CN112510285A - 一种车用电池模组的散热方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种汽车用电池模组的散热方法，包括以下步骤：监测电池模组的温度；电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷散热单元；控制液冷散热单元的流速；所述液冷散热单元的流速在最大流速限制内与所述电池模组的温度成正比；电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷散热单元；控制风冷散热单元的转速；所述风冷散热单元的转速在最大风速限制内与所述电池模组的温度成正比。分步散热的方法既可以满足电池模组的散热需求，也无须消耗过多的额外电力。

Description

一种车用电池模组的散热方法及装置
技术领域
本发明涉及电动汽车用动力，特别提供了一种车用电池模组的散热方法及装置。
背景技术
电动汽车的电池在工作的时候会产生热量的，同时电池包处于一个相对封闭的环境，就会导致电池的温度上升。而对于电池而言，过热温度过高，带来的后果也是不可估量的，轻者温度过高，影响到电池的性能，严重的时候热量不散发出去还会出现自燃带来安全隐患。根据现有电动汽车散热方式来看，分为以下几种，第一种类型采用的水冷却的方式，这种冷却的方式是依靠散热器内部的冷却液的流动将内部的高温带出去，与外界冷空气接触降温。通过冷却液循环完成散热；第二种类型采用风冷的方式来进行，通过风扇、制冷系统向内吹冷风降温，或者让内部与外界的自然风形成对流来散热。
授权公告号为CN111755774A，授权公告日为2019年10月9日，名称为《电动汽车的热管理控制方法》的发明公开专利，公开了一种电动汽车的热管理控制方法，通过电池控制回路温度的变化开启与关闭冷却主路与冷却动力系控制回路的冷却支路之间阀门，控制冷却液与电池控制回路进行热交换以提高所述电池控制回路的温度；该方法既能够提高散热效率，又能够很好地利用动力系控制回路产生的热量。
现有技术的不足之处在于，单独的通过冷却液的自由循环流动将热量带走，使整个电池包的温度均衡统一，或者单独的在电池模组一端加装散热风扇，另一端留出通风孔，使空气在电芯的缝隙间加速流动，带走电芯工作时产生的高热量，使用一种散热方法，冷却液的循环或者散热风扇的转动需要一直保持工作状态，需要消耗额外的电力。
发明内容
针对目前电动汽车用动力电池模组存在的上述问题，本发明提供了一种车用电池模组的散热方法及装置。
一种汽车用电池模组的散热方法，包括以下步骤：
监测电池模组的温度；
电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷散热单元；所述第一温度阈值设置为10℃；所述液冷散热单元为电池模组盒体的底部散热板，所述散热板为中空结构，所述散热板中空结构设置有通过冷却液的散热铝管，所述散热铝板以S型分布于所述散热板上；
控制液冷散热单元的流速；所述液冷散热单元的流速在最大流速限制内与所述电池模组的温度成正比；
电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷散热单元；所述第二温度阈值设置为25℃；所述风冷散热单元包括所述电池模组内部的通风孔和所述电池模组外部的散热风扇。
控制风冷散热单元的转速；所述风冷散热单元的转速在最大风速限制内与所述电池模组的温度成正比；
上述的汽车用电池模组的散热方法，所述监测电池模组的温度的方法是，所述电池模组盒体的上方设置有监测温度的传感器。
上述的汽车用电池模组的散热方法，所述冷却液采用水与乙二醇混合物，其比例是各占50％。
一种电池模组的散热装置，包括：
温度监测单元，监测电池模组的温度；
液冷控制单元，电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷单元为电池模组提供散热，所述液冷散热单元的流速在最大流速限制内与所述电池模组的温度成正比；
风冷控制单元，电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷单元为电池模组提供散热，所述风冷散热单元的转速在最大风速限制内与所述电池模组的温度成正比。
