CN213989096U - 电池散热系统及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池散热系统，包括箱体和箱盖，所述箱体的一侧设有开口，所述箱盖密封设置在所述开口处，所述箱体内设有电池模组和中空的集热装置，所述集热装置的顶部与所述箱盖呈热传导接触，所述集热装置内设有相变材料。本实用新型通过在集热装置内设置相变材料，利用相变材料将电池模组产生的热量传导至箱盖并通过箱盖将热量散发出去，从而降低箱体内部的温度，提高电池的安全性能。本实用新型还提供一种电池包。

Description

电池散热系统及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池散热系统及电池包。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，作为电动汽车心脏的动力电池成为研究的热点。锂离子电池由于具有高电压、高比能量、良好的循环性能和清洁无污染等优点，被广泛应用于电动汽车领域。

动力锂离子电池必须在一定的温度范围内工作，其性能才能得到充分发挥。若锂离子电池在温度范围外工作，不但影响电池的放电性能，缩短电池的寿命，而且在高温状态下工作还会降低电池的安全系数，进一步带来电池产气、冒烟、漏液等问题，甚至可能会有电池燃烧的风险。另一方面，如果电池包内温度分布不均匀，也会导致锂离子电池间性能差异加大，严重影响整个电池包的使用寿命。因此，动力锂离子电池的温度控制成为一个重要的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池散热系统及电池包，旨在解决上述背景技术存在的不足，通过在集热装置内设置相变材料，利用相变材料将电池模组产生的热量传导至箱盖并通过箱盖将热量散发出去，从而降低箱体内部的温度，提高电池的安全性能。

本实用新型的一种实施例提供一种电池散热系统，包括箱体和箱盖，所述箱体的一侧设有开口，所述箱盖密封设置在所述开口处，所述箱体内设有电池模组和中空的集热装置，所述集热装置的顶部与所述箱盖呈热传导接触，所述集热装置内设有相变材料。

在一种可实现的方式中，所述箱体内还设有冷却液，所述电池模组至少部分浸入在所述冷却液之中，所述集热装置的底部浸入在所述冷却液之中。

在一种可实现的方式中，所述相变材料的沸点为20℃-60℃。

在一种可实现的方式中，所述相变材料的沸点为30℃-50℃。

在一种可实现的方式中，所述冷却液的液面高度大于或等于所述集热装置内的所述相变材料完全液化后的液面高度。

在一种可实现的方式中，所述冷却液的液面高度小于所述集热装置的顶端的高度。

在一种可实现的方式中，所述冷却液的液面高度大于或等于所述电池模组的高度。

在一种可实现的方式中，所述箱体为方形结构，所述电池模组的数量为多个，所述多个电池模组在所述箱体内沿所述箱体的长度方向排列成至少一行，所述至少一行电池模组将所述箱体的内部空间分割为沿所述箱体的宽度方向间隔设置的至少两个容纳腔，至少一个容纳腔用于容置所述集热装置。

在一种可实现的方式中，每个容纳腔内设有一个所述集热装置，所述一个集热装置沿所述箱体的长度方向延伸设置，所述一个集热装置沿所述长度方向的纵截面积大于或等于所述箱体沿所述长度方向的纵截面积的1/2。

在一种可实现的方式中，每个容纳腔内设有多个所述集热装置，所述多个集热装置均沿所述箱体的长度方向延伸设置，且所述多个集热装置沿所述箱体的长度方向排列设置，所述多个集热装置沿所述长度方向的纵截面积之和大于或等于所述箱体沿所述长度方向的纵截面积的1/2。

在一种可实现的方式中，所述多个电池模组在所述箱体内沿所述长度方向排列成一行，所述一行电池模组位于所述箱体内的中部位置，所述一行电池模组将所述箱体的内部空间分割为沿所述宽度方向间隔设置的两个容纳腔。

在一种可实现的方式中，所述多个电池模组在所述箱体内沿所述长度方向排列成至少两行，所述至少两行电池模组沿所述宽度方向间隔设置，所述至少两行电池模组将所述箱体的内部空间分割为沿所述宽度方向间隔设置的至少三个容纳腔。

