專利名稱：帶液體冷卻系統(tǒng)的夾套式混合電動車電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合電動車電池，尤其涉及帶液體冷卻系統(tǒng)的夾套式混合電動車電池裝置。
技術(shù)背景混合動力車電池堆的冷卻方式按傳熱介質(zhì)一般可分為氣體冷卻(空氣)，液體冷卻(油 冷)和相變材料冷卻三種方式。目前，市場上混合電動汽車電池普遍都采用最為簡單的空氣 冷卻方式，極少采用其它的冷卻方式。然而，如果混合電動車電池在惡劣的熱環(huán)境下工作時， 僅僅依靠簡單的空氣冷卻方式很難冷卻到電池的最佳工作溫度，同時也不能保證各電池間溫 度的一致性，從而電池性能難以很好的發(fā)揮、導(dǎo)致電池壽命減短和降低汽車的動力性能，因 此，在此類環(huán)境下，電動車電池要獲得比較好的冷卻效果，必須考慮采用高效的液體冷卻方 式來保證電池性能的優(yōu)化，由于一般液體冷卻系統(tǒng)傳熱效率高，占用體積小，但系統(tǒng)相對比 較復(fù)雜、成本較高，所以開發(fā)一種高效的、結(jié)構(gòu)緊湊的、成本相對較低的帶液體冷卻系統(tǒng)的 夾套式混合電動車電池裝置是很有必要的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對混合電動車在比較惡劣的熱環(huán)境運行過程中，為了實現(xiàn)電池內(nèi)部的 良好冷卻以及達(dá)到各電池單體間溫度的一致性，提出了一種帶液體冷卻系統(tǒng)的夾套式混合電 動車電池裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種帶液體冷卻系統(tǒng)的夾套式混合電動車電池裝置，它主要由電池 模塊箱、電池模塊、套管式蒸發(fā)器、水泵、溫控三通閥、電加熱裝置、分液頭及冷卻管道等 部件組成。其中，套管式蒸發(fā)器直接安裝在汽車底座，電池模塊箱則通過支架固定于汽車內(nèi) 部空間，兩者并保持合適距離，既保證汽車狹小的內(nèi)部空間，又滿足其他輔助部件的安裝， 中間通過冷卻管道進(jìn)行連接，電池模塊箱上下兩端的分液頭必須固定于支架上以保證輸送管 道的暢通。具體的技術(shù)方案是本發(fā)明的帶液體冷卻系統(tǒng)的夾套式混合電動車電池裝置，包括電池模塊箱頂蓋606、電池模塊607、電池模塊箱體608、套管式蒸發(fā)器601、水泵604、溫控三通 閥603、電加熱裝置609、分液頭605及冷卻管道602;上述套管式蒸發(fā)器601出來的冷卻液 體由冷卻管道分別連接電池模塊箱體608下部的分液頭605和電加熱裝置609到溫控三通閥 603的一端，上述裝有若干個電池模塊607的電池模塊箱體608上端安裝電池模塊箱頂蓋606， 在電池模塊箱體608上下部的分液頭605分別連通每個電池模塊607，冷卻液體從電池模塊 607流過并經(jīng)電池模塊箱頂蓋606上部的分液頭605匯集于回流的冷卻管道602，回流的冷 卻管道602中安裝水泵604，水泵604的另一端經(jīng)冷卻管道602連接上部的分液頭605出口 ， 溫控三通閥603的另一端連接套管式蒸發(fā)器601的入口 。所述的電池模塊607包括若干電池單體302、溫度傳感器303、電池連接片304、電極連 接軸305、頂蓋306、框體307和底蓋308;上述頂蓋306和底蓋308分別通過螺釘固定在框 體307上，電極連接軸305則通過頂蓋306上所開孔擰入模塊內(nèi)部與電池極柱緊固，電池單 體302之間的串聯(lián)采用電池連接片304按次序連接，通過頂蓋306上的凸肩對電池連接片304 固定，在頂蓋306冷卻液體的出口處安裝有溫度傳感器303，底蓋308開有進(jìn)液孔。所述的電池單體302是以電池103作為基體，外部加裝冷卻流道殼體101緊密配合，電 池103和冷卻流道殼體101之間通過沿圓周均布的四條肋連接固定。所述的框體307上依電池排列形式開有若干個電池單體大小的孔以便電池單體302嵌入， 孔的底部與電池底部接觸位置開有與電池單體流道對應(yīng)的孔隙穿透框體底板，所述的框體 307采用纖維增強(qiáng)塑料FRP材料制成。所述的電池模塊箱頂蓋606和電池模塊箱體608均采用ABS工程塑料材料制成，所述的 分液頭605使用PVC軟管將冷卻液體平均分配到各個電池模塊607。