CN220368971U - 一种可内部循环冷却的电池高压箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可内部循环冷却的电池高压箱，其特征在于，包括箱体、盖板、半导体冷却层、以及电气元器件；所述箱体设有安装腔以及开口，所述电气元器件设于所述安装腔；所述盖板用于封盖所述开口；所述半导体冷却层设于所述盖板，所述半导体冷却层具有相互背离的吸热端以及散热端，所述吸热端朝向所述安装腔，所述散热端朝向所述开口；所述安装腔内填充有冷却液，所述冷却液用于吸收所述安装腔的热量，并在气化后接触所述吸热端后液化。本实用新型的一种可内部循环冷却的电池高压箱，其循环冷却可在箱体内进行，结构简单，成本低，降温效果好。

Description

一种可内部循环冷却的电池高压箱

技术领域

本实用新型涉及电池高压箱技术领域，尤其涉及一种可内部循环冷却的电池高压箱。

背景技术

电池高压箱通过母排及线束将高压元器件电连接，为新能源汽车高压系统提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能等，保护和监控高压系统的运行。

电池高压箱通常将母排、线束和电气元器件等放置在电池高压箱的箱体内，在长时间连续运行时，箱体内会积聚大量热量，影响电气元器件的运行，甚至损坏电气元器件，为加速散热，目前的做法是在电池高压箱箱体外部连接冷却循环装置，冷却液由外部进入箱体吸热，吸收热量后的冷却液又排出在箱体，经冷却后重新进入箱体内，形成内外循环系统，这种做法虽然能提高电池高压箱箱体内部的散热效率，但是外部增设的冷却循环装置却因结构复杂、成本高以及过度占用电池包的空间而不能有效解决问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可内部循环冷却的电池高压箱，其循环冷却可在箱体内进行，结构简单，成本低，降温效果好。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种可内部循环冷却的电池高压箱，包括箱体、盖板、半导体冷却层、以及电气元器件；箱体设有安装腔以及开口，电气元器件设于安装腔；盖板用于封盖开口；半导体冷却层设于盖板，半导体冷却层具有相互背离的吸热端以及散热端，吸热端朝向安装腔，散热端朝向开口；安装腔内填充有冷却液，冷却液用于吸收安装腔的热量，并在气化后接触吸热端后液化。

进一步地，电池高压箱还包括支架，支架设于安装腔，电气元器件设于支架朝向箱体远离开口的端面。

进一步地，支架设有流道，流道可供冷却液通过。

进一步地，散热端上设有散热结构，散热结构用于吸收散热端的热量。

进一步地，散热结构包括散热板以及若干散热片，散热板设于散热端，若干散热片间隔排布于散热板远离散热端的端面。

进一步地，电池高压箱还包括相变材料层，相变材料层设于散热结构与散热端之间；相变材料层包括相变材料，相变材料用于吸收散热端的热量并由固态转变为液态。

进一步地，相变材料层与散热结构以及半导体冷却层之间通过导热胶固定。

进一步地，半导体冷却层与盖板之间通过密封胶连接。

进一步地，冷却液选取氟化液，氟化液的沸点选取范围为34℃～174℃。

进一步地，电池高压箱还包括安全阀，安全阀设于箱体侧壁靠近开口的一端。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本申请的冷却循环是在箱体内进行的，冷却结构简单，且占用电池包的空间少，可以提高电池包的空间利用率，降低成本。同时，由于液态冷却液在安装腔内可直接接触电气元器件等发热元件，不仅能够吸收安装腔的热量，还能直接吸收电气元器件的热量，提高换热效率，防止电气元器件局部温度过高，保证电子元器件运行的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的电池高压箱结构示意图；