上述的电池模组的散热装置，所述电池模组的散热装置上方设置有监测温度的接触式温度传感器；所述电池模组的温度设置两个温度阈值，第一温度阈值为10℃，第二温度阈值为25℃；所述电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷散热单元；所述液冷散热单元为电池模组盒体的底部散热板，所述散热板为中空结构，所述散热板中空结构设置有通过冷却液的散热铝管，所述散热铝板以S型分布于所述散热板上；所述电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷散热单元，所述风冷散热单元为设置于电池模组内部的通风孔和电池模组外部的散热风扇。
一种电池模组，包括盒体、散热板、电池组、多个散热柱。所述盒体为金属盒体；所述散热板设置于盒体底部，散热板为中空结构，散热板中间设置有可以通过冷却液的散热铝管，散热铝管以S型分布于散热板上，散热铝管还包括一个进液口和一个出液口，所述冷却液为水与乙二醇混合物，其比例是各占50％；所述电池组包括多个柱形锂电池；所述多个柱形锂电池之间放置所述散热柱。
上述的电池模组，所述散热柱为十字形，所述散热柱的柱体轮廓紧贴电池圆柱体轮廓；所述散热柱中间开有散热通孔。
上述的电池模组，还包括固定板，所述固定板设置于所述散热柱上方，所述固定板上开有与所述散热柱相配合的孔。
上述的电池模组，所述散热柱和所述固定板的材料为导热硅胶。
上述的电池模组，所述电池组与所述散热板之间放置导热硅胶片；所述电池模组的盒体顶端的盖板与所述固定板之间放置导热硅胶片。
本发明提供的一种车用电池模组的散热方法在不同温度下启动不同的散热方法，不仅提高了散热效果，也无须一直保持液冷、风冷的一直运行。
本发明提供的一种车用电池模组的散热装置
本发明提供了一种车用电池模组的散热方法及装置，电池模组使用过程中，当电池模组温度未达到设定的第一温度阈值时，通过电池模组的金属盒体及包覆电池的多种散热材料与外界的温度交换达到散热效果；当电池模组的温度达到设定的第一温度阈值时，通过液冷散热系统中的冷却液的循环流动散热；当电池模组的温度达到设定的第二温度阈值时，通过风冷系统的多个风扇高效散热。分步散热的方法既可以满足电池模组的散热需求，也无须消耗过多的额外电力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电池模组的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的散热板S型导热铝管的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的开设液体通道的散热柱的剖面图；
图4为本发明实施例提供的散热柱开设液体通道的电池模组剖面图。
附图标记说明：
1、散热柱；1.1，风冷通道；1.2、液冷通道；1.2.1、进液孔；1.2.2、出液孔；2、固定板；3、盒体；4、散热板；5、电池。
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。
本发明提供了一种汽车用电池模组的散热方法，应用于车载电池的散热。
所述汽车为新能源汽车。可以是纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)，也可以是混合动力电动汽车(HEV)等。
所述汽车用电池模组可以为多个蓄电池或者多个燃料电池组建构成的电池包。蓄电池适用于纯电动汽车，包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池、三元锂电池。优选地，所述汽车用电池模组为多个锂电池组成的电池包。
所述散热方法可以是目前应用较多的利用气体(空气)作为传热介质，有害气体产生时能有效通风，成本较低；也可以外接风扇散热器，利用风扇的高速运转带走热量；还可以是通过冷却液的流动带走热量。在一个优选的实施例中，同时利用对流散热、液冷散热以及风冷散热对电池模组进行散热。
所述汽车用电池模组的散热方法包括以下步骤：
步骤一：监测电池模组的温度。
在该步骤中，所述电池模组盒体外壳的上方设置有监测温度的传感器；温度传感器可为接触式温度传感器，也可为非接触式温度传感器；优选的，所述电池模组所用温度传感器为接触式温度传感器，接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，使两者进行充分的热交换而达到同一温度；这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。
