本发明涉及储能系统中的电池热管理，尤其涉及一种基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置。
背景技术：
1、随着新能源汽车产业的迅猛发展，动力电池作为其核心组件，其性能与安全性越来越受到业界的关注。动力电池在充放电过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地进行热管理，不仅会影响电池的性能和寿命，还可能引发严重的安全问题。因此，电池热管理技术成为了新能源汽车领域的研究热点。目前，电池热管理技术主要包括风冷、液体冷却、热电冷却、热管冷却以及相变材料热管理等多种方式。其中，液冷技术以其高效的散热性能在电池热管理中得到了广泛应用。液冷技术通过液体流经电池表面，吸收并带走热量，从而实现对电池的冷却。然而，单纯的液冷技术在实际应用中仍存在一些问题，如冷却液体出入口温度分布不均、能耗较高等。相变材料热管理技术是另一种重要的电池热管理方式。相变材料在吸收或释放热量时，会发生物态变化，从而吸收或释放大量的潜热。这种特性使得相变材料在电池热管理中具有独特的优势，能够保持电池组温度的一致性，减少温度波动对电池性能的影响。然而，相变材料在吸热过程中会发生体积膨胀并且传统相变材料的导热性能差。为了克服单一热管理技术的不足，近年来研究者开始探索液冷与相变材料复合的电池热管理技术。这种复合技术结合了液冷技术的高效散热和相变材料的温度稳定性，旨在实现电池热管理的优化。然而，目前关于液冷与相变材料复合的电池热管理技术的研究仍处于初级阶段，存在诸多技术挑战和未解决的问题，如复合材料的制备工艺、热管理系统的结构设计、冷却策略的优化等。
2、电池散热技术中液冷与相变材料冷却都具有电池热管理所需要的优点，但它们同样也拥有着不可忽视的局限性，将液冷与相变材料冷却结合是一个值得发展的方向。对于已有的液冷与相变材料冷却复合热管理系统，相变材料多位于电池之间的间隙处，而将液冷置于电池侧面与电池直接接触，这类热管理系统能提高温度均匀性和降低电池最高温度，但是，在这种方式下，冷却液温升仍然较快，无法很好地满足电池组所需要的温度均匀性，液冷与相变材料的接触面积也较小，容易导致相变材料液相率上升。
3、以及申请号为cn201811615893.5的专利《一种基于相变材料-翅片复合结构的锂离子电池模组热管理系统》设计在两块电池之间设计了一种由基板和翅片结合相变材料的装置，加强了相变材料和电池之间的换热，但是该电池热管理系统中只依靠相变材料对电池进行散热，在电池持续不断充放电的情况下，相变材料可能会全部融化导致热积累。申请号为cn202310952368.7的专利《一种螺旋翅片液冷相变材料复合式圆柱电池热管理系统》设计了一种用翅片增强液冷和相变材料传热的电池热管理系统，翅片直接贯穿相变材料连接电池和液冷板，弥补相变材料低导热系数的不足，但是这种结构由于翅片直接贯穿了整个相变材料，在电池和液冷板之间传热过快可能会导致冷却液出入口产生较大温差，进而在在电池模组中产生较大温差。
4、因此，如何提高电池模组的温度均匀性为本领域的一个研究热点。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，通过在液冷板上布设嵌入相变材料但不与电池相接触的网格状翅片，可以提高温度传热性，进而提高电池组的温度均匀性，以及提高电池热管理的效率和稳定性。
2、为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，所述装置包括电池箱体、相变材料、电池、液冷板，所述电池沿厚度方向依次排列置于电池箱体中间，所述相变材料填充在电池和液冷板之间，所述液冷板上布设网格状翅片，所述网格状翅片嵌入相变材料但不与电池相接触。
4、本发明提供的电池热管理装置采用液冷板的网格状翅片部分嵌入相变材料，即翅片长度小于相变材料的厚度，这里的翅片长度指从液冷板向相变材料延伸出来的长度，以此来提高传热效率，对比使用复合相变材料与液冷板耦合，前者会形成一个只有传统相变材料的薄层，减缓了热量传递至冷却液的速度，降低冷却液出入口温差，一定程度上提高电池组的温度均匀性。
5、网格状翅片嵌入相变材料但不与电池相接触，可以理解为，液冷板的网格状翅片是嵌入到相变材料中而非完全贯穿相变材料与电池相接触。
6、作为优选，所述网格状翅片的长度为相变材料的厚度的1/2～7/8。
7、作为优选，所述相变材料的厚度为6～10mm；所述网格状翅片的长度为5～7mm，所述网格状翅片的宽度为0.5～2.0mm；所述网格状翅片在液冷板的横向和纵向上的排布数量各为10+10～20+20；其中从液冷板向相变材料延伸出来的长度为网格状翅片的长度。
8、可以理解的是，网格状翅片在液冷板的横向和纵向上的排布数量可以相同也可以不相同，网格状翅片在液冷板的横向和纵向上的排布方向与相变材料平行或垂直，或者与相变材料呈一定斜度。
9、作为优选，所述液冷板和翅片的材质为铝。
10、作为优选，所述装置包括冷却液入口主管道和冷却液出口主管道，所述液冷板中设置有流道，所述流道分别与冷却液入口主管道和冷却液出口主管道相连，冷却液在流道中的流动方向为上进下出。
11、作为优选，所述流道的形状为z形、u形或j形。
12、作为优选，所述冷却液入口主管道的入口位置和冷却液出口主管道的出口位置相反。
13、进一步地，电池箱体在对应液冷板流道的出入口位置处开孔，使得液冷板可以穿过电池箱体的壁面与冷却液入口主管道和冷却液出口主管道相连。