图2为本实用新型的电池高压箱的剖视图；

图3为本实用新型的支架与电子元器件的结构示意图。

图中：

1、箱体；10、冷却液；

2、盖板；

3、支架；30、流道；31、电气元器件；

4、散热结构；41、散热板；42、散热片；

5、半导体冷却层；

6、相变材料层；

7、安全阀。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

如图1-3所示，本实用新型公开了一种可内部循环冷却的电池高压箱，其包括箱体1、盖板2、半导体冷却层5以及电气元器件31，箱体1设有安装腔以及开口，电气元器件31由开口伸入并安装于安装腔内，盖板2用于封盖开口。具体地，半导体冷却层5具有相互背离的吸热端以及散热端，在半导体冷却层5安装于箱体1时，吸热端朝向安装腔，散热端朝向开口，往安装腔填充冷却液10，冷却液10能够吸收安装腔内的热量，并在气化后接触吸热端后液化。

在上述结构基础上，电池高压箱内的电气元器件31在长时间连续运行时，将在安装腔内产生大量热量，此时填充于箱体1内的冷却液10将吸收这些热量，直到冷却液10吸收到一定的热量后由液态转变为气态，气态的冷却液10在安装腔内漂浮，直到接触到半导体冷却层5的吸热端，温度较高的气态的冷却液10在接触到温度较低的吸热端后，吸热端将气态的冷却液10的热量吸收，然后在吸热端的表面上凝结成液态的冷却液10重新掉落到安装腔内，而半导体冷却层5的散热端又将吸热端所吸收的热量发散到箱体1外部，从而完成一次循环，掉落到安装腔内的液态冷却液10又可以进入下一次循环，再次吸收安装腔内的热量，将安装腔的热量带走。

当然，为了提高冷却液10的换热效率，可以往安装腔填充足够的冷却液10以至浸没电气元器件31中主要发热部件，如铜排等，由于冷却液10与电气元器件31的接触面积增大了，那么冷却液10的散热吸热效率也就提高了，从而提高了电气元器件31的散热效率。

相比现有技术中将冷却循环装置设置在箱体1外部，本申请的冷却循环是在箱体1内进行的，冷却结构简单，且占用电池包的空间少，可以提高电池包的空间利用率，降低成本。同时，由于液态冷却液10在安装腔内可直接接触电气元器件31等发热元件，不仅能够吸收安装腔的热量，还能直接吸收电气元器件31的热量，从而提高换热效率，防止电气元器件31局部温度过高，保证电子元器件31运行的可靠性。

需要说明的是，本实施例的冷却液10由于直接填充至安装腔，不可避免直接接触到电气元器件31，因而冷却液10需要具备不可燃以及绝缘的特性，具体可以选用为现有技术中的氟化液等。而半导体冷却层5可以选用为现有技术中的半导体冷却片，利用半导体材料的特性，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，电偶的两端分别吸收热量和放出热量，吸收热量的一端形成上述吸热端，放出热量的一端形成上述散热端。

如图2和图3所示，进一步地，为了更方便地将电气元器件31安装于安装腔，本实施例的电池高压箱还包括支架3，先将电气元器件31安装于支架3后再随支架3一起安装到箱体1内。支架3具体包括一个安装台以及设于安装台四个角的支撑杆，在装配电气元器件31时，将电气元器件31安装到安装台面设有支撑杆的端面上，如此，在将支架3安装到安装腔之后可使得电气元器件31位于支架3远离箱体1开口的端面。

在上述结构基础上，在往安装腔填充氟化液时，本实施例只需要保证氟化液没过电气元器件31即可，而现有技术中由于电气元器件31位于支架3朝向开口的端面，那么在需要氟化液没过电气元器件31的时候，氟化液首先需要完全没过支架3才能将电气元器件31浸没，不仅需要消耗更多的氟化液，还因为电气元器件31与支撑杆安装于安装腔后在安装腔的高度方向上不重合而过度占用了安装腔的空间，降低了安装腔的空间利用率。

相比现有技术中的支架3的安装方式，本实施例将电气元器件31倒置安装于支架3远离开口的安装端面上，实现了电气元器件31与支架3的支撑杆的安装高度上的重合，因而可以减少氟化液的填充量，节约生产成本，提高空间利用率。