进一步的，电动汽车电池理想的工作温度一般为10-45℃；电动汽车电池最佳的工作温度一般为25℃。为电池模组的温度设置两个温度阈值，第一温度阈值为10℃，第二温度阈值为25℃。
步骤二：电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷散热单元。
所述液冷散热单元设置于所述电池模组的底部；具体的，所述液冷散热单元为电池模组盒体的底部散热板，所述散热板为中空结构，通过散热铝管与冷却液形成液冷散热系统，散热铝板以S型分布于散热板上；优选的，冷却液采用水与乙二醇混合物，其比例是各占50％。
步骤三：控制液冷散热单元的流速；随着电池模组温度的升高，液冷散热单元内的冷却液的流动速度也随之加快。
步骤四：电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷散热单元；
所述风冷散热单元为设置于电池模组内部的通风孔和电池模组外部的散热风扇，增加电池内部的空气流动性，带走散发在空中的热量，降低电池模组的温度。
步骤五：控制风冷散热单元的转速；随着电池模组温度的升高，风冷散热单元的风扇转动速度也随之加快。
本发明的一个实施方式中，提供了一种电池模组的散热装置，所述散热装置包括：
温度监测单元，监测电池模组的温度；
液冷控制单元，电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷单元为电池模组提供散热；
风冷控制单元，电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷单元为电池模组提供散热。
优选的，电池模组的上方设置有监测温度的接触式温度传感器，接触式温度传感器需要与电池模组的盒体外壳热接触，监测电池模组的温度。为电池模组的温度设置两个温度阈值，第一温度阈值为10℃，第二温度阈值为25℃。电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷散热单元；液冷散热单元设置于电池模组的底部；具体的，液冷散热单元为电池模组盒体的底部散热板，散热板为中空结构，通过散热铝管与冷却液形成液冷散热系统，散热铝管以S型分布于散热板上；冷却液采用水与乙二醇混合物，其比例是各占50％。电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷散热单元，风冷散热单元为设置于电池模组内部的通风孔和电池模组外部的散热风扇，增加电池内部的空气流动性，带走散发在空中的热量，降低电池模组的温度。
本发明的另一个实施方式中，提供了一种电池模组，如图1所示，所述电池模组包括：盒体3、散热板4、电池组、多个散热柱1。
具体的，所述盒体3为金属盒体，保证盒体3强度的同时，散热性也更为良好；
所述散热板设置于盒体3底部，散热板4为中空结构，散热板4中间设置有可以通过冷却液的散热铝管，散热铝管以S型分布于散热板上，散热铝管还包括一个进液口和一个出液口；优选的，散热板4采用铝板，冷却液采用水与乙二醇混合物，其比例是各占50％；
所述电池组包括多个柱形锂电池，各个锂电池之间放置散热柱1，散热柱上方设置有固定板2；优选的，如图3所示，散热柱1为十字形，十字形散热柱1的柱体轮廓紧贴电池圆柱体轮廓，固定板2上开有与十字形散热柱1相配合的孔；进一步的，十字形散热柱1中间开有散热通孔，散热柱1和固定板2的材料为导热硅胶，硅胶片本身具备优秀的绝缘性能和压缩性能，能够对电池组与铝管起到很好地保护作用；再进一步的，电池组发热量较大的正负电极则采用导热硅胶片，通过硅胶片将热量传导到基板散热效果的金属盒体3上；更进一步的，在电池组之间与电池底部散热铝板增加导热硅胶片，除了能起到很好的热量传导工作，还能在电池组之间形成很好的隔离减震作用，能够有效地避免电池之间的因摩擦震动导致的短路、磨损现象。
