CN108172932A - 电池包双向冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液冷装置，尤其是涉及一种电池包双向冷却装置。包括正向冷却管外壳、反向冷却管、正向冷却液、反向冷却液、冷凝管和若干电芯，正向冷却管外壳包括下外壳、上外壳、冷却槽和蒸发槽。本发明具有能够对电池包进行全程均衡冷却、安装简便等有益效果。

Description

电池包双向冷却装置
技术领域
本发明涉及一种液冷装置，尤其是涉及一种电池包双向冷却装置。
背景技术
电池包设计需要保证电池始终处在一个比较舒适的温度环境（电池温度范围：15~40℃；电池之间的温差：5~10℃）工作，从而保证整车的长寿命、良好的续航里程、良好的功率性能以及较短充电时间。
电池包常用的冷却系统主要分为四种：自然冷却系统、风冷系统、液冷系统和直冷系统。
自然冷却系统利用空气的自然对流换热，将电池包、模组和电池单体的热量传递到周围空气中，从而在一定程度上降低电池单体的温度。缺点是：由于空气的导热系数较低，且自然对流的流动也较弱，因此自然冷却的散热效率一般比较低。
风冷系统是通过风扇将空气引入箱体内部，空气在风扇的作用下，以一定的流速掠过模组或者电芯的外表面，并将电芯产生的热量散入到环境空气中。
液冷系统指的是电池系统内部的液冷系统，电芯产生的热量通过液冷系统的液冷介质带出电池系统，常见的液冷介质有水、乙二醇、硅油等。
直冷系统即制冷剂直接冷却系统，它利用的是制冷工具的相变制冷原理。制冷工质流经冷板时发生相变吸热将电芯的热量带出电池体统。一般来说直冷系统的散热效率是液冷系统的3~4倍。
随着用户对电动汽车的要求提高，主机厂对动力电池系统的功率性能和快充系统的要求越来越高，伴随而来的就是对电池系统冷却设计要求的提高。在大倍率充放电工况下，传统的自然冷却和强制风冷往往不能满足散热要求。液冷系统和直冷系统虽然散热效率高，但不同电芯之间存在温差大的缺点。
锂离子电池自身的温度保持在20~30℃范围为最佳。传统电池包冷却系统能保证电池工作在上述温度下，但电芯之间存在温差，当温差超过5℃时，系统的SOC差异大于10%，此外温差还会导致电芯放电和疲劳寿命的一致性。
而一般的液冷系统采用冷却液单向流动方法，如中国专利申请公布号：CN106684495 A于2017年5月17日公开的一种液冷管接头、液冷管及液冷装置，包括进液管和与所述进液管相连的转换扁管，所述的转换扁管内设置有多个导流件，所述多个导流件将所述转换扁管划分为多个第一子通道。上述液冷管接头、液冷管及液冷装置设计有均流的结构，从而提高了热传导效率及增强了散热效果。该专利虽然通过均流的设计提高了散热效果，但是无法改进冷却效果不均匀的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种能够对电池包进行全程均衡冷却的电池包双向冷却装置，包括正向冷却管外壳、反向冷却管、正向冷却液、反向冷却液、冷凝管和若干电芯，所述的正向冷却管外壳外侧与电芯侧面配合，所述的反向冷却管设置在正向冷却管外壳内侧底部，所述正向冷却液设置在正向冷却管外壳内部，所述的反向冷却液设置在反向冷却管内部，所述的冷凝管设置在正向冷却管外壳内侧顶部。一般电池包中电芯为圆柱状或长方体互相之间留有固定间隙按照矩形阵列排列在电池包中。正向冷却管外壳安装在电芯之间的空隙间，按照列为单位排布在空隙间，穿出电芯转180°弯后安装在下一列电芯上直至每列电芯上两侧均有正向冷却管外壳贴合。工作时，正向冷却管外壳从一段通入正向冷却液对电芯进行冷却，由于正向冷却液在正向流动时温度逐渐上升，冷却效果会变差，故在反向冷却管内部通入反向冷却液，反向冷却液用于冷却正向冷却液，由于正向冷却液的反向冷却液的流向相反，反向冷却液的冷却效果最好时正好冷却的时正向冷却液温度最高的一段，从而实现全装置均衡液冷的效果。
作为优选，所述的正向冷却管外壳包括下外壳、上外壳、冷却槽和蒸发槽，所述的下外壳上端与上外壳下端相连，所述的冷却槽设置在下外壳内部，所述的蒸发槽设置在上外壳内部，所述的冷却槽上端与蒸发槽下端相连，所述的反向冷却管设置在蒸发槽底部，所述的冷凝管设置在蒸发槽顶部。设置在蒸发槽顶部的冷凝管可以将气化的冷却液重新冷却至沸点以下液化并返回至冷却槽中，同样的只有在温度过高的部分才会产生上述效果，故冷凝管的设计也能辅助实现全装置均衡液冷的效果。
作为优选，所述的正向冷却管外壳为弹性材料。弹性材料可以保证装置能依靠弹性卡入电芯之间。
作为优选，所述的上外壳在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为下边与下外壳相接的八边形，所述的蒸发槽在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为下边与冷却槽相接的八边形，所述的下外壳在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为上边与上外壳相接的八边形，所述的冷却槽在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为上边与蒸发槽相接的八边形。由于八边形的设计，下外壳各部分内壁到外壁的最短距离相同。并且在装置发生形变时，由于反向冷却管设置在八边形的地步不会发生位移。
作为优选，所述的反向冷却管内壁上还设置有绕反向冷却管轴线旋转的若干螺旋凸起。该螺旋凸起可以使反向冷却管的在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面上冷却效果均匀。
作为优选，所述的电池包双向冷却装置还包括弯曲隔离罩，所述的弯曲隔离罩设置在正向冷却管外壳上。设置在正向冷却管外壳转弯处的弯曲隔离罩可以隔离弯曲处对单个电芯的冷却效果，使该电芯的收到的冷却效果不会高于其他电芯。
