CN107464965B - 一种电池包及电池包液冷冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池包及电池包液冷冷却系统，属于电池热管理系统领域。本发明电池包液冷冷却系统，包括一根分流式进液管、一根分流式出液管、以及多个对流式冷却模块；所述分流式进液管自分流处向电池模组外两侧延伸，所述分流式出液管自分流处向电池模组外两侧延伸；所述对流式冷却模块包括两排平行布置的冷却毛细管，所述对流式冷却模块通过其中一根冷却毛细管并联在电池模组两侧的进液管之间，且通过另一根冷却毛细管并联在电池模组两侧的出液管之间；其中两排冷却毛细管内容置流向相反的冷却介质。本发明电池包安装上述电池包液冷冷却系统。本发明结构简单，便于布置，保证了电池包内部的温度均衡性。

Description

一种电池包及电池包液冷冷却系统
技术领域
本发明涉及电动汽车和混动汽车电池热管理系统技术领域，或其他工业用高容量电池组热管理系统领域，尤其涉及一种电池包及电池包液冷冷却系统。
背景技术
电动汽车为了保证正常使用过程中功率器件及储能装置的安全性，必须对工作中的电机、电控及电池单元进行散热，使其在相对合理、安全的温度下进行工作，提高安全性的同时也保证了电池的工作效率。
一般电动汽车电控的冷却与电池的冷却系统是分开布置的。其中，电池作为储能装置元件，是电动汽车的关键部件，它在充放电过程中产生大量的热量引起电池模块内部的单体电池出现热失控现象，使得各个单体电池之间产生非常严重的不均衡温度分布，从而造成单体电池之间的性能不匹配，进一步导致电池模块过早失效。
目前，用于电动汽车电池包的散热方式有风冷和液冷两种。风冷是通过外界灌入装置内的冷风或采用电子风扇使电池组系统对流降温。液冷是利用液体的高导热性将电池组产生的热量带走，以达到降温目的。相比而言，液冷降温较为均匀且效果明显。
普通液冷电池包内的冷却系统采用一根进液管、一根出液管及多个冷却片。各个冷却片相互并联，冷却单元中的毛细管导通进液管和出液管，冷却介质在其中流通散热。这种结构使得进水口与出水口温差较大，一般在进水口温度较低，出水口温度较高，使得散热效果不均匀。另外，冷却系统的冷却片内绕制多层毛细管，在联通进出液管时管路连接复杂，不利于结构设计；同时绕制时因毛细管转弯半径小且绕制层数密集，对管路内冷却介质流通产生了较大阻力，不利于冷却介质流量的管理。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种结构简单、便于布置、散热均匀的电池包及电池包液冷冷却系统。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
一种电池包液冷冷却系统， 包括一根分流式进液管、一根分流式出液管、以及多个对流式冷却模块；所述分流式进液管自分流处向电池模组外两侧延伸，所述分流式出液管自分流处向电池模组外两侧延伸； 所述对流式冷却模块包括两排平行布置的冷却毛细管，所述对流式冷却模块通过其中一根冷却毛细管并联在电池模组两侧的进液管之间，且通过另一根冷却毛细管并联在电池模组两侧的出液管之间；其中两排冷却毛细管内容置流向相反的冷却介质。
作为优选，所述对流式冷却模块包括至少一冷却单元。
作为优选，当有多个冷却单元时，多个所述冷却单元经冷却毛细管相互串联构成对流式冷却模块。
作为优选，所述冷却单元内毛细管绕制成多段后并联在分流式进液管或分流式出液管之间。
作为优选，所述冷却单元内冷却毛细管与进液管或出液管或另一个冷却单元的冷却毛细管连接的端口有两个，两者设置在同一侧。
作为优选，所述冷却单元内冷却毛细管自其与进液管或出液管或另一个冷却单元的冷却毛细管连接处起转弯绕制，使得该毛细管与进液管或出液管或另一个冷却单元的冷却毛细管平行，一段距离后再次转弯绕制，使得与已绕制的冷却毛细管平行，直到与已绕制的冷却毛细管长度一致后完成一组设置，之后按上述一组设置方式设置多组连续绕制结构。
作为优选，多个所述对流式冷却模块相互并联，且均匀排布于所述分流式进液管与分流式出液管之间。
作为优选，该冷却系统还包括电子水泵、散热器；所述分流式出液管连接所述电子水泵进水口，所述电子水泵出水口连接所述散热器进水口，所述分流式进液管连接所述散热器出水口；或者所述分流式出液管连接所述散热器进水口，所述散热器出水口连接所述电子水泵进水口，所述电子水泵出水口连接所述分流式进液管。
作为优选，所述分流式进液管的分流端和所述分流式出液管的分流端，两者平行布置于电池模组前端。
一种电池包，在电池模组上安装有上述电池包液冷冷却系统。
本发明具有以下有益效果：
本发明一种电池包及电池包液冷冷却系统，结构简单、便于布置，有效地解决了其他动力电池冷却系统降温效果差、降温不均匀，以至于造成其使用寿命低、安全性能不足的缺陷。
附图说明
图1为本发明电池包液冷却系统安装于电池包上的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明 并不限于这些实施例。