在本发明提供的另一个实施例中，如图3和图4所示，盒体3底部和顶部同时设置散热板4，盒体3底部的散热板4开设有冷却液进液口，盒体3顶部的散热板4开设有冷却液出液口，盒体3底部散热板4上设置有S型散热铝管，盒体3底部的散热铝管与散热柱1的液体通道1.2相连接，散热柱内开设有液体通道1.2，各散热柱的液体通道可以通过密闭的管道串行连通，液体通道可以是圆柱形管状，也可以是其他形状；盒体3顶部散热板4上也设置有S型散热铝管，盒体3顶部的散热铝管也与散热柱1的液体通道1.2相连接，盒体3底部的散热铝管、散热柱1的液体通道以及盒体顶部的散热铝管相连通；液冷散热单元启动后，冷却液经盒体3底部的散热板4的冷却液进液口流动至散热柱1的液冷通道1.2下端的进液孔1.2.1，然后经散热柱1液冷通道1.2流动至散热柱1的液冷通道1.2上端的出液孔1.2.2，然后冷却液由盒体3顶部的散热板4开设的冷却液出液口流出，带走热量。冷却液在电池模组内的多个散热柱1和底部以及顶部的散热板4之间循环流动，提高了散热效率，同时，散热柱1中间开设的风冷通道1.1也可以同时散热，散热效果更良好。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种汽车用电池模组的散热方法，包括以下步骤：
监测电池模组的温度；
电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷散热单元；所述第一温度阈值设置为10℃；所述液冷散热单元为电池模组盒体的底部散热板，所述散热板为中空结构，所述散热板中空结构设置有通过冷却液的散热铝管，所述散热铝板以S型分布于所述散热板上；
控制液冷散热单元的流速；所述液冷散热单元的流速在最大流速限制内与所述电池模组的温度成正比；
电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷散热单元；所述第二温度阈值设置为25℃；所述风冷散热单元包括所述电池模组内部的通风孔和所述电池模组外部的散热风扇。
控制风冷散热单元的转速；所述风冷散热单元的转速在最大风速限制内与所述电池模组的温度成正比。
2.如权利要求1所述的汽车用电池模组的散热方法，其特征在于：所述监测电池模组的温度的方法是，所述电池模组盒体的上方设置有监测温度的传感器。
3.如权利要求2所述的汽车用电池模组的征在于：所述冷却液采用水与乙二醇混合物，其比例是各占50％。
4.一种电池模组的散热装置，包括：
温度监测单元，监测电池模组的温度；
液冷控制单元，电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷单元为电池模组提供散热，所述液冷散热单元的流速在最大流速限制内与所述电池模组的温度成正比；
风冷控制单元，电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷单元为电池模组提供散热，所述风冷散热单元的转速在最大风速限制内与所述电池模组的温度成正比。
5.如权利要求4所述的电池模组的散热装置，其特征在于：
所述电池模组的散热装置上方设置有监测温度的接触式温度传感器；
所述电池模组的温度设置两个温度阈值，第一温度阈值为10℃，第二温度阈值为25℃；所述电池模组的温度达到第一温度阈值时，启动液冷散热单元；所述液冷散热单元为电池模组盒体的底部散热板，所述散热板为中空结构，所述散热板中空结构设置有通过冷却液的散热铝管，所述散热铝板以S型分布于所述散热板上；所述电池模组的温度达到第二温度阈值时，启动风冷散热单元，所述风冷散热单元为设置于电池模组内部的通风孔和电池模组外部的散热风扇。
6.一种电池模组，其特征在于：
包括盒体、散热板、电池组、多个散热柱。
所述盒体为金属盒体；
所述散热板设置于盒体底部，散热板为中空结构，散热板中间设置有可以通过冷却液的散热铝管，散热铝管以S型分布于散热板上，散热铝管还包括一个进液口和一个出液口，所述冷却液为水与乙二醇混合物，其比例是各占50％；
所述电池组包括多个柱形锂电池；
所述多个柱形锂电池之间放置所述散热柱。
7.如权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述散热柱为十字形，所述散热柱的柱体轮廓紧贴电池圆柱体轮廓；所述散热柱中间开有散热通孔。
8.如权利要求7所述的电池模组，其特征在于，还包括固定板，所述固定板设置于所述散热柱上方，所述固定板上开有与所述散热柱相配合的孔。
9.如权利要求8所述的电池模组，其特征在于，所述散热柱和所述固定板的材料为导热硅胶。
10.如权利要求9所述的电池模组，所述电池组与所述散热板之间放置导热硅胶片；所述电池模组的盒体顶端的盖板与所述固定板之间放置导热硅胶片。
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