CN111969275A - 一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，包括箱体，盖体，以及风扇和冷却板；箱体内设有多个电池单体，相邻电池单体之间具有间隙；盖体的底端设有热管，盖体的内部设有冷却液流道，热管的一端插入所述间隙内且与电池单体接触，另一端伸入冷却液流道；风扇产生的气流作用于冷却板上，冷却板的冷却液流道的入口与液泵的出口连接，冷却液流道的出口与冷却板的入口连接，冷却板出口与液泵的入口连接；温度传感器伸入箱体内，温度传感器将接收到的温度信号发送给控制器，控制器控制风扇和液泵的工作状态和转速。本发明在风冷结合液冷的基础上，达到节能，并且结构简单紧密，温均性好，提高电动汽车电池的散热性能，保证电池能安全工作。

Description

一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱
技术领域
本发明属于电池冷却技术领域，尤其是指一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱。
背景技术
锂电池模组做为一种供能装置，往往由多个单体电池串、并联组成锂电池模组，在其输出能量的过程将不可避免的产生热量导致锂电池组温度不断升高。常规钴酸锂电池温度应该控制在50摄氏度以内，以避免热失控和起火爆炸。若长期处于高温状态下，容量将迅速减小，使用寿命将被大大降低。目前的锂电池模组多为密闭型结构，锂电池模组内部温度不均匀，散热效率低。为了加快散热，需要增大锂电池模组的体积和表面积，导致体积大。
目前锂离子电池散热系统通常采取风冷或者液冷方式冷却电池。其中，液冷散热方式利用液体比热容大，吸热强，其换热效率远高于风冷散热。缺点在于：箱体间水路连接错综复杂，流道通常较长，长期运行的情况下漏液的风险非常大。流道的长度和复杂性也造成了拆卸维修困难等问题。在流道设置不合理的情况下，电池各处的均温性差，并且能耗也远高于风冷散热系统。
而风冷方式是所有散热方式里面经济简单可靠的，利用空气穿过电池达到冷却的目的，结构简单维修方便。缺点是：空气比热低，散热效果差，风道设置要求高，热量常有累集，难以在高负荷场景下使用。
在风冷散热与液冷散热的前提下，有人研发出风冷结合液冷的散热系统。但是这种采用双系统同时运行，耗能特别高、结构非常复杂，冷却液流道和风流道同时设计，一个系统分别冷却一个侧面，结构不紧凑，难以同时达到理想散热效果。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，本冷却箱在风冷结合液冷的基础上，达到节能，并且结构简单紧密，温均性好，提高电动汽车电池的散热性能，保证电池能安全工作。
本发明的目的可采用以下技术方案来达到：
一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，包括箱体，可拆卸盖合于箱体上的盖体，以及设于箱体底面上的风扇和冷却板；所述箱体内设有多个电池单体，且相邻电池单体之间具有间隙；所述盖体的底端设有热管，且盖体的内部设有冷却液流道，所述热管的一端插入所述间隙内且与电池单体接触而吸收电池单体产生的热量，热管的另一端伸入冷却液流道；所述风扇产生的气流作用于冷却板上，所述冷却板的冷却液流道的入口与液泵的出口连接，冷却液流道的出口与冷却板的入口连接，冷却板出口与液泵的入口连接；所述箱体的底端设有温度传感器，所述温度传感器的探测端伸入箱体内，温度传感器将接收到的温度信号发送给控制器，控制器控制风扇和液泵的工作状态和转速。
作为一种优选的方案，当温度传感器检测到的温度小于第一设定值时，风扇和液泵不工作；当温度高于第一设定值且小于第二设定值时，控制器控制风扇启动工作，同时液泵不工作；当温度高于第二设定值且小于第三设定值时，控制器控制风扇和液泵启动工作，且风扇和液泵以第一设定转速值工作；当温度高于第三设定值时，控制器控制风扇和液泵以第二设定转速值工作。
作为一种优选的方案，所述冷却板包括多个流道管和肋片，所述流道管的两端均设有所述肋片，相两个流道管通过肋片密封连接在一起。
作为一种优选的方案，所述箱体的内部设有用于限制电池单体位置的突起。
作为一种优选的方案，所述盖体包括下盖和上盖，所述下盖可拆卸盖合于箱体的上端，所述冷却液流道设于下盖的上表面上，所述上盖密封盖合于下盖上。
作为一种优选的方案，所述上盖上开有贯穿下盖和箱体的散热孔，所述散热孔不与冷却液流道连通。
作为一种优选的方案，所述箱体的内底面上设有凸台，所述凸台设于相邻两个电池单体之间；所述凸台上开有通孔，所述温度传感器的探测端通过通孔伸入箱体内，且温度传感器与箱体密封连接。
作为一种优选的方案，所述热管通过导热硅胶片与电池单体接触。
作为一种优选的方案，所述冷却板通过安装块固定安装于所述箱体的底部上。
