CN106169628A - 一种电池模组液冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模组液冷系统，包括电池模组、水箱、水泵、换热器和PLC控制器，所述电池模组包括壳体、电芯支架、电芯、散热铝管、铜载流片、绝缘板、固定钢架和螺杆，所述电芯呈多层叠加的设置在壳体内，每四个呈田字形分布的电芯之间设有一个散热铝管，所述电芯支架上设有若干电芯支撑孔和若干铝管支撑孔，电芯支撑孔和铝管支撑孔的分布分别与电芯和散热铝管的分布相同，所述铜载流片、绝缘板和固定钢架上均设有若干铝管支撑孔，所述电芯支架穿过电芯和散热铝管固定在壳体内，铜载流片、绝缘板和固定钢架自内而外依次穿过散热铝管，并通过螺杆固定在壳体上，散热效果好，成本低，密封等级高，安全性高。

Description

一种电池模组液冷系统
技术领域
本发明涉及一种液冷系统，特别涉及一种电池模组液冷系统。
背景技术
目前对于电池包的散热方案有很多，比如自然冷却、风冷、液冷等。
1.自然冷却是通过汽车行驶过程中产生的风对电池包进行散热，效果不明显尤其是在偏热地区，几乎没有多少作用。
2.风冷系统利用空调的风进行对电池包内部进行散热，然而必须有通风口，这样对于电池包的密封等级就达不到IP67，安全性就降低。
3.液冷系统效果是最好的，整套冷却系统在成本上较为昂贵，现有的液冷系统都是需要有液体的进出，密封等级也会下降，安全性较低。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种电池模组液冷系统，散热效果好，成本低，密封等级高，安全性高。
具体的技术方案如下：
一种电池模组液冷系统，包括电池模组、水箱、水泵、换热器和PLC控制器，所述电池模组包括壳体、电芯支架、电芯、散热铝管、铜载流片、绝缘板、固定钢架和螺杆，所述电芯呈多层叠加的设置在壳体内，每四个呈田字形分布的电芯之间设有一个散热铝管，所述电芯支架上设有若干电芯支撑孔和若干铝管支撑孔，电芯支撑孔和铝管支撑孔的分布分别与电芯和散热铝管的分布相同，所述铜载流片、绝缘板和固定钢架上均设有若干铝管支撑孔，所述电芯支架穿过电芯和散热铝管固定在壳体内，铜载流片、绝缘板和固定钢架自内而外依次穿过散热铝管，并通过螺杆固定在壳体上；所述散热铝管一端为未开口的换热端，另一端为开口端，开口端上设有密封盖，散热铝管内设有冷却液腔，冷却液腔内填充有冷却液，所述换热端为锥形结构，换热端截面呈等腰梯形结构，其两侧边之间的夹角a为10°；
所述水箱包括箱体，箱体上设有若干散热铝管插接孔，每个散热铝管插接孔上分别设有一个插接槽，插接槽设置在箱体内壁上，插接槽的形状与散热铝管换热端的形状相配合，散热铝管插接孔的数量和分布与散热铝管的数量和分布相同；
所述水箱通过第一管道与换热器相连接，换热器通过第二管道与水泵相连接，水泵通过第三管道与水箱相连接，第一管道、第二管道和第三管道上分别设有一个电磁阀，水箱内设有温度传感器，所述温度传感器、电磁阀、水泵均与PLC控制器相连接。
上述一种电池模组液冷系统，其中，所述散热铝管的冷却液腔内设有搅拌球。
上述一种电池模组液冷系统，其中，所述散热铝管为圆柱体结构。
上述一种电池模组液冷系统，其中，所述散热铝管的截面呈正八边形结构，散热铝管的八个侧壁包括四个承压壁和四个换热壁，承压壁和换热壁交替设置，承压壁向内凹陷形成承压槽，承压槽的形状与电芯的形状相契合。
本发明的有益效果为：
本发明利用液冷原理，既能够保证对电池包密封等级的要求，且成本也会相对于现有液冷系统有所降低。
电芯支架排布时利用电芯与电芯之间的空间进行设计孔位，用于散热铝管的安装，散热铝管两端是密封的，内部装有冷却液体，保证每颗电芯四周都有散热铝管，当使用时，由于不可避免的震动使散热铝管内部的搅拌球晃动，从而使冷却液流动，增加了散热效果。
散热铝管换热端为锥形并与水箱之间配合，在汽车行驶中散热铝管内冷却液的流动来进行均衡热量，同时利用水箱对铝管进行散热，温度不高时只要利用散热铝管内冷却液的流动进行均热，当温度较高时在利用换热器进行进一步散热，温度传感器会实时感应水箱内的温度，当温度过高时，控制换热器对水箱温度进行降温，智能化操作，方便快捷；