在一种可实现的方式中，所述集热装置的侧壁与相邻的电池模组的侧壁之间的距离为0-10mm。

在一种可实现的方式中，所述集热装置的侧壁与相邻的电池模组的侧壁之间的距离为2-5mm。

在一种可实现的方式中，所述电池散热系统还包括散热装置，所述散热装置与所述箱盖的顶面贴合连接。

在一种可实现的方式中，所述散热装置为散热片或液冷板。

在一种可实现的方式中，所述集热装置通过连接片与所述箱盖固定连接，所述连接片为L形结构，所述连接片的一个侧壁与所述集热装置的侧壁贴合固定，所述连接片的另一个侧壁与所述箱盖的底面贴合固定。

本实用新型的另一实施例还提供一种电池包，包括以上所述的电池散热系统。

本实用新型提供的电池散热系统，通过在箱体内设置集热装置，集热装置的顶部与箱盖呈热传导接触，集热装置的底部可以通过冷却液或导热胶(即将集热装置的底部和电池模组同时浸入在冷却液中，或者集热装置的底部与电池模组之间直接热传导接触或通过导热胶连接)等方式吸收电池模组产生的热量，集热装置内的相变材料在吸收电池模组产生的热量后气化并流向集热装置的顶部；气化后的相变材料将热量传递给箱盖，最终通过箱盖将热量散发出去，同时相变材料在箱盖处冷却后，相变材料的温度低于相变材料的沸点并冷凝液化，继而沉入集热装置的底部，如此循环，从而将箱体内部的热量散发出去。

本实用新型提供的电池散热系统改变了电池包内部热量的散热方式，提高散热效率，保证电池包不燃烧不起火，从而提高电池的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电池散热系统的爆炸结构示意图。

图2为本实用新型实施例中电池散热系统的截面示意图。

图3为图1中集热装置的仰视截面示意图。

图4为图1中箱体内部结构的俯视图。

图5为本实用新型另一实施例中箱体内部结构的俯视图。

图6为本实用新型另一实施例中箱体内部结构的俯视图。

图7为本实用新型另一实施例中箱盖的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

如图1至图4所示，本实用新型的一种实施例提供一种电池散热系统，包括箱体1和箱盖2，箱体1的一侧设有开口11，箱盖2密封设置在开口11处。箱体1内设有电池模组4、中空的集热装置3和冷却液9，电池模组4至少部分浸入在冷却液9之中。集热装置3的底部浸入在冷却液9之中，集热装置3的顶部与箱盖2呈热传导接触，集热装置3内设有相变材料8。

在本实施例中，如图2及图3所示，集热装置3内设有空腔31，相变材料8位于空腔31内。集热装置3选用中空的型材，然后通过CMT(cold metal transfer，冷金属过渡焊接技术)焊接或钎焊将两端端板与型材连接成整体，保证整个集热装置3无泄漏。

具体地，冷却液9用于吸收并传递电池模组4在充放电过程中产生的热量。通过在箱体1内设置集热装置3，集热装置3浸入在冷却液9中且集热装置3的顶部与箱盖2呈热传导接触，集热装置3内的相变材料8在吸收冷却液9的热量(即电池模组4产生的热量)后达到沸点时气化并流向集热装置3的顶部；气化后的相变材料8将热量传递给箱盖2，最终通过箱盖2将热量散发出去，同时相变材料8在箱盖2处冷却后，相变材料8的温度低于相变材料8的沸点并冷凝液化，继而沉入集热装置3的底部，如此循环，从而将电池内部的热量散发出去。

具体地，冷却液9可以选用硅油，比如二甲基硅油，相变材料8可以选用氢氟醚，相变材料8需要具有化学性质稳定、不可燃、无污染等特性。

作为一种实施方式，相变材料8的沸点为20℃-60℃。

作为另一种实施方式，相变材料8的沸点为30℃-50℃。

作为一种实施方式，如图2所示，冷却液9的液面高度H1大于或等于集热装置3内的相变材料8完全液化后的液面高度H2，从而使得相变材料8能够充分地与冷却液9进行热交换，以提高散热效率。

