CN206282946U - 一种方形动力电池成组液冷箱体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动汽车动力电池热管理技术领域，具体涉及纯电动汽车或混合动力汽车用一种方形动力电池成组液冷箱体，包括电池箱体，在电池箱体上设置有总进出水模块，总进出水模块上设置进水总接头和出水总接头，在电池箱体内设置有电池模块，电池模块由交替布置的电池板和液冷板组成，液冷板两端分别与进水总接头和出水总接头连接。本实用新型采用液冷技术，通过液冷板与单体电池最大面的紧密接触，使得单体电池与液冷板之间的传热效率实现最大化，液冷板内的热流体或冷流体的热量或冷量能够通过液冷板迅速传递给单体电池，从而实现对单体电池的迅速升温和降温控制。

Description

一种方形动力电池成组液冷箱体

技术领域

本实用新型涉及电动汽车动力电池热管理技术领域，具体涉及纯电动汽车或混合动力汽车用一种方形动力电池成组液冷箱体。

背景技术

电动汽车车的技术关键是动力电池，动力电池性能的优劣直接决定了电动汽车的整车性能、安全与使用寿命等。在动力电池各项性能参数中，温度是影响电池的安全、性能和寿命的关键参数，过低则会导致整车性能下降，过高则可能会引发安全事故。

在高温环境下，特别是在炎热的夏季，动力电池在充放电过程中和高温环境下使用时会释放出大量的热，受空间影响产生热量累积，如果该热量不能及时被排出，热量将会使得电池包的温度上升，此时须启动散热系统对动力电池冷却；在低温情况下，特别在寒冷的冬季，动力电池工作性能很差，甚至无法正常运行，此时必须对电池进行加热升温，使之处于最佳的使用温度水平。

而且，如果动力电池组的散热和加热结构设计不完善，会引起电池包各个模块温度分布不均匀，使得每个电池单体的工作环境不一样，这将严重影响单体电池性能的一致性，从而严重影响整个动力电池组的使用寿命。

随着新能源汽车对动力电池容量需求的增大，动力电池箱体内装载的单体电池数量在增多，但箱体空间有限，如何在一定空间内布置足够多的单体电池，并组织有效的加热与散热结构设计，就显得异常关键。

动力电池种类有很多，有根据正负极材料分类，有根据形状规格进行分类。从换热的角度来说，影响换热结构设计主要是单体电池的形状。根据形状，单体电池规格主要有方形、圆形、薄片等，其中方形动力电池是新能源汽车行业普遍采用的一种形状规格。

考虑到成本、密封性和安全性的因素，目前电动汽车动力电池组散热和加热的传热介质大都是气体空气。但是，使用空气为介质也有一些局限。一方面，由于需要加热或冷却的空气需要流过每一块电池单体，而车内上千块电池单体，电池单体之间的空隙很小，这造成了空气流通的阻力太大，使得选用的风机转速和功率增加，造成不必要的电能消耗，同时使得风机的噪声增加；有的结构设计甚至没有空隙，甚至根本无法充分进入每一块电池单体进行空气温度调节，无法实现散热和加热功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：现有的电动汽车电池散热和加热结构设计的不足，到散热和加热的效果不好，为解决上述问题，提供一种方形动力电池成组液冷箱体。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种方形动力电池成组液冷箱体，包括电池箱体，在电池箱体上设置有总进出水模块，总进出水模块上设置进水总接头和出水总接头，在电池箱体内设置有电池模块，电池模块由交替布置的电池板和液冷板组成，液冷板两端分别与进水总接头和出水总接头连接。

液冷板的两端为空腔结构，两端的空腔结构上分别设置有进水宝塔接头和出水宝塔接头，在液冷板中部设置有10-50条连通两端空腔的细小流道。

进水宝塔接头和出水宝塔接头通过连接管分别与进水总接头和出水总接头连接。

液冷板表面涂覆有导热硅脂材料。

电池箱体包括高度依次增加的箱体前段、箱体中段和箱体后段，箱体中段的宽度大于箱体前段的宽度，箱体中段和箱体后段的宽度相同。

在箱体前段设置两层电池板，在两层电池板之间设置一个液冷板构成前段电池模块，在箱体中段设置四层电池板，并在第一层电池板和第二层电池板之间及第三层电池板和第四层电池板之间均设置一个液冷板构成中段电池模块，在箱体的后段设置八层电池板，并在第一层电池板与第二层电池板之间、第三层电池板与第四层电池板之间、第四层电池板和第五层电池板之间及第七层电池板和第八层电池板之间均设置一个液冷板构成后段电池模块。

电池板包括3-10个并排布置的方形单体电池。

在液冷板上连接有A型分水管接头、B型分水管接头、A型回水管接头、B型回水管接头和T型回水管接头。

A型分水管接头和A型回水管接头结构相同，B型分水管接头和B型回水管接头结构相同，和T型回水管接头结构相同，A型分水管接头、B型分水管接头、A型回水管接头、B型回水管接头和T型回水管接头均包括母管和支管。

