CN208062216U - 一种电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包。该电池包包括电芯、箱体和热管理系统，电芯固定在箱体中，热管理系统包括设于箱体内的微阵列热管和设于箱体外的液冷件，微阵列热管包括蒸发段和冷凝段，电芯产生的热量的散热路径设置为：依次经过蒸发段、冷凝段、箱体和液冷件后传导至电池包外部。该电池包能够提高散热效果、适应不同环境温度、且不会因液冷件漏液而引起短路问题。

Description

一种电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包。

背景技术

目前电动汽车应用越来越广泛，中国内地地区北到黑龙江，南至广东，都有大量电动汽车在实际应用，而且电池系统能量密度逐渐提升，电池发热及热积累越来越严重，特别是在南方地区，夏季高温40℃以上，电池系统难以散热，影响到运营的电动汽车的充电及正常运行，并且存在电芯安全隐患，因此电池系统的热管理设计是保障电池运行安全的关键因素。同时合理的热管理设计也对提高电池寿命等性能至关重要，电池系统的均温性能也同样重要，如果电池系统不同电芯长期工作在温差较大情况下，将严重影响电池容量一致性，增加BMS管理困难。此外，整车厂以出货量为主要目标，因此电池箱体设计之初往往忽略对电池系统热管理设计，而在出现问题后再重新进行热管理设计，费用较高、效果不理想，因此电池系统热管理设计在设计之初就应引起足够重视，避免以后返工重新设计。

市场上运行的电动汽车热管理方式主要是自然散热、强制风冷、箱体内液冷这几种方式，然而这几种方式都存在一定的缺陷。其中，自然冷却已经难以满足目前较高能量密度电池系统的热管理需求；强制风冷在环境温度25℃内可以满足使用要求，若环境温度较高将不能满足电池系统散热需求；箱体内液冷散热效果明显，但存在漏液风险，将会引起短路风险，因此有必要设计新的热管理方式。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种能够提高散热效果、适应不同环境温度、且不会因液冷件漏液而引起短路问题的电池包。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种电池包，包括电芯、箱体和热管理系统，电芯固定在箱体中，热管理系统包括设于箱体内的微阵列热管和设于箱体外的液冷件，微阵列热管包括蒸发段和冷凝段，其中，电芯产生的热量的散热路径设置为：依次经过蒸发段、冷凝段、箱体和液冷件后传导至电池包外部。

根据本实用新型，冷凝段在重力方向上位于蒸发段的上方。

根据本实用新型，微阵列热管呈U形，该U形的底边构成蒸发段，该U形的两个侧边分别构成两个冷凝段。

根据本实用新型，冷凝段与液冷件对应设置。

根据本实用新型，蒸发段与电芯之间夹设导热介质；和/或蒸发段与箱体之间设有弹性绝热介质；和/或冷凝段与电芯间隔开或冷凝段与电芯之间设有绝热介质；和/或冷凝段与箱体之间夹设导热介质。

根据本实用新型，导热介质为导热硅胶片；弹性绝热介质为二氧化硅气凝胶。

根据本实用新型，冷凝段与箱体之间通过紧固件固定；和/或冷凝段与箱体之间通过导热胶粘接。

根据本实用新型，箱体的底壁设有多个间隔的支承梁，相邻两个支承梁上支承并固定一列电芯，并且相邻两个支承梁之间放置微阵列热管。

根据本实用新型，液冷件和箱体均为铝制件，并且液冷件与箱体之间焊接在一起；液冷件为液冷板，液冷板内部设有多个翅片，相邻两翅片之间形成流体通道。

根据本实用新型，电芯为电动汽车用锂离子电芯。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的电池包中形成由电芯依次经过微阵列热管的蒸发段、微阵列热管的冷凝段、箱体和液冷件的散热路径，进而将电芯的热量传递到箱体外部。与自然冷却和强制风冷相比，自然冷却在环境温度较低时，可以满足使用要求，但是环境温度较高时，将会引起热量积累，存在安全风险，而强制风冷同样在环境温度较高时不能满足散热要求，但本实施例有较高的散热能力，进而获得较好的散热效果，并且因液冷件的设置，即使高温环境时也可以及时降低电芯温度，因此本实施例使用温度范围广泛且散热效果好。同时，因箱体内无液冷件，不会存在液冷件漏液引起短路风险。

附图说明

图1为如下具体实施方式提供的电池包的结构示意图；

图2为图1中的电池包中的电芯和微阵列热管的结构示意图；

图3为图1中的电池包中的液冷件的结构示意图。

【附图标记】

1：微阵列热管；11：蒸发段；12：冷凝段；2：电芯；3：液冷件；31：翅片；32：进液口；33：出液口；4：箱体；41：盒体；42：上盖。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参照图1，本实施例提供一种电池包。该电池包包括电芯2、箱体4和热管理系统，电芯2固定在箱体4中，其中，电芯2以可拆卸的方式或不可拆卸的方式固定，只要保证在电池包运动的过程中电芯2与箱体4相对固定即可。

