CN206893759U - 半浸泡式液冷安全电池包 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种半浸泡式液冷安全电池包，包括：由箱体和箱盖构成的电池箱，以及收容于所述电池箱内的电池组，该电池组包括若干串并联组合在一起的电池单体；所述箱盖上设置有位于其内侧的液冷热交换装置，所述箱体内设置有仅将处于下半部分的所述电池单体浸没于其内的液态物质，并且该液态物质是沸点为5‑45℃范围内的吸热相变材料。本实用新型一方面使电池包一直处于适宜的使用环境，及时带走电池包运行过程产生的大量热量。另一方面使电池包内各电池单体之间保持温度均一、避免由于温差过大导致的电池压差，不仅可以有效改善电池的电化学性能和使用寿命，而且可以避免局部过热导致的热失控隐患。

Description

半浸泡式液冷安全电池包

技术领域

本申请涉及一种电池技术领域，尤其是一种半浸泡式液冷安全电池包。

背景技术

由于国家可持续发展方针和新能源汽车鼓励政策的鼓舞，电动汽车得到了飞速发展，节能环保的新能源电动车越来越受到消费者的青睐。电动车的动力通过电池组给电机提供电力产生，但是电池在长时间使用时会发热，特别是在户外高温下使用甚至会引发燃烧等安全事故，电池发热一直是阻碍纯电动车投入市场，是运行的一个大问题，有效的冷却能够改善动力电池工作环境和工作性能,从而保证电动汽车的行车安全性和可靠性。

目前，车用电池的冷却方式主要是空冷、水冷、相变材料冷却，实际普遍使用的是空冷和水冷系统，通过电池包内依次首尾相接的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流设备组成的冷却系统来降温，有的还在电池包外增加外部冷风循环冷却系统，将电池包内产生的热量带入大气中，以此达到冷却作用。空冷和水冷实现起来比较简单，成本也较低，但是由于空间有限，在不降低电池包容量的前提下，很难再增加空冷和水冷系统设备。此外，风冷和水冷在温度均匀性上的表现也并不理想。所以，相变冷却对于提升电池组温度一致性具有很大优势,有望发展为新一代电池组热管理技术。

发明内容

本申请目的是：为了以解决现有电池包中电池组温度过高、电池组内部温度均一性较差而对电池性能产生影响甚至造成安全事故的问题，提出一种半浸泡式液冷安全电池包。一方面使电池包一直处于适宜的使用环境，及时带走电池包运行过程产生的大量热量。另一方面使电池包内各电池单体之间保持温度均一、避免由于温差过大导致的电池压差，不仅可以有效改善电池的电化学性能和使用寿命，而且可以避免局部过热导致的热失控隐患。

本申请的技术方案是：一种半浸泡式液冷安全电池包，包括：

由箱体和箱盖构成的电池箱，以及

收容于所述电池箱内的电池组，该电池组包括若干串并联组合在一起的电池单体；

所述箱盖上设置有位于其内侧的液冷热交换装置，所述箱体内设置有仅将处于下半部分的所述电池单体浸没于其内的液态物质，并且该液态物质是沸点为5-45℃范围内的吸热相变材料。

所述液态物质选自氢氟烃、氢氟醚、全氟化碳中的至少一种。

所述液冷热交换装置包括固定于所述箱盖上的冷却液流通管和冷却板，所述冷却液流通管的进出液口均伸出所述电池箱外部。

所述冷却板布置在所述冷却液流通管的上方。进一步优选为，所述冷却液流通管布置在所述电池组中心部位的正上方。

所述冷却液流通管也可以布置在所述冷却板内部。进一步优选为，所述冷却板上成型有向下凸出的若干滴淋凸起，并且至少一部分所述滴淋凸起布置在所述电池组中心部位的正上方。

所述液态物质对所述电池组的淹没高度小于该电池组的总高度。

所述箱体和箱盖的外侧设置有保温材料层。

所述箱体或箱盖上安装有单向泄压阀。

本申请的优点是：

1、节约空间，避免空冷、水冷所需的系统设备空间需求。

2、液态的相变物质只淹没下部分的电池单体，半浸没式设计，大大节约了该液态相变物质的用量，在降低成本的同时可以同样保证电池组的温度均一性。

3、相变物质只淹没下部分的电池单体，其用量减少，降低电池包重量，提高电池包的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中半浸泡式液冷安全电池包的结构示意图；

其中：1-箱体，2-箱盖，3-电池单体，4-液态物质，5-冷却板，6-冷却液流通管，a-蒸汽，b-液滴。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

图1示出了本申请这种半浸泡式液冷安全电池包的一个具体实施例，与传统电池包相同的是，其包括电池箱和收容在该电池箱内的电池组，其中电池箱由上部敞口的箱体1以及封于该箱体敞口处的箱盖2构成，该电池箱完全满足IP67密封要求。电池组为大容量锂电池组，其包括众多串并联组合在一起的电池单体3(通常情况下，这些电池单体依靠电池夹具和串并联载流片组合连接在一起)。各个电池单体3之间均会存在一定的间隙，但该间隙一般不大于5mm。

