CN110265747A - 一种新型圆柱型电池液冷结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型圆柱型电池液冷结构，包括护板、进液管、出液管和口琴扁管，护板有两块，进液管和出液管平行设置，且进液管和出液管之间通过两块护板连接固定，口琴扁管有若干根，口琴扁管均匀间隔排列在进液管和出液管之间，且每根口琴扁管均与进液管和出液管连通，相邻口琴扁管之间的空隙用于嵌装圆柱型电池。本发明的优点在于通过设在进液管和出液管之间的口琴扁管，口琴扁管内部细分为若干个均匀的冷却液通道，使得冷却液流动更加均匀，电池的热管理效果更好；并且在圆柱型电池与口琴扁管之间增设了匀温套，即有助于电池模组的装配，又能保持各处电池的温度均匀，避免局部电池温度过高的现象，并且可一定程度上提高冷却效果。

Description

一种新型圆柱型电池液冷结构
技术领域
本发明涉及汽车动力电池冷却技术领域，具体涉及一种新型圆柱型电池液冷结构。
背景技术
新能源汽车的关键技术之一就是动力电池，电池的好坏一方面决定这电动汽车的成本，另一方面决定着电动汽车的行驶里程。然而纯电动以及混合动力汽车尚有很多技术问题需要突破，电池使用寿命及容量衰减是重要问题，而电池的使用寿命及容量衰减与电池系统的温度差异以及温度升高幅度有重大的关系。
动力汽车运行过程中，电池会产生大量热量，若热量不能及时排出，会使电池的各个部件温度升高，超过电池的有效工作范围，严重影响电池的效率和使用寿命，同时带来安全隐患。目前动力电池冷却方式有四种：自然冷却，风冷、液冷和直冷，其中的液冷方式使用最为常见，技术也相对成熟。然而，目前圆柱型动力电池的液冷系统存在冷却液流动不均匀，对电池的热管理效果一般等缺陷，并且不利于自动化装配，生产效率不理想，这也直接导致了新能源汽车的成本居高不下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型圆柱型电池液冷结构，其解决了传统圆柱型电池液冷结构存在的冷却液流动不均匀，对电池的热管理效果一般等缺陷。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种新型圆柱型电池液冷结构，包括护板、进液管、出液管和口琴扁管，所述护板有两块，所述进液管和出液管平行设置，且进液管和出液管之间通过两块护板连接固定，所述口琴扁管有若干根，口琴扁管均匀间隔排列在进液管和出液管之间，且每根口琴扁管均与进液管和出液管连通，相邻口琴扁管之间的空隙用于嵌装圆柱型电池。
进一步改进在于，所述进液管和出液管上均开有密封圈槽，所述密封圈槽上套有与口琴扁管一一对应的密封圈，每个密封圈上均留有条形缝，用于口琴扁管穿过并与进液管或出液管连通。
进一步改进在于，所述口琴扁管内部均匀布设有分隔条，所述分隔条将口琴扁管内部分为若干个相互独立的冷却液通道，每个冷却液通道单独与进液管和出液管连通。
进一步改进在于，所述进液管的流通横截面积等于出液管的流通横截面积，且进液管的流通横截面积大于所有口琴扁管冷却液通道的流通横截面积之和。
进一步改进在于，相邻口琴扁管之间均设有匀温套，所述匀温套的两侧设有硅胶垫，匀温套通过硅胶垫与两侧的口琴扁管相连，所述匀温套为中空带体围成的环形结构，且在中空带体内注满有匀温溶液。
进一步改进在于，所述匀温套其中一端头设有用于驱动匀温溶液环向流动的软管泵。
进一步改进在于，所述匀温溶液选用掺杂有金属纳米粒子或金属氧化物纳米粒子的水溶液，且掺杂体积浓度为5～15％。
进一步改进在于，所述金属纳米粒子为铜纳米粒子或铝纳米粒子，所述金属氧化物纳米粒子为氧化铜纳米粒子或氧化铝纳米粒子。
进一步改进在于，所述匀温套的内侧面形成有半圆柱型凹槽，匀温套上相对两个半圆柱型凹槽之间用于嵌装一个圆柱型电池。
本发明的有益效果在于：通过设在进液管和出液管之间的口琴扁管，口琴扁管内部细分为若干个均匀的冷却液通道，使得冷却液流动更加均匀，电池的热管理效果更好；并且在圆柱型电池与口琴扁管之间增设了匀温套，即有助于电池模组的装配，又能保持各处电池的温度均匀，避免局部电池温度过高的现象，并且可一定程度上提高冷却效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为口琴扁管的横截面示意图；
图4为匀温套的安装示意图；