而在本实施例中，热管理系统包括设于箱体4中的微阵列热管1和设于箱体4外的液冷件3。其中，微阵列热管1是一种外形为薄板状、内部布置有多根独立运行的微热管的金属体，是具有超导热性能的导热元件。微阵列热管1包括蒸发段11和冷凝段12，微阵列热管1的蒸发段11受热，其中的液态工作介质在蒸发段11吸热汽化，汽化后的工作介质运动到冷凝段12放热变回液态，然后回到蒸发段11再次吸热。如此循环，形成热量从蒸发段11到冷凝段12的传导。具体到本实施例中，微阵列热管1的蒸发段11与电芯2导热而吸收电芯2的热量，并与箱体4绝热而防止从电芯2吸收的热量传递到蒸发段11所对应的箱体4处；而微阵列热管1的冷凝段12与电芯2间隔开以尽量避免二者之间的热传导，并且微阵列热管1的冷凝段12与箱体4导热，将热量传导到箱体4上。液冷件3与箱体4导热连接，从微阵列热管1传递到箱体4上的热量传递到液冷件3。

由此，电芯2产生的热量的散热路径设置为：依次经过蒸发段11、冷凝段12、箱体4和液冷件3后传导至电池包外部。

综上，本实施例的箱体4内部采用微阵列热管1，箱体4外部采用液冷。与自然冷却和强制风冷相比，自然冷却在环境温度较低时，可以满足使用要求，但是环境温度较高时，将会引起热量积累，存在安全风险，而强制风冷同样在环境温度较高时不能满足散热要求，但本实施例有较高的散热能力，进而获得较好的散热效果，并且因液冷件3的设置，即使高温环境时也可以及时降低电芯2温度，因此本实施例使用温度范围广泛且散热效果好。同时，因箱体4内无液冷件3，不会存在液冷件漏液引起短路风险。

进一步，本实施例采用的微阵列热管1以其超高的导热能力使得电芯2温度一致性提高，提高了电芯2使用寿命。并且，微阵列热管1不需要外部驱动源，只要电芯2温度高于液冷件3的温度就会将电芯2温度传递到箱体4外部，而外部液冷件3内部冷却液需要制冷源，外部制冷源可以利用整车压缩机系统也可以单独提供，BMS根据箱体4内设置的温度传感器采集到的电芯2温度来控制液冷介质温度，具体控制策略通过实验来制定，其中，箱体4内温度传感器的布置方式以及采集数据的传输可采用现有方式，例如均匀地在所有电芯2中的任意多个电芯2上设置温度传感器。如上采用液冷板与微阵列热管1结合的热管理方式可以高效的控制电芯2温度，提高电芯2的使用寿命。

此外，微阵列热管1的重量较轻，可以最大程度地提高能量密度，且本实施例与传统强制风冷相比，强制风冷需要破坏箱体4结构，因此不能满足IP67要求，而本实施例没有破坏箱体4结构，箱体4满足IP67要求，因此本实施例可以推广使用。

在本实施例中，结合图1和图2，微阵列热管1呈U形，该U形的底边构成蒸发段11，该U形的两个侧边分别构成两个冷凝段12。微阵列热管1的蒸发段11位于箱体4的底壁和电芯2之间，微阵列热管1的冷凝段12位于箱体4的侧壁和电芯2之间，由此，微阵列热管1的冷凝段12在重力方向上位于蒸发段11的上方，微阵列热管1内部工作介质在冷凝段12由于重力作用回到微阵列热管1底部重新参与相变导热，重力作用下使传热效果明显，即使箱体4倾斜也不会影响热管性能，因此保证了各个工况下的散热效果。

在本实施例中，箱体4的底壁设有多个间隔的支承梁，相邻两个支承梁上支承并固定一列电芯2，具体地，电芯2通过端板与支承梁通过长螺栓固定。相邻两个支承梁之间放置一个微阵列热管1，由此，微阵列热管1的蒸发段11位于电芯2的底面、箱体4的底壁和相邻两个支承梁的侧面围合的空间内。由此，电芯2主要由支承梁提供支承，而仅是与微阵列热管1接触形成热传递，即电芯2几乎不对微阵列热管1施加压力，电池包满足强度要求，同时不会出现因微阵列热管1的结构较弱而导致电芯2压坏微阵列热管1的情况。更具体到本实施例中，结合图1和图2所示，并排设置多列电芯2，也就并排设置多个微阵列热管1，也即形成并排的蒸发段11和两排冷凝段12。

在本实施例中，微阵列热管1的蒸发段11与电芯2的底面之间夹设导热介质，以保证热量及时、高效的传导，优选该导热介质为导热硅胶片。本实施例中电芯2的底部通过导热介质与微阵列热管1接触，形成电芯2和微阵列热管1之间的热传导。而导热介质沿重力方向夹设在电芯2和微阵列热管1之间，由于重力作用压缩，将空气排出减小接触热阻。