进一步地，由于支架3具有安装台，安装台通常安装于安装腔后位于安装腔的中部，因而可能会阻碍氟化液在安装腔内的流动，对此可以在支架3上开设流道30，氟化液可在流道30内流通，可以理解的是，流道30在支架3上的开设位置需要避开安装电气元器件31的位置，进一步防止电气元器件31遮挡流道30，使得氟化液顺利能够流动，从而保证氟化液的循环冷却效率。

进一步地，如图1所示，为了提高半导体冷却层5的散热端的散热效率，可以在散热端上设置散热结构4，可以理解的是，此时半导体冷却层5镶嵌于盖板2上，吸热端朝向安装腔，散热端朝向散热结构4，如此，半导体冷却层5的散热端在聚集了吸热端吸收气态氟化液的热量后，由于散热结构4直接接触散热端，散热端的热量可通过热传递的方式直接转移到散热结构4上，实现快速散热。

需要说明的是，本实施例的散热结构4可以是材料上选择现有技术中的相变吸热降温材料，如液态转变为气态的水或者由固态转变为液态的石蜡等，在相变材料吸热相变过程中将安装腔的温度降低，还可以是从结构上增大表面积与空气的接触面积达到提高散热速度。

如图1所示，本实施例以从结构上增大表面积与空气的接触面积达到快速散热为例，具体地，散热结构4包括散热板41以及若干散热片42，散热板41设置在半导体冷却层5的散热端，若干散热片42间隔排布在散热板41远离散热端的端面上。本实施例中若干散热片42沿散热板41的宽度方向延伸，沿散热板41的长度方向平行且间隔排布，当然，在其他实施例中，上述若干散热片42也可以沿散热板41的长度方向延伸，沿散热板41的宽度方向平行且间隔排布，如此，当半导体冷却层5的散热端将热量传递给散热板41，散热板41再将热量传递给散热片42后，由于散热片42增加了散热板41与空气的接触面积，因而可提高散热效率。另外，散热片42可采用铜合金、铝合金或者镁铝合金等吸热散热效果较好的材料制成，以进一步提高散热效率。

需要说明的是，本实施例的散热片42的形状以及数量均可根据散热需求进行设计。散热片42还可以具有一定角度弯折结构，通过改变散热片42之间空气的流通方向，增大空气流域，还可以改变空气流速，使得空气能够与散热片42的表面充分接触，从而加强散热效果。

进一步地，如图1所示，本实施例的电池高压箱还包括相变材料层6，相变材料层6设置在散热结构4与半导体冷却层5的散热端之间，相变材料层6包括相变材料，相变材料能够吸收散热端的热量，并由固态转变为液态，相变材料可以选用为石蜡等，在散热端将热量传递到相变材料层6内的石蜡后，石蜡吸收热量由固态转变为液态，液态的石蜡将热量传递给散热结构4进行散热后，重新凝固，重新凝固的石蜡在吸收足够的散热端传递到热量后又再次由固态转变为液态，反复循环，实现不断的将半导体冷却层5的散热端的热量带走。

本实施例在设有散热结构4的基础上增加相变材料层6，相变材料发生吸热放热的过程中，由于相变将大部分热量储存在材料内，少部分热量传递到空气中，因而电池高压箱整体环境的温度不会太高，既不会影响电子元器件31的工作，又保证散热结构4的散热可靠且有效，散热面积与材料相变的配合能够进一步提高散热效果。

进一步地，相变材料层6与散热结构4之间可采用导热胶进行连接固定，导热胶在将两者连接的同时还能有利于热量快速地由相变材料层6传递给散热结构4，保证热传递的顺利进行。