本实施例中，电池单体3为圆柱形的锂电池单体。当然，本申请的技术方案同样适用于其他结构形式的电池组，比如方块型电池。

显然，构成电池组的这些众多的电池单体3，必然一部分处于下方而另一部处于上方，“上方”和“下方”相对而言。为了方便读者对下述技术方案的理解，我们不妨按照分布位置的不同，将这些电池单体分为上层电池单体和下层电池单体。

本实施例的关键改进在于，箱盖2上设置有位于其内侧的液冷热交换装置，箱体1内设置有仅将处于下半部分的电池单体3(即上述的下层电池单体)没于其内的液态物质4(常态下为液态)，并且该液态物质4是沸点为5-45℃范围内的吸热相变材料。

上述沸点为5-45℃范围内的液态物质4是可以外购的商品，可选择的有氢氟烃、氢氟醚、全氟化碳等等，当然可以采用氢氟烃、氢氟醚、全氟化碳的两两组合的混合物或三者全部组合的混合物。

在图1，上述液态物质4对电池组的淹没高度等于该电池组的总高度，其淹没至电池组的中部位置。当然，我们也可以根据实际需要而选择地调整该淹没高度，使其小于或大于电池组的总高度。

上述液冷热交换装置可以采用本领域技术人员所熟知的各种结构形式，具体在本实施例中，该装置包括固定于所述箱盖2上的冷却液流通管6和冷却板5，而且冷却液流通管6的进出液口均伸出电池箱外部，以方便对该冷却液流通管6通入冷却液。

冷却板5和在冷却液流通管6通常相互接触布置，以使冷却液流通管6的低温能够更快速的传递至冷却板5。并且，本实施例将冷却板5布置在冷却液流通管6的上方，以让所述液态物质4沸腾气化与所述冷却板5和冷却液流通管6充分接触而放热。而且应当尽量将冷却液流通管6布置在电池组的中心部位的正上方，有利于冷凝后的液体淋在温度较高的电池表面。

当然，我们也可以将冷却液流通管6布置在冷却板5内部，从而让二者充分接触，使冷却液流通管6的低温能够进一步的快速传递给冷却板5。这种情况下，最好再冷却板5上成型向下凸出的若干个(至少一个)滴淋凸起，并且至少一部分滴淋凸起布置在电池组中心部位的正上方，有利于冷凝后的液体淋在温度较高的电池表面。

实际应用时，当该电池包系统进行充电或者放电时，会产生大量的热量，尤其是位于电池包的中心和底部位置存在热扩散环境较差的问题，温升较边缘部分的电池单体更为明显。而本实施例这种电池包，液态物质4将下半部分的电池组淹没而留出电池组的上半部分裸露在外，底部电池运行过程产生的热量作为液态物质4的加热源，温度达到液态物质4的沸点时，液态物质4受热气化，液体气化吸收电池产生的热量，那么，被液体浸没的那一部分电池即会达到温度降低的目的。为避免电池箱内部压力积聚，在冷却液流通管内通入冷却水或者其他冷却液体。箱体内气化后的蒸汽a上升，遇冷发生液化(气化物与冷却板和冷却液流通管接触)，成液滴b，再次滴落回去。于电池来讲，其状态类似于淋洗。被淋洗的上半部分电池(未被浸泡部分)由于温度较高，当回落的液体与其接触时，再次发生沸腾气化吸热，这样上部分电池温度也能降低，以此循环往复进行，使得电池包在相对比较稳定的热环境下运行。

不难理解，本实施例将上述液冷热交换装置安装在箱盖2上而非箱体1上，可大大方便该电池包的组装和维护。

箱体1和箱盖2外侧可增加保温材料层，箱体1或箱盖2上通常需要安装单向泄压阀。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半浸泡式液冷安全电池包，包括：

由箱体(1)和箱盖(2)构成的电池箱，以及

收容于所述电池箱内的电池组，所述电池组包括若干串并联组合在一起的电池单体(3)；

其特征在于，

所述箱盖(2)上设置有位于其内侧的液冷热交换装置，所述箱体(1)内装有仅将处于下半部分的所述电池单体(3)浸没于其内的液态物质(4)，并且该液态物质(4)是沸点为5-45℃范围内的吸热相变材料。

2.根据权利要求1所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述液冷热交换装置包括固定于所述箱盖(2)上的冷却液流通管(6)和冷却板(5)，所述冷却液流通管(6)的进出液口均伸出所述电池箱外部。

3.根据权利要求2所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述冷却板(5)布置在所述冷却液流通管(6)的上方。

4.根据权利要求3所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述冷却液流通管(6)布置在所述电池组中心部位的正上方。

5.根据权利要求2所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述冷却液流通管(6)布置在所述冷却板(5)内部。

6.根据权利要求5所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述冷却板(5)上成型有向下凸出的若干滴淋凸起，并且至少一部分所述滴淋凸起布置在所述电池组中心部位的正上方。

7.根据权利要求1所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述液态物质(4)对所述电池组的淹没高度小于该电池组的总高度。

8.根据权利要求1所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述箱体(1)和箱盖(2)的外侧设置有保温材料层。

9.根据权利要求1所述的半浸泡式液冷安全电池包，其特征在于，所述箱体(1)或箱盖(2)上安装有单向泄压阀。