现有的电池包液冷冷却系统采用一根进液管、一根出液管、以及多个冷却片。冷却片相互并联，通过其内的一根毛细管导通进液管和出液管。虽然冷却介质在其中流通散热，但散热效果不佳，首先单个冷却片内毛细管中冷却液流均是一致的，从垂直冷却片的方向看，冷却液均是从电池包的一侧流向另一侧；其次，冷却片内的毛细管因管口径细，则绕弯排布时其转弯半径小，再加上多层绕制后毛细管排布紧密，不仅加大了管路内部冷却介质流动的阻力，影响冷却介质流量管理，同时不利于冷却介质快速散热。由于上述结构特点，使得进水口与出水口温度较大，进而导致整个电池包散热不均匀。另外，单个冷却片内毛细管因冷却液均是从电池包的一侧流向另一侧而绕制复杂，不利于布置，对散热也有一定影响。
为此针对上述缺陷，如图1，本发明提供一种电池包液冷冷却系统， 包括一根分流式进液管1、一根分流式出液管2、以及多个对流式冷却模块。所述分流式进液管1的分流端和所述分流式出液管2的分流端，两者平行布置于电池模组前端。所述分流式进液管1通过三通接头实现一根分流成两根，所述分流式出液管2亦通过三通接头实现一根分流成两根。所述分流式进液管1自分流处向电池模组4外两侧延伸，所述分流式出液管2自分流处向电池模组4外两侧延伸。 所述对流式冷却模块包括两排平行布置的冷却毛细管31，所述对流式冷却模块通过其中一根冷却毛细管31并联在电池模组4两侧的进液管1之间，且通过另一根冷却毛细管31并联在电池模组4两侧的出液管2之间。其中，两排冷却毛细管内容置流向相反的冷却介质。
从图1垂直冷却模块方向看，所述对流式冷却模块内冷却毛细管分别连通两侧的进液管、出液管，改变了现有冷却片散热方向，进一步缩短了散热路径，同时在电池包的纵向设有多段对流式散热途径，使电池包各个部位的散热均匀。同时，进液管1分流成两根，出液管2分流成两根，并且均分布于电池模组两侧；再加上冷却模块内的两根冷却毛细管，其内设置流向相反的冷却介质，使得整体电池包冷却温度更加均衡。
所述对流式冷却模块包括至少一冷却单元。当有多个对流式冷却模块时，每个对流式冷却模块内包括一个冷却单元。该冷却单元3内设有两根平行布置的冷却毛细管31。冷却单元3内的毛细管31绕制成多段后并联在分流式进液管1或分流式出液管2之间。为了提高对流散热效果，以及在纵向侧有相同均匀段的散热效果，所述冷却单元内冷却毛细管与进液管或出液管连接的端口有两个，两者设置在同一侧。优选，所述冷却单元内冷却毛细管自其与进液管或出液管连接处起转弯绕制，使得该毛细管与进液管或出液管平行，一段距离后再次转弯绕制，使得与已绕制的冷却毛细管平行，直到与已绕制的冷却毛细管长度一致后完成一组设置，之后按上述一组设置方式设置多组连续绕制结构。
当每个对流式冷却模块内包括多个冷却单元时，每个冷却单3元内设有两根平行布置的冷却毛细管31。冷却单元3内的毛细管31绕制成多段后并联在分流式进液管1或分流式出液管2之间。具体地，每个冷却单元3通过冷却毛细管31串联连接。举例来说，有两个冷却单元时，一冷却单元通过一冷却毛细管一端连接电池模组一侧的分流式进液管1，通过另一端经另一冷却单元的一冷却毛细管连接电池模组另一侧的分流式进液管1；一冷却单元通过另一冷却毛细管一端连接电池模组一侧的分流式出液管2，通过另一端经另一冷却单元的另一冷却毛细管连接电池模组另一侧的分流式出液管2。为了提高对流散热效果，以及在纵向侧有相同均匀段的散热效果，所述冷却单元内冷却毛细管与进液管或出液管连接或另一冷却单元内冷却毛细管的端口有两个，两者设置在同一侧。优选，所述冷却单元内冷却毛细管自其与进液管或出液管或另一冷却单元内冷却毛细管连接处起转弯绕制，使得该毛细管与进液管或出液管或另一冷却单元内冷却毛细管平行，一段距离后再次转弯绕制，使得与已绕制的冷却毛细管平行，直到与已绕制的冷却毛细管长度一致后完成一组设置，之后按上述一组设置方式设置多组连续绕制结构。
在每个对流式冷却模块内仅设置一个冷却单元时，为了更好地散热，需要绕制较长的冷却毛细管。但一旦出现破损，冷却介质流出，损坏电池性能，且不易维护。为此，在每个对流式冷却模块内设置多个冷却单元视为优选。另外，结合流体阻力考虑，对流式冷却模块内串联2-3个冷却单元，其散热效果最佳。
本发明对流式冷却模块内的冷却毛细管排布简单，在多个冷却单元之间的连通，可直接通过冷却单元间的冷却毛细管连接；或者通过转接管相互连接，克服了传统电池包复杂地绕线方式。从结构排布式做了简化，并加快了热量散失。具体从图可见，多个所述对流式冷却模块相互并联，且均匀排布于所述分流式进液管1与分流式出液管2之间。
其中，由于每个冷却单元或对流式冷却模块内才有两根冷却毛细管，在转弯绕制时，转弯半径为两根冷却毛细管的转弯半径，比传统电池包内绕制半径大，而转弯半径大使得流通的冷却介质所受的内部阻力越小，这样冷却介质在阻力较小时才能快速降低电池包温度，对散热效率有很大影响。
除了对电池模组进行散热外，该冷却系统还对系统散热部件散热。该冷却系统包括还包括电子水泵、散热器等。具体地，所述分流式出液管2连接所述电子水泵进水口，所述电子水泵出水口连接所述散热器进水口，所述分流式进液管1连接所述散热器出水口；或者所述分流式出液管2连接所述散热器进水口，所述散热器出水口连接所述电子水泵进水口，所述电子水泵出水口连接所述分流式进液管1。冷却系统的电子水泵、散热器需要受到电池BMS控制，可以根据电池温度调节冷却介质流速及风扇风量。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (9)