进一步地，为了保证箱体1内良好的密封效果，防止氟化液吸收安装腔的热量气化后从箱体1的装配间隙流失，影响氟化液的循环冷却效果，半导体冷却层6与盖板2之间可以通过密封胶进行连接，具体可将箱体1内的空气抽出后在进行密封，如此，由于箱体1内部形成密封环境，且箱体1内不存在空气，而箱体1外的空气也无法进入安装腔，因而能避免箱体1内存在空气中的水蒸气，防止水蒸气吸热后液化形成凝露，进而腐蚀电气元器件31或者影响电气元器件31的工作。

具体地，上述实施例选取的氟化液的沸点范围为34℃～174℃，高于室温25℃的沸点范围，可保证在电子元器件31工作发热后，氟化液可马上吸收热量然后气化，而如果选取沸点低于34℃，不能保证氟化液在吸收电子元器件31散发的热量之前不会因为吸收环境中的热量而提前气化，影响氟化液的冷却循环的有序进行。如果选取的氟化液沸点高于174℃，由于电子元器件31浸没于氟化液中，氟化液的温度过高也会直接影响电气元器件31的正常工作，不利于将安装腔的热量发散到箱体1外。

进一步地，考虑到电池高压箱在大电流工作环境中，电子元器件31的温度可达到150℃，即表示安装腔的气压会因热量过高而发生箱体1膨胀，所以为了防止氟化液等气体受热膨胀而导致箱体1炸裂，需要在箱体1上设置安全阀7，又考虑到安装腔填充有氟化液，为了避免泄压的时候氟化液流失，可将安全阀7设置在箱体1侧壁靠近开口的一端上，在安全阀7泄压的时候，高压气体从箱体1的靠近开口的一端排出。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可内部循环冷却的电池高压箱，其特征在于，包括箱体(1)、盖板(2)、半导体冷却层(5)、以及电气元器件(31)；所述箱体(1)设有安装腔以及开口，所述电气元器件(31)设于所述安装腔；所述盖板(2)用于封盖所述开口；所述半导体冷却层(5)设于所述盖板(2)，所述半导体冷却层(5)具有相互背离的吸热端以及散热端，所述吸热端朝向所述安装腔，所述散热端朝向所述开口；所述安装腔内填充有冷却液(10)，所述冷却液(10)用于吸收所述安装腔的热量，并在气化后接触所述吸热端后液化。

2.根据权利要求1所述的电池高压箱，其特征在于，所述电池高压箱还包括支架(3)，所述支架(3)设于所述安装腔，所述电气元器件(31)设于所述支架(3)朝向所述箱体(1)远离所述开口的端面。

3.根据权利要求2所述的电池高压箱，其特征在于，所述支架(3)设有流道(30)，所述流道(30)可供所述冷却液(10)通过。

4.根据权利要求1所述的电池高压箱，其特征在于，所述散热端上设有散热结构(4)，所述散热结构(4)用于吸收所述散热端的热量。

5.根据权利要求4所述的电池高压箱，其特征在于，所述散热结构(4)包括散热板(41)以及若干散热片(42)，所述散热板(41)设于所述散热端，若干所述散热片(42)间隔排布于所述散热板(41)远离所述散热端的端面。

6.根据权利要求4所述的电池高压箱，其特征在于，所述电池高压箱还包括相变材料层(6)，所述相变材料层(6)设于所述散热结构(4)与所述散热端之间；所述相变材料层(6)包括相变材料，所述相变材料用于吸收所述散热端的热量并由固态转变为液态。

7.根据权利要求6所述的电池高压箱，其特征在于，所述相变材料层(6)与所述散热结构(4)以及所述半导体冷却层(5)之间通过导热胶固定。

8.根据权利要求1所述的电池高压箱，其特征在于，所述半导体冷却层(5)与所述盖板(2)之间通过密封胶连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电池高压箱，其特征在于，所述冷却液(10)选取氟化液，所述氟化液的沸点选取范围为34℃～174℃。

10.根据权利要求9所述的电池高压箱，其特征在于，所述电池高压箱还包括安全阀(7)，所述安全阀(7)设于所述箱体(1)侧壁靠近所述开口的一端。