CN114614148A - 一种浸没式电池包热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浸没式电池包热管理系统,包括:密封散热反应壳体、冷却介质、板式换热器和至少一个电池组件;所述密封散热反应壳体的内部设置有密封的散热反应池;所述电池组件设置在所述散热反应池内,所述板式换热器设置在所述散热反应池的顶部,所述冷却介质设置在所述散热反应池内,并浸没所述电池组件;所述冷却介质用于吸收所述电池组件的热量,以对所述电池组件进行降温;所述板式换热器用于冷凝吸收所述电池组件的热量后的冷却介质。本发明将电池组件浸于冷却介质中,通过冷却介质受热相变潜热带走热量,减少换热过程中的热阻,提高了换热效率。

Description

一种浸没式电池包热管理系统
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车技术领域,特别是涉及一种浸没式电池包热管理系统。
背景技术
随着环境问题的日益突出以及石油、天然气等不可再生能源的减少,新能源汽车在国家的支持下不断发展起来。与燃油汽车相比,新能源汽车的投入使用不仅减少了汽车尾气等有害气体的排放,同时减轻了对不可再生燃料的依赖。新能源汽车的动力电池系统相当于燃油汽车的燃油供给系统,是新能源汽车唯一的动力来源,一直是人们对新能源汽车关注的焦点,因此车载续航能力成为制约新能源汽车发展的关键。随着对新能源汽车续航能力要求的提高,其搭载的动力电池容量也逐步增大,电池组件在使用过程中发热量急剧攀升。
动力电池的性能在很大程度上受到温度的影响,电池在25℃-45℃时电池具有高充放电性能,温度过低电池活性下降,化学反应速率低、电池的放电率低,以至于新能源汽车续航里程低;最高电池温度不要超过60℃,长期高温工作会降低电池寿命,温度过高电池内部很多材料及活性物质在高温下容易分解,一旦分解后就会加速反应,则有使电池产生不可逆的分解,甚至发生起火、爆炸等安全问题,对驾驶者的人身安全造成不可逆损失。为保证车用动力电池的工作处于高效且合适的温度区间内,需要对电池进行热管理,根据环境变化对电池进行适当的冷却或者加热措施,保证电池包使用的高效安全和长寿命周期。
目前新能源汽车动力电池常用的散热方式有风冷散热、液冷散热、相变材料散热等方式。风冷散热是在自然散热的基础上,加装一个散热风扇,以增加散热面积和加快空气流通速度的方式,使电池包内部的热量能迅速散发出去,风冷散热方式散热系数较低,难以应对新能源汽车的高热量负荷;液冷散热是在电池包内部加装一套液冷散热器,并形成一个回路,电池产生的热量传递给散热器中的液体后,液体因热传递而产生对流,使液体能在回路中自行流动,从而带走热量。液冷散热中冷却介质不能与电池产生的热量直接接触,传热效率仍然不太高,且难以均匀地冷却电池包内的各电池模块,致使散热不均匀。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种浸没式电池包热管理系统。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种浸没式电池包热管理系统,包括:密封散热反应壳体、冷却介质、板式换热器和至少一个电池组件;
所述密封散热反应壳体的内部设置有密封的散热反应池;所述电池组件设置在所述散热反应池内,所述板式换热器设置在所述散热反应池的顶部,所述冷却介质设置在所述散热反应池内,并浸没所述电池组件;所述冷却介质用于吸收所述电池组件的热量,以对所述电池组件进行降温;所述板式换热器用于冷凝吸收所述电池组件的热量后的冷却介质。
优选地,所述板式换热器包括换热板体、内部冷水管、出水口和进水口;
所述出水口和所述进水口均设置在换热板体上;所述内部冷水管设置在所述换热板体内,所述内部冷水管的一端与所述出水口连通,所述内部冷水管的另一端与所述进水口连通;所述内部冷水管通过所述出水口和所述进水口与外界连通;所述进水口用于向所述内部冷水管输入冷却水;所述出水口用于向外界排出经过热交换后的所述内部冷水管中的所述冷却水;所述换热板体用于对吸收所述电池组件的热量后的冷却介质进行冷却。
优选地,还包括至少一个温度传感器;
