一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置制造方法及图纸

一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置，包括电池箱体（1）和电池单体（3）。还包括相变材料（2）、两个上层液冷管道（4）和两个下层液冷管道；所述电池箱体内放置有两个电池模组；所述每个电池模组包含若干电池单体，且每相邻两块电池单体之间夹有相变材料；所述液冷管道采用双层布置方式分别环绕每一个电池模组，且上下两层管道内部液体流向相反。本实用新型专利技术装置采用相变与液冷耦合的散热方式，将电池工作时产生的热量迅速导出，有效提高散热效率，从而优化电池模组散热均衡性；相变材料采用石蜡与泡沫铝相结合，有利于增强导热性能，同时有助于碰撞时的减震缓冲作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置
本技术涉及一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置，属电池散热

技术介绍
当前，动力电池包的散热方法有空冷、水冷、相变冷却、热管冷却等。几种冷却方式相比之下，空冷的结构简单，重量相对较小，且成本低，但是空冷的换热系数比较低，在大放电倍率情况下冷却效果不甚理想，难于保证电池包内部温度场的均匀分布。液冷冷却方式的换热系数明显高于空冷，所以冷却效果优于空冷，但是采用单一的液冷散热方式时，需要的散热装置结构较复杂、成本较高，存在漏液的风险，在使用后期难以很好地进行维修保养。相变材料是一种能够在一定温度范围内改变自身物理状态（例如固-液相变）的材料。相变冷却就是利用材料在改变自身物理状态时存储能量的一种新型的被动式冷却方式，这种冷却方式效率高，散热速度快，但是在吸收了过多热量之后的散热能力会下降。采用热管冷却散热结构简单，热管的导热系数高（是普通金属的100倍以上）、等温性能优良，且热管本身使用寿命较长且又不消耗电能，但是热管散热在前期需要投入成本较高。由于动力电池的最佳工作温度范围较窄，如锂离子电池为20-40℃。过高的温度将导致电池的充放电能力下降，缩短使用寿命，甚者引发燃烧、爆炸等安全事故。因此，合理而高效的电池散热系统设计尤为必要。然而，单独使用一种散热方式难于保证电池包的散热效果及分布的均匀性。使用相变材料与液冷结合的散热方式可以避免单一使用液冷或是单一使用相变所带来的问题。且散热的效果在两者相辅相成下能使电池包处于最佳的温度范围。
技术实现思路
<br>本技术的目的是，为了解决现有动力电池的发热问题，公开一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置。本技术实现的技术方案如下，一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置，包括电池箱体和电池单体，所述装置还包括相变材料、2个上层液冷管道和2个下层液冷管道；所述电池箱体内放置有2个电池模组；所述每个电池模组包含若干电池单体，且每相邻两块电池单体之间夹有相变材料；所述液冷管道采用双层布置方式分别环绕每一个电池模组，且上下两层管道内部液体流向相反。所述液冷管道采取双进双出的双层布置形式，管道形式为上下双层叠加，上下2根液冷管道为一组环绕一个电池模组，同一个电池模组的上下2根管道的液体流向是相反的，利于增强对流散热效率。所述相变材料采用石蜡与泡沫铝相结合，其形状大小与电池单体侧面相同，为长方体形；相变材料有利于增强导热性能，同时有助于碰撞时的减震缓冲作用。所述液冷管道为铝型材薄管，厚度为毫米级；所述液冷管道内部冷却介质采用水和乙二醇的混合液。所述液冷管道弯角处、所述电池箱体内部在直角弯道处进行了圆角处理，圆角半径为1~5mm。所述电池箱体采用泡沫铝为材料，在电池箱体受到外力碰撞时能起减震缓冲作用。本技术的工作原理如下，本技术装置通过电池箱体、相变材料以及4个液冷管道，采用相变材料与液冷耦合的方式对电池进行散热。电池箱体内放置有2个电池模组，每个电池模组包含若干电池单体，且每相邻两块电池单体之间夹有相变材料。当电池工作产生热量时，与电池两面接触的相变材料会充分的吸收电池产生的大部分热量。所述液冷管道采用双层布置方式环绕每一个电池模组，且上下两层管道内部液体流向相反。液冷管道的拐角处以及箱体的四个角落都进行了圆角处理，可以增加液体的流通面积，加强散热能力；还可在电池发生碰撞时能有效增大受力面积，可以保护电池受到更小的冲击力。通过相变材料散热方式可以将电池单体中心处的热量最大程度的导出，使得电池单体处于一个最佳的工作温度范围内。通过布置在电池模组两侧周围的液冷管道可以将电池两侧的热量导出，也可以将相变材料内所吸收的热量的一部分也经流动的液体带出。