CN103378381A - 一种大倍率动力电池液冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大倍率动力电池液冷系统，包括电池，模组架，液冷壁，其特征在于：模组架采用并排布置方式，各排模组架之间，由液冷壁相分隔，液冷壁内设有矩形液冷管，矩形液冷管的部分壁面凸出于液冷壁的壁面，并可通过模组架一侧的敞口与电池接触，模组架的另一侧装有凸形导热板，可插入液冷壁的凹槽并与之接触。本发明为大倍率充放电电池系统提供了多面液冷方案，可提高电池的寿命并提高电动车的行驶里程。

Description

一种大倍率动力电池液冷系统

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车电池箱的液冷系统。

背景技术

随着人类对环境保护要求的提高，电动汽车的研究和应用越来越受到人们的重视。由于目前单体电池尚不能满足电动汽车的动力需求，电动汽车的动力是由装有多个电池的电池箱提供。为保证电动汽车能在各种环境下安全和正常地工作，电池箱通常需要具有冷却系统。液冷是在高温环境下的一种常见的技术方案。其目的是为电池提供高效的冷却，并使每个电池能够保持在接近一致的环境下工作。常见的方案是将电池放在横置的液冷板上，液冷板与箱内电池保持接触。这种方案通常在竖直方向只能放一层电池，使电池系统的容量受到限制。因为放多层电池将使电池的安装和连接非常困难，并通常使每个电池的冷却面减少到一个，使冷却效率降低，不能满足大倍率充放电下电池系统的工作要求。本发明提供了一种采用直立液冷壁的冷却方案，使电池可在竖直方向多层放置，并可使所有电池均有两个以上的面受到冷却，且安装方便，因而可提高电池系统的容量，并提供较高的冷却效率，适用于大倍率充放电的电池系统。不仅可提高电池的使用寿命，还可提高电动车的行驶里程。

发明内容

为实现液冷系统的上述技术功能，本发明采用以下设计：

一种大倍率动力电池液冷系统，包括电池，模组架，液冷壁，所述电池放在所述模组架内，其特征在于：所述模组架采用并排布置方式，各排模组架之间，由直立设置的液冷壁相分隔，每个模组架均与两个液冷壁相邻，所述液冷壁内设有矩形液冷管，所述矩形液冷管的部分壁面凸出于所述液冷壁的壁面，构成所述液冷壁的凸出壁面，所述模组架开有敞口，所述液冷壁的凸出壁面可通过所述敞口与装在所述模组架内的电池相接触。

所述液冷壁是指内部含有可以输运液体冷却剂的管道(即液冷管或导液管)的金属壁板，可以由铜，铝，钢以及它们的合金材料制成。所述矩形液冷管是指凸出于所述液冷壁外的部分的形状为矩形的液冷管，其内部流道的形状可不限。所述液体冷却剂可选用水，甲醇，乙醇，氟利昂等工质。所述模组架是指用于装载若干个电池的结构体。一个装满电池的模组架即为一个模组。

根据以上设计所述的电池液冷系统，所述模组架通过螺栓与所述液冷壁连接，所述螺栓的轴线方向为所述液冷壁的凸出壁面的法线方向。

根据以上设计所述的电池液冷系统，还可进一步设计为：所述液冷壁上开有凹槽，所述模组架上装有凸形导热板，所述凸形导热板上至少含有一个垂直于所述液冷壁的凸形结构体，所述凸形结构体可插入所述液冷壁上的凹槽内，并与所述液冷壁的横断面保持接触。

所述导热板是指由良导热功能材料制成的传热体，可由铜，铝，钢以及它们的合金材料制成。所述凸形结构体，是指可插入所述液冷壁上的凹槽的结构体。例如，所述凸形导热板可由横板和立板连接而成。所述横板与所述液冷壁面平行设置，构成凸形导热板的基体部分，与所述模组架内的电池相接触。所述立板与所述液冷壁面垂直设置，构成所述凸形导热板的凸形结构体，可插入所述液冷壁上的凹槽内并与所述液冷壁相接触。进一步地，所述凸形导热板可以是“T”形导热板，即在所述横板上装有一块立板；或“∏”形导热板，即在所述横板上装有两块立板。

