CN101222077A - 带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置 - Google Patents

带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置,包括电池模块箱顶盖、电池模块、电池模块箱体、套管式蒸发器、水泵、温控三通阀、电加热装置、分液头及冷却管道,所述电池装置采用液体冷却夹套式结构,即在电池基体上外加冷却壳体,该装置既能实现电动车在比较恶劣的热环境下电池模块整体有效地降温,又能满足各电池单体间温度分布的均匀,从而达到汽车的最佳运行条件,延长电池寿命的同时提高混合动力车的动力性能;换热器则选用套管式蒸发器,由于该蒸发器具有重量轻,结构紧凑,换热效率高等特点,使得电池装置更加简单轻便,而电加热装置针对混合电动车电池在寒冷的环境下工作而设置。

Description

带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置技术领域本发明涉及混合电动车电池,尤其涉及带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置。 背景技术混合动力车电池堆的冷却方式按传热介质一般可分为:气体冷却(空气),液体冷却(油 冷)和相变材料冷却三种方式。目前,市场上混合电动汽车电池普遍都采用最为简单的空气 冷却方式,极少采用其它的冷却方式。然而,如果混合电动车电池在恶劣的热环境下工作时, 仅仅依靠简单的空气冷却方式很难冷却到电池的最佳工作温度,同时也不能保证各电池间温 度的一致性,从而电池性能难以很好的发挥、导致电池寿命减短和降低汽车的动力性能,因 此,在此类环境下,电动车电池要获得比较好的冷却效果,必须考虑采用高效的液体冷却方 式来保证电池性能的优化,由于一般液体冷却系统传热效率高,占用体积小,但系统相对比 较复杂、成本较高,所以开发一种高效的、结构紧凑的、成本相对较低的带液体冷却系统的 夹套式混合电动车电池装置是很有必要的。 发明内容本发明的目的是针对混合电动车在比较恶劣的热环境运行过程中,为了实现电池内部的 良好冷却以及达到各电池单体间温度的一致性,提出了一种带液体冷却系统的夹套式混合电 动车电池装置。本发明的技术方案是一种带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置,它主要由电池 模块箱、电池模块、套管式蒸发器、水泵、温控三通阀、电加热装置、分液头及冷却管道等 部件组成。其中,套管式蒸发器直接安装在汽车底座,电池模块箱则通过支架固定于汽车内 部空间,两者并保持合适距离,既保证汽车狭小的内部空间,又满足其他辅助部件的安装, 中间通过冷却管道进行连接,电池模块箱上下两端的分液头必须固定于支架上以保证输送管 道的畅通。具体的技术方案是本发明的带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置,包括电池模块箱顶盖606、电池模块607、电池模块箱体608、套管式蒸发器601、水泵604、温控三通 阀603、电加热装置609、分液头605及冷却管道602;上述套管式蒸发器601出来的冷却液 体由冷却管道分别连接电池模块箱体608下部的分液头605和电加热装置609到温控三通阀 603的一端,上述装有若干个电池模块607的电池模块箱体608上端安装电池模块箱顶盖606, 在电池模块箱体608上下部的分液头605分别连通每个电池模块607,冷却液体从电池模块 607流过并经电池模块箱顶盖606上部的分液头605汇集于回流的冷却管道602,回流的冷 却管道602中安装水泵604,水泵604的另一端经冷却管道602连接上部的分液头605出口 , 温控三通阀603的另一端连接套管式蒸发器601的入口 。所述的电池模块607包括若干电池单体302、温度传感器303、电池连接片304、电极连 接轴305、顶盖306、框体307和底盖308;上述顶盖306和底盖308分别通过螺钉固定在框 体307上,电极连接轴305则通过顶盖306上所开孔拧入模块内部与电池极柱紧固,电池单 体302之间的串联采用电池连接片304按次序连接,通过顶盖306上的凸肩对电池连接片304 固定,在顶盖306冷却液体的出口处安装有温度传感器303,底盖308开有进液孔。所述的电池单体302是以电池103作为基体,外部加装冷却流道壳体101紧密配合,电 池103和冷却流道壳体101之间通过沿圆周均布的四条肋连接固定。所述的框体307上依电池排列形式开有若干个电池单体大小的孔以便电池单体302嵌入, 孔的底部与电池底部接触位置开有与电池单体流道对应的孔隙穿透框体底板,所述的框体 307采用纤维增强塑料FRP材料制成。所述的电池模块箱顶盖606和电池模块箱体608均采用ABS工程塑料材料制成,所述的 分液头605使用PVC软管将冷却液体平均分配到各个电池模块607。所述的电池模块箱体608釆用空壳结构,其内部刚好水平依次装配所有电池模块607, 各电池模块607之间紧密配合以确保水平固定,垂直方向则通过电池模块箱顶盖606的凸肩 403来进行固定。