1.一种电池包液冷冷却系统，其特征在于，包括一根分流式进液管、一根分流式出液管、多个对流式冷却模块、电子水泵、散热器；所述分流式进液管自分流处向电池模组外两侧延伸，所述分流式出液管自分流处向电池模组外两侧延伸；所述对流式冷却模块包括两排平行布置的冷却毛细管，所述对流式冷却模块通过其中一根冷却毛细管并联在电池模组两侧的进液管之间，且通过另一根冷却毛细管并联在电池模组两侧的出液管之间；其中两排冷却毛细管内容置流向相反的冷却介质；所述分流式出液管连接所述电子水泵进水口，所述电子水泵出水口连接所述散热器进水口，所述分流式进液管连接所述散热器出水口；或者所述分流式出液管连接所述散热器进水口，所述散热器出水口连接所述电子水泵进水口，所述电子水泵出水口连接所述分流式进液管。
2.根据权利要求1所述的电池包液冷冷却系统，其特征在于，所述对流式冷却模块包括至少一冷却单元。
3.根据权利要求2所述的电池包液冷冷却系统，其特征在于，当有多个冷却单元时，多个所述冷却单元经冷却毛细管相互串联构成对流式冷却模块。
4.根据权利要求2所述的电池包液冷冷却系统，其特征在于，所述冷却单元内毛细管绕制成多段后并联在分流式进液管或分流式出液管之间。
5.根据权利要求4所述的电池包液冷冷却系统，其特征在于，所述冷却单元内冷却毛细管与进液管或出液管或另一个冷却单元的冷却毛细管连接的端口有两个，两者设置在同一侧。
6.根据权利要求2所述的电池包液冷冷却系统，其特征在于，所述冷却单元内冷却毛细管自其与进液管或出液管或另一个冷却单元的冷却毛细管连接处起转弯绕制，使得该毛细管与进液管或出液管或另一个冷却单元的冷却毛细管平行，一段距离后再次转弯绕制，使得与已绕制的冷却毛细管平行，直到与已绕制的冷却毛细管长度一致后完成一组设置，之后按上述一组设置方式设置多组连续绕制结构。
7.根据权利要求1所述的电池包液冷冷却系统，其特征在于，多个所述对流式冷却模块相互并联，且均匀排布于所述分流式进液管与分流式出液管之间。
8.根据权利要求1所述的电池包液冷冷却系统，其特征在于，所述分流式进液管的分流端和所述分流式出液管的分流端，两者平行布置于电池模组前端。
9.一种电池包，其特征在于，在电池模组上安装有上述权利要求1-8之一的电池包液冷冷却系统。
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Patentee after: Hozon New Energy Automobile Co., Ltd.

Address before: 314599 room 206, No. 999, Qingfeng South Road, Tongxiang Economic Development Zone, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee before: Hozon New Energy Automobile Co., Ltd.

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Address after: 314599 988 Tong Tong Road, Wutong street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang

Patentee after: United New Energy Automobile Co.,Ltd.

Address before: 314599 988 Tong Tong Road, Wutong street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang

Patentee before: Hozon New Energy Automobile Co., Ltd.

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of invention: A battery pack and battery pack liquid cooling system

Granted publication date: 20180810

Pledgee: Tongxiang Science and Technology Entrepreneurship Service Center Co.,Ltd.

Pledgor: United New Energy Automobile Co.,Ltd.

Registration number: Y2024330000709

PP01 Preservation of patent right
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Effective date of registration: 20250121

Granted publication date: 20180810