CN113140823A - 一种一体式温控电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式温控电池包，包括箱体和电芯模组，电芯模组固定在箱体内，箱体底部设有用于冷却电芯模组的液冷管，液冷管内流通有冷却液，液冷管与一流道宽度调节机构连接。本发明可方便地调整制动灯开关位置，实现快速、准确调整制动灯开关装配位置，提高装配质量和缩短工时。与传统通断冷却液的温控方式相比，本发明可以始终在液冷管中保持冷却液流动，无需冷却液反复进入、充填冷却管道以及反复加压，可节约冷却液重新加速加压的时间，因此可加快热交换时热平衡的取得，提高温度变化响应速度，并可提高电池包工作稳定性。

Description

一种一体式温控电池包

技术领域

本发明涉及一种电池，更具体地说，它涉及一种一体式温控电池包。

背景技术

电池包的液冷系统与箱体开始往一体化发展，但一体化使系统结构简化的同时，也带来了热管理能量损失严重的问题。由于人类对能源需求的急剧扩大和环境污染的日益加重，全球加速了绿色环保高性能电池的发展，电池的应用领域由数码产品延伸到交通动力、储能、航天、通信备用电源等，其中近些年兴起的新能源汽车就是电池产品使用大户，电池包是新能源车辆上的核心部件之一，其中，冷却系统又是电池包上的重要组成部分，能够对电池包进行冷却以防止电池包过热乃至起火、爆炸等危险情况发生，因此对电池的性能、寿命、安全有着非常大的影响。现有的冷却系统通常是通过冷媒的流动带走热量达到温控目的，但是在这一过程中只能控制冷媒的通断时间，即控制热交换的频次，及每次热交换的时长，这种冷却方式需反复通断冷媒使得冷媒需反复进入冷却管道，反复加压，每次热交换热平衡的取得过程拉长，温控波动大，温度变化响应速度较慢，不利于电池包的稳定工作。公开号为CN207587930U的实用新型专利于2018年7月6日公开了一种电池包液冷结构及电池包，涉及动力电池技术领域，该电池包液冷结构由下至上依次包括托盘、用于固设液冷管的内板和与托盘固接的顶板，顶板与内板卡接，液冷管与顶板之间设有第一导热层，内板与托盘之间设有保温层，内板与托盘相匹配，且液冷管和内板均置于顶板与托盘所围成的空间内。该实用新型的电池包液冷结构具有实用性高且热管理性佳的特点，但是该实用新型的硬件配置也仅能实施常规冷却方式，也难以避免上述热交换过程长，温控波动大，温度变化响应速度慢等问题。

发明内容

现有的电池包冷却系统热交换时热平衡的取得过程较长，温控波动大，温度变化响应速度慢，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可加快热交换时热平衡的取得，提高温度变化响应速度，温控波动小的一体式温控电池包。

本发明的技术方案是：一种一体式温控电池包，包括箱体和电芯模组，电芯模组固定在箱体内，箱体底部设有用于冷却电芯模组的液冷管，液冷管内流通有冷却液，液冷管与一流道宽度调节机构连接。本发明通过设置流道宽度调节机构可增加温控调节手段。当环境温度较高时，液冷管应以最大冷却效率工作，此时可通过流道宽度调节机构扩大液冷管内的流道宽度，增大冷却液流量，加快热交换速率，利于电芯模组工作产生的热量在更短时间内散发；当环境温度较低时，液冷管只需以较低冷却效率工作，使电池包在一适当的温度下达成热平衡，既防止过热，又防止温度过低影响电池电解质活性，此时可通过流道宽度调节机构缩小液冷管内的流道宽度，减小冷却液流量，获得适当的热交换速率。本发明通过流道宽度调节机构改变液冷管与电芯模组的有效热交换面积，达到调节热交换速率的目的，与传统通断冷却液的温控方式相比，本发明可以始终在液冷管中保持流动，可节约冷却液重新加速加压的时间，减少冷却液重新加速加压造成的波动，因此可加快热交换时热平衡的取得，提高温度变化响应速度，温控波动小。