作为一种优选的方案，所述控制器为单片机或PLC。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明采用散热孔将电池模组设计为上下贯穿的结构。上部有连接热管的水冷系统，底部有风冷系统，可根据电池温度设置不同的工作功率，对电池模块进行散热。满工作功率状态下，冷却液在上部吸收热量而升温后，在冷却板处依靠肋片与气流进行换热降温，另外，本发明可以在冷却板侧面吸气，不需要在下方预留额外的吸气位置，节省了空间。本发明使用分叉装状冷却液流道，合理设置冷却板的流道管位置和散热孔位置，在结合液冷和强制风冷的情况下，散热效果良好。根据箱体内的电池单体在不同功率工作下的温度，通过所述温度传感器和控制器在节能模式，正常模式，性能模式间切换，实现节能效果。本发明利用冷却液流道结合热管传热，简化液体流道，避免漏液危险，安全性较高。节省箱体空间，结构简单便于更换任意模块，安装方便，维护便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明液冷结合强制性风冷的电池冷却箱的结构示意图。
图2是本发明液冷结合强制性风冷的电池冷却箱的盖体的结构示意图。
图3是图2在拆卸下上盖后的结构示意图。
图4是图1在拆卸下上盖后的结构示意图。
图5是图4的纵向剖视图。
图6是本发明液冷结合强制性风冷的电池冷却箱的风扇的结构示意图。
图7是本发明液冷结合强制性风冷的电池冷却箱的冷却板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参照图1至图6，本实施例涉及液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，包括箱体1，可拆卸盖合于箱体1上的盖体2，以及设于箱体1底面上的风扇3和冷却板4；所述箱体1内设有多个电池单体5，且相邻电池单体5之间具有间隙；所述盖体2的底端设有热管21，且盖体2的内部设有冷却液流道22，所述热管21的一端插入所述间隙内且与电池单体5接触而吸收电池单体5产生的热量，热管21的另一端伸入冷却液流道22；所述风扇3产生的气流作用于冷却板4上，所述冷却板4的冷却液流道22的入口与液泵的出口连接，冷却液流道22的出口与冷却板4的入口连接，冷却板4出口与液泵的入口连接；所述箱体1的底端设有温度传感器6，所述温度传感器6的探测端伸入箱体1内，温度传感器6将接收到的温度信号发送给控制器，控制器控制风扇3和液泵的工作状态和转速。所述控制器为单片机或PLC。
本结构的上部设有连接热管21的水冷系统，底部有风冷系统，可根据电池温度设置不同的工作功率，对电池模块进行散热。满工作功率状态下，冷却液在上部吸收热量而升温后，在冷却板4处依靠肋片与气流进行换热降温，另外，本发明可以在冷却板4侧面吸气，不需要在下方预留额外的吸气位置，节省了空间。本发明合理设置冷却板4的流道管位置和散热孔位置，在结合液冷和强制风冷的情况下，散热效果良好。根据箱体1内的电池单体5在不同功率工作下的温度，通过所述温度传感器6和控制器控制风扇3和液泵的工作状态和转速，实现节能效果。本发明利用冷却液流道22结合热管21传热，简化液体流道，避免漏液危险，安全性较高。节省箱体1空间，结构简单便于更换任意模块，安装方便，维护便利。
当温度传感器6检测到的温度小于第一设定值时，风扇3和液泵不工作；当温度高于第一设定值且小于第二设定值时，启动节能模式，控制器控制风扇3启动工作，同时液泵不工作；当温度高于第二设定值且小于第三设定值时，启动正常模式，控制器控制风扇3和液泵启动工作，且风扇3和液泵以第一设定转速值工作；当温度高于第三设定值时，启动性能模式，控制器控制风扇3和液泵以第二设定转速值工作，或根据温度偏离第三设定值的数值大小，控制器输出相应的功率以调节液泵和风扇3的相应转速。在工作时，控制器通过温度传感器6实时检测箱内部的温度，并根据检测到的温度值随时控制液泵和风扇3的工作状态和转速，进而分别控制冷却液的流速和空气的流速，从而实现控制整体冷却力度的大小，使箱体1内的温度处于合适的工作温度。
如图7的所示，所述冷却板4包括多个流道管41和肋片42，所述流道管41的两端均设有所述肋片42，相两个流道管41通过肋片42密封连接在一起。肋片42可以增大流道管41的散热面积，使得流过肋片42的高温冷却液能更加快速地将热量通过肋片42传送到外界中。
为了方便电池单体5的定位安装，所述箱体1的内部设有用于限制电池单体5位置的突起51。
所述盖体2包括下盖23和上盖24，所述下盖23可拆卸盖合于箱体1的上端，所述冷却液流道22设于下盖23的上表面上，所述上盖24密封盖合于下盖23上。所述上盖24与下盖23通过焊接使接触面接触紧密，冷却液体不从接触面泄露。热管21与下盖23密封连接，保证液体不会泄露。伸入冷却液流道22的部分应尽量大。冷却流道在热管21处的流通宽度应等于没有热管21处的宽度，减少因流速变化引起的压降。
