CN219658813U - 一种电池温控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池温控系统，主要解决现有电池温控装置无法在箱体外对电池热量进行处理，同时，箱体内冷却能耗较大、冷却效率较低的问题。该电池温控系统包括传热单元和散热单元；传热单元将电池热量由箱体内传递至箱体外；散热单元设置在箱体外，对传热单元传递的电池热量进行处理。本实用新型将电池热量通过传热单元传递至箱体外侧，箱体外侧的散热单元对该热量进行处理，该种方式不仅能够避免电池热量集中在箱体内，还能够充分利用外部环境的温度，减少了温控的能耗。

Description

一种电池温控系统

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种电池温控系统。

背景技术

锂离子电池的应用十分广泛，可以被应用于储能、动力电池等领域。随着锂离子电池的进一步发展，锂离子电池的安全也受到重点关注。由于锂离子电池的原理和结构特性，在充放电过程中会产生较大的热量，而且该热量会逐渐增加，若产生的热量没有及时释放，热量将会累积于单体电池中，造成电池温度不均匀，从而降低电池使用寿命，严重时电池的热平衡被破坏，引发一连串的自加热副反应，进而引发电池的安全事故。

目前，主要采用对电池本体进行散热的方式，例如，中国专利CN216872108U公开了一种电池包及其电池冷却结构，电池冷却结构包括电池模组、上液冷板和下液冷板，所述电池模组中电芯的极柱及防爆阀区域位于所述电池模组的上端面；上液冷板位于所述电池模组的上端面且与所述电池模组换热接触，所述上液冷板上具有用于避让所述电芯的极柱及防爆阀区域的镂空结构；下液冷板位于所述电池模组的下端面且与所述电池模组换热接触。上述电池冷却结构，通过在上液冷板上设置用于避让电芯的极柱及防爆阀区域的镂空结构，在电池模组的上端面布置上液冷板的基础上，从空间上避让了电芯极柱所在的位置及防爆阀区域，利于极柱汇流排焊接，保证防爆阀作用，实现电池模组的上下端面均散热的效果，提高电池模组的冷却效果，满足散热需求。

上述电池冷却结构能够对电池本体进行有效散热，但是，上述冷却结构只能在箱体内对电池热量进行处理，无法在箱体外对电池热量进行处理，同时，该种冷却方式冷却能耗较大、冷却效率较低。

发明内容

为解决现有电池温控装置无法在箱体外对电池热量进行处理，同时，箱体内冷却能耗较大、冷却效率较低的问题，本实用新型提供一种电池温控系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种电池温控系统，包括传热单元和散热单元；所述传热单元至少部分设置在箱体内，将电池热量由箱体内传递至箱体外；所述散热单元设置在箱体外，对传热单元传递的电池热量进行处理。

进一步地，所述散热单元包括液冷组件和/或散热翅片，且液冷组件和/或散热翅片设置在传热单元位于箱体外的部分，对传热单元传递的电池热量进行处理。

进一步地，所述液冷组件包括液冷板或液冷管，所述散热翅片设置在液冷板的侧壁或液冷管的外壁上，且与液冷板或液冷管一体设置。

进一步地，多个所述散热翅片沿传热方向延伸，且沿传热方向的垂直方向依次排布，所述传热方向为传热单元由箱体内延伸至箱体外的方向。

进一步地，所述箱体的外侧设置有至少一个散热通道，所述散热单元设置在散热通道内。

进一步地，所述散热通道内设置至少一个排风扇，所述排风扇用于将散热单元的热量通过环境气流带走。

进一步地，所述箱体为密封式箱体。

进一步地，还包括传热热管，所述传热热管设置在电池极柱上，用于将电池热量传递至传热单元。

进一步地，所述散热单元包括压缩制冷器或TEC制冷器。

进一步地，所述箱体的外侧设置有至少一个散热通道，所述散热单元设置在散热通道内。

和现有技术相比，本实用新型技术方案具有如下优点：

本实用新型电池温控系统将电池的热量通过传热单元传递至箱体外侧，通过箱体外侧的散热单元对该热量进行处理，公开了一种在箱体外对电池热量处理的方式，该种方式不仅能够避免电池热量集中在箱体内，对箱体内的电池产生影响，还能够充分利用外部环境的温度，减少了温控的能耗，冷却效率较高。此外，本实用新型的电池温控系统只需将部分传热单元设置在箱体内，散热单元设置箱体外侧，该种方式结构简单，只占用箱体内部较小的安装空间，且温控效果较好，对于电池的安全、稳定运行有重要意义。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例中电池温控系统的原理图；

