CN102983377A - 一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，所述换热装置包括：电池上托架（1）和与所述电池上托架（1）固定连接的电池下托架（4），所述电池上托架（1）和所述电池下托架（4）之间设置有若干个电芯（5），在所述电芯（5）之间设置有换热管（3），所述换热管（3）内装满流动的液体；在所述电芯（5）之间、所述电芯（5）和所述换热管（3）之间填充有导热胶（2）。本发明提高了换热效果、延长了电池的使用寿命；由于换热管内的管路之间只有一层管壁相隔，实现了充分的热量交换，避免了换热管两端的温差；同时换热管内部的金属隔断减小了管路截面积，增加了液体的流速，提高了对流换热效率。

Description

一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置

技术领域

本发明涉及液体换热装置，尤其涉及一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置。

背景技术

自1980年Armand提出了Rocking Chair Batteries概念以后，锂蓄电池正负极材料不再采用金属锂，而是采用能让锂离子自由脱嵌的活性物质，从而解决了二次锂电池安全性差和充放电寿命短两个技术难题。与镍氢、镍镉和锂电池等二次电池相比较，锂离子蓄电池具有工作电压高、比能量高、充放电寿命长、自放电率低、安全性好和无记忆效应等优点，因此在航空、航天、军事及民用电动汽车上的应用越来越多。

但锂电池对温度非常敏感，当温度小于－10℃或大于60℃时，受到电解液、电极材料和电化学反应等因素影响，锂离子蓄电池的放电容量和循环寿命都会降低。

发明人在实现本发明的过程中发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

1）目前汽车用动力电池广泛使用气体换热方式，气体换热与液体换热相比较具有安全可靠的特点，但由于气体比热容和导热系数较小，换热效果不理想，从而制约了锂离子电池的推广使用；

2）目前电动汽车动力电池的换热大都将加热或者制冷源布置在电池系统一端，换热介质从首端至换热路径末端会产生7℃以上温度差，导致电池温度不一致，可使用的电池容量降低。

发明内容

本发明提供了一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，该装置提高了换热效果，实现了换热后的电池温度一致，提高了电池容量，详见下文描述：

一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，所述换热装置包括：电池上托架和与所述电池上托架固定连接的电池下托架，

所述电池上托架和所述电池下托架之间设置有若干个电芯，在所述电芯之间设置有换热管，所述换热管内装满流动的液体；在所述电芯之间、所述电芯和所述换热管之间填充有导热胶。

所述导热胶的高度具体为：大于1/2所述电芯的高度。所述导热胶的导热系数大于1.8。

所述电池上托架和所述电池下托架的厚度具体为4-8mm。所述电池上托架和所述电池下托架上都均匀设置有孔，所述孔用于定位和固定所述电芯。

所述换热管的内部中间通过金属隔成偶数个独立管道，管道分为左右2组，同一组管道在端口处相通。所述换热管的宽度大于1/3所述电芯的高度。所述换热管与每个所述电芯的距离相同。

所述导热胶与每个所述电芯的接触面积一致。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过在电芯之间设置有换热管、在电芯之间、电芯和换热管之间设置有导热胶，提高了换热效果和电池的容量；由于换热管内的管路之间只有一层管壁相隔，实现了充分的热量交换，避免了换热管两端的温差；同时换热管内部的金属隔断减小了管路截面积，增加了液体的流速，提高了对流换热效率；当导热管与每个电芯的距离相同，导热胶与每个电芯接触面积一致时，使得电芯接受外部加热或者冷却热量相同，提高了电池的温度一致性。

附图说明

图1为一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置的结构示意图；

图2为换热管和导热胶的示意图；

图3为换热管的截面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：电池上托架；    2：导热胶；

3：换热管；        4：电池下托架；

5：电芯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1和图2，为了提高换热效果，实现换热后的电池温度一致，提高电池有效容量，本发明实施例提出了一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，该换热装置包括：电池上托架1和与电池上托架1固定连接的电池下托架4，

电池上托架1和电池下托架4之间设置有若干个电芯5，在电芯5之间设置有换热管3，换热管3内装满流动的液体；在电芯5之间、电芯5和换热管3之间填充有导热胶2。

具体实现时，为了获得较好的换热效果，导热胶2的高度优选大于1/2电芯5的高度。导热胶2固化前为液态，固化后为固态，导热系数大于1.8。还可以根据实际应用中的需要选择不同导热系数和高度的导热胶2。

进一步地，电池上托架1和电池下托架4的厚度优选为4-8mm，电池上托架1和电池下托架4上都均匀设置有定位和固定电芯5的孔。

进一步地，参见图3，为了节省空间，换热管3的外形为矩形，换热管3的内部中间通过金属隔成偶数个独立管道，管道分为左右2组，同一组管道在端口处相通，换热管3的宽度a大于1/3电芯5的高度。

为了进一步地保证电池的温度一致性，优选换热管3与每个电芯5的距离相同；导热胶2与每个电芯5的接触面积一致，使得电芯5接受到的外部加热或冷却热量相同。

具体实现时，电池上托架1和电池下托架4之间使用粘结剂和螺栓进行固定，还可以为其他的固定方式，本发明实施例对此不做限制。

实际应用时，锂离子电池外部用胶体和螺栓固定，使的电芯5在X、Y和Z三个方向上都限制在锂离子电池的内部。

该换热装置的工作原理：当外接的电池管理系统检测到电芯5表面温度不在电芯5适宜的工作温度范围内时，外界的电池管理系统控制外部的加热/制冷元件及电动泵工作，加热/冷却换热管3内换热液体并使其流动，换热液体将热量经过换热管3和导热胶2传导给电芯5，从而实现电芯5的加热或冷却。换热管3内的相邻的管路之间只有一层管壁相隔，同时进液口与出液口紧挨相邻排布，减小了管路内液体在进口和出口的温差。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，所述换热装置包括：电池上托架（1）和与所述电池上托架（1）固定连接的电池下托架（4），其特征在于，

所述电池上托架（1）和所述电池下托架（4）之间设置有若干个电芯（5），在所述电芯（5）之间设置有换热管（3），所述换热管（3）内装满流动的液体；在所述电芯（5）之间、所述电芯（5）和所述换热管（3）之间填充有导热胶（2）。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述导热胶（2）的高度具体为：大于1/2所述电芯（5）的高度。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述导热胶（2）的导热系数大于1.8。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述电池上托架（1）和所述电池下托架（4）的厚度具体为4-8mm。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述电池上托架（1）和所述电池下托架（4）上都均匀设置有孔，所述孔用于定位和固定所述电芯（5）。

6.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述换热管（3）的内部中间通过金属隔成偶数个独立管道，管道分为左右2组，同一组管道在端口处相通。

7.根据权利要求1或6所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述换热管（3）的宽度大于1/3所述电芯（5）的高度。

8.根据权利要求1或6所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述换热管（3）与每个所述电芯（5）的距离相同。

9.根据权利要求1或2所述的一种用于电动汽车锂离子电池的换热装置，其特征在于，所述导热胶（2）与每个所述电芯（5）的接触面积一致。

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