所述的电池模块箱顶盖606包括固定孔401、出水管孔402、凸肩403、整体线束保护通 道404,出水管孔402对称均布在电池模块箱顶盖606上,凸肩403在电池模块箱顶盖606内侧的边缘,固定孔401开在凸肩403上,所述整体线束保护通道404在电池模块箱顶盖606 内侧凹处。所述的套管式蒸发器601由热力膨胀阀501、接管502、内管503、外管504、 U型肘管 505组成,将内管503外管504不同直径的两根管子套成同心套管作为元件,将多个元件通 过U型肘管505加以连接,所述接管502连接热力膨胀阀501后连接外管504。所述的套管式蒸发器601釆用R134a作为制冷剂。所述的电加热装置609采用电热丝加热。本发明的工作原理为:自套管式蒸发器601下端出口出来的冷却液体(矿物油)在电池 模块箱体608上部冷却管道602安装的水泵604作用下,从箱体下部的分液头605分别引入 每个电池模块607,经过冷却后的加热液体再从电池模块箱体608上端的分液头605汇集于 回流冷却管道602,被加热后液体重新回到蒸发器进行冷却,如此不断循环。安装在套管式 蒸发器601制冷剂管道进口的热力膨胀阔501则根据蒸发器出口端的温度进行阀门开度调 节,从而控制回流液体的冷却程度。当电池在不同设定温度范围内工作时,温控三通阀603 通过采集电池表面温度,将该值与设定温度进行比较,从而达到控制两条不同管道之间的切 换,而电加热装置609则是针对混合电动车在比较寒冷的环境下运行而特别设计的辅助装置。本发明的有益效果是所述电池装置在电池基体上外加冷却壳体,这一设计既能实现电动 车在比较恶劣的热环境下电池模块整体有效地降温,又能满足各电池单体间温度分布的均 匀,从而达到汽车的最佳运行条件,延长电池寿命的同时提高混合动力车的动力性能。换热 器则选用高效套管式蒸发器,由于该蒸发器具有重量轻,结构紧凑,换热效率高等特点,使 得整个系统更加简单轻便,而电加热装置针对混合电动车电池在寒冷的环境下工作而设计 的。附图说明图1是本发明的电池单体结构图。图2是本发明的电池模块框体与电池单体装配示意图。图3是本发明的电池模块的正面剖面图。图4是本发明的电池模块箱体顶盖结构示意图。 图5是本发明的套管式蒸发器结构示意图。 图6是本发明的装配示意图。具体实施方式本发明的特点是冷却系统采用液体冷却的夹套式结构设计,该系统设计不同于普通的采 用空气冷却的系统,它能够使得混合动力汽车电池在恶劣的热环境下实现电池的最佳冷却效 果,同时实现电池单体间温度分布的均匀,从而达到动力汽车最佳的运行条件,保障电池堆 稳定的性能,对延长电池寿命、提高混合动力车的动力性能都起着置关重要的作用。电池单体302的结构如附图l所示,电池单体302是以电池103作为基体,外部加装冷 却流道壳体101紧密配合,电池103和壳体101之间通过沿圆周均布的四条肋连接固定,电 池单体302之间的串联采用电池连接片304按次序连接,通过电池模块顶盖306上的凸肩进 行对电池连接片304的固定。如附图3所示,电池模块607包括一组固定螺钉301、 一组电池单体302、温度传感器 303、电池连接片304、电极连接轴305、顶盖306、框体307和底盖308组成,为了减轻重 量以及满足使用功能的要求,该部件由FRP(纤维增强塑料)材料做成。顶盖306和底盖307 分别通过螺钉固定在电池模块框体307上,电极连接轴305则通过顶盖上所开孔拧入模块内 部与电池极柱紧固。电池模块框体307的结构如附图2所示,电池模块框体307上依电池排列形式开有六个 电池单体大小的孔以便电池单体302嵌入,在放置好电池单体302后,电池单体之间的串联 采用电池连接片304按次序连接,再将电池模块顶盖306固定在框体上,用螺钉拧紧,通过 电池模块顶盖306上的凸肩进行对电池连接片的固定。电池模块箱顶盖606如附图4所示,包括固定孔401、出水管孔402、凸肩403、整体线 束保护通道404,电池模块箱顶盖606上设置有线束保护通道404,保护从电池模块内部引 出的温度采样线束和电源采样线束。装配好的电池模块607按次序紧密嵌入电池模块箱608 内部,垂直方向则通过电池模块箱顶盖606的凸肩403来进行固定。套管式蒸发器结构如附图5所示,套管式蒸发器由热力膨胀阀501、接管502、内管503、 外管504、 U型肘管505组成。所述的热力膨胀阀501采用外平衡式热力膨胀阀,随着电池 组在不同工作环境的变化而引起蒸发器负荷的变化,安装在蒸发器入口处的热力膨胀阀501 可以根据蒸发器出口处的温度变化自动调节制冷剂流量,以达到电池组所需要的合适冷负 荷。按照附图6所示包括电池模块箱顶盖606、电池模块607、电池模块箱体608、套管式蒸 发器601、水泵604、温控三通阀603、电加热装置609、分液头605及冷却管道602;上述 套管式蒸发器601出来的冷却液体由冷却管道分别连接电池模块箱体608下部的分液头605 和电加热装置609到温控三通阀603的一端,上述装有若干个电池模块607的电池模块箱体 608上端安装电池模块箱顶盖606,在电池模块箱体608上下部的分液头605分别连通每个 电池模块607,冷却液体从电池模块607流过并经电池模块箱顶盖606上部的分液头605汇 集于回流的冷却管道602,回流的冷却管道602中安装水泵604,水泵604的另一端经冷却 管道602连接上部的分液头605出口 ,温控三通阀603的另一端连接套管式蒸发器601的入 □。

