CN112349997A - 一种热管传热的浸泡式液冷电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热管传热的浸泡式液冷电池模组，包括模组底板及设置于模组底板上的外置换热器和液冷电池模组，外置换热器由密封固定于模组底板上的循环液壳体及设置于循环液壳体内的散热翅片构成，液冷电池模组由密封固定于模组底板上的模组外壳、套设安装于模组外壳内的模组内壳、套设安装于模组内壳内的电池及封装于模组外壳上部的模组盖板构成，模组底板内部采用热管结构作为电池和浸泡液体传递热量或冷量至外置换热器的传热通道。本发明有效解决了模组内电池单体间温差大，电池单体温度场分布梯度大，电池冷却效率不高的问题，有效解决了电池模组内抑制热失控扩散的问题，采用热管传热至外置换热器，有效解决了浸泡液体体粘度较大、流阻较大，流动循环能量消耗较大的问题。

Description

一种热管传热的浸泡式液冷电池模组
技术领域
本发明属于浸泡式液冷电池模组技术领域，具体涉及一种热管传热的浸泡式液冷电池模组。
背景技术
本发明属于浸泡式液冷电池模组技术领域，具体涉及一种热管传热的浸泡式液冷电池模组。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷提供一种热管传热的浸泡式液冷电池模组，有效解决电池模组快速冷却或加热使得电池温度均匀且保持在适宜工作温区，且能够抑制电池电极氧化，抑制电池芯体热失控发生及在热失控发生时抑制热失控扩散，抑制电池芯体燃烧爆炸等问题。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于包括模组底板及设置于模组底板上的外置换热器和液冷电池模组；所述外置换热器由密封固定于模组底板上的循环液壳体及设置于循环液壳体内的散热翅片构成，其中散热翅片焊接固定于模组底板上，循环液壳体上设有循环液进液口和循环液出液口，外部循环液通过循环液进液口和循环液出液口在循环液壳体内与散热翅片进行热交换；所述液冷电池模组由密封固定于模组底板上的模组外壳、套设安装于模组外壳内的模组内壳、套设安装于模组内壳内的电池及封装于模组外壳上部的模组盖板构成，其中模组盖板上设有浸泡液体加注孔及堵头，模组内壳与模组盖板、模组外壳及模组底板之间构成环绕电池的浸泡液体通道；所述模组底板内部采用热管结构作为电池和浸泡液体传递热量或冷量至外置换热器的传热通道。
优选的，所述浸泡液体为温度-60~200℃范围内流动性好、绝缘性好、阻燃性好、抗氧化的可直接浸泡电池的液体。
优选的，所述模组底板采用平板热管传热通道结构及通道排布，热管芯体结构采用烧结金属粉末芯结构、槽道结构或丝网屏芯结构中的一种或多种。
优选的，所述电池外部设有外壳且外壳的外表面设有绝缘层形成绝缘外壳，该电池由多个单体电池构成。
优选的，所述模组内壳两边侧板及底部电池支撑板上均布满通孔，电池设置于模组内壳内部且安装于底部电池支撑板上，用于实现浸泡液体与电池之间充分接触换热。
优选的，所述模组内壳两侧立板上分别设有长螺钉安装孔，模组底板上与模组内壳长螺钉安装孔相对应的位置设有底部封闭盲孔的固定螺纹孔，长螺钉连接模组内壳长螺钉安装孔及模组底板固定螺纹孔共同固定电池至模组外壳内。
优选的，所述模组底板的两端分别设有实现电池模组与设备安装的自身安装孔；所述电池模组的密封达到IP68密封防护等级。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：浸泡液体与模组内电池单体直接浸泡接触，电池表面换热系数高、接触面积大、有效接触分布均匀可靠，散热效率高、散热性能稳定可靠，可有效降低电池大倍率充放电情况下表面温度，以及降低电池局部温度高引起电池寿命衰减问题和热失控问题发生概率。浸泡液体可有效抑制电池电极长期工作在恶劣工况下发生氧化局部高温引起热失控。同时浸泡液体在发生热失控的时候可有效抑制燃烧、爆炸以及热失控的传递扩散。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的组装结构示意图；
图3是本发明中模组底板和外置换热器的结构示意图；
图4是本发明中模组内壳的结构示意图；
图5是本发明中模组内壳的结构示意图；
图6是本发明中模组内壳的内部结构示意图；
图7是本发明中模组盖板的结构示意图。
图中：1-模组盖板，2-长螺钉，3-电池，4-模组内壳，5-模组外壳，6-外置换热器，7-模组底板，8-循环液进液口，9-循环液出液口，10-散热翅片，11-固定螺纹孔，12-自身安装孔，13-立板，14-侧板，15-长螺钉安装孔，16-通孔，17-堵头，18-电池支撑板。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的技术方案，如图1-5所示，一种热管传热的浸泡式液冷电池模组，包括模组底板7及设置于模组底板7上的外置换热器6和液冷电池模组；所述外置换热器6由密封固定于模组底板7上的循环液壳体及设置于循环液壳体内的散热翅片10构成，其中散热翅片10焊接固定于模组底板7上，循环液壳体上设有循环液进液口8和循环液出液口9，外部循环液通过循环液进液口8和循环液出液口9在循环液壳体内与散热翅片10进行热交换；所述液冷电池模组由密封固定于模组底板7上的模组外壳5、套设安装于模组外壳5内的模组内壳4、套设安装于模组内壳4内的电池3及封装于模组外壳5上部的模组盖板1构成，其中模组盖板1上设有浸泡液体加注孔及堵头17，模组内壳4与模组盖板1、模组外壳5及模组底板7之间构成环绕电池3的浸泡液体通道；所述模组底板7内部采用热管结构作为电池3和浸泡液体传递热量或冷量至外置换热器6的传热通道。
本发明所述浸泡液体为温度-60~200℃范围内流动性好、绝缘性好、阻燃性好、抗氧化的可直接浸泡电池的液体。
本发明所述模组底板7采用平板热管传热通道结构及通道排布，热管芯体结构采用烧结金属粉末芯结构、槽道结构或丝网屏芯结构中的一种或多种。
本发明所述电池3外部设有外壳且外壳的外表面设有绝缘层形成绝缘外壳，该电池3由多个单体电池构成。
本发明所述模组内壳4两边侧板14及底部电池支撑板18上均布满通孔16，电池3设置于模组内壳4内部且安装于底部电池支撑板18上，用于实现浸泡液体与电池3之间充分接触换热。
本发明所述模组内壳4两侧立板13上分别设有长螺钉安装孔15，模组底板7上与模组内壳4长螺钉安装孔15相对应的位置分别设有底部封闭盲孔的固定螺纹孔11，长螺钉2连接模组内壳4长螺钉安装孔15及模组底板7固定螺纹孔11共同固定电池3至模组外壳5内。
本发明所述模组底板7的两端分别设有实现电池模组与设备安装的自身安装孔12；所述电池模组的密封达到IP68密封防护等级。
本发明所述散热翅片10结构和尺寸有利于外循环冷却或加热液体与模组底板7换热；所述浸泡液体通道尺寸适宜通道内冷却液体自然对流循环，提升电池模组内部温度均匀性。
本发明的工作过程为：电池3工作时产生热量，热量通过环绕电池的浸泡液体传递至底部模组底板7，再通过模组底板7内部的热管结构的热通道传递至外置换热器6，然后在外置换热器6中通过焊接在热管上的散热翅片10与外循环液体进行热交换完成散热过程；电池3预热时，外接循环液体为高温流体，在外置换热器6中通过焊接在外置底板7上的散热翅片10换热，然后通过模组底板7内部热管结构热通道传递热量至环绕电池的浸泡液体，浸泡液体传递至电池3，完成对电池3的预热过程；电池3在散热和预热时，浸泡液体与电池接触充分，传热效率高传热均匀，保证了电池3快速散热与快速升温，模组底板7的热管结构保证了电池3单体周边的温度一致，进而保证了电芯温度的一致性。
综上所述，本发明的有益效果为：由于外循环冷却液通过外置换热器与热管交换热量，外循环冷却液流动阻力大幅减小，冷却液外循环泵功耗较小。外循环冷却液通过模组底板7内置热管均匀导入热量或冷量，流量大小不再影响电池模组内部温度分布，电池模组内各单体的温度一致性好。浸泡液体直接环绕浸泡模组内电池，传热接触面积大、各单体接触面积一致且均匀，传热系数大，各电池单体散热好、各电池单体电芯温度一致性好，有利于电池大容量充放电散热和电池寿命提高。
本发明浸泡液体可有效抑制电池电极长期工作在恶劣工况下发生氧化以及由于氧化局部高温引起热失控。本发明在电池在发生热失控时，浸泡冷却液体阻燃，会抑制电池燃烧。当电池发生鼓包或涨裂时，浸泡冷却液体会迅速填充变形空间和裂隙空间，以高效的传热和阻隔氧气接触电芯阻止热失控向燃烧和爆炸发展，模组的高效传热通道可以把热量及时传递至外部的循环液体把热量传递出去，避免模组内产生高温引起其它电芯发生热失控，把热失控限制在极小范围内，提高电池模组的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (7)