作为一种实施方式，如图2所示，冷却液9的液面高度H1小于集热装置3的顶端的高度H3，使得集热装置3内的相变材料8能够更好地在液态与气态之间转化，从而使得相变材料8能够更好地吸收电池模组4产生的热量。

作为一种实施方式，如图2所示，冷却液9的液面高度H1大于或等于电池模组4的高度H4，即电池模组4浸没在冷却液9之中。冷却液9有利于电池模组4之间温度的均衡，各个电池模组4之间的热量可以通过冷却液9传递，且冷却液9的围绕有效地减少了电池模组4向外传递热量的路径，提高了电池模组4温度的一致性，从而均衡各个电池模组4之间的温度，减小电池模组4之间性能的差异。同时，通过在箱体1内注入冷却液9，有效隔绝电池模组4与空气的接触，从而阻止电池模组4在极端情况下发生燃烧。

作为一种实施方式，如图1、图2及图4所示，箱体1为方形结构，箱体1具有长度方向L和宽度方向W。电池模组4的数量为多个，该多个电池模组4通过高压铜排10连接成整体，并通过箱体1上的电连接端子5与外界的电器元件电连接。该多个电池模组4在箱体1内沿箱体1的长度方向L排列成至少一行，至少一行电池模组4将箱体1的内部空间分割为沿箱体1的宽度方向W间隔设置的至少两个容纳腔12，每个容纳腔12用于容置集热装置3。

作为一种实施方式，每个容纳腔12内设有多个集热装置3，多个集热装置3均沿箱体1的长度方向L延伸设置，且多个集热装置3沿箱体1的长度方向L排列设置。多个集热装置3沿长度方向L的纵截面积之和大于或等于箱体1沿长度方向L的纵截面积的1/2。

具体地，在本实施例中，每个容纳腔12内设有两个集热装置3，该两个集热装置3沿长度方向L的纵截面积之和大于或等于箱体1沿长度方向L的纵截面积的1/2。集热装置3的纵截面积不宜太小，以免影响相变材料8与冷却液9之间的热交换效率。

如图5所示，在另一实施例中，每个容纳腔12内设有一个集热装置3，一个集热装置3沿箱体1的长度方向L延伸设置，一个集热装置3沿长度方向L的纵截面积大于或等于箱体1沿长度方向L的纵截面积的1/2。

作为一种实施方式，多个电池模组4在箱体1内沿长度方向L排列成至少两行，至少两行电池模组4沿宽度方向W间隔设置，至少两行电池模组4将箱体1的内部空间分割为沿宽度方向W间隔设置的至少三个容纳腔12。

具体地，在本实施例中，多个电池模组4在箱体1内沿长度方向L排列成两行，该两行电池模组4沿宽度方向W间隔设置，该两行电池模组4将箱体1的内部空间分割为沿宽度方向W间隔设置的三个容纳腔12。

如图6所示，在另一实施例中，多个电池模组4在箱体1内沿长度方向L排列成一行，一行电池模组4位于箱体1内的中部位置，一行电池模组4将箱体1的内部空间分割为沿宽度方向W间隔设置的两个容纳腔12。

作为一种实施方式，如图2所示，集热装置3的侧壁与相邻的电池模组4的侧壁之间的距离T为0-10mm。当集热装置3的侧壁与相邻的电池模组4的侧壁之间的距离T为0mm时，即集热装置3的侧壁与相邻的电池模组4的侧壁相贴靠。