散热铝管的截面呈正八边形结构，且承压壁向内凹陷形成承压槽，进一步增加了散热铝管与电芯的接触面积，增加了散热效果，更加节能环保。
附图说明
图1为本发明结构图。
图2为本发明电池模组爆炸图。
图3为本发明电池模组侧视图(1)。
图4为本发明电芯支架结构图(1)。
图5为本发明电池模组侧视图(2)。
图6为本发明电芯支架结构图(2)。
图7为本发明散热铝管侧视图(2)。
图8为本发明散热铝管与水箱配合剖视图。
图9为本发明电气控制图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
附图标记
电池模组1、水箱2、水泵3、换热器4、PLC控制器5、壳体7、电芯支架8、电芯9、散热铝管10、铜载流片11、绝缘板12、固定钢架13、螺杆14、电芯支撑孔15、铝管支撑孔16、承压壁1、换热壁18、承压槽19、换热端20、密封盖2、冷却液腔22、搅拌球23、第一管道24、散热铝管插接孔25、插接槽26、第二管道27、第三管道28、电磁阀29、温度传感器30。
实施例一
如图1、2、3、4、8所示的一种电池模组液冷系统，包括电池模组、水箱、水泵、换热器和PLC控制器，所述电池模组包括壳体、电芯支架、电芯、散热铝管、铜载流片、绝缘板、固定钢架和螺杆，所述电芯呈多层叠加的设置在壳体内，每四个呈田字形分布的电芯之间设有一个散热铝管，所述电芯支架上设有若干电芯支撑孔和若干铝管支撑孔，电芯支撑孔和铝管支撑孔的分布分别与电芯和散热铝管的分布相同，所述铜载流片、绝缘板和固定钢架上均设有若干铝管支撑孔，所述电芯支架穿过电芯和散热铝管固定在壳体内，铜载流片、绝缘板和固定钢架自内而外依次穿过散热铝管，并通过螺杆固定在壳体上，所述散热铝管为圆柱体结构，所述散热铝管一端为未开口的换热端，另一端为开口端，开口端上设有密封盖，散热铝管内设有冷却液腔，冷却液腔内填充有冷却液，所述换热端为锥形结构，换热端截面呈等腰梯形结构，其两侧边之间的夹角a为10°，所述散热铝管的冷却液腔内设有搅拌球；
所述水箱包括箱体，箱体上设有若干散热铝管插接孔，每个散热铝管插接孔上分别设有一个插接槽，插接槽设置在箱体内壁上，插接槽的形状与散热铝管换热端的形状相配合，散热铝管插接孔的数量和分布与散热铝管的数量和分布相同；
所述水箱通过第一管道与换热器相连接，换热器通过第二管道与水泵相连接，水泵通过第三管道与水箱相连接，第一管道、第二管道和第三管道上分别设有一个电磁阀，水箱内设有温度传感器，所述温度传感器、电磁阀、水泵均与PLC控制器相连接。
所述冷却液由溶质和溶剂按6:94的重量份数比混合而成；
所述溶质按重量份数计为：N-(2-羟乙基)乙二胺12份、二甲苯10份、2，6-二甲基-4-叔丁基苯酚5.6份、聚赖氨酸8份、硼砂3份、氯化钾5份、油酸钠7.5份；
将上述溶质各组分混合后即可得溶质；
所述溶剂按重量份数计为：乙二醇10份、二甲基硅油15份、甘油5份、水90份；
将上述溶剂各组分混合后即可得溶剂。
此冷却液冷却效果好，降温速度快，大大降低了冷却液对散热铝管的俯视性能，提高了使用寿命，同时大幅减少了溶质的用量，降低了成本。
实施例二
如图1、2、5、6、7、8所示的一种电池模组液冷系统，包括电池模组1、水箱2、水泵3、换热器4和PLC控制器5，所述电池模组包括壳体7、电芯支架8、电芯9、散热铝管10、铜载流片11、绝缘板12、固定钢架13和螺杆14，所述电芯呈多层叠加的设置在壳体内，每四个呈田字形分布的电芯之间设有一个散热铝管，所述电芯支架上设有若干电芯支撑孔15和若干铝管支撑孔16，电芯支撑孔和铝管支撑孔的分布分别与电芯和散热铝管的分布相同，所述铜载流片、绝缘板和固定钢架上均设有若干铝管支撑孔，所述电芯支架穿过电芯和散热铝管固定在壳体内，铜载流片、绝缘板和固定钢架自内而外依次穿过散热铝管，并通过螺杆固定在壳体上，所述散热铝管的截面呈正八边形结构，散热铝管的八个侧壁包括四个承压壁17和四个换热壁18，承压壁和换热壁交替设置，承压壁向内凹陷形成承压槽19，承压槽的形状与电芯的形状相契合，所述散热铝管一端为未开口的换热端20，另一端为开口端，开口端上设有密封盖21，散热铝管内设有冷却液腔22，冷却液腔内填充有冷却液，所述换热端为锥形结构，换热端截面呈等腰梯形结构，其两侧边之间的夹角a为10°，所述散热铝管的冷却液腔内设有搅拌球23；