所述温度传感器设置在所述散热反应池内,用于监测所述电池组件的温度,并生成温度检测信息。
优选地,所述温度传感器设置在所述电池组件的表面。
优选地,还包括:控制模块、报警装置、水泵和半导体制冷片;
所述控制模块分别与所述温度传感器、所述报警装置、所述水泵和所述半导体制冷片连接;所述水泵通过管路与所述进水口连接,所述水泵用于向所述进水口泵入所述冷却水;所述半导体制冷片设置在存放所述冷却水的水箱中,所述半导体制冷片用于控制输入所述换热板体的冷却水的温度;所述控制模块用于判断所述温度检测信息是否大于预设高温阈值或是否小于预设低温阈值,若所述温度检测信息大于所述预设高温阈值,则控制所述水泵的流速,以提高所述冷却水的泵入速度,并控制所述半导体制冷片对输入所述换热板体的冷却水进行降温,并控制所述报警装置发出低温报警信号;若温度检测信息小于所述预设低温阈值,则控制所述水泵的流速,以降低所述冷却水的泵入速度,并控制所述半导体制冷片对输入所述换热板体的冷却水进行加热,并控制所述报警装置发出高温报警信号。
优选地,还包括线孔;
所述线孔设置在所述密封散热反应壳体上,用于将所述电池组件的连接线向外界引出。
优选地,还包括安全阀;
所述安全阀设置在所述密封散热反应壳体的顶部;所述安全阀用于控制所述散热反应池的压力。
优选地,所述散热反应池的底部设置有与所述电池组件数量相同的电池凹槽;一个所述电池凹槽用于固定一个所述电池组件。
优选地,若所述电池凹槽的数量大于2个,相邻的所述电池凹槽的间隔不小于5cm。
优选地,所述冷却介质为氟化液。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提供了一种浸没式电池包热管理系统,包括:密封散热反应壳体、冷却介质、板式换热器和至少一个电池组件;所述密封散热反应壳体的内部设置有密封的散热反应池;所述电池组件设置在所述散热反应池内,所述板式换热器设置在所述散热反应池的顶部,所述冷却介质设置在所述散热反应池内,并浸没所述电池组件;所述冷却介质用于吸收所述电池组件的热量,以对所述电池组件进行降温;所述板式换热器用于冷凝吸收所述电池组件的热量后的冷却介质。本发明将电池组件浸于冷却介质中,通过冷却介质受热相变潜热带走热量,减少换热过程中的热阻,提高了换热效率。
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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的实施例中的浸没式电池包热管理系统的外部结构装置示意图;
图2为本发明提供的实施例中的板式换热器结构示意图;
图3为本发明提供的实施例中的凹槽示意图。
符号说明:
1-密封散热反应壳体,2-进水口,3-出水口,4-线孔,5-盖体,6-安全阀,7-板式换热器,8-电池凹槽。
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。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤,而是可选地还包括没有列出的步骤,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。
本发明的目的是提供一种浸没式电池包热管理系统,能够减少换热过程中的热阻,提高换热效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1和图2分别为本发明提供的实施例中的浸没式电池包热管理系统的外部结构装置示意图和板式换热器7结构示意图,如图1和图2所示,本发明提供了一种浸没式电池包热管理系统,包括:密封散热反应壳体1、盖体5、冷却介质、板式换热器7、控制模块、报警装置、水泵、半导体制冷片、线孔4、安全阀6、至少一个电池组件和温度传感器。
所述密封散热反应壳体1的内部设置有密封的散热反应池;所述电池组件设置在所述散热反应池内,所述板式换热器7设置在所述散热反应池的顶部,所述冷却介质设置在所述散热反应池内,并浸没所述电池组件;所述冷却介质用于吸收所述电池组件的热量,以对所述电池组件进行降温;所述板式换热器7用于冷凝吸收所述电池组件的热量后的冷却介质。
