熱。

當(dāng)電池芯120的溫度過低時(shí)，例如小于5℃時(shí)，可以通過熱交換器580或是旁通閥的控制，讓冷卻水直接進(jìn)入儲(chǔ)液槽570中，由內(nèi)部加熱元件加熱冷卻水，通過液體熱交換器150送至各冷卻水套中。

在一種實(shí)施方式中，電池芯120的溫度可通過均溫板443或443a調(diào)控，使得電池芯120溫差小于10℃以內(nèi)，達(dá)到快速均溫效果。電池芯120溫度過高時(shí)，熱量可通過散熱板140或140a，更具體而言例，如均溫板443a、熱管441a、熱擴(kuò)散元件(熱交換板442a)等，將熱量傳至液體熱交換器150，再傳導(dǎo)至管路151及152內(nèi)的冷卻水。當(dāng)電池芯120的溫度過低時(shí)，可由主動(dòng)式管理系統(tǒng)，提供已加熱的中溫(35～40℃)冷卻水，再流經(jīng)管路151及152后，通過熱擴(kuò)散元件(熱交換板442a)、熱管441a、均溫板443a等，將熱量傳至電池芯120表面上，達(dá)到升溫效果。

在一種實(shí)施方式中，電池芯120溫度可通過均溫板443或443a調(diào)控，使得電池芯120溫差小于10℃以內(nèi)，達(dá)到快速均溫效果。電池芯120溫度過高時(shí)，熱量可通過散熱板140或140a，將熱量傳至液體熱交換器150而再傳導(dǎo)至管路151及152內(nèi)的冷卻水內(nèi)。電池芯120溫度過低時(shí)，可由主動(dòng)式管理系統(tǒng)，提供已加熱的中溫(35～40)冷卻水，再流經(jīng)管路151及152套后，通過散熱板140或140a等，將熱量傳至電池芯120表面上，達(dá)到升溫效果。

圖6顯示圖4實(shí)施方式的均溫板的示意圖。依據(jù)散熱板140a含有熱管，也就是密閉腔體441a，熱管設(shè)于均溫板443a的具體結(jié)構(gòu)說明如下。如圖6所示，熱管相鄰的彼此間距(d)為10～15mm。熱管重合的間距(L)為管長(zhǎng)5％～10％。例如:管長(zhǎng)300mm，重合距離為15～30mm。依據(jù)前述排列方式，就能夠讓均溫板443a達(dá)到適當(dāng)?shù)木鶞爻潭?，可以減少熱管的使用量，而達(dá)到較佳的經(jīng)濟(jì)成本。

本發(fā)明采用長(zhǎng)方體的電池芯120，且設(shè)計(jì)了多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，所述多個(gè)結(jié)構(gòu)分別如下：

1.原始設(shè)計(jì)(短邊接觸)，如圖1所示，電池芯120的短邊接觸于散熱板140，而最外側(cè)的電池芯120的外側(cè)邊沒有接觸散熱板140。

2.改良設(shè)計(jì)(短邊接觸)，大致相同于圖1的結(jié)構(gòu)，差異為最外側(cè)的電池芯120的外側(cè)邊也接觸散熱板140。

3.底部接觸設(shè)計(jì)，電池芯120的底端接觸散熱板140。

4.長(zhǎng)邊接觸設(shè)計(jì)，電池芯120的長(zhǎng)邊接觸于散熱板140。

表格一是本發(fā)明的具有熱管理功能的電池系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如表格一所示，底部接觸設(shè)計(jì)的電池芯120的溫度較高，而電池模塊12P內(nèi)的最大溫差均控制在許可范圍內(nèi)。其中，短邊設(shè)計(jì)(改良設(shè)計(jì))與長(zhǎng)邊接觸設(shè)計(jì)具有較佳的均溫效果，而長(zhǎng)邊接觸設(shè)計(jì)由于熱接觸面積較高，因此更具有較佳的散熱效果，使得電池芯120的溫度較低。

表格一

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。