CN217334178U - 一种软包锂电池模组热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种软包锂电池模组热管理系统，包括风箱，风箱底部安装有液冷板组与软包电池模组，液冷板组内设置有内流道，液冷板组底部安装有进口集箱与出口集箱，内流道与进口集箱、出口集箱相连通。本基于空冷‑液冷混合的软包锂电池模组热管理系统结构合理，散热效果较好，适于推广应用。

Description

一种软包锂电池模组热管理系统

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池热管理系统领域，具体地说，是涉及一种软包锂电池模组热管理系统。

背景技术

近年来，锂离子软包电池凭借其能量密度高、循环寿命长及热管理方便等优点，被广泛应用于新能源汽车领域。然而，随着锂离子电池的容量越来越大，组成的电池组在极端条件，如高温度环境及高电流倍率下运行时，电池的高发热率带来的散热问题成为亟待解决的难题。特别地，对于大容量软包锂离子电池，由于展向上的尺度较大，相较于其他形状锂离子电池更易出现局部的热量集中。除此之外，其特殊的极耳结构也是影响该类软包电池的热分布均匀性的重要原因。因为该类电池一般具有较宽的极耳结构，当在高电流负载下，极耳产生大量的欧姆热传导至电池的电芯内，从而极大地影响了电芯的空间温度分布。基于以上因素，为了最大化软包锂离子模组在生命周期内的性能，需采取必要的热管理措施将电池温度控制在合理的范围内。

现有主要的几种电池热管理方法，包括空气冷却、液体冷却、相变冷却和热管冷却等。这些热管理方法通常只考虑对电池的大表面进行冷却，而往往忽略极耳表面的散热。因此，当电池模组在高电流的负载下工作时，由于极耳产热导致的电池局部热温度过高的问题，在传统的热管理方法下难以得到根本解决。另外，当单独使用以上任一种热管理方法时，尽管能够使电池组的温度保持在所需的范围内，但单一技术的局限性阻碍了热管理系统可能达到的最佳冷却效果。虽然现有提出许多类型的集成两种或多种冷却策略的混合热管理系统，以实现单一技术的优缺点互补。但是，这些混合策略大多应用难度大、结构复杂且散热效率相对较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种软包锂电池模组热管理系统，可有效解决上述技术问题。

本实用新型的目的是通过以下技术措施来达到的：一种软包锂电池模组热管理系统，包括风箱，所述风箱底部安装有液冷板组与软包电池组，所述液冷板组内安装有液冷管，所述液冷板组底部安装有进口集箱与出口集箱，所述液冷管与进口集箱、出口集箱相连通。

作为一种优选方案，所述风箱两端开口设置，所述风箱包括挡风罩与固定板，所述固定板设置有放置孔，所述软包电池模组包括若干相间隔排布的软包电池单体，所述软包电池单体上固定设置有极耳，所述软包电池单体顶部及极耳穿过固定板，所述极耳与软包电池单体顶部位于挡风罩与固定板之间。

作为一种优选方案，所述软包电池模组包括多个软包电池单体，若干相间隔排布的软包电池单体，所述液冷板组包括多个液冷板，所述多个液冷板平行设置，所述多个软包电池中的每个软包电池单体位于相邻的液冷板之间空隙内。

作为一种优选方案，所述液冷板为铝合金液冷板，所述液冷板与软包电池单体相对应的侧壁设置有导热胶层。

作为一种优选方案，所述液冷板底部侧壁固定安装有固定框，所述进口集箱与出口集箱分别安装在固定框内，所述进口集箱与出口集箱分别与液冷板相连通。

作为一种优选方案，所述内流道包括腔体与微流道，所述微流道设置有两组，所述腔体与微流道相连通，所述两组微流道的端口分别与进口集箱与出口集箱相连通。

作为一种优选方案，所述液冷板设置有腔体的部位位于风箱内。

作为一种优选方案，所述进口集箱端部设置有出液口，所述进口集箱另一端封闭；所述出口集箱一端设置有进液口，所述出口集箱另一端封闭，所述进口集箱与出口集箱侧壁设置有通孔；所述进口集箱与出口集箱的通孔分别与液冷板的两组微流道端口相连通。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型可以有效解决高电流倍率下，极耳产热造成的软包电池的温度均匀性变差的问题。当软包电池模组在高负载条件下工作时，通过热管理系统中的空气冷却，能够有效地吸收极耳处的热量，避免了极耳产热对电池温度场的影响。

