本发明涉及冷却系统，特别是一种具有内嵌式复合冷板的电池热管理系统及其运行控制方法。
背景技术：
1、锂离子电池因其高能量密度、循环寿命长、自放电率低等应用优势是目前电动汽车的首选能源部件。然而，锂离子电池的性能对温度十分敏感，过高和过低的运行温度都会对电池的性能产生不利影响，极端高温甚至会引发热失控。大量的研究结果显示，锂离子电池的最佳工作温度范围为20～40℃，最大温差不应超过5℃。实验结果表明，25ah磷酸铁锂电池在30℃自然冷却条件下3c倍率放电过程中最高温度超过48℃，超出了锂最佳工作温度范围，因此设计高效的电池热管理系统对于电池的高效安全运行有重要意义。
2、目前，液体冷却是主流的电池冷却方式，由于其具有较强的冷却能力，然而，冷却液循环需要消耗能量，且冷却液进出口通常温差较大。相变材料冷却是一种不消耗能量的被动冷却模式，同时能提供稳定的温度区间，但相变材料热容量有限，完全相变后将失去热管理能力。结合相变材料与液体冷却的复合热管理模式可以结合两种模式的优点，有大量研究表明，复合热管理模式可以同时最高温度和最大温差控制在推荐范围，并和单一的主动模式相比具有显著的节能潜力。
3、现有复合电池热管理系统大多采用相变材料置于电池单元的外侧，液冷管位于相变材料内部的外置式结构，这种结构不仅存在体积和质量较大的问题，而且，相变材料具有泄漏和变形的风险。内嵌式液冷复合冷板结构将相变材料封装在腔体内部，具有良好的防漏能力，冷却系统整体也更加紧凑和轻便。同时，复合冷却系统同时需要合适的控制策略来发挥其温控与节能的潜力。
技术实现思路
1、针对现有技术中的电池热管理系统相变材料容易泄露和冷却性能不足，本发明提供一种具有内嵌式复合冷板的电池热管理系统及其运行控制方法。
2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种电池热管理系统，其包括：若干个电池热管理单元，
4、每个所述电池热管理单元包括：
5、-电池模组，其包括若干方形锂电池，若干所述方形锂电池水平堆叠放置；
6、-两复合冷板，两所述复合冷板分别设置在所述方形锂电池的相对两侧，且所述复合冷板与所述方形锂电池内部具有液冷流道和相变材料腔，所述液冷流道内流通有冷却液，所述相变材料腔填充有相变材料。
7、如上所述的电池热管理系统，进一步地，所述复合冷板包括主体外壳和盖板，所述主体外壳为框型且所述盖板的边均与所述主体外壳的一侧可拆卸连接，所述液冷流道设置在所述盖板的内侧，且所述液冷流道在所述主体外壳的相对两侧分别设有冷却液进口和冷却液出口。
8、如上所述的电池热管理系统，进一步地，所述液冷流道数量为两个以上，若干所述液冷流道平行设置于所述复合冷板的内侧，以将所述复合冷板的内侧空间划分为若干个所述相变材料腔。
9、如上所述的电池热管理系统，进一步地，所述液冷流道为周期性波动流形，在所述液冷流道的长度方向上有两个以上的完整波动周期。
10、如上所述的电池热管理系统，进一步地，所述相变材料填充满于所述相变材料腔内，所述相变材料为石蜡或石蜡/膨胀石墨复合材料，所述相变材料腔设有注液口。
11、如上所述的电池热管理系统，进一步地，主体外壳的厚度范围为0.5mm～4mm；所述相变材料腔的数量为三个以上，且所述相变材料腔厚度范围为1mm～10mm，所述相变材料的相变温度的范围为30～40℃；所述液冷流道的截面具体形状包括圆形截面、矩形截面、三角形截面和菱形截面的任一种；所述液冷流道中冷却液流速范围为0.05～0.2m/s，运行温度范围为30～40℃，所述液冷流道的横截面积范围为5～50mm2，所述圆形截面面积为12～36mm2。
12、第二方面，本发明提供了一种复合电池热管理系统的运行控制方法，其用于如上任一所述的电池热管理系统，所述电池热管理系统还包括用于调控制冷功率和水泵功率的液冷循环模块，所述方法包括：
13、执行获取操作：获取电池模组的最高温度，和，复合冷板与电池模组接触面温度；
14、执行第一判断操作：判断所述电池模组的最高温度是否大于预设的液冷启动温度的大小，若是，则执行制冷调节操作；若否，则执行执行第二判断操作；
15、执行制冷调节操作：启动液冷循环模块，获取冷却液入口温度和冷却液入口流速，根据所述冷却液入口温度和所述冷却液入口流速调节所述液冷循环模块的制冷功率和水泵功率，以使得所述冷却液入口温度和所述冷却液入口流速调整至设定值，然后执行第二判断操作；
16、执行第二判断操作：判断所述电池模组接触面温度是否低于预设的液冷关闭温度，且，判断所述冷却液入口流速是否为零；若是，则关闭液冷循环模块，若否，则执行制冷调节操作。
17、如上所述的复合电池热管理系统的运行控制方法，进一步地，所述获取冷却液入口温度和冷却液入口流速，具体步骤为：
18、执行获取操作还包括：获取电池模组最高温度与最低温度之差；
19、根据所述电池模组最高温度与最低温度之差和所述液冷启动温度，得到所述冷却液入口温；