作为优选，所述流道宽度调节机构包括螺杆、螺母块、连杆、螺杆支架和液冷管滑动壁，螺杆支架固定在箱体底部，螺杆转动连接在螺杆支架上，螺母块螺纹连接在螺杆上，螺母块与箱体间设有防转结构，液冷管的一侧为开放结构，液冷管滑动壁滑动连接在液冷管开放侧的开口内，连杆设于螺母块顶部的立杆上并与液冷管滑动壁铰接。螺母块受防转结构制约无法转动，因此当螺杆在电机驱动下转动时，螺母块与螺杆间的相对转动可转化为螺母块的轴向移动，螺母块轴向移动时通过连杆推拉液冷管滑动壁，从而改变液冷管的内腔大小，实现流道宽度的调节。

作为优选，箱体底部设有底面梁，电芯模组架空在底面梁上，液冷管布设于底面梁间的空隙内。底面梁将电芯模组架空，可形成便于液冷管和流道宽度调节机构安装的空间。

作为优选，底面梁上架设有绝缘铝板，电芯模组置于绝缘铝板上方，液冷管与绝缘铝板接触。液冷管宽度有限，通过绝缘铝板与电芯模组间接接触，利用绝缘铝板的导热性形成更大的散热面，对电芯模组进行更好的散热。

作为优选，液冷管与绝缘铝板间还设有导热层。导热层具有良好导热性及柔性，可在液冷管与绝缘铝板消弭间隙，与液冷管、绝缘铝板都实现充分接触，使液冷管、绝缘铝板形成更好的融合，产生更好的整体热传递效果。

作为优选，箱体外套接有固定压条，固定压条压在露在箱体外的绝缘铝板边缘上。固定压条可将绝缘铝板压紧固定在底面梁上，同时固定压条环绕在箱体外围，可提高箱体的强度。

作为优选，固定压条内周面与箱体外表面之间的空隙内设有填充胶。填充胶粘接固定压条和箱体，使二者形成一个整体，提高电池包整体结构强度。

作为优选，固定压条表面设有绝缘层。由于有绝缘层，固定压条即使与箱体接触也可保持绝缘，降低电池包发生短路的可能性。

作为优选，液冷管与箱体底部之间设有隔热泡棉。设置隔热泡棉可避免液冷管与箱体底部发生热传导，降低液冷管冷却能力。

本发明的有益效果是：

提高温控效率。与传统通断冷却液的温控方式相比，本发明可以始终在液冷管中保持冷却液流动，无需冷却液反复进入、充填冷却管道以及反复加压，可节约冷却液重新加速加压的时间，因此可加快热交换时热平衡的取得，提高温度变化响应速度。

提高电池包工作稳定性。本发明的液冷管中始终有冷却液流动，仅需通过液冷管流道宽度的调节改变冷却液流量、流速，调节较为柔和，可减少冷却液重新加速加压造成的压力、流速的波动，温控波动小，利于电池包的稳定输出。

温控手段多样。本发明可以继续沿用现有液冷系统的硬件配置，以自身改变冷却液流量的温控方式结合现有的流速、压力调节等温控方式，产生更多样温控手段，取得更精细、高效的综合温控效果。