(2)本实用新型提出的腔体和微流道结合的液冷板流道设计，与传统的均一微流道设计相比，增加了冷却液和液冷板的换热面积，使得换热效果增加。

(3)本实用新型实现了空冷和液冷两种冷却策略的有效结合，提高了热管理系统的散热效率。从软包电池模组传导到液冷板的热量，可利用液冷板内流过的冷却液及液冷板顶侧略过的冷空气带走，使得冷空气的冷能可以得到充分利用，提高了液冷板的散热性能。

(4)本实用新型设计的一种软包锂电池模组热管理系统，所通入的冷却液和冷空气的流量是可调控的，可将软包电池组和极耳的温度始终控制在合理的范围内，防止了热失控事故的发生。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

附图1是本实用新型整体结构示意图。

附图2是本实用新型整体结构示意图。

附图3是本实用新型局部结构侧视示意图。

附图4是本实用新型局部结构示意图。

附图5是本实用新型软包电池模组结构示意图。

附图6是本实用新型液冷板组结构示意图。

附图7是本实用新型液冷板结构示意图。

附图8是图7中A结构放大示意图。

附图9是本实用新型液冷板剖视结构示意图。

附图10是本实用新型整体结构示意图。

附图11是本实用新型整体结构示意图。

具体实施方式

实施例：如附图1至图11所示，一种软包锂电池模组热管理系统，包括风箱1，风箱1底部安装有液冷板组2与软包电池模组5，液冷板组2内设置有内流道，液冷板组2底部安装有进口集箱3与出口集箱4，内流道与进口集箱3、出口集箱4相连通。

风箱1两端开口设置，风箱1包括挡风罩101与固定板102，固定板102设置有放置孔104，软包电池模组5包括若干相间隔排布的软包电池单体501，软包电池单体501上固定设置有极耳502，软包电池顶部单体501及极耳502穿过固定板102的放置孔104，极耳502与软包电池单体501顶部位于挡风罩101与固定板102之间。

如图11所示，具体的，放置孔104侧壁设置有限位凹槽103，便于插入液冷板201。

如图6所示，液冷板组2包括多个液冷板201，多个液冷板201平行设置，相邻的两个液冷板201之间留有间隙，多个软包电池中的每个软包电池单体501位于相邻的液冷板201之间空隙内。

液冷板201为铝合金液冷板201，以增强换热。液冷板201与软包电池单体501相对应的侧壁设置有导热胶层。

如图7所示，液冷板201底部侧壁固定安装有固定框204，进口集箱3与出口集箱4分别安装在固定框204内，进口集箱3与出口集箱4分别与液冷板201相连通。

如图9所示，内流道包括腔体202与微流道203，微流道203设置有两组，腔体202与微流道203相连通，两组微流道203的端口分别与进口集箱3与出口集箱4相连通。

如图10所示，进口集箱3一端设置有进液口，另一端封闭；出口集箱4一端设置有进液口，另一端封闭，进口集箱3与出口集箱4相对应的侧壁分别设置有通孔301，两组微流道203端口分别与通孔301相连通。进口集箱3与出口集箱4结构相同。

具体的，通孔301为矩形小孔，与微流道的端口紧密连接。

液冷板201设置有腔体202的部位位于风箱1内。

本实施例中，软包电池模组5包括10个商用的镍钴锰基软包锂离子电池单体，所述软包电池单体501的容量为40Ah，而且高度*宽度*厚度为217mm*178mm*9mm。但是应当理解的是，本实用新型所适用的软包型镍钴锰基锂离子电池包括但不限于该规格，且软包电池单体501的数量可根据具体的需求更少或更多。