根据以上设计所述的电池液冷系统，所述凸形导热板的凸形结构体可通过螺栓与所述液冷壁连接，所述螺栓的轴线方向为所述液冷壁的横断面的法线方向。

根据以上设计所述的电池液冷系统，还可进一步设计为：所述凸形导热板的凸形结构体上装有热管，所述热管的一端直接或通过所述凸形导热板与所述模组架内的电池相接触，所述热管的另一端随所述凸形结构体一起插入所述液冷壁的凹槽内，并与所述液冷壁的横断面相接触。

所述热管是指可以利用其内部工质的相变进行传热的导热器件。

根据以上设计所述的电池液冷系统，还可设计为：在所述模组架上装有液冷板，替代凸形导热板，所述液冷板与装在所述模组架内的电池相接触，所述液冷壁上开有连接孔，所述液冷板内设有液冷管，所述液冷板内的液冷管通过软管和所述连接孔与所述液冷壁内的液冷管相连通。

根据以上设计所述的电池液冷系统，还可进一步设计为：所述模组架内的电池，在与两侧液冷壁垂直的方向为单排设置，每个电池均有至少两个面分别与所述模组架两侧的液冷壁，导热板或液冷板相接触，从而使每个电池都至少有两个面可分别通过所述液冷壁，导热板或液冷板受到冷却。

本发明中所述的接触是指热接触，即指两个直接接触的物体之间存在可以发生热传导的导热面。对有绝缘要求的电池，可以在电池与导热板或液冷壁之间加装绝缘导热垫，如硅胶垫，这种接触方式仍包括在本发明对接触的论述和理解中。

对于自身内部已带有绝缘设计的电池，如软包装类电池，所述模组架可全由金属材料制成。此时排在外侧的电池可通过模组架上的金属侧板与导热板连接，使其接触导热板的面多于两个。

本发明因采用模组安装方式，使这个系统的安装连接较为简便。同时本发明提供了大容量电池系统的双面冷却方案，可使电动车的行驶里程和电池寿命均得到提高。

附图说明

图1为大倍率电池液冷系统俯视平面布置图；

图2为图1中A向的模组架安装示意图；

图3为装有热管的T形导热板示意图；

图4为装有热管的∏形导热板示意图

图5为液冷板示意图；

图6为液冷壁示意图；

其中，附图标记说明如下：

1围板        2液冷壁凸出壁面    3模组架敞口

4电池        5集液板            6模组架

7液冷壁凹槽  8T形导热板         9液冷壁

10热管       11螺栓             12横板

13立板       14立板螺栓         15矩形液冷管

16液冷板     17软管             18接头

20∏形导热板

实施例1

一种大倍率电池液冷系统的俯视平面布置如图1所示，系统包括电池4，模组架6，液冷壁9等器件。电池4放在模组架6内。模组架6放在一个由液冷壁9，围板1，集液板5环绕包围的空间里。模组架6采用四排布置方式，每排有三个模组架6，整个液冷系统内共放置有12个模组架6。各排模组架6之间，由液冷壁9相分隔。从图1中可看出，每个模组架6的两侧均为液冷壁9.

如图1，图6所示：液冷壁9的内部设有矩形液冷管15，矩形液冷管15的部分壁面凸出于所述液冷壁9的壁面，构成液冷壁的凸出壁面2.

模组架6上开有敞口3，当模组架6装在液冷壁9上时，液冷壁的凸出壁面2恰好可通过敞口3与装在模组架6内的电池4相接触。

模组架6通过螺栓11安装在液冷壁9上，且使螺栓11的轴线垂直于液冷壁9.以使液冷壁9与电池4之间的导热面紧密接触。

液冷壁9内的液冷剂采用水，构成水冷壁，由铝合金制成。

如图1，图2，图6所示，模组架3的一侧装有T形导热板8，在液冷壁9的一侧开有凹槽7.T形导热板8由横板12和立板13连接而成。横板12与模组架6内的电池4相接触，立板13可插入液冷壁9上的凹槽7内，并与液冷壁9的横断面接触。

T形导热板8的立板13上装有热管10，热管10的一端通过立板13与模组架6内的电池4相接触，热管10的另一端随立板13一起插入液冷壁9的凹槽7内，并与液冷壁9的横断面相接触。