作为另一种实施方式，集热装置3的侧壁与相邻的电池模组4的侧壁之间的距离T为2-5mm。

具体地，通过将相邻的电池模组4之间或者电池模组4与箱体1的内侧壁之间保持合适的距离，同时将集热装置3放置在相邻的电池模组4之间或者电池模组4与箱体1的内侧壁之间，集热装置3收集电池模组4充放电时产生的热量，并通过内部的相变材料8传递至箱盖2进行散热。同时，集热装置3的侧壁与相邻的电池模组4的侧壁之间的距离T不宜太远，以免由于热传导路径太长而导致集热装置3与电池模组4之间的热传导效率降低。

作为一种实施方式，箱体1与箱盖2可以通过螺栓+密封圈的形式安装固定或者通过焊接的方式固定连接，使箱体1满足IP68性能(即满足防水要求)。当采用螺栓+密封圈的形式进行安装固定时，密封圈需要满足与冷却液9不相容，不腐蚀等特性，以保证电池包在生命周期内密封不失效。

作为一种实施方式，如图1所示，电池散热系统还包括散热装置6，散热装置6与箱盖2的顶面贴合连接。

具体地，在本实施例中，散热装置6为散热片。通过在箱盖2的顶面设置散热片，可有效地增加箱盖2的散热面积，加快箱盖2与空气的热传导，从而提高电池包的散热效率。散热片可采用重量轻、散热快的铝合金材质，采用钎焊或者其它连接形式与箱盖连接。

如图7所示，在另一实施例中，散热装置6为液冷板。液冷板设有进液口61和出液口62，冷却流体从进液口61流入液冷板，冷却流体在与箱盖2进行热交换后，从出液口62流出。液冷板可以采用螺栓或者结构胶与箱盖2连接。

一般地，冷却流体可以为水、乙二醇水溶液等。

作为一种实施方式，如图1及图2所示，集热装置3通过连接片7与箱盖2固定连接，连接片7为L形结构，连接片7的一个侧壁与集热装置3的侧壁贴合固定，连接片7的另一个侧壁与箱盖2的底面贴合固定。

具体地，在本实施例中，每个集热装置3的相对两侧各设一个连接片7。连接片7为金属材料，连接片7与集热装置3之间采用焊接或者胶接。连接片7与箱盖2之间也可采用焊接或胶接，连接片7的侧壁需平整，以保证与箱盖2的连接更可靠，使散热更加有效，同时还可以适当使用导热胶填补在连接片7与箱盖2之间的间隙中，以提高导热效率。同时可适当增加连接片7的大小，以增加连接片7与集热装置3之间以及连接片7与箱盖2之间的接触面积，加快集热装置3内部热量向箱盖2的传递，以提高散热效率。

本实用新型实施例提供的电池散热系统，通过在箱体1内设置冷却液9，电池模组4浸入在冷却液9之中，使得各个电池模组4之间的热量可以通过冷却液9传递，从而均衡各个电池模组4之间的温度，减小电池模组4之间性能的差异。同时，通过在箱体1内设置集热装置3，集热装置3浸入在冷却液9中且集热装置3的顶部与箱盖2呈热传导接触，集热装置3内的相变材料8在吸收冷却液9的热量后气化并流向集热装置3的顶部；气化后的相变材料8将热量传递给箱盖2，最终通过箱盖2将热量散发出去，同时相变材料8在箱盖2处冷却后，相变材料8的温度低于相变材料8的沸点并冷凝液化，继而沉入集热装置3的底部，如此循环，从而将电池内部的热量散发出去。

本实用新型实施例提供的电池散热系统解决了电池包内部的温度均衡问题，保证箱体1内所有电池模组4之间的温差在合理的范围内。同时改变了电池包内部热量的散热方式，提高散热效率，保证各个电池模组4的温度在合理范围之内。而且冷却液9能够保证电池模组4与空气隔绝，从而保证电池包不燃烧不起火，提高了电池的安全性能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种电池散热系统，包括箱体(1)和箱盖(2)，所述箱体(1)的一侧设有开口(11)，所述箱盖(2)密封设置在所述开口(11)处，其特征在于，所述箱体(1)内设有电池模组(4)和中空的集热装置(3)，所述集热装置(3)的顶部与所述箱盖(2)呈热传导接触，所述集热装置(3)内设有相变材料(8)。