在本实施例中，优选地，液冷板21与软包电池单体501接触的两侧表面采用导热胶涂覆，以减少接触热阻，从而提高换热性能。

在本实施例中，优选地，液冷板21的高度要求比软包电池单体501更高，两者的高度差为10-20mm，由此液冷板21高出的部分位于风箱中空气流道内，以便与极耳502同时进行空冷换热，从而充分利用冷量，以提高换热效率。需要说明的是，液冷板21的宽度、厚度和高度可根据不同要求进行调整，以适应具体的工作需求。

在本实施例中，优选地，液冷板21居中布置供冷却液流通的设置在液冷板中的内部流道，内部流道自上而下为一个矩形腔体202与间隔分布于两侧的若干条矩形内流道形成的微流道203连接贯通而成，整体呈现倒“U”字形。与传统的均一微流道设计相比，冷却液与液冷板21的接触面积得以增加，从而提高了液冷板21的散热能力。此外，应当理解的是，腔体202和微流道203可以具有其他形状的横截面，微流道203的数量及间距可根据具体的应用要求而变化。

在本实施例中，内流道充入流动的冷却液，冷却液成分为质量分数为50％的乙二醇水溶液。

风箱底部的固定板102内部设有限位凹槽103，限位凹槽103利用液冷板组2表面和软包电池模组5的顶侧表面起到限位作用，同时底部固定板102也能够对液冷板组2到限位作用，而不需要使用额外的紧固件，由此降低了装配的复杂度，使得结构简单且紧凑，提高了热管理系统的空间利用率。

在本实施例中，优选地，进口集箱3和出口集箱4靠近液冷板21的进、出液口处的表面设有对应大小的矩形小孔312，并与每块液冷板21的进、出液口均紧密连通，以免冷却液泄露。应当理解的是，本实用新型集箱上的矩形小孔312的形状可根据液冷板21内流道进、出口的形状进行调整。

在上述技术方案基础上，本实施例中，冷却液自进口集箱3汇入，依次流入各个内部流道中，经同液冷板组2充分换热后，由出口集箱4汇合并流出。冷空气于空气流道进口处通入，分别与极耳和置于空气流道内的液冷板21换热后，由空气流道的出口流出。

在本实施例中，优选地，液冷板组2内冷却液和空气流道内空气的流量均可根据实际应用需求进行调控。因此，无论工作在何种条件下，软包电池模组5和极耳502的温度和温差都可以维持在合理范围内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：包括风箱，所述风箱底部安装有液冷板组与软包电池组，所述液冷板组内设置有内流道，所述液冷板组底部安装有进口集箱与出口集箱，所述内流道与进口集箱、出口集箱相连通。

2.根据权利要求1所述的一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：所述风箱两端开口设置，所述风箱包括挡风罩与固定板，所述软包电池模组包括若干相间隔排布的软包电池单体，所述软包电池单体上固定设置有极耳，所述软包电池单体顶部及极耳穿过固定板，所述极耳与软包电池单体顶部位于挡风罩与固定板之间。

3.根据权利要求1所述的一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：所述液冷板组包括多个液冷板，所述多个液冷板平行设置，所述多个软包电池中的每个软包电池单体位于相邻的液冷板之间空隙内。

4.根据权利要求3所述的一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：所述液冷板为铝合金液冷板，所述液冷板与软包电池单体相对应的侧壁设置有导热胶层。

5.根据权利要求3所述的一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：所述液冷板底部侧壁固定安装有固定框，所述进口集箱与出口集箱分别安装在固定框内，所述进口集箱与出口集箱分别与液冷板相连通。

6.根据权利要求1所述的一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：所述内流道包括腔体与微流道，所述微流道设置有两组，所述腔体与微流道相连通，所述两组微流道的端口分别与进口集箱与出口集箱相连通。

7.根据权利要求6所述的一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：所述进口集箱端部设置有出液口，所述进口集箱另一端封闭；所述出口集箱一端设置有进液口，所述出口集箱另一端封闭，所述进口集箱与出口集箱侧壁设置有通孔；所述进口集箱与出口集箱的通孔分别与液冷板的两组微流道端口相连通。

8.根据权利要求6所述的一种软包锂电池模组热管理系统，其特征在于：所述液冷板设置有腔体的部位位于风箱内。

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