图中：1、护板；2、进液管；3、出液管；4、口琴扁管；5、密封圈；6、分隔条；7、匀温套；8、硅胶垫；9、软管泵；10、半圆柱型凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
结合图1至图4所示，一种新型圆柱型电池液冷结构，包括护板1、进液管2、出液管3和口琴扁管4，护板1有两块，进液管2和出液管3平行设置，且进液管2和出液管3之间通过两块护板1连接固定，口琴扁管4有若干根，口琴扁管4均匀间隔排列在进液管2和出液管3之间，且每根口琴扁管4均与进液管2和出液管3连通，相邻口琴扁管4之间的空隙用于嵌装圆柱型电池。工作时，由进液管2输送的冷却液均匀的从各个口琴扁管4内经过，口琴扁管4与圆柱型电池充分接触，实现热交换，冷却液将电池产生的热量带走，并从出液管3排走，由此实现圆柱型电池的冷却。
作为本发明的一种实施例结构，上述进液管2和出液管3上均开有密封圈槽，密封圈槽上套有与口琴扁管4一一对应的密封圈5，每个密封圈5上均留有条形缝，用于口琴扁管4穿过并与进液管2或出液管3连通。密封圈5的设置，有助于对进液管2和出液管3的保护。
作为本发明的一种实施例结构，上述口琴扁管4内部均匀布设有分隔条6，分隔条6将口琴扁管4内部分为若干个相互独立的冷却液通道，每个冷却液通道单独与进液管2和出液管3连通。工作时，每个冷却液通道内均有冷却液流通，且流通量保持相等，这样口琴扁管4上不同位置的热交换效果能保持一致。
作为本发明的一种实施例结构，上述进液管2的流通横截面积等于出液管3的流通横截面积，且进液管2的流通横截面积大于所有口琴扁管4冷却液通道的流通横截面积之和。因为从进液管2输送来的冷却液的压强一般为正常压强，由于流通截面积减小，所以输送来的冷却液会在进液管2内有个增压过程，进液管2内被压满后，再快速的从各个口琴扁管4的冷却液通道内排走，增压后能保证每个冷却液通道均有充足的冷却液经过。
作为本发明的一种实施例结构，上述相邻口琴扁管4之间均设有匀温套7，匀温套7的两侧设有硅胶垫8，匀温套7通过硅胶垫8与两侧的口琴扁管4相连，匀温套7为中空带体围成的环形结构，且在中空带体内注满有匀温溶液。匀温套7其中一端头设有用于驱动匀温溶液环向流动的软管泵9，匀温溶液环向流动时，能实现同一排圆柱型电池之间的热传导，特别是将靠近出液管3处电池的热量传输给靠近进液管2处的电池，从而实现电池本身的温度均匀化调节。
作为本发明的一种实施例结构，上述匀温溶液选用掺杂有金属纳米粒子或金属氧化物纳米粒子的水溶液，且掺杂体积浓度为5～15％，最优为8～10％，此掺杂浓度既不会影响匀温溶液的流动，还能保持纳米粒子的均匀分散，悬浮稳定性较高。其中，金属纳米粒子为铜纳米粒子或铝纳米粒子，金属氧化物纳米粒子为氧化铜纳米粒子或氧化铝纳米粒子。例如，采用气相沉积法制备掺杂了8％氧化铜纳米粒子的水溶液作为匀温溶液，检测表明其热传导效率相对于纯水溶液提升了75％左右，将该匀温溶液填充到匀温套7内，车辆在行驶过程中，该匀温溶液能在匀温套7内部晃动，从而实现各个圆柱型电池之间的相互热传导，实现温度的内部均衡调节，然后再通过硅胶垫8将热量传导给口琴扁管4内的冷却液，将热量带走。
作为本发明的一种实施例结构，上述匀温套7的内侧面形成有半圆柱型凹槽10，匀温套7上相对两个半圆柱型凹槽10之间用于嵌装一个圆柱型电池，有助于圆柱型电池的定位和增加热传导接触面积。
为了验证增设匀温套7的作用，设置对照组进行对比实验。对照组1采用同样的口琴扁管4结构，而没有设置匀温套7，口琴扁管4与各个圆柱型电池之间直接用硅胶垫8填充接触；对照组2采用同样的口琴扁管4结构，也设置了匀温套7，但是匀温套7内注满的是普通水溶液。将对照组1和2与本发明进行同样的电池供电运行测试，运行一段时间后检测不同位置动力电池的温度数据，结果制成下表：
A点温度值 B点温度值 C点温度值 D点温度值
本发明 35.2℃ 35.3℃ 35.3℃ 35.5℃
对照组1 40.2℃ 41.9℃ 44.3℃ 45.6℃
对照组2 38.2℃ 38.8℃ 39.5℃ 40.1℃
