CN102969545A

CN102969545A - 一种锂离子动力电池液体冷却装置

Info

Publication number: CN102969545A
Application number: CN 201210531497
Authority: CN
Inventors: 李明; 赵卫兵
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明涉及到一种锂离子动力电池液体冷却装置，包括上盖、下盖、电池单体以及汇流片等组成部分。所述上盖和下盖通过过盈配合连接在一起，形成36个圆柱形空腔和25个冷却液流动通道；所述电池单体安装在圆柱形空腔之内，单体电池通过汇流片实现并联；所述上盖包括冷却液出口、上冷却液流道、上连接通道、以及上层壳体等结构；所述下盖包括冷却液入口、下冷却液流道、下连接通道以及下层壳体。所述上、下连接通道呈蛇形分布形式。本发明的液体冷却装置，结构简单、制造方便，冷却效果明显，安全可靠，可以将电池的工作温度控制在合理的温度范围之内，实现温度的均匀分布，避免了热失控、自燃甚至爆炸等安全隐患的发生。

Description

一种锂离子动力电池液体冷却装置

技术领域

本发明是针对锂离子动力电池设计的一种液体冷却装置，具体涉及到了一个动力电池模块的液体冷却结构设计。

背景技术

随着资源浪费、环境污染、人身安全等问题的日益严重，人们的节能环保意识逐渐增强，电动汽车作为未来汽车的发展方向越来越受到人们的重视。动力电池作为电动汽车的心脏，关系到整车整体性能的发挥，由此得到了快速的发展。当前动力电池正朝着高功率和快速充电的方向发展，各方面性能得到了极大的提升，与此同时也引发了许多亟待解决的问题，特别是由于温度过高导致的电池热失控、自燃甚至爆炸等威胁到使用者人身财产的重大安全隐患。因此，电池组冷却系统的研究逐渐成为人们研究的重点。

动力电池的冷却方式多种多样，但主要的冷却方式有空气冷却式和液体冷却式。其中空气冷却方式以其结构简单，质量较轻，价格低廉等优势得到了广泛应用，各种形式的冷却结构层出不穷，但是随着人们对电动汽车续驶里程、功率、能量等各项指标要求的不断提升，单体电池数量加倍，电池包体积增大，动力电池功率不断增强，传统的空气冷却方式已经不能满足电池散热系统的需求。而液体冷却方式可以很好的解决高功率下电池温度过高，电池包内温度分布不均匀等问题，实现电池包最佳性能的发挥。然而当前针对液体冷却方式的研究还不够成熟，很难应用于工程实践，因此，当前迫切需要设计出一种行之有效、符合实际的液体冷却装置，供生产实践应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出的一种可以满足实践需要的锂离子动力电池液体冷却装置，解决当前动力电池普遍存在的电池工作温度过高，电池包内温度分布不均匀等问题，避免热失控、自燃、爆炸等安全隐患的发生。

本发明的技术方案是：本发明的锂离子动力电池液体冷却装置包括上盖、下盖、汇流片以及单体电池等四个组成部分。其中上盖由冷却液出口、上冷却液流道、上连接通道等三部分组成；下盖由冷却液入口、下冷却液流道、下连接通道等三部分组成。上盖和下盖组装在一起形成36个圆柱形空腔和25个冷却液流道，单体电池安装在空腔内，冷却液从入口进入，通过上下冷却液流道以及蛇形分布的连接通道从出口流出，电池单体通过汇流片实现并行连接。

上述单体电池为锂离子动力电池。

上述冷却液流道的连接通道设置在电池模块外侧，冷却液流经时，可以通过其壁面与周围环境换热，进一步增强换热效果。

上述锂离子动力电池液体冷却装置的上盖和下盖通过过盈配合连接在一起，结构紧凑。

上述过盈配合是由下冷却液流道插入上冷却液流道，与冷却液流动方向相同，同时两流道接触部分涂有绝缘密封胶，进一步防止冷却液泄露。

上述冷却液流道的设计形状可以在有限的体积内最大限度的提高冷却液的质量流量，以及冷却液和周围壁面的换热面积，有效的提高了电池单体的散热效果；冷却液流道间隔分布，基本上可以实现各个单体电池等效冷却。

本发明与现有的结构相比具有以下优点：

1、冷却液流道结构新颖，在有限的体积内最大限度的增加了冷却液质量流量，增大了冷却液和冷却液流道的换热面积，降低了流动阻力，减小了推动液体所需要的能量消耗。

2、上述液体冷却结构的上盖和下盖通过过盈配合连接到一起，为了进一步防止冷却液泄露，上下冷却液流道接触部分通过绝缘密封胶连接，且上下两侧连接时，插入方向是从下向上，插入方向与冷却液流动方向相同。