1.一种热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于包括模组底板及设置于模组底板上的外置换热器和液冷电池模组；所述外置换热器由密封固定于模组底板上的循环液壳体及设置于循环液壳体内的散热翅片构成，其中散热翅片焊接固定于模组底板上，循环液壳体上设有循环液进液口和循环液出液口，外部循环液通过循环液进液口和循环液出液口在循环液壳体内与散热翅片进行热交换；所述液冷电池模组由密封固定于模组底板上的模组外壳、套设安装于模组外壳内的模组内壳、套设安装于模组内壳内的电池及封装于模组外壳上部的模组盖板构成，其中模组盖板上设有浸泡液体加注孔及堵头，模组内壳与模组盖板、模组外壳及模组底板之间构成环绕电池的浸泡液体通道；所述模组底板内部采用热管结构作为电池和浸泡液体传递热量或冷量至外置换热器的传热通道。
2.根据权利要求1所述的热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于：所述浸泡液体为温度-60~200℃范围内流动性好、绝缘性好、阻燃性好、抗氧化的可直接浸泡电池的液体。
3.根据权利要求1所述的热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于：所述模组底板采用平板热管传热通道结构及通道排布，热管芯体结构采用烧结金属粉末芯结构、槽道结构或丝网屏芯结构中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于：所述电池外部设有外壳且外壳的外表面设有绝缘层形成绝缘外壳，该电池由多个单体电池构成。
5.根据权利要求1所述的热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于：所述模组内壳两边侧板及底部电池支撑板上均布满通孔，电池设置于模组内壳内部且安装于底部电池支撑板上，用于实现浸泡液体与电池之间充分接触换热。
6.根据权利要求1所述的热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于：所述模组内壳两侧立板上分别设有长螺钉安装孔，模组底板上与模组内壳长螺钉安装孔相对应的位置分别设有底部封闭盲孔的固定螺纹孔，长螺钉连接模组内壳长螺钉安装孔及模组底板固定螺纹孔共同固定电池至模组外壳内。
7.根据权利要求1所述的热管传热的浸泡式液冷电池模组，其特征在于：所述模组底板的两端分别设有实现电池模组与设备安装的自身安装孔；所述电池模组的密封达到IP68密封防护等级。
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