所述的電池模塊箱體608釆用空殼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部剛好水平依次裝配所有電池模塊607， 各電池模塊607之間緊密配合以確保水平固定，垂直方向則通過電池模塊箱頂蓋606的凸肩 403來進(jìn)行固定。所述的電池模塊箱頂蓋606包括固定孔401、出水管孔402、凸肩403、整體線束保護(hù)通 道404，出水管孔402對稱均布在電池模塊箱頂蓋606上，凸肩403在電池模塊箱頂蓋606內(nèi)側(cè)的邊緣，固定孔401開在凸肩403上，所述整體線束保護(hù)通道404在電池模塊箱頂蓋606 內(nèi)側(cè)凹處。所述的套管式蒸發(fā)器601由熱力膨脹閥501、接管502、內(nèi)管503、外管504、 U型肘管 505組成，將內(nèi)管503外管504不同直徑的兩根管子套成同心套管作為元件，將多個元件通 過U型肘管505加以連接，所述接管502連接熱力膨脹閥501后連接外管504。所述的套管式蒸發(fā)器601釆用R134a作為制冷劑。所述的電加熱裝置609采用電熱絲加熱。本發(fā)明的工作原理為自套管式蒸發(fā)器601下端出口出來的冷卻液體(礦物油)在電池 模塊箱體608上部冷卻管道602安裝的水泵604作用下，從箱體下部的分液頭605分別引入 每個電池模塊607，經(jīng)過冷卻后的加熱液體再從電池模塊箱體608上端的分液頭605匯集于 回流冷卻管道602，被加熱后液體重新回到蒸發(fā)器進(jìn)行冷卻，如此不斷循環(huán)。安裝在套管式 蒸發(fā)器601制冷劑管道進(jìn)口的熱力膨脹闊501則根據(jù)蒸發(fā)器出口端的溫度進(jìn)行閥門開度調(diào) 節(jié)，從而控制回流液體的冷卻程度。當(dāng)電池在不同設(shè)定溫度范圍內(nèi)工作時，溫控三通閥603 通過采集電池表面溫度，將該值與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，從而達(dá)到控制兩條不同管道之間的切 換，而電加熱裝置609則是針對混合電動車在比較寒冷的環(huán)境下運行而特別設(shè)計的輔助裝置。本發(fā)明的有益效果是所述電池裝置在電池基體上外加冷卻殼體，這一設(shè)計既能實現(xiàn)電動 車在比較惡劣的熱環(huán)境下電池模塊整體有效地降溫，又能滿足各電池單體間溫度分布的均 勻，從而達(dá)到汽車的最佳運行條件，延長電池壽命的同時提高混合動力車的動力性能。換熱 器則選用高效套管式蒸發(fā)器，由于該蒸發(fā)器具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高等特點，使 得整個系統(tǒng)更加簡單輕便，而電加熱裝置針對混合電動車電池在寒冷的環(huán)境下工作而設(shè)計 的。


圖1是本發(fā)明的電池單體結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的電池模塊框體與電池單體裝配示意圖。圖3是本發(fā)明的電池模塊的正面剖面圖。圖4是本發(fā)明的電池模塊箱體頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明的套管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本發(fā)明的裝配示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的特點是冷卻系統(tǒng)采用液體冷卻的夾套式結(jié)構(gòu)設(shè)計，該系統(tǒng)設(shè)計不同于普通的采 用空氣冷卻的系統(tǒng)，它能夠使得混合動力汽車電池在惡劣的熱環(huán)境下實現(xiàn)電池的最佳冷卻效 果，同時實現(xiàn)電池單體間溫度分布的均勻，從而達(dá)到動力汽車最佳的運行條件，保障電池堆 穩(wěn)定的性能，對延長電池壽命、提高混合動力車的動力性能都起著置關(guān)重要的作用。電池單體302的結(jié)構(gòu)如附圖l所示，電池單體302是以電池103作為基體，外部加裝冷 卻流道殼體101緊密配合，電池103和殼體101之間通過沿圓周均布的四條肋連接固定，電 池單體302之間的串聯(lián)采用電池連接片304按次序連接，通過電池模塊頂蓋306上的凸肩進(jìn) 行對電池連接片304的固定。