14、作为优选，所述电池为方形电池，所述相变材料位于电池导热系数较大的侧面。
15、具体地，本发明提供的基于相变材料和带有网格状翅片液冷板的复合动力电池散热装置，包括两个带有对向网格状翅片的液冷板，多个电池依照厚度方向紧密排列，在电池和液冷板之间充有相变材料，方形电池的内部构造多为沿着电池厚度方向进行集流体-电极-隔膜-电极-集流体的层叠，因而电池沿厚度方向的导热系数较小，电池、相变材料和液冷板据此排列。因此，本发明提供的电池热管理装置采用的电池、相变材料和液冷板排布方式考虑了电池导热的各向异性，形成结构简单切有利于散热的排布，并减少所占体积。
16、本发明提供的电池热管理装置对比使用传统相变材料和没有翅片的液冷板，传热效率更高，后者的热量可能积蓄在靠近电池的相变材料薄层而无法传递出去，不能有效地控制电池最高温度。
17、作为优选，所述电池箱体的高度大于相变材料的高度。在本发明中，电池箱体的高度要略微高于相变材料的高度以此来解决相变材料熔化后体积膨胀可能带来的泄露问题。
18、作为优选，所述相变材料选自石蜡或六水氯化钙。在本发明中，相变材料是导热系数较低的传统相变材料：如石蜡(导热系数一般在0.1～0.5w/(m k))和六水氯化钙(导热系数一般在0.8～1.2w/(m k))。
19、本发明提供的电池热管理装置使用了传统相变材料，对比复合相变材料，热容量更高，不用考虑复合材料的制备工艺。
20、作为优选，所述电池箱体中设有用来放置电池的凹槽。
21、本发明提供的电池热管理装置的液冷板通道几何尺寸和网格状翅片的几何尺寸可以根据不同的工作场景进行相应地调整。
22、本发明提供的电池热管理装置可以采用整体式的电池箱体，能够降低相变材料熔化后泄露的风险。
23、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
24、本发明提供了一种基于相变材料和带有网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，该电池热管理装置通过将带有网格状翅片的液冷板与传统低导热系数的相变材料进行复合来改善传统相变材料导热系数过低的劣势；通过将网格状翅片嵌入部分相变材料来提高该区域相变材料与液冷板的传热效率，在没有翅片穿过的相变材料薄层区，热量传导较慢，大部分热量以相变材料潜热的形式被吸收，避免了热量快速传递到冷却液而导致冷却液出入口温差迅速上升，一定程度上提升了电池模组的温度均匀性；同时根据电池的不同工作条件可以调节冷却液的流速来更有效地对电池模组进行散热。因此，本发明提供的装置能够有效提高电池热管理的效率和稳定性。
1.一种基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述装置包括电池箱体(1)、相变材料(2)、电池(3)、液冷板(4)，所述电池(3)沿厚度方向依次排列置于电池箱体(1)中间，所述相变材料(2)填充在电池(3)和液冷板(4)之间，所述液冷板(4)上布设网格状翅片(7)，所述网格状翅片(7)嵌入相变材料(2)但不与电池(3)相接触。
2.根据权利要求1所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述网格状翅片(7)的长度为相变材料(2)的厚度的1/2～7/8。
3.根据权利要求2所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述相变材料的厚度为6～10mm；所述网格状翅片(7)的长度为5～7mm，所述网格状翅片(7)的宽度为0.5～2.0mm；所述网格状翅片(7)在液冷板(4)的横向和纵向上的排布数量各为10+10～20+20；其中从液冷板(4)向相变材料(2)延伸出来的长度为网格状翅片(7)的长度。
4.根据权利要求1所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述液冷板(4)和翅片(7)的材质为铝；所述相变材料(2)的材质选自石蜡或六水氯化钙。
5.根据权利要求1所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述装置包括冷却液入口主管道(5)和冷却液出口主管道(6)，所述液冷板(4)中设置有流道(8)，所述流道(8)分别与冷却液入口主管道(5)和冷却液出口主管道(6)相连，冷却液在流道(8)中的流动方向为上进下出。
6.根据权利要求5所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述流道(8)的形状为z形、u形或j形。
7.根据权利要求5所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述冷却液入口主管道(5)的入口位置和冷却液出口主管道(6)的出口位置相反。
8.根据权利要求1所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述电池(3)为方形电池，所述相变材料(2)位于电池(3)导热系数较大的侧面。
9.根据权利要求1所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述电池箱体(1)的高度大于相变材料(2)的高度。
10.根据权利要求1所述的基于相变材料和网格状翅片液冷板的动力电池热管理装置，其特征在于，所述电池箱体(1)中设有用来放置电池(3)的凹槽(9)。