相对于现有技术，本实用新型采用液冷技术，通过液冷板与单体电池最大面的紧密接触，使得单体电池与液冷板之间的传热效率实现最大化，液冷板内的热流体或冷流体的热量或冷量能够通过液冷板迅速传递给单体电池，从而实现对单体电池的迅速升温和降温控制。

附图说明

图1是本发明实施例的方形动力电池成组液冷箱体内部结构立体示意图。

图2是本发明图1中拆去连接管后的箱体内部结构俯视示意图。

图3是本发明图1中仅保存液冷板的箱体内部结构立体示意图。

图4是本发明图1中的液冷板立体示意图。

图5是本发明图1中的液冷板端部内部结构示意图。

图6是本发明图1中的T形回水管接头结构示意图。

图7是本发明图1中的A型分水管接头结构示意图。

图8是本发明图1中的B型分水管接头结构示意图。

其中，1是电池箱体；11是箱体前段；12是箱体中段；13是箱体后段；2是单体电池；3是总进出水模块；31是进水总接头；32是出水总接头；41是A型分水管接头；42是B型分水管接头；43是A型回水管接头；44是B型回水管接头；45是T形回水管接头；4a是母管；4b是支管；5是连接管；6是液冷板；61是端部；62是宝塔接头；63是筋条；64是流道。

具体实施方式

如图1-图8所示，电池箱体1为密封结构，在电池箱体1侧壁上设置总进出水模块3，总进出水模块3上贯穿设置进水总接头31与出水总接头32。

在本实施例中，假设动力电池箱体1的高度与宽度都是变化的，即，电池箱体1由高度依次增加的箱体前段11，箱体中段12和箱体后段13组成，且箱体中段12和箱体后段13的宽度相等，且比箱体前段11宽度大。

电池模块的组合方式是，采用由方形电池的最小侧面相紧挨方式将3-10个单体电池2并列平铺摆放，且单体电池2的正负极均在同一侧，如此构成单层电池组合；由这样的2-10单层电池组合垂直叠放，并在每层之间平铺一块液冷板6，构成一组电池模块。分别采用5个和7个单体电池2并列平铺紧挨摆放形成两种规格的单层电池组合；在电池模块的结构设计上，图1中，由于箱体前段11高度低宽度窄，采用2组由7个单体电池2并列平铺构成的单层电池组合、且在2层之间平铺一块液冷板6构成前段电池模块；在箱体中段12，采用4组由5个单体电池2并列平铺构成的单层电池组合、且在第1与2层、第3与4层之间各平铺一块液冷板6构成中段电池模块；在箱体后段13，采用8组由5个单体电池2并列平铺构成的单层电池组合、且在第1与2层、第3与4层、第5与6层、第7与8层之间各平铺一块液冷板6构成后段电池模块。

根据电池箱体1内部空间尺寸大小以平行或竖直于电池箱体1摆放多个这样的电池模块，也可以将单体电池2的底部紧挨着两两组合后平行摆放。在本实施例中，在箱体前段11，根据宽度的大小，以与电池箱体1平行的方式布置6个该种结构的电池模块，为便于固定，将6个电池模块以两两背靠背方式摆放，；在箱体中段12，以与电池箱体1垂直的方式布置6个该种结构的电池模块；在箱体后段13，以与电池箱体1垂直的方式布置2个该种结构的电池模块。

以即，在本实施例中，在箱体前段11布置6块液冷板6，其长度是单体电池2宽度的7倍；在箱体中段12布置2块液冷板6，在箱体后段13布置8块液冷板6，这两段位置处的共10块液冷板6长度是单体电池2宽度5倍。

液冷板6的宽度与单体电池2高度相等，以获得最大的接触换热面积；液冷板6两端的端部61是空腔，并各设置一个用于冷却液流入流出的宝塔接头62；液冷板6的中间部分均匀间隔凿设10-50条细小流道64，空腔与流道64相通。在本实施例中，凿设了20条细小流道64，相邻流道64之间形成的筋条63，一方面起到分流冷却液的作用，同时起到加强筋的作用，能够承受动力电池的重力和车辆行驶颠簸时的向下压力。

液冷板6的两侧表面要求具有一定的平整度和光滑度，并在其表面涂覆有导热硅脂材料，以便减小热阻，增强传热速度与换热效率。

为便于将多组液冷板6以并联方式连通起来，设置多款结构的分水管接头。通过连接管5、不同规格的分水管接头将各个液冷板6上的宝塔接头62与进水总接头31连通，通过连接管5、回水管接头将出水宝塔接头62与出水总接头32连通。