如附圖3所示，電池模塊607包括一組固定螺釘301、 一組電池單體302、溫度傳感器 303、電池連接片304、電極連接軸305、頂蓋306、框體307和底蓋308組成，為了減輕重 量以及滿足使用功能的要求，該部件由FRP(纖維增強(qiáng)塑料)材料做成。頂蓋306和底蓋307 分別通過螺釘固定在電池模塊框體307上，電極連接軸305則通過頂蓋上所開孔擰入模塊內(nèi) 部與電池極柱緊固。電池模塊框體307的結(jié)構(gòu)如附圖2所示，電池模塊框體307上依電池排列形式開有六個 電池單體大小的孔以便電池單體302嵌入，在放置好電池單體302后，電池單體之間的串聯(lián) 采用電池連接片304按次序連接，再將電池模塊頂蓋306固定在框體上，用螺釘擰緊，通過 電池模塊頂蓋306上的凸肩進(jìn)行對電池連接片的固定。電池模塊箱頂蓋606如附圖4所示，包括固定孔401、出水管孔402、凸肩403、整體線 束保護(hù)通道404，電池模塊箱頂蓋606上設(shè)置有線束保護(hù)通道404，保護(hù)從電池模塊內(nèi)部引 出的溫度采樣線束和電源采樣線束。裝配好的電池模塊607按次序緊密嵌入電池模塊箱608 內(nèi)部，垂直方向則通過電池模塊箱頂蓋606的凸肩403來進(jìn)行固定。套管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如附圖5所示，套管式蒸發(fā)器由熱力膨脹閥501、接管502、內(nèi)管503、 外管504、 U型肘管505組成。所述的熱力膨脹閥501采用外平衡式熱力膨脹閥，隨著電池 組在不同工作環(huán)境的變化而引起蒸發(fā)器負(fù)荷的變化，安裝在蒸發(fā)器入口處的熱力膨脹閥501 可以根據(jù)蒸發(fā)器出口處的溫度變化自動調(diào)節(jié)制冷劑流量，以達(dá)到電池組所需要的合適冷負(fù) 荷。按照附圖6所示包括電池模塊箱頂蓋606、電池模塊607、電池模塊箱體608、套管式蒸 發(fā)器601、水泵604、溫控三通閥603、電加熱裝置609、分液頭605及冷卻管道602;上述 套管式蒸發(fā)器601出來的冷卻液體由冷卻管道分別連接電池模塊箱體608下部的分液頭605 和電加熱裝置609到溫控三通閥603的一端，上述裝有若干個電池模塊607的電池模塊箱體 608上端安裝電池模塊箱頂蓋606，在電池模塊箱體608上下部的分液頭605分別連通每個 電池模塊607，冷卻液體從電池模塊607流過并經(jīng)電池模塊箱頂蓋606上部的分液頭605匯 集于回流的冷卻管道602，回流的冷卻管道602中安裝水泵604，水泵604的另一端經(jīng)冷卻 管道602連接上部的分液頭605出口 ，溫控三通閥603的另一端連接套管式蒸發(fā)器601的入 □。
權(quán)利要求
1.一種帶液體冷卻系統(tǒng)的夾套式混合電動車電池裝置，其特征是包括電池模塊箱頂蓋(606)、電池模塊(607)、電池模塊箱體(608)、套管式蒸發(fā)器(601)、水泵(604)、溫控三通閥(603)、電加熱裝置(609)、分液頭(605)及冷卻管道(602)；上述套管式蒸發(fā)器(601)出來的冷卻液體由冷卻管道分別連接電池模塊箱體(608)下部的分液頭(605)和電加熱裝置(609)到溫控三通閥(603)的一端，上述裝有若干個電池模塊(607)的電池模塊箱體(608)上端安裝電池模塊箱頂蓋(606)，在電池模塊箱體(608)上下部的分液頭(605)分別連通每個電池模塊(607)，冷卻液體從電池模塊(607)流過并經(jīng)電池模塊箱頂蓋(606)上部的分液頭(605)匯集于冷卻管道(602)，冷卻管道(602)中安裝水泵(604)，水泵的一端(604)經(jīng)冷卻管道(602)連接溫控三通閥(603)的一端，水泵(604)的另一端經(jīng)冷卻管道(602)連接上部的分液頭(605)出口，溫控三通閥(603)的另一端連接套管式蒸發(fā)器(601)的入口。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其特征是所述的電池模塊(607)包括若干 電池單體(302)、溫度傳感器(303)、電池連接片(304)、電極連接軸(305)、頂蓋 (306)、框體(307)和底蓋(308);上述頂蓋(306)和底蓋(308)分別固定在框體(307) 上，電極連接軸(305)則通過頂蓋(306)上所開孔擰入模塊內(nèi)部與電池極柱緊固， 電池單體(302)之間的串聯(lián)采用電池連接片(304)按次序連接，通過頂蓋(306)上的 凸肩對電池連接片(304)固定，在頂蓋(306)冷卻液體的出口處安裝有溫度傳感器 (303)，底蓋(308)開有進(jìn)液孔。