所述水箱包括箱体，箱体上设有若干散热铝管插接孔25，每个散热铝管插接孔上分别设有一个插接槽26，插接槽设置在箱体内壁上，插接槽的形状与散热铝管换热端的形状相配合，散热铝管插接孔的数量和分布与散热铝管的数量和分布相同；
所述水箱通过第一管道24与换热器相连接，换热器通过第二管道27与水泵相连接，水泵通过第三管道28与水箱相连接，第一管道、第二管道和第三管道上分别设有一个电磁阀29，水箱内设有温度传感器30，所述温度传感器、电磁阀、水泵均与PLC控制器相连接。
所述冷却液由溶质和溶剂按4.5:95.5的重量份数比混合而成；
所述溶质按重量份数计为：N-(2-羟乙基)乙二胺10.3份、二甲苯11.5份、2，6-二甲基-4-叔丁基苯酚3份、聚赖氨酸6份、硼砂1.5份、氯化钾8份、油酸钠10份；
将上述溶质各组分混合后即可得溶质；
所述溶剂按重量份数计为：乙二醇16份、二甲基硅油11份、甘油7份、水100份；
将上述溶剂各组分混合后即可得溶剂。
此冷却液冷却效果好，降温速度快，大大降低了冷却液对散热铝管的俯视性能，提高了使用寿命，同时大幅减少了溶质的用量，降低了成本。
本发明利用液冷原理，既能够保证对电池包密封等级的要求，且成本也会相对于现有液冷系统有所降低。
电芯支架排布时利用电芯与电芯之间的空间进行设计孔位，用于散热铝管的安装，散热铝管两端是密封的，内部装有冷却液体，保证每颗电芯四周都有散热铝管，当使用时，由于不可避免的震动使散热铝管内部的搅拌球晃动，从而使冷却液流动，增加了散热效果。
散热铝管换热端为锥形并与水箱之间配合，在汽车行驶中散热铝管内冷却液的流动来进行均衡热量，同时利用水箱对铝管进行散热，温度不高时只要利用散热铝管内冷却液的流动进行均热，当温度较高时在利用换热器进行进一步散热，温度传感器会实时感应水箱内的温度，当温度过高时，控制换热器对水箱温度进行降温，智能化操作，方便快捷；
散热铝管的截面呈正八边形结构，且承压壁向内凹陷形成承压槽，进一步增加了散热铝管与电芯的接触面积，增加了散热效果，更加节能环保。

Claims (4)

1.一种电池模组液冷系统，其特征为，包括电池模组、水箱、水泵、换热器和PLC控制器，所述电池模组包括壳体、电芯支架、电芯、散热铝管、铜载流片、绝缘板、固定钢架和螺杆，所述电芯呈多层叠加的设置在壳体内，每四个呈田字形分布的电芯之间设有一个散热铝管，所述电芯支架上设有若干电芯支撑孔和若干铝管支撑孔，电芯支撑孔和铝管支撑孔的分布分别与电芯和散热铝管的分布相同，所述铜载流片、绝缘板和固定钢架上均设有若干铝管支撑孔，所述电芯支架穿过电芯和散热铝管固定在壳体内，铜载流片、绝缘板和固定钢架自内而外依次穿过散热铝管，并通过螺杆固定在壳体上；所述散热铝管一端为未开口的换热端，另一端为开口端，开口端上设有密封盖，散热铝管内设有冷却液腔，冷却液腔内填充有冷却液，所述换热端为锥形结构，换热端截面呈等腰梯形结构，其两侧边之间的夹角a为10°；
所述水箱包括箱体，箱体上设有若干散热铝管插接孔，每个散热铝管插接孔上分别设有一个插接槽，插接槽设置在箱体内壁上，插接槽的形状与散热铝管换热端的形状相配合，散热铝管插接孔的数量和分布与散热铝管的数量和分布相同；
所述水箱通过第一管道与换热器相连接，换热器通过第二管道与水泵相连接，水泵通过第三管道与水箱相连接，第一管道、第二管道和第三管道上分别设有一个电磁阀，水箱内设有温度传感器，所述温度传感器、电磁阀、水泵均与PLC控制器相连接。
2.如权利要求1所述的一种电池模组液冷系统，其特征为，所述散热铝管的冷却液腔内设有搅拌球。
3.如权利要求1所述的一种电池模组液冷系统，其特征为，所述散热铝管为圆柱体结构。
4.如权利要求1所述的一种电池模组液冷系统，其特征为，所述散热铝管的截面呈正八边形结构，散热铝管的八个侧壁包括四个承压壁和四个换热壁，承压壁和换热壁交替设置，承压壁向内凹陷形成承压槽，承压槽的形状与电芯的形状相契合。
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