非浸泡式液冷安全電池包的製作方法

2023-09-18 01:10:35 2

本申請涉及一種電池技術領域，尤其是一種非浸泡式液冷安全電池包。

背景技術：

由於國家可持續發展方針和新能源汽車鼓勵政策的鼓舞，電動汽車得到了飛速發展，節能環保的新能源電動車越來越受到消費者的青睞。電動車的動力通過電池組給電機提供電力產生，但是電池在長時間使用時會發熱，特別是在戶外高溫下使用甚至會引發燃燒等安全事故，電池發熱一直是阻礙純電動車投入市場，是運行的一個大問題，有效的冷卻能夠改善動力電池工作環境和工作性能,從而保證電動汽車的行車安全性和可靠性。

目前，車用電池的冷卻方式主要是空冷、水冷、相變材料冷卻，實際普遍使用的是空冷和水冷系統，通過電池包內依次首尾相接的蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流設備組成的冷卻系統來降溫，有的還在電池包外增加外部冷風循環冷卻系統，將電池包內產生的熱量帶入大氣中，以此達到冷卻作用。空冷和水冷實現起來比較簡單，成本也較低，但是由於空間有限，在不降低電池包容量的前提下，很難再增加空冷和水冷系統設備。此外，風冷和水冷在溫度均勻性上的表現也並不理想。所以，相變冷卻對於提升電池組溫度一致性具有很大優勢,有望發展為新一代電池組熱管理技術。

技術實現要素：

本申請目的是：為了以解決現有電池包中電池組溫度過高、電池組內部溫度均一性較差而對電池性能產生影響甚至造成安全事故的問題，提出一種非浸泡式液冷安全電池包。一方面使電池包一直處於適宜的使用環境，及時帶走電池包運行過程產生的大量熱量。另一方面使電池包內各電池單體之間保持溫度均一、避免由於溫差過大導致的電池壓差，不僅可以有效改善電池的電化學性能和使用壽命，而且可以避免局部過熱導致的熱失控隱患。

本申請的技術方案是：一種非浸泡式液冷安全電池包，包括：

由箱體和箱蓋構成的電池箱，以及

收容於所述電池箱內的電池組，所述電池組包括若干串並聯組合在一起的電池單體；

所述箱蓋上設置有位於其內側的液冷熱交換裝置，還包括裝於所述箱體內部且位於所述電池組下方的液態物質以及對該液態物質進行加熱的加熱裝置，並且所述液態物質是沸點為5-45℃範圍內的吸熱相變材料。

本申請在上述技術方案的基礎上，還包括以下優選方案：

所述液態物質選自氫氟烴、氫氟醚、全氟化碳中的至少一種。

所述液冷熱交換裝置包括固定於所述箱蓋上的冷卻液流通管和冷卻板，所述冷卻液流通管的進出液口均伸出所述電池箱外部。

所述冷卻板布置在所述冷卻液流通管的上方。進一步優選為，所述冷卻液流通管布置在所述電池組中心部位的正上方。

所述冷卻液流通管也可以布置在所述冷卻板內部。進一步優選為，所述冷卻板上成型有向下凸出的若干滴淋凸起，並且至少一部分所述滴淋凸起布置在所述電池組中心部位的正上方。

所述加熱裝置為電加熱器，其包括電熱絲，且所述電熱絲浸於所述液態物質中。

所述箱體和箱蓋的外側設置有保溫材料層。

所述箱體或箱蓋上安裝有單向洩壓閥。

本申請的優點是：

1、節約空間，避免空冷、水冷所需的系統設備空間需求。

2、液態的相變物質只布置在箱體內底部一小層，用量少，在降低成本的同時可以同樣保證電池組的溫度均一性。

3、液態的相變物質只布置在箱體內底部一小層，用量少，降低電池包重量，提高電池包的能量密度。

4、相變物質用量少，沸騰氣化時電池箱內部壓力小，對箱體的強度要求低。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例中非浸泡式液冷安全電池包的結構示意圖；

其中：1-箱體，2-箱蓋，3-電池單體，4-液態物質，5-冷卻板，6-冷卻液流通管，7-加熱裝置，a-蒸汽，b-液滴。

具體實施方式

以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用於說明本申請而不限於限制本申請的範圍。實施例中採用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未註明的實施條件通常為常規實驗中的條件。