在本实施例中，分别设置了A型分水管接头41、B型分水管接头42、A型回水管接头43、B型回水管接头44、T形回水管接头45，如图6-8所示。A型分水管接头41、B型分水管接头42、A型回水管接头43、B型回水管接头44和T型回水管接头45均包括母管4a和支管4b。母管4a为圆柱筒型水管，在母管4a的侧壁上设置有放置直管4b的孔。

A型分水管接头41与A型回水管接头43结构相同，均在母管4a上设有6个支管4b，分别置于箱体前段11动力电池与箱体中段12动力电池的间隙处，以及箱体前段11动力电池与电池箱体1前端的空隙处。通过连接管5将A型分水管接头41上的支管4b依次与箱体前段11的液冷板6一端的宝塔接头62接通，用于箱体前段11的冷却液分流；同样，通过连接管5将A型回水管接头43上的支管4b依次与液冷板6另一端的宝塔接头62接通，用于箱体前段11的冷却液回流汇集。

B型分水管接头42与B型回水管接头44结构相同，均在母管4a上设有10个支管4b，分别置于箱体后段13的两侧空隙处。通过连接管5将B型分水管接头42上的支管4b依次与箱体中段12和箱体后段13的液冷板6一端的宝塔接头62接通，用于箱体中段12与箱体后段13的冷却液分流；同样，通过连接管5将B型回水管接头44上的支管4b依次与液冷板6另一端的宝塔接头62接通，用于箱体中段12与箱体后段13的冷却液回流汇集。

T形回水管接头45置于总进出水模块3附近，通过连接管5将其两端的母管4a分别于A型回水管接头43和B型回水管接头44的一端母管4a接通，用于汇聚回流由A型回水管接头43和B型回水管接头44流出来的冷却液。

总进出水模块3上的进水总接头31与出水总接头32贯穿伸入电池箱体1内部，在电池箱体1的内部，通过连接管5将A型分水管接头41的一端母管4a与进水总接头31接通，其另一端母管4a则与B型分水管接头42的一端母管4a使用连接管5接通；出水总接头32则与T形回水管接头45的支管4b通过连接管5接通。

在使用的时候，除A型分水管接头41外，A型回水管接头43、B型分水管接头42和B型回水管接头44的母管4a另一端均须堵塞起来。

同时，在动力电池箱体1外，由连接管5将加热器、散热器、微型泵，控制阀等与总进出水模块3上的进水总接头31与出水总接头32连通起来，形成了液冷回路。在液冷回路中，进行热量传递的流体一般是去离子水与醇类的混合液。

主要工作过程是，在电池温度过高时，启动散热器、不启动加热器，通过与单体电池2紧密接触的液冷板6将电池的热量传递给液冷板6中的流体工质，流体流出动力电池箱将热量通过散热器传递外界环境，达到电池散热的目的；在电池温度过低时，启动加热器、不启动散热器，加热器将流体加热，升温后的流体进入液冷板6，将热量传递给单体电池2，达到加热升温的目的。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种方形动力电池成组液冷箱体，包括电池箱体，在电池箱体上设置有总进出水模块，总进出水模块上设置进水总接头和出水总接头，其特征在于：在电池箱体内设置有电池模块，电池模块由交替布置的电池板和液冷板组成，液冷板两端分别与进水总接头和出水总接头连接。

2.根据权利要求1所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：液冷板的两端为空腔结构，两端的空腔结构上分别设置有进水宝塔接头和出水宝塔接头，在液冷板中部设置有10-50条连通两端空腔的细小流道。

3.根据权利要求2所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：进水宝塔接头和出水宝塔接头通过连接管分别与进水总接头和出水总接头连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：液冷板表面涂覆有导热硅脂材料。

5.根据权利要求2所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：电池箱体包括高度依次增加的箱体前段、箱体中段和箱体后段，箱体中段的宽度大于箱体前段的宽度，箱体中段和箱体后段的宽度相同。

6.根据权利要求5所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：在箱体前段设置两层电池板，在两层电池板之间设置一个液冷板构成前段电池模块，在箱体中段设置四层电池板，并在第一层电池板和第二层电池板之间及第三层电池板和第四层电池板之间均设置一个液冷板构成中段电池模块，在箱体的后段设置八层电池板，并在第一层电池板与第二层电池板之间、第三层电池板与第四层电池板之间、第四层电池板和第五层电池板之间及第七层电池板和第八层电池板之间均设置一个液冷板构成后段电池模块。

7.根据权利要求1、2、3、5或6中任一权利要求所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：电池板包括3-10个并排布置的方形单体电池。

8.根据权利要求6所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：在液冷板上连接有A型分水管接头、B型分水管接头、A型回水管接头、B型回水管接头和T型回水管接头。

9.根据权利要求8所述的一种方形动力电池成组液冷箱体，其特征在于：A型分水管接头和A型回水管接头结构相同，B型分水管接头和B型回水管接头结构相同，和T型回水管接头结构相同，A型分水管接头、B型分水管接头、A型回水管接头、B型回水管接头和T型回水管接头均包括母管和支管。