CN106785187B - 一种能均匀散热的锂离子电池组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能均匀散热的锂离子电池组，包括外壳和若干电芯，锂离子电池组内设有热交换器，相邻电芯之间设有装有冷却液的电绝缘导热袋，热交换器上设有气体进口、气体出口、冷却液进口和冷却液出口，气体进口连接能泵入气体的空气泵，冷却液出口与液体泵连接，液体泵的输出端通过输液管路将冷却液送入电绝缘导热袋内，电绝缘导热袋上设有出口，出口通过输液管路与冷却液进口连接以形成冷却液回路。由于冷却液整个过程都不与电芯发生直接接触，也就避免了冷却液腐蚀和造成短路的缺陷，本发明采用的均匀散热方式不易发生液体泄漏，安装和后期检修方便，和现有采用的液冷方式相比，成本大幅降低，均匀散热效果更优异。

Description

一种能均匀散热的锂离子电池组

技术领域

本发明涉及电动汽车电池领域，特别涉及一种能均匀散热的锂离子电池组。

背景技术

由于锂离子电池组受温度影响大，容易使电池电解液分解进而引起电池早衰，现有锂离子电池组在使用时通常需要对其进行强制通风散热，以避免热量堆积。但是，由于电动汽车刚刚启动时或者爬坡时，电池组将散发的热量要比正常运行时的热量要多很多，传统的散热风扇往往很难短时间内将这些热量进行散发，这些热量会导致电池组电芯温度快速升高，当电芯温度达到45℃以上，该电芯将处于快速放电状态，而未达到该温度的电芯仍处于正常放电状态，多次以后，处于快速放电状态电芯的使用寿命和性能将大大减退，电池组的性能亦将达不到初期的设计要求和目标。

因此，风冷的方式并不能达到使电池组均匀散热的目的，同时，在向电池组通风的同时，容易将粉尘和其他杂物带入电池组内而污染电芯，导致电池组充电放电状态不佳，严重时，易导致电池组内形成局部小范围的短路，进一步加重电池组内不均匀放热情况，使电池性能大幅降低。

在现有技术中，还有一种通过采用油液来对电池组进行循环散热，大致方案是，向电池箱内通入油液，通过油液对电池组进行有效散热，由于液体的导热系数要高于气体，通过液冷的方式可实现快速均匀散热，弥补了风冷的不足，但是，电池组与油液直接接触不利于电池组的长期使用和安全性，易腐蚀和破坏电池组的密封性，造成电池组短路而报废，同时，采用液冷的方式对电池箱及电池组的结构和材料要求较高，对电池箱的密封性能有严格的条件限制，导致液冷的方式成本较空冷要高出很多，因此，液冷的方式也存在着较多的不足。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能快速均匀散热的锂离子电池组，通过采用电绝缘导热袋，充分发挥出液冷的优势，同时，避免液冷带来的缺陷。

本发明采用的技术方案如下：一种能均匀散热的锂离子电池组，包括外壳和置于外壳内的若干电芯，外壳上设有用于输液管路穿过的输入孔和输出孔，锂离子电池组内设有热交换器，相邻电芯之间设有装有冷却液的电绝缘导热袋，热交换器用于冷却液与气体的热交换，热交换器上设有气体进口、气体出口、冷却液进口和冷却液出口，气体进口连接能泵入气体的空气泵，气体出口连接制冷装置以形成气体回路，冷却液出口与液体泵连接，液体泵的输出端通过输液管路将冷却液送入电绝缘导热袋内，电绝缘导热袋上设有出口，出口通过输液管路与冷却液进口连接以形成冷却液回路。

由于上述结构的设置，热交换器接收制冷气体后，热交换器内的冷却液与制冷气体发生热交换，冷却液温度降低，冷却后的冷却液通过液体泵和输液管路送入电绝缘导热袋内，电绝缘导热袋内充满低温冷却液，由于电芯与电绝缘导热袋是面接触，电芯表面上的绝大部分热量被流动的低温冷却液带走，获得热量的冷却液通过输液管路回流至热交换器内继续利用，进而实现了对锂离子电池组的快速均匀散热，由于冷却液整个过程都不与电芯发生直接接触，也就避免了冷却液腐蚀和造成短路的缺陷，同时，采用管路加导热袋的方式避免了液冷对结构和材料的高要求，对电池箱及电池组的密封性能几乎无要求，该方式不易发生泄漏，安装和后期检修方便，和现有采用的液冷方式相比，成本大幅降低，均匀散热效果更优异。

为了进一步增大电芯与冷却液的换热面积，提高冷却液快速均匀散热的能力，所述电芯包括电芯片，相邻电芯片之间设有装有冷却液的电绝缘导热薄袋，电绝缘导热薄袋上设有进口孔和出口孔，进口孔连接液体泵，出口孔连接冷却液进口。