附图说明

图1为用本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中流道宽度调节机构的一种结构示意图。

图中，1-箱体，2-电芯模组，3-液冷管，4-底面梁，5-绝缘铝板，6-导热层，7-固定压条，8-填充胶，9-隔热泡棉，10-螺杆，11-螺母块，12-连杆，13-螺杆支架，14-液冷管滑动壁，15-从动锥齿轮，16-主动锥齿轮，17-立杆，18-导杆。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、图2所示，一种一体式温控电池包，包括箱体1和电芯模组2，电芯模组2固定在箱体1内，箱体1底部设有用于冷却电芯模组2的液冷管3，液冷管3内流通有冷却液，冷却液为水。液冷管3与一流道宽度调节机构连接。液冷管3的横截面呈矩形，液冷管3为直管，每个箱体1配置四根液冷管3且所有液冷管3平行，液冷管3两端各连接一公共集液管，两公共集液管分别为进液集液管和出液集液管。进液集液管通过进液管连接一加压泵，加压泵的驱动电机与一变频器的输出端电连接，加压泵通过管道与一冷水机的输出口相连，所述出液集液管与该冷水机的输出口通过回水管道相连。所述流道宽度调节机构包括螺杆10、螺母块11、连杆12、螺杆支架13和液冷管滑动壁14，螺杆支架13固定在箱体1底部，螺杆10转动连接在螺杆支架13上，螺母块11螺纹连接在螺杆10上，螺母块11与箱体1间设有防转结构，防转结构包括导杆18，导杆18固连在螺杆支架13上并贯穿螺母块11，液冷管3的一侧为开放结构，液冷管滑动壁14滑动连接在液冷管3开放侧的开口内，且液冷管滑动壁14周面设有密封圈嵌槽，密封圈嵌槽内过盈嵌置有密封圈，密封圈嵌槽、密封圈构成液冷管滑动壁14与液冷管3间的动密封结构，确保液冷管滑动壁14在液冷管3开放侧滑动时保持液冷管3的密封。每根液冷管3对应一螺杆支架13，且液冷管3的封闭侧焊接在螺杆支架13上。连杆12设于螺母块11顶部的立杆17上并与液冷管滑动壁14的中部铰接。本流道宽度调节机构具有高、中、低三个工作档位，对应螺母块11在螺杆10上的三个位置，液冷管滑动壁14在液冷管3上也有三个停留位置点，可形成三种不同程度的流道宽度，与三个工作档位一一对应。四根液冷管3两根一组分为两组，每组对应一螺杆10，两螺杆10排列成直线。螺杆10一端通过从动锥齿轮输入扭矩，该从动锥齿轮与一主动锥齿轮啮合，主动锥齿轮连接在一流道宽度调节电机的输出端，流道宽度调节电机和主动锥齿轮均位于两螺杆10之间，两螺杆10上的两个从动锥齿轮位置相对。该流道宽度调节电机的驱动器与所述变频器均连接在一控制系统中，控制系统中还连有一内温传感器和外温传感器，内温传感器位于箱体1内，用于监测电池包的内环境温度；外温传感器位于箱体1外，用于监测电池包的外部环境温度。箱体1底部设有五根底面梁4，包括四根边梁和一根中间梁，底面梁4围合成日字形，其中中间梁中段设有缺口，用于安装所述流道宽度调节电机和主动锥齿轮。底面梁4为方管结构。电芯模组2架空在底面梁4上，液冷管3布设于底面梁4间的空隙内。底面梁4上架设有绝缘铝板5，电芯模组2置于绝缘铝板5上方，液冷管3与绝缘铝板5接触。液冷管3与绝缘铝板5间还设有导热层6，导热层6为导热垫。箱体1外套接有固定压条7，固定压条7压在露在箱体1外的绝缘铝板5边缘上，固定压条7与底面梁4通过螺钉固连，螺钉贯穿绝缘铝板5。固定压条7内周面与箱体1外表面之间的空隙内设有填充胶8。固定压条7表面设有绝缘层。液冷管3与箱体1底部之间设有隔热泡棉9，隔热泡棉9的中段也均设有缺口，供螺杆10通过。