图2为本实用新型实施例中电池温控系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中箱体设置散热通道的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中散热单元为散热翅片的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中散热单元为液冷组件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中散热单元为液冷组件和散热翅片的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中散热单元为TEC的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中电池的局部结构示意图；

图9为本实用新型实施例中传热热管与传热单元配合的示意图；

图10为本实用新型实施例中绝缘换热件的结构示意图。

附图标记：1-电池，2-箱体，3-传热单元，4-散热单元，5-传热热管，6-绝缘换热件，11-极柱，12-通槽，21-散热通道，22-排风扇，41-液冷组件，42-散热翅片，43-TEC制冷器，61-第一压板，62-导热陶瓷板，63-第二压板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本实用新型的技术原理，目的并不是用来限制本实用新型的保护范围。

如图1至图3所示，本实用新型提供的电池温控系统包括传热单元3、散热单元4。传热单元3将电池热量由箱体2内传递至箱体2外；散热单元4设置在箱体2外，对传热单元3传递的电池热量进行处理，该温控系统尽可能利用外部环境的进行被动温控，使得电池温控的能耗大幅降低，同时也避免了电池热量在箱体2内集中，对箱体2内的电池1产生损害。此外，该电池中除部分传热单元3设置在电池1内，其余部件均设置在箱体2外，因此具有不占用箱体2内部的空间的特点。

为适用于不同的使用环境，同时为增加电池1的使用寿命，该箱体2为密封式箱体。密封式箱体不仅能够提高箱体的防护等级，避免外部灰尘、水汽进入箱体2而对箱体2内的电池1产生影响，更重要的是密封后箱体内相对处于隔离外部环境的状态，箱体内的温度受外部环境温度的影响较小。

如图4至图6所示，本实用新型散热单元4可为不同结构形式的装置，只要能够将传热单元3传递的热量与外部环境或外部设备进行交换即可，该散热单元4具体设置在传热单元3位于箱体2外的部分。具体的，该散热单元4可为散热翅片42，该散热翅片42设置在传热单元3的末端，将传热单元3传递的热量通过散热翅片42的散热面散出。或者，该散热单元4可为排风扇22，通过排风扇对传热单元3位于箱体2外的部分与环境气流进行热交换，使得热量被环境中的气流快速带走。该散热单元4也可为散热翅片42与排风扇的组合，该散热翅片42设置在传热单元3的末端，通过排风扇进一步对散热翅片42进行热交换。或者，该散热单元4还可为液冷板或液冷管，传热单元3插入液冷板或液冷管中或与液冷板液冷管充分接触，液冷板和液冷管与外部环境进行换热。由于上述散热单元4设置在箱体2外，此种设置使得散热单元4能够与外部环境进行热交换，充分利用外部环境的温度，从而节约了能源。

如图6所示，在本实用新型优选的实施例中，散热单元4包括液冷组件41和散热翅片42，且散热翅片42和液冷组件41设置在传热单元3位于箱体2外的部分。液冷组件41包括液冷板或液冷管，散热翅片42设置在液冷板的侧壁或液冷管的外壁上，且与液冷板或液冷管一体设置。散热单元4可通过主动和被动两种方式实现电池热量的处理，被动温控时，电池的热量通过传热单元3首先传递至液冷板或液冷管，通过设置在液冷组件41外侧的散热翅片42将其散出。若电池的温度超过设定阈值，需要主动温控，则将液冷组件41中的冷却液进行循环，通过冷却液带走电池传递的热量。多个散热翅片沿传热方向延伸，且沿传热方向的垂直方向依次排布，所述传热方向为传热单元由箱体内延伸至箱体外的方向。