从上表可以看出，从上表可以看出，本发明以及对照组1和对照组2这三组温度数据，从A点到D点均有不同的上涨趋势，其原因在于这些设置的检测点逐渐远离进液管2。其中，本发明的最大温差为0.3℃，而对照组1的最大温差达到了5.4℃，由此可见，由于增设了匀温套7，本发明能实现所有电池的散热均匀，有效避免由于冷却液逐渐变热而导致的尾部电池温度过高现象。另外，对照组2的最大温差为1.9℃，明显高于本发明，说明采用本发明介绍的掺杂有金属纳米粒子或金属氧化物纳米粒子的水溶液作为匀温溶液，能提高热传导效率，从而进一步提高匀温效果。
另外，从上述数据还能发现，本发明的平均温度为35.325℃，对照组1的平均温度为43℃。由此可见，本发明增设了匀温套7，还能整体提高散热制冷效果。分析其原因在于，匀温套7使远离进液管2的尾端电池热量可以传递到头端电池，这样可以使所有电池表面的温度始终保持在一个高于冷媒温度的数值，所有电池与冷却液的温差稳定在一个合适的值，所以整个口琴扁管4两侧每个接触位置均会不断进行有效的热传导；而对照组1不设置匀温套7，会出现口琴扁管4前端电池与冷却液温差较大，而尾端电池与冷媒的温差几乎可忽略不计，这导致前端热交换效率提升不明显，而后端几乎不发生热交换，最终导致整体换热效率降低，冷媒带走的热量减少。同样，对照组2的平均温度达到了39.15℃，高于本发明，说明采用本发明介绍的掺杂有金属纳米粒子或金属氧化物纳米粒子的水溶液作为匀温溶液，提高了热传导效率，能提高对电池的冷却效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：包括护板(1)、进液管(2)、出液管(3)和口琴扁管(4)，所述护板(1)有两块，所述进液管(2)和出液管(3)平行设置，且进液管(2)和出液管(3)之间通过两块护板(1)连接固定，所述口琴扁管(4)有若干根，口琴扁管(4)均匀间隔排列在进液管(2)和出液管(3)之间，且每根口琴扁管(4)均与进液管(2)和出液管(3)连通，相邻口琴扁管(4)之间的空隙用于嵌装圆柱型电池。
2.根据权利要求1所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：所述进液管(2)和出液管(3)上均开有密封圈槽，所述密封圈槽上套有与口琴扁管(4)一一对应的密封圈(5)，每个密封圈(5)上均留有条形缝，用于口琴扁管(4)穿过并与进液管(2)或出液管(3)连通。
3.根据权利要求1所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：所述口琴扁管(4)内部均匀布设有分隔条(6)，所述分隔条(6)将口琴扁管(4)内部分为若干个相互独立的冷却液通道，每个冷却液通道单独与进液管(2)和出液管(3)连通。
4.根据权利要求3所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：所述进液管(2)的流通横截面积等于出液管(3)的流通横截面积，且进液管(2)的流通横截面积大于所有口琴扁管(4)冷却液通道的流通横截面积之和。
5.根据权利要求1所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：相邻口琴扁管(4)之间均设有匀温套(7)，所述匀温套(7)的两侧设有硅胶垫(8)，匀温套(7)通过硅胶垫(8)与两侧的口琴扁管(4)相连，所述匀温套(7)为中空带体围成的环形结构，且在中空带体内注满有匀温溶液。
6.根据权利要求5所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：所述匀温套(7)其中一端头设有用于驱动匀温溶液环向流动的软管泵(9)。
7.根据权利要求5所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：所述匀温溶液选用掺杂有金属纳米粒子或金属氧化物纳米粒子的水溶液，且掺杂体积浓度为5～15％。
8.根据权利要求7所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：所述金属纳米粒子为铜纳米粒子或铝纳米粒子，所述金属氧化物纳米粒子为氧化铜纳米粒子或氧化铝纳米粒子。
9.根据权利要求5所述的一种新型圆柱型电池液冷结构，其特征在于：所述匀温套(7)的内侧面形成有半圆柱型凹槽(10)，匀温套(7)上相对两个半圆柱型凹槽(10)之间用于嵌装一个圆柱型电池。
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