进一步，外壳的底部为若干帘片组成的百叶窗结构，相邻帘片之间的间隙形成通风槽，通风槽的设置一方面便于锂离子电池组内通风，防止电芯受潮，另一方面，当电绝缘导热袋和输液管路意外漏液时，通风槽能及时地排除泄漏的冷却液，防止电池组内的电芯遭受破坏。

作为一种替选方案，外壳的底部设有若干通孔，通孔的剖面为锥形孔，或者为沉头孔。

作为一种替选方案，外壳底部设有肋条，电芯、电绝缘导热袋和电绝缘导热薄袋置于肋条之上，肋条之间设有通气孔，肋条的使用能够有效避免电芯底部受潮，能够长久保持电池组内的干燥。

作为一种优选的方案，电绝缘导热袋和电绝缘导热薄袋均由联苯型聚酰亚胺薄膜制成，联苯型聚酰亚胺薄膜具有优异的耐化学腐蚀、耐温、电绝缘等综合性能，常温时强度高，稳定性和可塑性好，非常适合用作电芯的绝缘导热材料。

进一步，冷却液优选为40-60%的水和40-60%的乙二醇的混合物，降低冷却液的凝固点，增大冷却液吸收热量的能力，当然也可选择机油、防冻液或其他液体冷却介质。

进一步，外壳的上部固定连接用于盖合的上盖，上盖上设有若干用于输液管路穿过的安装孔。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：热交换器接收制冷气体后，热交换器内的冷却液与制冷气体发生热交换，冷却液温度降低，冷却后的冷却液通过液体泵和输液管路送入电绝缘导热袋内，电绝缘导热袋内充满低温冷却液，由于电芯与电绝缘导热袋是面接触，电芯表面上的绝大部分热量被流动的低温冷却液带走，获得热量的冷却液通过输液管路回流至热交换器内继续利用，进而实现了对锂离子电池组的快速均匀散热，由于冷却液整个过程都不与电芯发生直接接触，也就避免了冷却液腐蚀和造成短路的缺陷，同时，采用管路加导热袋的方式避免了液冷对结构和材料的高要求，对电池箱及电池组的密封性能几乎无要求，该方式不易发生泄漏，安装和后期检修方便，和现有采用的液冷方式相比，成本大幅降低，均匀散热效果更优异。

附图说明

图1是本发明的一种能均匀散热的锂离子电池组结构示意图；

图2是本发明的锂离子电池组揭开上盖后的结构示意图；

图3是图2的正视结构示意图；

图4是图2的俯视结构示意图；

图5是本发明的电绝缘导热袋结构示意图；

图6是本发明的电绝缘导热薄袋结构示意图；

图7是本发明的外壳底部的一种结构示意图；

图8是图7 的俯视结构示意图；

图9是图8中A-A部分的结构示意图；

图10是发明的外壳底部的另一种结构示意图；

图11是图10的俯视结构示意图；

图12是图11中B-B部分的结构示意图。

图中标记：1为外壳，101为输入孔， 102为输出孔，103为帘片，104为通风槽， 105为肋条，106为通气孔，2为电芯，201为电芯片，3为热交换器，301为气体进口，302为气体出口，303为冷却液进口，304为冷却液出口，4为电绝缘导热袋，401出口，5为电绝缘导热薄袋，501为进口孔，502为出口孔，6为上盖，601为安装孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，一种能均匀散热的锂离子电池组，包括外壳1和置于外壳内的若干电芯2，外壳1上设有用于输液管路穿过的输入孔101和输出孔102（输入孔101和输出孔102在外壳上呈对称分布），锂离子电池组内设有热交换器3，相邻电芯2之间设有装有冷却液的电绝缘导热袋4，电绝缘导热袋4的两侧面与电芯2的侧面紧密贴合，以使电绝缘导热袋4与电芯2之间发生热交换。热交换器3用于冷却液与气体的热交换，可以选用现有的气液热交换器。热交换器3上设有气体进口301、气体出口302、冷却液进口303和冷却液出口304，气体进口301连接能泵入气体的空气泵（图中未画出），即通过空气泵向换热器3内供应制冷气体，气体出口302连接制冷装置（图中未画出）以形成气体回路，即发生热交换后的制冷气体重新回收至制冷装置内，以充分利用制冷气体。冷却液出口304与液体泵（图中未画出）连接，即通过液体泵将热交换器3内的经热交换后的冷却液泵出，液体泵的输出端通过输液管路将冷却液送入电绝缘导热袋4内，电绝缘导热袋4上设有出口401，如图5所示，出口401通过输液管路与冷却液进口303连接以形成冷却液回路，即电绝缘导热袋4内的冷却液经热交换后被重新送至热交换器3内继续重复利用。

热交换器3接收制冷气体后，热交换器3内的冷却液与制冷气体发生热交换，冷却液温度降低，冷却后的冷却液通过液体泵和输液管路送入电绝缘导热袋4内，电绝缘导热袋4内充满低温冷却液，由于电芯2与电绝缘导热袋4是面接触，电芯2表面上的绝大部分热量被流动的低温冷却液带走，获得热量的冷却液通过输液管路回流至热交换器3内继续利用，进而实现了对锂离子电池组的快速均匀散热，由于冷却液整个过程都不与电芯2发生直接接触，也就避免了冷却液腐蚀和造成短路的缺陷。