可选地,所述盖体5与所述密封散热反应壳体1之间通过密封垫密封,以保证整个散热电池包的密封性。
优选地,所述冷却介质为氟化液。
具体的,所述冷却介质与电池组直接接触进行散热。冷却介质氟化液遇热变为气态后在顶部板式换热器7处冷凝回收。
进一步地,浸没式电池包热管理系统所用冷却介质需具有低沸点、高潜热、不可燃、不导电等性质,以保证在电池发热时能快速受热沸腾并利用其高潜热带走大量的热量,所以浸没式电池包热管理系统所选冷却介质为氟化液。
优选地,所述板式换热器7包括换热板体、内部冷水管、出水口3和进水口2;所述出水口3和所述进水口2均设置在换热板体上;所述内部冷水管设置在所述换热板体内,所述内部冷水管的一端与所述出水口3连通,所述内部冷水管的另一端与所述进水口2连通;所述内部冷水管通过所述出水口3和所述进水口2与外界连通;所述进水口2用于向所述内部冷水管输入冷却水;所述出水口3用于向外界排出经过热交换后的所述内部冷水管中的所述冷却水;所述换热板体用于对吸收所述电池组件的热量后的冷却介质进行冷却。。
进一步地,如图2,板式换热器7置于散热反应池顶部,冷却水在水泵的作用下通过进水口2通入,出水口3流出,形成与散热反应池内互不相通的循环流路。同时受热沸腾变为气态的冷却介质在此遇冷冷凝为液态,在重力的作用下又回到电池组件端。
具体的,所述板式换热器7具有冷却水进口管路和出口管路,所述板式换热器7内的冷却水在水泵作用下经由所述进口管路进入所述板式换热器7,并经所述出口管路流出所述板式换热器7,在所述板式换热器7中形成循环流路。
优选地,所述温度传感器设置在所述散热反应池内,用于监测所述电池组件的温度,并生成温度检测信息。
作为一种可选的实施方式,所述温度传感器置于电池组件表面,实时监测电池组件的温度。
所述控制模块分别与所述温度传感器、所述报警装置、所述水泵和所述半导体制冷片连接;所述水泵通过管路与所述进水口2连接,所述水泵用于向所述进水口2泵入所述冷却水;所述半导体制冷片设置在存放所述冷却水的水箱中,所述半导体制冷片用于控制输入所述换热板体的冷却水的温度;所述控制模块用于判断所述温度检测信息是否大于预设高温阈值或是否小于预设低温阈值,若所述温度检测信息大于所述预设高温阈值,则控制所述水泵的流速,以提高所述冷却水的泵入速度,并控制所述半导体制冷片对输入所述换热板体的冷却水进行降温,并控制所述报警装置发出低温报警信号;若温度检测信息小于所述预设低温阈值,则控制所述水泵的流速,以降低所述冷却水的泵入速度,并控制所述半导体制冷片对输入所述换热板体的冷却水进行加热,并控制所述报警装置发出高温报警信号。
进一步地,温度传感器置于电池表面实时监测电池表面的温度并传回控制模块,若电池表面温度过高,则控制模块同时增加板式换热器7进水口2的流量以及通过半导体制冷片降低进水口2的水温;若电池温度过低,则对半导体制冷片通入反向电流,则半导体制冷片作为热端对冷却水加热。
作为一种可选的实施方式,所述半导体制冷片还可以替换为压缩机,所述水泵和压缩机根据所述温度传感器的数据分别调整进水口2的流量和进水温度。
具体的,水泵和半导体制冷片置于外部水箱中。
优选地,所述线孔4设置在所述密封散热反应壳体1上,用于将所述电池组件的连接线向外界引出。
进一步地,壳体一侧留有电池的线孔4以及板式换热器7的进出水口3。
所述安全阀6设置在所述密封散热反应壳体1的顶部;所述安全阀6用于控制所述散热反应池的压力。
进一步地,所述反应池上方设有安全阀6,防止系统内压力过高对电池组件造成损害。
图3为本发明提供的实施例中的凹槽示意图,如图3所示,所述散热反应池的底部设置有与所述电池组件数量相同的电池凹槽8;一个所述电池凹槽8用于固定一个所述电池组件。若所述电池凹槽8的数量大于2个,相邻的所述电池凹槽8的间隔不小于5cm。
作为一种可选的实施方式,为使每个电池组件充分冷却,凹槽间隔5cm,使四周充分布满冷却介质。
本发明的有益效果如下:
