CN217903232U - 一种复合散热的软包电池夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于软包电池夹具装置领域，尤其是一种复合散热的软包电池夹具，针对现有的单一利用某种冷却方式并不能提高电池的散热效率和散热均匀性，电池夹具发明中更多考虑到提高电池接触、减小电池极化的功用，忽视了单体电芯对于散热的需求的问题，现提出如下方案，其包括上夹板和下夹板，所述上夹板在下夹板的上部。本实用新型结构简单，丰富了复合散热的软包电池夹具的实用功能，提升了高比能软包锂离子电池的热传导效率，保证固定电芯的基本功能，引入风冷和液冷相结合的复合散热方式，解决高能量型电芯容易热量积聚，散热困难的问题，提高了电池的循环稳定性，操作简单，使用便捷。
Description
技术领域
本实用新型涉及软包电池夹具装置技术领域，尤其涉及一种复合散热的软包电池夹具。
背景技术
复合散热的软包电池夹具是一种具有复合散热功能的软包电池夹具装置。锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长等特点，目前在电动新能源汽车和3C电子设备中得到广泛应用，发生安全问题时，软包电池一般会鼓气裂开，而不像钢壳或铝壳电芯那样发生爆炸；其次，相比于钢壳和铝壳轻20％-40％，对于降低电池辅材重量进而提高电池能量密度具有显著效果；重要的是，软包电池设计灵活，外形可变任意形状，可根据客户的需求定制，便于开发新的电芯型号，但软包电池对电池的束缚力小，极耳间的接触松散，增大电池的极化，降低电池的循环寿命，因此，软包电池在测试等的各个阶段都需外设夹具夹持。高比能量单体电芯由于含有较高比例硅碳，这类材料导热性能较差，循环测试中容易产生大量的热，电池温升明显。且软包电池在厚度方向导热面积较大而导热率小，而在其余方向的导热率相对较大但接触面积太小，以上原因均导致电池的产热无法顺利导出，极大地危害了电池的高效运行。因此，对于高比能量软包电池的夹具要求除了满足基本的固定电芯，增强电池极耳接触以外，还需要具备一定的散热导热能力。
但现有的电池冷却及夹具装置，在工作过程中存在以下缺陷：
1.单一利用某种冷却方式并不能提高电池的散热效率和散热均匀性；
2.电池夹具发明中更多考虑到提高电池接触、减小电池极化的功用，忽视了单体电芯对于散热的需求。
所以我们提出一种复合散热的软包电池夹具，用以解决上述所提到的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中仅利用单一冷却方式，不能提高电池的散热效率和散热均匀性，且因考虑提高电池接触、减小电池极化的功用，而忽视了单体电芯的散热需求的缺点，而提出的一种复合散热的软包电池夹具。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种复合散热的软包电池夹具，包括上夹板和下夹板，
所述上夹板在下夹板的上部，所述上夹板的顶部内壁设置有上套板，所述上套板的顶部固定连接有散热风扇组，所述下夹板的顶部内壁设置有下套板，所述上套板底部与上夹板顶部之间嵌装有上液冷管，所述下套板顶部与下夹板底部之间均嵌装有下液冷管；
所述上夹板的底部与下夹板的顶部之间可拆卸固定连接有电池本体，所述电池本体的一侧固定连接有两个极耳。
优选的，所述上套板、上夹板、下套板和下夹板的顶部均开设有四个通孔且通孔的内壁螺纹连接有螺栓，所述下套板的底部设置有四个六角螺母且六角螺母与螺栓螺纹连接。
优选的，所述上液冷管和下液冷管的一端外壁套设有同一个连接管。
优选的，所述上夹板的底部和下夹板的顶部均设置有导热膜，所述导热膜的材质为石墨烯、金属和硅胶中的一种。
优选的，所述上液冷管和下液冷管均为“M”型和“U”型中的一种。
优选的，所述上套板的底部和下套板的顶部均开设有卡槽，所述卡槽的形状与上液冷管和下液冷管的形状相同且分别与上液冷管和下液冷管相卡合。
优选的，所述上夹板的材质为重钢板，所述下夹板的材质为铝合金板和喷塑钢板中的一种，所述上夹板和下夹板均设置有绝缘层。