3. 如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其特征是所述的電池單體(302)是以電 池(103)作為基體，外部加裝冷卻流道殼體(101)緊密配合，電池(103)和冷卻流道 殼體(101)之間通過沿圓周均布的四條肋連接固定。
4. 如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其特征是所述的框體(307)上依電池排列形式開有若干個電池單體大小的孔以便電池單體(302)嵌入，孔的底部與電池底部接觸位置開有與電池單體流道對應(yīng)的孔隙穿透框體底板，所述的框體(307) 采用纖維增強(qiáng)塑料FRP材料制成。
5. 如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其特征是所述的電池模塊箱頂蓋(606) 和電池模塊箱體(608)均采用ABS工程塑料材料制成，所述的分液頭(605;)使用 PVC軟管將冷卻液體平均分配到各個電池模塊(607)。
6. 如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其特征是所述的電池模塊箱體(608)采 用空殼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部剛好水平依次裝配所有電池模塊(607)，各電池模塊(607)之 間緊密配合以確保水平固定，垂直方向則通過電池模塊箱頂蓋(606)的凸肩(403) 來進(jìn)行固定。
7. 如權(quán)利要求1或5或6所述的電池裝置，其特征是所述的電池模塊箱 頂蓋(606)包括固定孔(401)、出水管孔(402)、凸肩(403)、整體線束保護(hù)通道(404)， 出水管孔(402)對稱均布在電池模塊箱頂蓋(606)上，凸肩(403)在電池模塊箱頂蓋 (606)內(nèi)側(cè)的邊緣，固定孔(401)開在凸肩(403)上，所述整體線束保護(hù)通道(404) 在電池模塊箱頂蓋(606)內(nèi)側(cè)凹處。
8. 如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其特征是所述的套管式蒸發(fā)器(601)由 熱力膨脹閥(501)、接管(502)、內(nèi)管(503)、外管(504)、 U型肘管(505)組成，將 內(nèi)管(503)外管(504)不同直徑的兩根管子套成同心套管作為元件，將多個元件通 過U型肘管(505)加以連接，所述接管(502)連接熱力膨脹閥(501)后連接外管 (504)。
9. 如權(quán)利要求1或8所述的電池裝置，其特征是所述的套管式蒸發(fā)器(601) 采用R134a作為制冷劑。
10. 如權(quán)利要求l所述的電池裝置，其特征是所述的電加熱裝置(609)采用 電熱絲加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶液體冷卻系統(tǒng)的夾套式混合電動車電池裝置，包括電池模塊箱頂蓋、電池模塊、電池模塊箱體、套管式蒸發(fā)器、水泵、溫控三通閥、電加熱裝置、分液頭及冷卻管道，所述電池裝置采用液體冷卻夾套式結(jié)構(gòu)，即在電池基體上外加冷卻殼體，該裝置既能實現(xiàn)電動車在比較惡劣的熱環(huán)境下電池模塊整體有效地降溫，又能滿足各電池單體間溫度分布的均勻，從而達(dá)到汽車的最佳運行條件，延長電池壽命的同時提高混合動力車的動力性能；換熱器則選用套管式蒸發(fā)器，由于該蒸發(fā)器具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高等特點，使得電池裝置更加簡單輕便，而電加熱裝置針對混合電動車電池在寒冷的環(huán)境下工作而設(shè)置。
文檔編號H01M10/50GK101222077SQ20071003249
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者吳忠杰, 張國慶, 張海燕 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)