立板13上装有立板螺栓14，立板螺栓14的轴线与液冷壁9的横断面垂直，并可旋入液冷壁9的横断面，以保证立板13和立板13上的热管10与液冷壁9的横断面紧密接触。

T形导热板8由铝合金制成。热管10的管壁用铜制成，内部的相变传热材料用甲醇。

如图2所示，模组架6内的电池4在竖直方向为多层设置，在左边的液冷壁和右边的T形导热板之间为单排布置，每个电池4的左端面与左面的液冷壁的凸出壁面2接触，右端面与右面的T形导热板8的横板12相接触，从而使模组架6内的所有电池4都有两个面可通过所述液冷壁或导热板受到冷却。

综上所述，本例采用模组整体安装方式，因模组内各电池之间的连接可使用机器事先连好，在电池箱内只要将各模组之间连好即可，因此安装较方便。各模组内在竖直方向可装入多层电池，则整个电池箱可安装较多电池，因而具有较大电容量，使电动车可行驶较大里程。各模组架中每个电池4均有两个端面与两侧的液冷壁和导热板相接触，各接触导热面均采用螺栓紧密连接，因而具有较高的传热效率，可提高电池的使用寿命。

显然，当模组架6内的电池4较多时，为进一步增大传热面积，可将本例的T形导热板8换成含有两个立板的∏形导热板20(参见图4)，只要在液冷壁9上开成对应的双槽，即可使∏形导热板20插入液冷壁9内。同理，还可使用装有更多立板的凸形导热板，以进一步增大传热面积。

实施例2

本例与实施例1的区别在于：在模组架6上安装小型液冷板16，见图5，替代例1中的T形导热板8.液冷板16的一侧与模组架6内的电池4相接触。液冷板16内设有液冷管，液冷板内的液冷管可通过软管17和接头18与液冷壁内的液冷管联通，只要在液冷壁9上各对应位置上开好接孔即可。由此可以实现使液冷壁9内的液冷剂从液冷板16内流过，带走电池4上的部分热量。

本例中的液冷壁9上不用开槽，可使液冷壁9内的液冷管的布置更灵活，并可提高液冷壁9的强度，还可使模组架6的安装更简单，这是本例的特点。

Claims (7)

1.一种大倍率动力电池液冷系统，包括电池，模组架，液冷壁，所述电池放在所述模组架内，其特征在于：所述模组架采用并排布置方式，各排模组架之间，由直立设置的液冷壁相分隔，每个模组架均与两个液冷壁相邻，所述液冷壁内设有矩形液冷管，所述矩形液冷管的部分壁面凸出于所述液冷壁的壁面，构成所述液冷壁的凸出壁面，所述模组架开有敞口，所述液冷壁的凸出壁面可通过所述敞口与装在所述模组架内的电池相接触。

2.根据权利要求1所述的电池液冷系统，所述模组架通过螺栓与所述液冷壁连接，所述螺栓的轴线方向为所述液冷壁的凸出壁面的法线方向。

3.根据权利要求2所述的电池液冷系统，所述液冷壁上开有凹槽，所述模组架上装有凸形导热板，所述凸形导热板上至少含有一个垂直于所述液冷壁的凸形结构体，所述凸形结构体可插入所述液冷壁上的凹槽内，并与所述液冷壁的横断面保持接触。

4.据权利要求3所述的电池液冷系统，所述凸形导热板的凸形结构体通过螺栓与所述液冷壁连接，所述螺栓的轴线方向为所述液冷壁的横断面的法线方向。

5.据权利要求4所述的电池液冷系统，所述凸形导热板的凸形结构体上装有热管，所述热管的一端直接或通过所述凸形导热板与所述模组架内的电池相接触，所述热管的另一端随所述凸形结构体一起插入所述液冷壁的凹槽内，并与所述液冷壁的横断面相接触。

6.根据权利要求2所述的电池液冷系统，所述模组架上装有液冷板，所述液冷板与装在所述模组架内的电池相接触，所述液冷板内设有液冷管，所述液冷壁上开有连接孔，所述液冷板内的液冷管通过软管和所述连接孔与所述液冷壁内的液冷管相连通。

7.根据权利要求4，5，6所述的电池液冷系统，所述模组架内的电池，在与两侧液冷壁相垂直的方向为单排设置，每个电池均有至少两个面分别与所述模组架两侧的液冷壁，导热板或液冷板相接触。

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