所述上盖24上开有贯穿下盖23和箱体1的散热孔25，所述散热孔25不与冷却液流道22连通。散热孔25用于增强空气与电池单体5表面的对流换热面积，并且可以通过控制风扇3功率从而控制流经散热孔25的空气流速，增强对流换热效果。在箱体1内温度处理常温状态时，风扇3和水泵不工作，此时通过散热孔25进行空气自然对流进行散热。
所述箱体1的内底面上设有凸台11，所述凸台11设于相邻两个电池单体5之间；所述凸台11上开有通孔，所述温度传感器6的探测端通过通孔伸入箱体1内，且温度传感器6与箱体1密封连接。
为了加快电池单体5表面的热量传递到热管21的速度，所述热管21通过导热硅胶片与电池单体5接触。
为了方便冷却板4的安装，所述冷却板4通过安装块40固定安装于所述箱体1的底部上。
本结构采用散热孔25将电池模组设计为上下贯穿的结构。上部有连接热管21的水冷系统，底部有风冷系统，可根据电池温度设置不同的工作功率，对电池模块进行散热。满工作功率状态下，冷却液在上部吸收热量而升温后，在冷却板4处依靠肋片42与气流进行换热降温，另外，本发明可以在冷却板4侧面吸气，不需要在下方预留额外的吸气位置，节省了空间。本发明使用分叉装状冷却液流道22，合理设置冷却板4的流道管41位置和散热孔25位置，在结合液冷和强制风冷的情况下，散热效果良好。根据箱体1内的电池单体5在不同功率工作下的温度，通过所述温度传感器6和控制器在节能模式，正常模式，性能模式间切换，实现节能效果。本发明利用冷却液流道22结合热管21传热，简化液体流道，避免漏液危险，安全性较高。节省箱体1空间，结构简单便于更换任意模块，安装方便，维护便利。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，包括箱体，可拆卸盖合于箱体上的盖体，以及设于箱体底面上的风扇和冷却板；所述箱体内设有多个电池单体，且相邻电池单体之间具有间隙；所述盖体的底端设有热管，且盖体的内部设有冷却液流道，所述热管的一端插入所述间隙内且与电池单体接触而吸收电池单体产生的热量，热管的另一端伸入冷却液流道；所述风扇产生的气流作用于冷却板上，所述冷却板的冷却液流道的入口与液泵的出口连接，冷却液流道的出口与冷却板的入口连接，冷却板出口与液泵的入口连接；所述箱体的底端设有温度传感器，所述温度传感器的探测端伸入箱体内，温度传感器将接收到的温度信号发送给控制器，控制器控制风扇和液泵的工作状态和转速。
2.根据权利要求1所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，当温度传感器检测到的温度小于第一设定值时，风扇和液泵不工作；当温度高于第一设定值且小于第二设定值时，控制器控制风扇启动工作，同时液泵不工作；当温度高于第二设定值且小于第三设定值时，控制器控制风扇和液泵启动工作，且风扇和液泵以第一设定转速值工作；当温度高于第三设定值时，控制器控制风扇和液泵以第二设定转速值工作。
3.根据权利要求1所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述冷却板包括多个流道管和肋片，所述流道管的两端均设有所述肋片，相两个流道管通过肋片密封连接在一起。
4.根据权利要求1所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述箱体的内部设有用于限制电池单体位置的突起。
5.根据权利要求1所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述盖体包括下盖和上盖，所述下盖可拆卸盖合于箱体的上端，所述冷却液流道设于下盖的上表面上，所述上盖密封盖合于下盖上。
6.根据权利要求5所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述上盖上开有贯穿下盖和箱体的散热孔，所述散热孔不与冷却液流道连通。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述箱体的内底面上设有凸台，所述凸台设于相邻两个电池单体之间；所述凸台上开有通孔，所述温度传感器的探测端通过通孔伸入箱体内，且温度传感器与箱体密封连接。
8.根据权利要求1至6任一项所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述热管通过导热硅胶片与电池单体接触。
9.根据权利要求1或3所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述冷却板通过安装块固定安装于所述箱体的底部上。
10.根据权利要求1或2所述的一种液冷结合强制性风冷的电池冷却箱，其特征在于，所述控制器为单片机或PLC。
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