此外，为使得电池热量实现定向传递，同时提高散热单元4的散热效率，也为了增加散热单元4的使用寿命，可在箱体2的外侧设置有至少一个散热通道21，散热单元4设置在散热通道21内，同时，在散热单元4内设置若干个排风扇22，排风扇22用于将散热单元4的热量通过气流带走。

如图7所示，在其它实施例中，可通过压缩制冷器或TEC制冷器43对传热单元3传递的热量进行散发，同样的，也可在箱体2的外侧设置有至少一个散热通道21，散热单元4设置在散热通道21内，通过散热通过实现热量的定向处理。

由于电池的温度主要集中于极柱11上，本实用新型将传热热管5设置在电池1的极柱11上，该传热热管5为有芯热管，当电池1的极柱11温度过高时，传热热管5将极柱11的热量及时导出，并与传热单元3实现热交换，随后将其传递至箱体2外侧，在箱体2外侧实现该热量的散发。具体的，本实用新型在极柱11上设置通槽12，以在通槽12内放置传热热管5，使极柱11的温度能够得到有效控制，该种结构实用性强、易操作，能够使电池的热量均衡，散热效果好，成本低。为使得传热热管更好的与极柱11进行配合，使得二者热交换效率更好，可对极柱11进行以下进一步限定：极柱11的通槽12的断面呈C字形或U字形，通槽12断面呈C字形时，其开口宽度小于通槽12的最宽处，这样的设计有利于传热热管5过盈卡接在通槽12内，C字形通槽12其两端形成的弧度具有自然张力，有利于将传热热管5紧密卡接在通槽12。通槽12断面呈U字形时，其开口宽度与通槽12的最宽处较为接近，便于放置传热热管5，且能够提供足够的操作空间使专用工装将传热热管5整平或将传热热管5与通槽12贴合的更加紧密。可将通槽12的深度小于传热热管5的直径设置，以使传热热管5略突出于极柱11的表面，有利于将传热热管5整平使其与通槽12紧密接触。

此外，还可在通槽12表面设置有绝缘层，可以涂覆绝缘材料或者贴硅胶层、橡胶层等，也可以在传热热管5上设置绝缘层，以使金属材质的传热热管5与极柱11绝缘安装。

如图3或图10所示，本实用新型传热单元3可采用不同结构或材料制作的构件。例如，可采用重力型热管、导热铝板、导热铜板、导热陶瓷板、水冷板、水冷管等，只要其能够将箱体内电池产生的热量直接或者间接通过传热热管5传递至箱体2外侧即可。优选的，上述传热单元3为重力型热管，该重力型热管的蒸发段设置在箱体内，与传热热管5进行热交换，冷凝段设置在箱体2外，散热单元4设置在重力型热管的冷凝段。传热热管中的烧结铜粉具有很强的毛细作用，所以传热热管5的放置方向可横向、垂直和倾斜，均不影响传热热管5的传热。如果单独使用传热热管5传热，当外界温度过高时，外界的高温可以通过传热热管5传至电池1，使电池1内部的热量增加。而重力型热管是一种特殊的热管，其热量的传递具有定向性，即从蒸发段传递至冷凝端，因此，采用重力型热管实现热量的定向传递，重力型热管的介质是通过重力作用来进行传热的，垂直使用时，外界热量传不到电池1内部。因此，传热热管5和重力型热管配合使用，既可以达到既能降温，又可以达到阻止外部的热量传至电池1内部的效果，进而影响箱体2内的电池。

此外，电池的温度过低时，还可在重力型热管的蒸发段上设置加热装置，该加热装置可对重力型热管进行加热，从而将热量传递至电池，使得电池的温度在最佳范围内，上述加热装置可为TEC半导体制冷器、加热丝、加热片、液体循环管路中的一种。