作为优选，所述的上外壳外侧两端还设置有若干防滑条。防滑条可以有效防止装置在电芯间个方向上的位移。
综上所述，本发明具有如下优点：通过对正向冷却液的反向冷却，使电芯能够收到全程均匀的冷却效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的截面结构示意图
图示说明：1-电芯，2-正向冷却管外壳，3-弯曲隔离罩，4-上外壳，5-冷却槽，6-反向冷却管，7-蒸发槽，8-下外壳，9-冷凝管。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：如图1所示，一种电池包双向冷却装置，包括正向冷却管外壳2、反向冷却管6、正向冷却液、反向冷却液、冷凝管9和若干电芯1，正向冷却管外壳外侧与电芯侧面配合，反向冷却管设置在正向冷却管外壳内侧底部，正向冷却液设置在正向冷却管外壳内部，反向冷却液设置在反向冷却管内部，冷凝管设置在正向冷却管外壳内侧顶部。正向冷却管外壳包括下外壳8、上外壳4、冷却槽5和蒸发槽7，下外壳上端与上外壳下端相连，冷却槽设置在下外壳内部，蒸发槽设置在上外壳内部，冷却槽上端与蒸发槽下端相连，反向冷却管设置在蒸发槽底部，冷凝管设置在蒸发槽顶部。所述的正向冷却管外壳为弹性材料。弹性材料可以保证装置能依靠弹性卡入电芯之间。上外壳在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为下边与下外壳相接的八边形，蒸发槽在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为下边与冷却槽相接的八边形，下外壳在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为上边与上外壳相接的八边形，冷却槽在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为上边与蒸发槽相接的八边形。反向冷却管内壁上还设置有绕反向冷却管轴线旋转的若干螺旋凸起。电池包双向冷却装置还包括弯曲隔离罩3，弯曲隔离罩设置在正向冷却管外壳上。上外壳外侧两端还设置有若干防滑条。一般电池包中电芯为圆柱状或长方体互相之间留有固定间隙按照矩形阵列排列在电池包中。正向冷却管外壳安装在电芯之间的空隙间，按照列为单位排布在空隙间，穿出电芯转180°弯后安装在下一列电芯上直至每列电芯上两侧均有正向冷却管外壳贴合。工作时，正向冷却管外壳从一段通入正向冷却液对电芯进行冷却，由于正向冷却液在正向流动时温度逐渐上升，冷却效果会变差，故在反向冷却管内部通入反向冷却液，反向冷却液用于冷却正向冷却液，由于正向冷却液的反向冷却液的流向相反，反向冷却液的冷却效果最好时正好冷却的时正向冷却液温度最高的一段，从而实现全装置均衡液冷的效果。设置在蒸发槽顶部的冷凝管可以将气化的冷却液重新冷却至沸点以下液化并返回至冷却槽中，同样的只有在温度过高的部分才会产生上述效果，故冷凝管的设计也能辅助实现全装置均衡液冷的效果。由于八边形的设计，下外壳各部分内壁到外壁的最短距离相同。并且在装置发生形变时，由于反向冷却管设置在八边形的地步不会发生位移。螺旋凸起可以使反向冷却管的在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面上冷却效果均匀。设置在正向冷却管外壳转弯处的弯曲隔离罩可以隔离弯曲处对单个电芯的冷却效果，使该电芯的收到的冷却效果不会高于其他电芯。防滑条可以有效防止装置在电芯间个方向上的位移。
应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种电池包双向冷却装置，其特征在于，包括正向冷却管外壳、反向冷却管、正向冷却液、反向冷却液、冷凝管和若干电芯，所述的正向冷却管外壳外侧与电芯侧面配合，所述的反向冷却管设置在正向冷却管外壳内侧底部，所述正向冷却液设置在正向冷却管外壳内部，所述的反向冷却液设置在反向冷却管内部，所述的冷凝管设置在正向冷却管外壳内侧顶部。
2.根据权利要求1所述的电池包双向冷却装置，其特征在于，所述的正向冷却管外壳包括下外壳、上外壳、冷却槽和蒸发槽，所述的下外壳上端与上外壳下端相连，所述的冷却槽设置在下外壳内部，所述的蒸发槽设置在上外壳内部，所述的冷却槽上端与蒸发槽下端相连，所述的反向冷却管设置在蒸发槽底部，所述的冷凝管设置在蒸发槽顶部。
3.根据权利要求1或2所述的电池包双向冷却装置，其特征在于，所述的正向冷却管外壳为弹性材料。
4.根据权利要求2所述的电池包双向冷却装置，其特征在于，所述的上外壳在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为下边与下外壳相接的八边形，所述的蒸发槽在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为下边与冷却槽相接的八边形，所述的下外壳在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为上边与上外壳相接的八边形，所述的冷却槽在垂直于反向冷却管轴线的面上的截面为上边与蒸发槽相接的八边形。
5.根据权利要求1或2或4所述的电池包双向冷却装置，其特征在于，所述的反向冷却管内壁上还设置有绕反向冷却管轴线旋转的若干螺旋凸起。
6.根据权利要求1或2或4所述的电池包双向冷却装置，其特征在于，所述的电池包双向冷却装置还包括弯曲隔离罩，所述的弯曲隔离罩设置在正向冷却管外壳上。
7.根据权利要求4所述的电池包双向冷却装置，其特征在于，所述的上外壳外侧两端还设置有若干防滑条。
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