圖1示出了本申請這種非浸泡式液冷安全電池包的一個具體實施例，與傳統電池包相同的是，其包括電池箱和收容在該電池箱內的電池組，其中電池箱由上部敞口的箱體1以及封於該箱體敞口處的箱蓋2構成，該電池箱完全滿足IP67密封要求。電池組為大容量鋰電池組，其包括眾多串並聯組合在一起的電池單體3(通常情況下，這些電池單體依靠電池夾具和串並聯載流片組合連接在一起)。各個電池單體3之間均會存在一定的間隙，但該間隙一般不大於5mm。

本實施例中，電池單體3為圓柱形的鋰電池單體。當然，本申請的技術方案同樣適用於其他結構形式的電池組，比如方塊型電池。

本實施例的關鍵改進在於，箱蓋2上設置有位於其內側的液冷熱交換裝置，所述箱體內設置有：位於電池組下方的液態物質4以及對該液態物質進行加熱的加熱裝置7，並且該液態物質4是沸點為5-45℃範圍內的吸熱相變材料。

上述沸點為5-45℃範圍內的液態物質4是可以外購的商品，可選擇的有氫氟烴、氫氟醚、全氟化碳等等，當然可以採用氫氟烴、氫氟醚、全氟化碳的兩兩組合的混合物或三者全部組合的混合物。

上述液態物質4布置在電池組的下方，其並未淹沒任何電池單體3(當然，這需要在電池組底面和電池箱內底壁之間留存一定的空間)。

上述液冷熱交換裝置可以採用本領域技術人員所熟知的各種結構形式，具體在本實施例中，該裝置包括固定於所述箱蓋2上的冷卻液流通管6和冷卻板5，而且冷卻液流通管6的進出液口均伸出電池箱外部，以方便對該冷卻液流通管6通入冷卻液。

冷卻板5和在冷卻液流通管6通常相互接觸布置，以使冷卻液流通管6的低溫能夠更快速的傳遞至冷卻板5。並且，本實施例將冷卻板5布置在冷卻液流通管6的上方，以讓所述液態物質4沸騰氣化與所述冷卻板5和冷卻液流通管6充分接觸而放熱。

冷卻板5和在冷卻液流通管6通常相互接觸布置，以使冷卻液流通管6的低溫能夠更快速的傳遞至冷卻板5。並且，本實施例將冷卻板5布置在冷卻液流通管6的上方，以讓所述液態物質4沸騰氣化與所述冷卻板5和冷卻液流通管6充分接觸而放熱。而且應當儘量將冷卻液流通管6布置在電池組的中心部位的正上方，有利於冷凝後的液體淋在溫度較高的電池表面。

當然，我們也可以將冷卻液流通管6布置在冷卻板5內部，從而讓二者充分接觸，使冷卻液流通管6的低溫能夠進一步的快速傳遞給冷卻板5。這種情況下，最好再冷卻板5上成型向下凸出的多個(至少一個)滴淋凸起，並且至少一部分滴淋凸起布置在電池組中心部位的正上方，有利於冷凝後的液體淋在溫度較高的電池表面。

上述加熱裝置也可以採用本領域技術人員所熟知的各種結構形式，具體在本實施例中，該加熱裝置為電加熱器，其包括電熱絲，並且所述電熱絲浸於所述液態物質4中，以更好地對液態物質4進行加熱。

加熱裝置也可以布置在箱體外部。

實際應用時，當該電池包系統進行充電或者放電時，電池組會產生大量的熱量。利用加熱裝置7對液態物質4加熱，溫度達到液態物質4的沸點時，液態物質4受熱氣化。在冷卻液流通管內通入冷卻水或者其他冷卻液體。箱體內氣化後的蒸汽a上升，遇冷發生液化(氣化物與冷卻板和冷卻液流通管接觸)，成液滴b，再次滴落回去。當回落的液體與與電池接觸時，再次發生沸騰氣化吸熱，以此循環往復進行，使得電池包在相對比較穩定的熱環境下運行。

不難理解，本實施例將上述液冷熱交換裝置安裝在箱蓋2上而非箱體1上，可大大方便該電池包的組裝和維護。

箱體1和箱蓋2外側可增加保溫材料層，箱體1或箱蓋2上通常需要安裝單向洩壓閥。

上述實施例只為說明本申請的技術構思及特點，其目的在於讓人們能夠了解本申請的內容並據以實施，並不能以此限制本申請的保護範圍。凡根據本申請主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本申請的保護範圍之內。