为了进一步增大电芯2与冷却液的换热面积，提高冷却液快速均匀散热的能力，所述电芯2包括电芯片201，相邻电芯片201之间设有装有冷却液的电绝缘导热薄袋5，如图6所示，电绝缘导热薄袋5上设有进口孔501和出口孔502，进口孔501连接液体泵，出口孔502连接冷却液进口303，冷却液经液体泵泵入电绝缘导热薄袋5，并通过电绝缘导热薄袋5与电芯片201发生热交换，热交换后的冷却液不断被新泵入的冷却液替代，并通过电绝缘导热薄袋5的出口孔502排出，进而实现了电绝缘导热薄袋5持续地与电芯片201进行热交换。

作为一种改进地实施方式，外壳1的底部为若干帘片103组成的百叶窗结构，如图7至图9所示，相邻帘片103之间的间隙形成通风槽104，通风槽104的设置一方面便于锂离子电池组内通风，防止电芯2受潮，另一方面，当电绝缘导热袋4、电绝缘导热薄袋5和输液管路意外漏液时，通风槽104能及时地排除泄漏的冷却液，防止电池组内的电芯2遭受破坏。

作为一种替选地实施方式，外壳1的底部设有若干通孔106（未画出），通孔106的剖面为锥形孔，或者为沉头孔，优选为锥形孔。

作为一种替选地实施方式，外壳1底部设有肋条105，电芯2、电绝缘导热袋4和电绝缘导热薄袋5置于肋条105之上，肋条105之间设有通气孔106，如图10至图12所示，肋条105的使用能够有效避免电芯2底部受潮，能够长久保持电池组内的干燥。

作为一种优选地实施方式，电绝缘导热袋4和电绝缘导热薄袋5均由联苯型聚酰亚胺薄膜制成，联苯型聚酰亚胺薄膜具有优异的耐化学腐蚀、耐温、电绝缘等综合性能，常温时强度高，稳定性和可塑性好，非常适合用作电芯的绝缘导热材料。

作为一种优选地实施方式，冷却液优选为40-60%的水和40-60%的乙二醇的混合物，其中%代表质量分数，水和乙二醇的混合能够降低水的凝固点，增大水吸收热量的能力，更优选地，冷却液由43%的水和57%的乙二醇混合而成，当然也可选择机油、防冻液或其他液体冷却介质。

更进一步地说，外壳1的上部固定连接用于盖合的上盖6，如图1所示，上盖6上设有若干用于输液管路穿过的安装孔601。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能均匀散热的锂离子电池组，包括外壳和置于外壳内的若干电芯，外壳上设有用于输液管路穿过的输入孔和输出孔，其特征在于，锂离子电池组内设有热交换器，相邻电芯之间设有装有冷却液的电绝缘导热袋，热交换器用于冷却液与气体的热交换，热交换器上设有气体进口、气体出口、冷却液进口和冷却液出口，气体进口连接能泵入气体的空气泵，气体出口连接制冷装置以形成气体回路，冷却液出口与液体泵连接，液体泵的输出端通过输液管路将冷却液送入电绝缘导热袋内，电绝缘导热袋上设有出口，出口通过输液管路与冷却液进口连接以形成冷却液回路。

2.如权利要求1所述的能均匀散热的锂离子电池组，其特征在于，所述电芯包括电芯片，相邻电芯片之间设有装有冷却液的电绝缘导热薄袋，电绝缘导热薄袋上设有进口孔和出口孔，进口孔连接液体泵，出口孔连接冷却液进口。

3.如权利要求2所述的能均匀散热的锂离子电池组，其特征在于，外壳的底部为若干帘片组成的百叶窗结构，相邻帘片之间的间隙形成通风槽。

4.如权利要求2所述的能均匀散热的锂离子电池组，其特征在于，外壳的底部设有若干通孔，通孔的剖面为锥形孔，或者为沉头孔。

5.如权利要求2所述的能均匀散热的锂离子电池组，其特征在于，外壳底部设有肋条，电芯、电绝缘导热袋和电绝缘导热薄袋置于肋条之上，肋条之间设有通气孔。

6.如权利要求2所述的能均匀散热的锂离子电池组，其特征在于，电绝缘导热袋和电绝缘导热薄袋均由联苯型聚酰亚胺薄膜制成。

7.如权利要求1-6之一所述的能均匀散热的锂离子电池组，其特征在于，冷却液为40-60％的水和40-60％的乙二醇的混合物，其中％代表质量分数。

8.如权利要求7所述的能均匀散热的锂离子电池组，其特征在于，外壳的上部固定连接用于盖合的上盖，上盖上设有若干用于输液管路穿过的安装孔。

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