3、冷却液流道在电池模块内部间隔分布，冷却液流动形式呈蛇形流动形式，保证了电池模块内部全方位、均衡散热，克服了以往模块内部温度过高以及分布不均的缺陷。

4、此发明设计巧妙、性能优良、制作方便而且散热效果明显，可以保证动力电池安全有效运行。

附图说明

图1为本发明的锂离子动力电池液体冷却结构装配爆炸图。

图2为本发明的锂离子动力电池液体冷却结构主视图。

图3为本发明的锂离子动力电池液体冷却结构俯视图和仰视图。

图4为本发明的锂离子动力电池液体冷却结构上盖和下盖的结构示意图。

图5为本发明的锂离子动力电池液体冷却结构的冷却液流道及连接通道结构示意图。

图6为本发明的锂离子动力电池液体冷却结构的入口结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细的说明本发明的具体实施方式。

如图本发明所述的一种锂离子动力电池液体冷却装置，包括电池单体1、汇流片6、上盖2以及下盖3等组成部分；其中上盖2由上层壳体8、冷却液出口5、上冷却液流道12以及上连接通道7组成；下盖3由下层壳体9、冷却液入口4、下冷却液流道13以及下连接通道10组成；上盖和下盖连接在一起构成一个整体，形成了36个圆柱形空腔11和25个冷却液流道12、13；单体电池安装在圆柱形空腔11中，冷却液在流道12、13中流动；单体电池1通过与汇流片6连接实现并联。

发明锂离子动力电池液体冷却装置中的36个单体电池1组成一个电池模块，并且通过汇流片6连接实现两两并联，以提供电动汽车正常行驶时所需要的电压以及容量。

发明锂离子动力电池液体冷却装置的上盖2和下盖3通过过盈配合连接在一起。为了防止冷却液在流动过程中发生泄露，上述过盈配合是通过将下冷却液流道13插入上冷却液流道12实现的，插入方向和冷却液流动方向相同，且两流道连接处涂有绝缘密封胶。

为了增大冷却液和周围壁面的换热面积，将冷却液流道12、13设计成一种类菱形结构，菱形的四条边以及四个顶点均为圆弧形结构，一方面增大换热面积，另一方面是减小流动阻力，增大了冷却液的质量流量。

为了尽量让每个单体电池1的冷却效果相同，提高电池模块内部的温度均匀性，冷却液流动12、13间隔分布，每4个单体电池1之间都设置了一个冷却液流道12、13，为了实现从冷却液入口4到出口5的串行流动，保证冷却液流经各个流道12、13，在上盖2和下盖3都设置了连接通道7、10。

为了增强冷却液和周围环境的热量交换，冷却液流道12、13的连接通道7、10设置在电池模块外部，冷却液流经时可以和周围环境进行一部分热量交换，增强了冷却液的换热效果。

本发明的工作过程是：一方面，单体电池1工作时放出的热量通过上盖2和下盖3形成的空腔壁面以及冷却液流道12、13的外壁面传到内壁面，与冷却液进行换热。另一方面，冷却液由下盖的冷却液入口4流入冷却液流道12、13，通过上连接通道7，进入第二条冷却液流道12、13，通过下连接通道10，再进入第三条冷却液流道12、13，如此循环，直到流出冷却液出口5，将交换的热量传输到外界环境中，于此同时冷却液流经连接通道7、10时通过壁面与周围换热进行换热，进一步提高了冷却液的散热效果。这种冷却方式结构简单，制造方便，冷却液流道得到了合理的布置，冷却效果明显，电池的工作温度可以控制合理的范围之内，电池包内的温度均匀性也得到了极大的改善，基本上可以保证电池的使用性能和使用寿命。

Claims

1.一种锂离子动力电池液体冷却装置，其特征在于包括电池单体1、汇流片6、上盖2以及下盖3等组成部分；其中上盖2由上层壳体8、冷却液出口5、上冷却液流道12以及上连接通道7组成；下盖3由下层壳体9、冷却液入口4、下冷却液流道13以及下连接通道10组成；上盖和下盖连接在一起构成一个整体，形成了36个圆柱形空腔11和25个冷却液流道12、13；单体电池安装在圆柱形空腔11中，冷却液在流道12、13以及连接通道7、10中流动；单体电池1通过与汇流片6连接实现并联。

2.根据权利1所述的一种锂离子动力电池液体冷却装置，其特征在于所述连接通道7、10设置在电池模块外侧。

3.根据权利1所述的一种锂离子动力电池液体冷却装置，其特征在于所述的单体电池1为锂离子动力电池。

4.根据权利1所述的一种锂离子动力电池液体冷却装置，其特征在于所述上盖2和下盖3通过过盈配合连接在一起。

5.根据权利4所述的一种锂离子动力电池液体冷却装置，其特征在于所述过盈配合是由下冷却液流道13插入上冷却液流道12，与冷却液流动方向相同，同时通道连接处涂有绝缘密封胶。

6.根据权利4所述的一种锂离子动力电池液体冷却装置，其特征在于所述冷却液流道12、13为类菱形结构，其四条边及四个顶点均设计成圆弧形结构，同时冷却液流道12、13采用间隔布置形式。