Claims (10)

1.一种带液体冷却系统的夹套式混合电动车电池装置,其特征是:包括电池模块箱顶盖(606)、电池模块(607)、电池模块箱体(608)、套管式蒸发器(601)、水泵(604)、温控三通阀(603)、电加热装置(609)、分液头(605)及冷却管道(602);上述套管式蒸发器(601)出来的冷却液体由冷却管道分别连接电池模块箱体(608)下部的分液头(605)和电加热装置(609)到温控三通阀(603)的一端,上述装有若干个电池模块(607)的电池模块箱体(608)上端安装电池模块箱顶盖(606),在电池模块箱体(608)上下部的分液头(605)分别连通每个电池模块(607),冷却液体从电池模块(607)流过并经电池模块箱顶盖(606)上部的分液头(605)汇集于冷却管道(602),冷却管道(602)中安装水泵(604),水泵的一端(604)经冷却管道(602)连接温控三通阀(603)的一端,水泵(604)的另一端经冷却管道(602)连接上部的分液头(605)出口,温控三通阀(603)的另一端连接套管式蒸发器(601)的入口。
2. 如权利要求1所述的电池装置,其特征是:所述的电池模块(607)包括若干 电池单体(302)、温度传感器(303)、电池连接片(304)、电极连接轴(305)、顶盖 (306)、框体(307)和底盖(308);上述顶盖(306)和底盖(308)分别固定在框体(307) 上,电极连接轴(305)则通过顶盖(306)上所开孔拧入模块内部与电池极柱紧固, 电池单体(302)之间的串联采用电池连接片(304)按次序连接,通过顶盖(306)上的 凸肩对电池连接片(304)固定,在顶盖(306)冷却液体的出口处安装有温度传感器 (303),底盖(308)开有进液孔。
3. 如权利要求2所述的电池装置,其特征是:所述的电池单体(302)是以电 池(103)作为基体,外部加装冷却流道壳体(101)紧密配合,电池(103)和冷却流道 壳体(101)之间通过沿圆周均布的四条肋连接固定。
4. 如权利要求2所述的电池装置,其特征是:所述的框体(307)上依电池排列形式开有若干个电池单体大小的孔以便电池单体(302)嵌入,孔的底部与电池底部接触位置开有与电池单体流道对应的孔隙穿透框体底板,所述的框体(307) 采用纤维增强塑料FRP材料制成。
5. 如权利要求1所述的电池装置,其特征是:所述的电池模块箱顶盖(606) 和电池模块箱体(608)均采用ABS工程塑料材料制成,所述的分液头(605;)使用 PVC软管将冷却液体平均分配到各个电池模块(607)。
6. 如权利要求1所述的电池装置,其特征是:所述的电池模块箱体(608)采 用空壳结构,其内部刚好水平依次装配所有电池模块(607),各电池模块(607)之 间紧密配合以确保水平固定,垂直方向则通过电池模块箱顶盖(606)的凸肩(403) 来进行固定。
7. 如权利要求1或5或6所述的电池装置,其特征是:所述的电池模块箱 顶盖(606)包括固定孔(401)、出水管孔(402)、凸肩(403)、整体线束保护通道(404), 出水管孔(402)对称均布在电池模块箱顶盖(606)上,凸肩(403)在电池模块箱顶盖 (606)内侧的边缘,固定孔(401)开在凸肩(403)上,所述整体线束保护通道(404) 在电池模块箱顶盖(606)内侧凹处。
8. 如权利要求1所述的电池装置,其特征是:所述的套管式蒸发器(601)由 热力膨胀阀(501)、接管(502)、内管(503)、外管(504)、 U型肘管(505)组成,将 内管(503)外管(504)不同直径的两根管子套成同心套管作为元件,将多个元件通 过U型肘管(505)加以连接,所述接管(502)连接热力膨胀阀(501)后连接外管 (504)。
9. 如权利要求1或8所述的电池装置,其特征是:所述的套管式蒸发器(601) 采用R134a作为制冷剂。
10. 如权利要求l所述的电池装置,其特征是:所述的电加热装置(609)采用 电热丝加热。
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