本实用新型重力型热管内工作液体的体积为重力型热管内腔体积的30％～50％，使得与重力型热管连接的多个传热热管5均能够实现很好的热交换，从而避免靠近重力型热管冷凝段的传热热管5热交换效果较差。此外，本实用新型重力型热管与散热单元4连接的部分可以为直线状，即重力型热管不进行弯折，直接与散热单元4连接内，此时，重力型热管的传热效果最好。为方便安装，可也对重力型热管的冷凝段进行弯折，散热单元4设置在弯折的部分。

如图10所示，本实用新型电池中传热热管5与重力型热管通过绝缘换热件6实现交换，绝缘换热件6可为不同结构形式的组件，只要能够实现传热热管5与重力型热管之间绝缘且热量交换即可。该绝缘换热件6优选为绝缘换热板或导热绝缘垫，绝缘换热板可为导热陶瓷板62，导热绝缘垫可为导热硅胶垫。在安装时，绝缘换热板或导热绝缘垫的两侧还设置有第一压板61和第二压板63，传热热管5设置在第一压板61上，重力型热管设置在第二压板63和绝缘换热板之间。优选的，上述导热陶瓷板62为氧化铝陶瓷板、氮化硅陶瓷板、氧化锆陶瓷板、碳化硅陶瓷板、氧化镁陶瓷板、氮化硼陶瓷板、氮化铝陶瓷板、氧化铍陶瓷板中的一种。本实用新型采用导热陶瓷板62或导热绝缘垫实现传热，该导热陶瓷板62或导热绝缘垫在具有优良的热传导效率时，还同时具备良好的绝缘性能，使得绝缘换热件6在具有良好热传导性能和绝缘性能的同时，还具有结构简单，体积和质量较小的优点。

为了更进一步增加绝缘换热板的换热性能，以及使得其拆卸和安装方便，还可在第一压板61上设置有凹槽，传热热管5设置在该凹槽内。上述凹槽的形状可为多种，优选的，上述凹槽为半圆形凹槽或弓形凹槽，传热热管5在凹槽内被挤压和变形，使得传热热管5靠近导热陶瓷板62的一面被挤压为平面，使得其与绝缘换热板紧密接触，实现良好的热交换和稳固的安装，上述第一压板61、第二压板63具体可采用绝缘材料制作，例如塑料压板、pp压板、pe压板、尼龙压板、PC压板、陶瓷压板、树脂压板等。

Claims (10)

1.一种电池温控系统，其特征在于，包括传热单元和散热单元；

所述传热单元至少部分设置在箱体内，将电池热量由箱体内传递至箱体外；

所述散热单元设置在箱体外，对传热单元传递的电池热量进行处理。

2.根据权利要求1所述的电池温控系统，其特征在于，所述散热单元包括液冷组件和/或散热翅片，且液冷组件和/或散热翅片设置在传热单元位于箱体外的部分，对传热单元传递的电池热量进行处理。

3.根据权利要求2所述的电池温控系统，其特征在于，所述液冷组件包括液冷板或液冷管，所述散热翅片设置在液冷板的侧壁或液冷管的外壁上，且与液冷板或液冷管一体设置。

4.根据权利要求3所述的电池温控系统，其特征在于，多个所述散热翅片沿传热方向延伸，且沿传热方向的垂直方向依次排布，所述传热方向为传热单元由箱体内延伸至箱体外的方向。

5.根据权利要求1至4任一所述的电池温控系统，其特征在于，所述箱体的外侧设置有至少一个散热通道，所述散热单元设置在散热通道内。

6.根据权利要求5所述的电池温控系统，其特征在于，所述散热通道内设置至少一个排风扇，所述排风扇用于将散热单元的热量通过环境气流带走。

7.根据权利要求1至4任一所述的电池温控系统，其特征在于，所述箱体为密封式箱体。

8.根据权利要求1至4任一所述的电池温控系统，其特征在于，还包括传热热管，所述传热热管设置在电池极柱上，用于将电池热量传递至传热单元。

9.根据权利要求1所述的电池温控系统，其特征在于，所述散热单元包括压缩制冷器或TEC制冷器。

10.根据权利要求9所述的电池温控系统，其特征在于，所述箱体的外侧设置有至少一个散热通道，所述散热单元设置在散热通道内。