优选的，所述螺栓与六角螺母的拧紧力的大小为60-120kg。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
1.将电池本体放在上下夹板间，用四根相同规格的螺栓依次固定上套板和上夹板，下夹板及下套板的固定方式类似，最后用六角螺母固定四角，使受力均匀，带有热电偶测温线的电池测试系统按程序启动后，复合冷却系统随之工作，即冷却液从下液流管入口进，经连接管流入上液流管，最后从出口流出，如此反复，当电池热量较高时，冷却液从下液流管流入上液流管时，已带有一定温度，从而造成上夹板和下夹板温度变化不同，进而导致电池本体上下冷却不均匀，此时，散热风扇开始工作，既起到为冷却液降温的作用，同时也加快空气流动，提高系统散热能力。
2.同时在夹板和电池本体接触面设置有导热膜，用于将电池的热量及时传递并经复合冷却系统散热，放置于电芯极耳中间的热电偶测温线及时记录电芯温度，并传递给控制单元，控制单元根据实时温度信息可以控制冷却液的流量和风扇的转速，提高散热效率的同时实现精准降温，避免复合散热系统的能耗浪费。
本实用新型结构简单，丰富了复合散热的软包电池夹具的实用功能，提升了高比能软包锂离子电池的热传导效率，在保证固定电芯的基本功能之上，引入风冷和液冷相结合的复合散热方式，解决高能量型电芯容易热量积聚，散热困难的问题，减小电池热失控风险，提高了电池的循环稳定性，操作简单，使用便捷。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种复合散热的软包电池夹具的三维结构示意图；
图2为本实用新型提出的一种复合散热的软包电池夹具的仰视结构示意图；
图3为本实用新型中下夹板的仰视结构示意图；
图4为本实用新型中各部件的三维结构示意图。
图中：1、螺栓；2、连接管；3、上液冷管；4、电池本体；401、极耳；5、导热膜；6、上夹板；7、上套板；8、散热风扇组；9、下夹板；10、下套板；11、六角螺母；12、卡槽；13、下液冷管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1-4，一种复合散热的软包电池夹具，包括上夹板6和下夹板9，
上夹板6在下夹板9的上部，上夹板6的顶部内壁设置有上套板7，上套板7的顶部固定连接有散热风扇组8，下夹板9的顶部内壁设置有下套板10，上套板7底部与上夹板6顶部之间嵌装有上液冷管3，下套板10顶部与下夹板9底部之间均嵌装有下液冷管13；
上夹板6的底部与下夹板9的顶部之间可拆卸固定连接有电池本体4，电池本体4的一侧固定连接有两个极耳401。
实施例二
参照图1-4，一种复合散热的软包电池夹具，包括上夹板6和下夹板9，上夹板6的材质为重钢板，增加对电池压力，下夹板9的材质为铝合金板和喷塑钢板中的一种，促进夹具的轻量化设计，上夹板6和下夹板9均设置有绝缘层，避免电池本体和夹板连电。
上夹板6在下夹板9的上部，上夹板6的顶部内壁设置有上套板7，上套板7的顶部固定连接有散热风扇组8，下夹板9的顶部内壁设置有下套板10，上套板7、上夹板6、下套板10和下夹板9的顶部均开设有四个通孔且通孔的内壁螺纹连接有螺栓1，下套板10的底部设置有四个六角螺母11且六角螺母11与螺栓1螺纹连接，螺栓1与六角螺母11的拧紧力应在90kg，上套板7底部与上夹板6顶部之间嵌装有上液冷管3，下套板10顶部与下夹板9底部之间均嵌装有下液冷管13，上液冷管3和下液冷管13均为“M”型，以满足散热需求，上液冷管3和下液冷管13的一端外壁套设有同一个连接管2，便于冷却水流动，上套板7的底部和下套板10的顶部均开设有卡槽12，卡槽12的形状与上液冷管3和下液冷管13的形状相同且分别与上液冷管3和下液冷管13相卡合，使得卡合更加严密。
上夹板6的底部与下夹板9的顶部之间可拆卸固定连接有电池本体4，电池本体4的一侧固定连接有两个极耳401，上夹板6的底部和下夹板9的顶部均设置有导热膜5，导热膜5的材质为石墨烯，其导热能力更好，能够更好更快的将热量及时导出并由冷却系统冷却。
然而，如本领域技术人员所熟知的，电池本体4、极耳401和散热风扇组8的工作原理和连接方法是司空见惯的，其均属于常规手段或者公知常识，在此就不再赘述，本领域技术人员可以根据其需要或者便利进行任意的选配。