20、根据所述液冷启动温度、所述复合冷板与电池模组接触面温度和所述冷却液入口温度，得到所述冷却液入口流速；
21、其中，设定所述冷却液入口温度与所述复合冷板的温度的温差不小于1℃。
22、如上所述的复合电池热管理系统的运行控制方法，进一步地，所述根据所述冷却液入口温度和所述冷却液入口流速调节所述液冷循环模块的制冷功率和水泵功率，还包括：
23、当所述冷却液入口温度高于预设的冷却液上限温度，或，所述冷却液入口温度低于预设的冷却液下限温度，则按所述冷却液上限温度和所述冷却液下限温度调节所述液冷循环模块的制冷功率；
24、当所述冷却液入口流速高于预设的冷却液最大流速，则按所述冷却液最大流速调节所述液冷循环模块的水泵功率。
25、如上所述的复合电池热管理系统的运行控制方法，进一步地，在执行制冷调节操作和关闭液冷循环模块期间，间隔设定时间执行获取操作，以动态计算冷却液入口温度和冷却液入口流速，和监控是否要启动液冷循环模块。
26、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
27、1、本发明所提供的新型内嵌式复合冷板结合了被动的相变材料冷却和主动的液体冷却，具有良好的冷却性能和温度均匀性，相变材料可以提供相变潜热缓解电池温度剧烈变化，液冷流道可及时恢复相变材料的潜热并辅助降低电池温度。
28、2、本发明所提供的新型内嵌式复合冷板将相变材料封装在相变材料腔内，有效的减低了相变材料泄漏的概率，同时相变材料与复合冷板内部接触面积大，具有良好的传热特性。同时可拆卸的盖板和注液口使得复合冷板可以根据实际需求清理与更换内置的相变材料。
29、3、本发明所提供的新型内嵌式复合冷板内部液冷流道采用波浪流形的结构，流道流形、流道数量、流道截面形、流道面积参数经过优化后兼具了较好的换热性能和较低的流动功耗，可提高冷却系统的能量利用效率。
30、4、本发明所提供的新型内嵌式复合冷板采用全铝材制成，相比传统复合冷却结构具有结构紧凑，体积小，质量轻，空间利用率高等优势，用于电动汽车可提高电芯整体能量密度。
31、5、本发明所提供的新型内嵌式复合冷板采用基于电池最高温度温度、最大温差和复合冷板温度控制冷却液运行参数的方法，该控制方法可以为电池提供更好的温度均匀性并降低系统运行功耗。
1.一种电池热管理系统，其特征在于，包括：若干个电池热管理单元，
2.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述复合冷板包括主体外壳和盖板，所述主体外壳为框型且所述盖板的边均与所述主体外壳的一侧可拆卸连接，所述液冷流道设置在所述盖板的内侧，且所述液冷流道在所述主体外壳的相对两侧分别设有冷却液进口和冷却液出口。
3.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷流道数量为两个以上，若干所述液冷流道平行设置于所述复合冷板的内侧，以将所述复合冷板的内侧空间划分为若干个所述相变材料腔。
4.根据权利要求1所述的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷流道为周期性波动流形，在所述液冷流道的长度方向上有两个以上的完整波动周期。
5.根据权利要求1-4所述的电池热管理系统，其特征在于，所述相变材料填充满于所述相变材料腔内，所述相变材料为石蜡或石蜡/膨胀石墨复合材料，所述相变材料腔设有注液口。
6.根据权利要求1-4所述的电池热管理系统，其特征在于，主体外壳的厚度范围为0.5mm～4mm；所述相变材料腔的数量为三个以上，且所述相变材料腔厚度范围为1mm～10mm，所述相变材料的相变温度的范围为30～40℃；所述液冷流道的截面具体形状包括圆形截面、矩形截面、三角形截面和菱形截面的任一种；所述液冷流道中冷却液流速范围为0.05～0.2m/s，运行温度范围为30～40℃，所述液冷流道的横截面积范围为5～50mm2，所述圆形截面面积为12～36mm2。
7.一种复合电池热管理系统的运行控制方法，其特征在于，用于权利要求1至6任一所述的电池热管理系统，所述电池热管理系统还包括用于调控制冷功率和水泵功率的液冷循环模块，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的复合电池热管理系统的运行控制方法，其特征在于，所述获取冷却液入口温度和冷却液入口流速，具体步骤为：
9.根据权利要求7所述的复合电池热管理系统的运行控制方法，其特征在于，所述根据所述冷却液入口温度和所述冷却液入口流速调节所述液冷循环模块的制冷功率和水泵功率，还包括：
10.根据权利要求7-9任一所述的复合电池热管理系统的运行控制方法，其特征在于，在执行制冷调节操作和关闭液冷循环模块期间，间隔设定时间执行获取操作，以动态计算冷却液入口温度和冷却液入口流速，和监控是否要启动液冷循环模块。