在本实施例中，微阵列热管1的冷凝段12与电芯2的侧面之间通过空气间隔，以防止电芯2的热量传导到冷凝段12，当然，在本实用新型的其他实施例中，微阵列热管1的冷凝段12与电芯2之间也可通过绝热介质间隔，绝热介质优选弹性绝热介质，弹性绝热介质优选二氧化硅气凝胶，只要保证电芯产生的散热路径为蒸发段11-冷凝段12-箱体4-液冷件3即可。

在本实施例中，微阵列热管1的蒸发段11与箱体4的底壁之间设有绝热介质，以保证微阵列热管1的蒸发段11的热量全部转移到冷凝段，防止地面热量辐射到箱体4内部。进一步，采用弹性绝热介质支承微阵列热管1，以减小微阵列热管1振动。优选地，该弹性绝热介质为二氧化硅气凝胶。

在本实施例中，微阵列热管1的冷凝段12与箱体4的侧壁之间夹设导热介质，以保证热量及时、高效的传导，在本实施例中该导热介质选用导热硅胶片。

此外，微阵列热管1的冷凝段12与箱体4的侧壁之间通过紧固件(例如螺钉)固定，导热硅胶片具有粘性，微阵列热管1的冷凝段12与箱体4之间通过导热硅胶片粘接，当然，本实施例不局限于此，在其他实施例中也可以选用其他具有粘性的导热介质。导热硅胶片的使用起到减小接触热阻、增加强度的作用。

在本实施例中，微阵列热管1的冷凝段12与液冷件3对应设置，也就是冷凝段12所对应的箱体4侧壁相应设置液冷件3，同时，液冷件3向平行于箱体4的侧壁的平面的投影与微阵列热管1的冷凝段12向平行于箱体4的侧壁的平面的投影至少部分重合，以保证热量及时、高效的传递到箱体4外并散出。具体而言，在微阵列热管1的两个冷凝段12所对应的箱体4的相对两个侧壁的外侧固定液冷件3。

进一步，在本实施例中，液冷件3和箱体4均为铝制件，并且液冷件3与箱体4之间焊接在一起。通过焊接，液冷件3与箱体4组合成一个零件，有利于制冷介质将热量传递到外界。

进一步，如图3所示，本实施例的液冷件3为液冷板，液冷板内部设有多个翅片31，相邻两翅片31之间形成流体通道。翅片31可以使液冷板内部制冷介质流量均匀，同时翅片31可以增大传热面积，增强液冷板的结构强度。在设置多个微阵列热管1时，液冷板对应于全部微阵列热管1的同侧冷凝段12，有利于各个微阵列热管1温度均匀，提高电芯2的温度一致性。当然，液冷板还具有进液口32和出液口33。

在本实施例中，箱体4包括盒体41和上盖42，盒体41的底壁构成箱体4的底壁，盒体41的侧壁构成箱体4的侧壁。

优选地，本实施例的电芯2为电动汽车用锂离子电芯2。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电池包，包括电芯(2)、箱体(4)和热管理系统，所述电芯(2)固定在所述箱体(4)中，其特征在于，所述热管理系统包括设于所述箱体(4)内的微阵列热管(1)和设于所述箱体(4)外的液冷件(3)，所述微阵列热管(1)包括蒸发段(11)和冷凝段(12)；

其中，电芯(2)产生的热量的散热路径设置为：依次经过所述蒸发段(11)、所述冷凝段(12)、所述箱体(4)和所述液冷件(3)后传导至所述电池包外部。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述冷凝段(12)在重力方向上位于所述蒸发段(11)的上方。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，

所述微阵列热管(1)呈U形，该U形的底边构成所述蒸发段(11)，该U形的两个侧边分别构成两个所述冷凝段(12)。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述冷凝段(12)与所述液冷件(3)对应设置。

5.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，

所述蒸发段(11)与所述电芯(2)之间夹设导热介质；和/或

所述蒸发段(11)与所述箱体(4)之间设有弹性绝热介质；和/或

所述冷凝段(12)与所述电芯(2)间隔开或所述冷凝段(12)与所述电芯(2)之间设有绝热介质；和/或

所述冷凝段(12)与所述箱体(4)之间夹设导热介质。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述导热介质为导热硅胶片；

所述弹性绝热介质为二氧化硅气凝胶。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述冷凝段(12)与所述箱体(4)之间通过紧固件固定；和/或

所述冷凝段(12)与所述箱体(4)之间通过导热胶粘接。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述箱体(4)的底壁设有多个间隔的支承梁，相邻两个所述支承梁上支承并固定一列所述电芯(2)，并且相邻两个所述支承梁之间放置所述微阵列热管(1)。

9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述液冷件(3)和所述箱体(4)均为铝制件，并且所述液冷件(3)与所述箱体(4)之间焊接在一起；

所述液冷件(3)为液冷板，所述液冷板内部设有多个翅片(31)，相邻两翅片(31)之间形成流体通道。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的电池包，其特征在于，所述电芯(2)为电动汽车用锂离子电芯。