电池箱体与液冷管道进出口对应位置留了电池箱体通道口，与外部冷却水管道进行连接形成循环通道，并在管道连接处采用密封防漏措施，电池箱体采用泡沫铝为材料，既有利于散热，同时在电池箱体受到外力碰撞的情况下起到减震缓冲的作用。这样则可以使得相变材料的散热能力更加优化，以此产生良性的循环，在相变与液冷的两种散热方式同时进行的情况下，可以将整个电池包内的电池单体之间的温差控制在合理的范围之内。本技术的有益效果是，本技术装置采用相变与液冷耦合的散热方式，将电池工作时产生的热量迅速导出，有效提高散热效率，从而优化电池模组散热均衡性；相变材料采用石蜡与泡沫铝相结合，有利于增强导热性能，同时有助于碰撞时的减震缓冲作用。本技术装置中的液冷管道采用了双进双出的双层布置设计，上下两层管道内部液体流向相反，通过液体对流换热提高电池的散热速率。且管道采用铝型材，厚度可为毫米级，有利于电池包的紧凑性及轻量化。对液冷管道以及箱体进行必要的倒圆角设计，既可以增大液体的流动面积，又可以增大受力面积。本技术电池箱体采用泡沫铝为材料，既有利于散热，同时在电池包箱体受到外力碰撞的情况下起到减震缓冲的作用。附图说明图1为本技术装置总体结构示意图；图2为本技术装置外观示意图；图3为含相变材料的电池模组示意图；图4为双进双出的液冷管道示意图；图5是电池箱体的结构示意图；图中，1为电池箱体；2为相变材料；3为电池单体；4为上层液冷管道；5为下层液冷管道；6为电池箱体通道口；7为上层管道液冷管道进水口；8为上层液冷管道出水口；9为下层液冷管道进水口；10为下层液冷管道出水口；11为箱体圆角；12为液冷管道圆角。具体实施方式本技术以方形锂离子动力电池为例。如图1所示，本实施例一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置，包括电池箱体1和电池单体3，所述装置还包括相变材料2、两个上层液冷管道4和两个下层液冷管道5；所述电池箱体内放置有两个电池模组；所述每个电池模组包含若干锂离子动力电池单体3，且每相邻两块电池单体3之间夹有相变材料4；所述液冷管道采用双层布置方式分别环绕每一个电池模组，且上下两层管道内部液体流向相反。如图4所示，所述液冷管道采取双进双出的双层布置形式，管道形式为上下双层叠加，上下2根液冷管道为一组环绕一个电池模组，同一个电池模组的上下2根管道的液体流向是相反的，利于增强对流散热效率。上层液冷管道4设有上层液冷管道进水口7和上层液冷管道出水口8；下层液冷管道5设有下层液冷管道进水口9和下层液冷管道出水口10。如图2和图3所示，本实施例的电池箱体1内放置有两个电池模组。所述每个电池模组包含若干电池单体3，且每相邻两块电池单体3之间夹有相变材料2。当电池3工作产生热量时，与电池两面接触的相变材料2会充分的吸收电池产生的大部分热量。所述液冷管道4和5采用双层布置方式环绕每一个电池模组，且上下两层管道内部液体流向相反，即假如上层管道内部液体为顺时针流动，则下层管道内部液体为逆时针流动。液冷管道的拐角处以及箱体的四个角落都采取圆角处理，作用在于：其一可以增加液体的流通面积，加强散热能力；其二是在电池发生碰撞时可以有效的增大受力面积，可以保护电池受到更小的冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置，包括电池箱体和电池单体，其特征在于，所述装置还包括相变材料、两个上层液冷管道和两个下层液冷管道；所述电池箱体内放置有两个电池模组；所述每个电池模组包含若干电池单体，且每相邻两块电池单体之间夹有相变材料；所述液冷管道采用双层布置方式分别环绕每一个电池模组，且上下两层管道内部液体流向相反。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置，包括电池箱体和电池单体，其特征在于，所述装置还包括相变材料、两个上层液冷管道和两个下层液冷管道；所述电池箱体内放置有两个电池模组；所述每个电池模组包含若干电池单体，且每相邻两块电池单体之间夹有相变材料；所述液冷管道采用双层布置方式分别环绕每一个电池模组，且上下两层管道内部液体流向相反。


2.根据权利要求1所述的一种基于相变与液冷耦合的电池包散热装置，其特征在于，所述液冷管道采取双进双出的双层布置形式，管道形式为上下双层叠加，上下2根液冷管道为一组环绕一个电池模组，同一个电池模组的上下2根管道的液体流向是相反的，利于增强对流散热效率。


3.根据权利要求1所述的一种基于相变与液冷耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘霏霏，袁康，李骏，曾建邦，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：新型
国别省市：江西;36