2.如权利要求1所述的电池散热系统，其特征在于，所述箱体(1)内还设有冷却液(9)，所述电池模组(4)至少部分浸入在所述冷却液(9)之中，所述集热装置(3)的底部浸入在所述冷却液(9)之中。

3.如权利要求1或2所述的电池散热系统，其特征在于，所述相变材料(8)的沸点为20℃-60℃。

4.如权利要求2所述的电池散热系统，其特征在于，所述冷却液(9)的液面高度(H1)大于或等于所述集热装置(3)内的所述相变材料(8)完全液化后的液面高度(H2)。

5.如权利要求2所述的电池散热系统，其特征在于，所述冷却液(9)的液面高度(H1)小于所述集热装置(3)的顶端的高度(H3)。

6.如权利要求2所述的电池散热系统，其特征在于，所述冷却液(9)的液面高度(H1)大于或等于所述电池模组(4)的高度(H4)。

7.如权利要求1或2所述的电池散热系统，其特征在于，所述箱体(1)为方形结构，所述电池模组(4)的数量为多个，所述多个电池模组(4)在所述箱体(1)内沿所述箱体(1)的长度方向(L)排列成至少一行，所述至少一行电池模组(4)将所述箱体(1)的内部空间分割为沿所述箱体(1)的宽度方向(W)间隔设置的至少两个容纳腔(12)，至少一个容纳腔(12)用于容置所述集热装置(3)。

8.如权利要求7所述的电池散热系统，其特征在于，每个容纳腔(12)内设有一个所述集热装置(3)，所述一个集热装置(3)沿所述箱体(1)的长度方向(L)延伸设置，所述一个集热装置(3)沿所述长度方向(L)的纵截面积大于或等于所述箱体(1)沿所述长度方向(L)的纵截面积的1/2。

9.如权利要求7所述的电池散热系统，其特征在于，每个容纳腔(12)内设有多个所述集热装置(3)，所述多个集热装置(3)均沿所述箱体(1)的长度方向(L)延伸设置，且所述多个集热装置(3)沿所述箱体(1)的长度方向(L)排列设置，所述多个集热装置(3)沿所述长度方向(L)的纵截面积之和大于或等于所述箱体(1)沿所述长度方向(L)的纵截面积的1/2。

10.如权利要求7所述的电池散热系统，其特征在于，所述多个电池模组(4)在所述箱体(1)内沿所述长度方向(L)排列成一行，所述一行电池模组(4)位于所述箱体(1)内的中部位置，所述一行电池模组(4)将所述箱体(1)的内部空间分割为沿所述宽度方向(W)间隔设置的两个容纳腔(12)。

11.如权利要求7所述的电池散热系统，其特征在于，所述多个电池模组(4)在所述箱体(1)内沿所述长度方向(L)排列成至少两行，所述至少两行电池模组(4)沿所述宽度方向(W)间隔设置，所述至少两行电池模组(4)将所述箱体(1)的内部空间分割为沿所述宽度方向(W)间隔设置的至少三个容纳腔(12)。

12.如权利要求7所述的电池散热系统，其特征在于，所述集热装置(3)的侧壁与相邻的电池模组(4)的侧壁之间的距离(T)为0-10mm。

13.如权利要求1或2所述的电池散热系统，其特征在于，所述电池散热系统还包括散热装置(6)，所述散热装置(6)与所述箱盖(2)的顶面贴合连接。

14.如权利要求13所述的电池散热系统，其特征在于，所述散热装置(6)为散热片或液冷板。

15.如权利要求1或2所述的电池散热系统，其特征在于，所述集热装置(3)通过连接片(7)与所述箱盖(2)固定连接，所述连接片(7)为L形结构，所述连接片(7)的一个侧壁与所述集热装置(3)的侧壁贴合固定，所述连接片(7)的另一个侧壁与所述箱盖(2)的底面贴合固定。

16.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-15任一项所述的电池散热系统。

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