本发明所述的浸没式电池包散热系统,散热方式主要通过冷却介质与电池组直接接触,利用冷却介质的相变潜热将热量传给换热器再带到外界,减少了换热过程中的热阻,提高换热效率,同时电池浸没与冷却介质中各位置能均匀换热;系统中加入的温度传感器对整个装置形成一个反馈系统,可以根据电池组件的实时温度调节板式换热器进水口的进口温度以及进口流量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种浸没式电池包热管理系统,其特征在于,包括:密封散热反应壳体、冷却介质、板式换热器和至少一个电池组件;
所述密封散热反应壳体的内部设置有密封的散热反应池;所述电池组件设置在所述散热反应池内,所述板式换热器设置在所述散热反应池的顶部,所述冷却介质设置在所述散热反应池内,并浸没所述电池组件;所述冷却介质用于吸收所述电池组件的热量,以对所述电池组件进行降温;所述板式换热器用于冷凝吸收所述电池组件的热量后的冷却介质。
2.根据权利要求1所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,所述板式换热器包括换热板体、内部冷水管、出水口和进水口;
所述出水口和所述进水口均设置在换热板体上;所述内部冷水管设置在所述换热板体内,所述内部冷水管的一端与所述出水口连通,所述内部冷水管的另一端与所述进水口连通;所述内部冷水管通过所述出水口和所述进水口与外界连通;所述进水口用于向所述内部冷水管输入冷却水;所述出水口用于向外界排出经过热交换后的所述内部冷水管中的所述冷却水;所述换热板体用于对吸收所述电池组件的热量后的冷却介质进行冷却。
3.根据权利要求2所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,还包括至少一个温度传感器;
所述温度传感器设置在所述散热反应池内,用于监测所述电池组件的温度,并生成温度检测信息。
4.根据权利要求3所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,所述温度传感器设置在所述电池组件的表面。
5.根据权利要求3所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,还包括:控制模块、报警装置、水泵和半导体制冷片;
所述控制模块分别与所述温度传感器、所述报警装置、所述水泵和所述半导体制冷片连接;所述水泵通过管路与所述进水口连接,所述水泵用于向所述进水口泵入所述冷却水;所述半导体制冷片设置在存放所述冷却水的水箱中,所述半导体制冷片用于控制输入所述换热板体的冷却水的温度;所述控制模块用于判断所述温度检测信息是否大于预设高温阈值或是否小于预设低温阈值,若所述温度检测信息大于所述预设高温阈值,则控制所述水泵的流速,以提高所述冷却水的泵入速度,并控制所述半导体制冷片对输入所述换热板体的冷却水进行降温,并控制所述报警装置发出低温报警信号;若温度检测信息小于所述预设低温阈值,则控制所述水泵的流速,以降低所述冷却水的泵入速度,并控制所述半导体制冷片对输入所述换热板体的冷却水进行加热,并控制所述报警装置发出高温报警信号。
6.根据权利要求1所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,还包括线孔;
所述线孔设置在所述密封散热反应壳体上,用于将所述电池组件的连接线向外界引出。
7.根据权利要求1所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,还包括安全阀;
所述安全阀设置在所述密封散热反应壳体的顶部;所述安全阀用于控制所述散热反应池的压力。
8.根据权利要求1所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,所述散热反应池的底部设置有与所述电池组件数量相同的电池凹槽;一个所述电池凹槽用于固定一个所述电池组件。
9.根据权利要求8所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,若所述电池凹槽的数量大于2个,相邻的所述电池凹槽的间隔不小于5cm。
10.根据权利要求1所述的浸没式电池包热管理系统,其特征在于,所述冷却介质为氟化液。
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