工作原理：将电池本体4放在上下夹板9间，用四根相同规格的螺栓1依次固定上套板7和上夹板6，下夹板9及下套板10的固定方式类似，最后用六角螺母11固定四角，使受力均匀，带有热电偶测温线的电池测试系统按程序启动后，复合冷却系统随之工作，即冷却液从下液流管入口进，经连接管2流入上液流管，最后从出口流出，如此反复，当电池热量较高时，冷却液从下液流管流入上液流管时，已带有一定温度，从而造成上夹板6和下夹板9温度变化不同，进而导致电池本体4上下冷却不均匀，此时，散热风扇开始工作，既起到为冷却液降温的作用，同时也加快空气流动，提高系统散热能力，同时在夹板和电池本体4接触面设置有导热膜5，用于将电池的热量及时传递并经复合冷却系统散热，放置于电芯极耳中间的热电偶测温线及时记录电芯温度，并传递给控制单元，控制单元根据实时温度信息可以控制冷却液的流量和风扇的转速，测试过程中电池温度应保持在25℃左右，超过这一阈值，则启动多级冷却装置，测温数据显示25℃-30℃时，依靠导热膜自然冷却即可，导热膜优先考虑石墨烯导热膜、其次金属导热膜、最次硅胶导热膜。进一步地，温度上升至30-35℃，风冷散热启动，超过35℃，液冷风冷同时工作，最大程度降低电池温度，提高散热效率的同时实现精准降温，避免复合散热系统的能耗浪费。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种复合散热的软包电池夹具，包括上夹板(6)和下夹板(9)，其特征在于：
所述上夹板(6)在下夹板(9)的上部，所述上夹板(6)的顶部内壁设置有上套板(7)，所述上套板(7)的顶部固定连接有散热风扇组(8)，所述下夹板(9)的顶部内壁设置有下套板(10)，所述上套板(7)底部与上夹板(6)顶部之间嵌装有上液冷管(3)，所述下套板(10)顶部与下夹板(9)底部之间均嵌装有下液冷管(13)；
所述上夹板(6)的底部与下夹板(9)的顶部之间可拆卸固定连接有电池本体(4)，所述电池本体(4)的一侧固定连接有两个极耳(401)。
2.根据权利要求1所述的一种复合散热的软包电池夹具，其特征在于，所述上套板(7)、上夹板(6)、下套板(10)和下夹板(9)的顶部均开设有四个通孔且通孔的内壁螺纹连接有螺栓(1)，所述下套板(10)的底部设置有四个六角螺母(11)且六角螺母(11)与螺栓(1)螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种复合散热的软包电池夹具，其特征在于，所述上液冷管(3)和下液冷管(13)的一端外壁套设有同一个连接管(2)。
4.根据权利要求2所述的一种复合散热的软包电池夹具，其特征在于，所述上夹板(6)的底部和下夹板(9)的顶部均设置有导热膜(5)，所述导热膜(5)的材质为石墨烯、金属和硅胶中的一种。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种复合散热的软包电池夹具，其特征在于，所述上液冷管(3)和下液冷管(13)均为“M”型和“U”型中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种复合散热的软包电池夹具，其特征在于，所述上套板(7)的底部和下套板(10)的顶部均开设有卡槽(12)，所述卡槽(12)的形状与上液冷管(3)和下液冷管(13)的形状相同且分别与上液冷管(3)和下液冷管(13)相卡合。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种复合散热的软包电池夹具，其特征在于，所述上夹板(6)的材质为重钢板，所述下夹板(9)的材质为铝合金板和喷塑钢板中的一种，所述上夹板(6)和下夹板(9)均设置有绝缘层。
8.根据权利要求2所述的一种复合散热的软包电池夹具，其特征在于，所述螺栓(1)与六角螺母(11)的拧紧力的大小为60-120kg。
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