本一体式温控电池包使用时，可通过所述控制系统预设电池包内环境温度，该预设温度为30℃，所述控制系统根据内、外环境温差决定所述加压泵及流道宽度调节机构的工作强度，所述加压泵的驱动电机具有高、中、低三档运行速度。当内、外环境温差在5℃内时，在控制系统的控制下，加压泵的驱动电机以中速运转，同时，流道宽度调节机构也处于中档工作档位，流道宽度调节电机驱动螺母块11到达中档工作档位对应位置，并带动液冷管滑动壁14移动到中档对应的位置，此时液冷管3内的流道宽度为中等；当电池包外部环境温度高于35℃时，液冷管3以最大冷却效率工作，控制系统向所述变频器发出控制指令，使变频器输出的电压驱动加压泵的驱动电机高速运转，冷却液可在液冷管3内高速流动，与此同时，控制系统通过流道宽度调节机构扩大液冷管3内的流道宽度，流道宽度调节电机驱动螺母块11到达高档工作档位对应位置，并带动液冷管滑动壁14移动到高档对应的位置，此时流道宽度调节机构处于高档工作档位，液冷管3内的流道宽度为最大，从而增大冷却液流量，加快热交换速率，利于电芯模组工作产生的热量在更短时间内散发；当环境温度低于25℃时，液冷管3只需以较低冷却效率工作，控制系统向所述变频器发出控制指令，使变频器输出的电压驱动加压泵的驱动电机低速运转，冷却液在液冷管3内低速流动，与此同时，控制系统通过流道宽度调节机构缩小液冷管3内的流道宽度，流道宽度调节电机驱动螺母块11到达低档工作档位对应位置，并带动液冷管滑动壁14移动到低档对应的位置，此时流道宽度调节机构处于低档工作档位，液冷管3内的流道宽度为最小，使电池包在30℃左右的内环境温度下达成热平衡，既防止过热，又防止温度过低影响电池电解质活性，此时可通过流道宽度调节机构缩小液冷管内的流道宽度，减小冷却液流量，获得适当的热交换速率。经过热交换的冷却液沿回水管道回流至所述冷水机的输入口，冷却后再输出，循环往复。

实施例2：

导热层6由导热结构胶灌注固化后构成。其余同实施例1。

Claims (9)

1.一种一体式温控电池包，包括箱体（1）和电芯模组（2），电芯模组（2）固定在箱体（1）内，箱体（1）底部设有用于冷却电芯模组（2）的液冷管（3），液冷管（3）内流通有冷却液，其特征是液冷管（3）与一流道宽度调节机构连接。

2.根据权利要求1所述的一体式温控电池包，其特征是所述流道宽度调节机构包括螺杆（10）、螺母块（11）、连杆（12）、螺杆支架（13）和液冷管滑动壁（14），螺杆支架（13）固定在箱体（1）底部，螺杆（10）转动连接在螺杆支架（13）上，螺母块（11）螺纹连接在螺杆（10）上，螺母块（11）与箱体（1）间设有防转结构，液冷管（3）的一侧为开放结构，液冷管滑动壁（14）滑动连接在液冷管（3）开放侧的开口内，连杆（12）设于螺母块（11）顶部的立杆上并与液冷管滑动壁（14）铰接。

3.根据权利要求1所述的一体式温控电池包，其特征是箱体（1）底部设有底面梁（4），电芯模组（2）架空在底面梁（4）上，液冷管（3）布设于底面梁（4）间的空隙内。

4.根据权利要求3所述的一体式温控电池包，其特征是底面梁（4）上架设有绝缘铝板（5），电芯模组（2）置于绝缘铝板（5）上方，液冷管（3）与绝缘铝板（5）接触。

5.根据权利要求4所述的一体式温控电池包，其特征是液冷管（3）与绝缘铝板（5）间还设有导热层（6）。

6.根据权利要求4所述的一体式温控电池包，其特征是箱体（1）外套接有固定压条（7），固定压条（7）压在露在箱体（1）外的绝缘铝板（5）边缘。

7.根据权利要求6所述的一体式温控电池包，其特征是固定压条（7）内周面与箱体（1）外表面之间的空隙内设有填充胶（8）。

8.根据权利要求6所述的一体式温控电池包，其特征是固定压条（7）表面设有绝缘层。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一体式温控电池包，其特征是液冷管（3）与箱体（1）底部之间设有隔热泡棉（9）。

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