本申請涉及一種電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種噴淋式制熱制冷一體化安全電池包。

背景技術(shù)：

為緩解日趨嚴(yán)重的城市環(huán)境(尤其是大氣)污染和不可再生能源的枯竭，全球氣溫上升的危害加劇等問題的不斷加深，電動汽車已經(jīng)成為汽車行業(yè)的熱門話題。各國政府和國內(nèi)外汽車企業(yè)都普遍認(rèn)識到電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性和緊迫性。發(fā)展電動汽車從根本上解決汽車產(chǎn)業(yè)涉及上述問題最佳解決途徑。動力電池是電動汽車的力量之源，在行駛過程中，電池的工作狀況和使用壽命不僅與電池本身的結(jié)構(gòu)和原理有關(guān)系，而且與其工作環(huán)境有密切聯(lián)系。惡劣的外界環(huán)境和錯誤的使用方法都會給電池本身產(chǎn)生極大的危害，嚴(yán)重時導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作，此時需要為電池設(shè)計熱管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)對電池組熱的狀況的監(jiān)控、管理、保護和報警等功能，實現(xiàn)電池的自動維護，從而提供電池組的使用效率和使用壽命。

目前，液冷是車用電池的冷卻的主要方式之一，通過首尾相接的蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流設(shè)備組成的冷卻系統(tǒng)來降溫。傳統(tǒng)的，液冷方式主要分為兩種：一是電池單體或模塊沉浸于液體中，二是在電池模塊間設(shè)置冷卻通道或在電池底部采用冷卻板。為確保電池組的冷卻效果，通常第一種方式需要將電池包完全浸沒于制冷劑中，確保每一節(jié)電池與制冷劑充分接觸，增加熱交換面積，以提高溫度均一性，這樣的方式不僅要保證液體絕緣，而且對液冷系統(tǒng)的氣密性要求較高，此外對電池箱的機械強度、耐振動性以及壽命有特殊要求。第二種方式若是單純靠底部冷卻板進行冷卻，冷卻效果不佳，且在功率不合適的情況下甚至?xí)M一步增加溫差；或者在電池單體或者模塊間安裝冷板，此種方式對于結(jié)構(gòu)較為緊湊的電池包來講，設(shè)計難度較大，同時，蛇形冷板較大程度上增加了液冷系統(tǒng)的壓力損失。所以，此處，提出一種噴淋式的制熱制冷一體化的安全電池包，用于解決傳統(tǒng)液冷方式的缺陷，有望發(fā)展為新一代電池組熱管理技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請目的是：為了以解決現(xiàn)有電池包中電池組溫度過高、電池組內(nèi)部溫度均一性較差而對電池性能產(chǎn)生影響甚至造成安全事故的問題，提出一種噴淋式制熱制冷一體化安全電池包。一方面使電池包一直處于適宜的使用環(huán)境，及時帶走電池包運行過程產(chǎn)生的大量熱量。另一方面使電池包內(nèi)各電池單體之間保持溫度均一、避免由于溫差過大導(dǎo)致的電池壓差，不僅可以有效改善電池的電化學(xué)性能和使用壽命，而且可以避免局部過熱導(dǎo)致的熱失控隱患。同時還能在電池溫度過低時對電池進行加熱升溫，保證電池正常使用。

本申請的技術(shù)方案是：一種噴淋式制熱制冷一體化安全電池包，包括：

電池箱，以及

收容于所述電池箱內(nèi)的電池；

還包括：

噴淋液，其裝于所述電池箱內(nèi)；

噴淋器，其固定在所述電池箱內(nèi)，且位于所述電池組的上方；

噴淋液循環(huán)管，其布置在所述電池箱外部，且其首、尾兩端分別與所述電池箱內(nèi)的噴淋液和所述噴淋器相連通；

液泵，其連接在所述噴淋液循環(huán)管上，以將所述電池箱內(nèi)的噴淋液沿該噴淋液循環(huán)管泵取至所述噴淋器；以及

換熱系統(tǒng)，其與所述噴淋液循環(huán)管相連，以對該噴淋液循環(huán)管內(nèi)的噴淋液進行冷卻/加熱。

本申請在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案：

所述換熱系統(tǒng)包括壓縮機、第一換熱器、節(jié)流裝置和第二換熱器，所述壓縮機、第一換熱器、節(jié)流裝置和第二換熱器通過冷媒流通管依次首尾連接而形成閉合回路，所述第二換熱器連接在所述噴淋液循環(huán)管上。

所述噴淋器的噴淋口朝下布置。

所述噴淋液循環(huán)管的進液口設(shè)置在所述電池箱的底部。

所述電池箱由頂部敞口的箱體和布置在該箱體頂部敞口處的箱蓋構(gòu)成。

所述噴淋器安裝在所述箱蓋的內(nèi)側(cè)。

所述電池為鋰電池組結(jié)構(gòu)，其包括若干串并聯(lián)組合在一起的電池單體。

所述電池箱內(nèi)的噴淋液至少淹沒一部分所述電池單體。

所述噴淋液為非導(dǎo)電液體。

所述噴淋液選自氫氟烴、氫氟醚、全氟化碳中的至少一種。

本申請通過淋洗的方式使每一節(jié)電池單體與噴淋液充分接觸，進行熱量交換，具有以下優(yōu)點：

1、電池箱內(nèi)的噴淋液無需完全浸沒電池，大大節(jié)約了噴淋液的用量，在降低成本的同時可以同樣保證電池組的溫度均一性。

2、噴淋液用量減少，降低電池包重量，提高電池包的能量密度。

3、設(shè)計簡單，功能更易實現(xiàn)，對電池包內(nèi)部模塊的結(jié)構(gòu)要求較低，對電池箱的機械強度、耐振動性以及壽命要求無需非常嚴(yán)苛，即使單體電池之間間隙小于5mm，也能實現(xiàn)熱量交換。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例的技術(shù)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，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例中噴淋式制熱制冷一體化安全電池包的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-電池單體，2-噴淋液，3-箱體，4-液滴，5-噴淋器，6-箱蓋，7-液泵，8-節(jié)流裝置，9-第一換熱器，10-壓縮機，11-第二換熱器，12-噴淋液循環(huán)管，13-冷媒循環(huán)管。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本申請而不限于限制本申請的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。

圖1示出了本申請這種噴淋式制熱制冷一體化安全電池包的一個具體實施例，與傳統(tǒng)電池包相同的是，其包括電池箱和收容在該電池箱內(nèi)的電池，其中電池箱由上部敞口的箱體3以及封于該箱體敞口處的箱蓋6構(gòu)成，該電池箱完全滿足IP67密封要求。電池箱內(nèi)的電池采用大容量鋰電池組結(jié)構(gòu)，其包括眾多串并聯(lián)組合在一起的電池單體1(通常情況下，這些電池單體依靠電池夾具和串并聯(lián)載流片組合連接在一起)。各個電池單體1之間均會存在一定的間隙，但該間隙一般不大于5mm。

本實施例的關(guān)鍵改進在于，該電池包還包括換熱系統(tǒng)、噴淋器5、噴淋液循環(huán)管12和液泵7，而且電池箱內(nèi)裝有噴淋液2。其中，

噴淋器5，其固定在電池箱內(nèi)且位于電池組的上方。為了便于該噴淋器5的裝配，本實施例中該噴淋器5具體安裝在箱蓋6的內(nèi)側(cè)。

噴淋液循環(huán)管12布置在電池箱外部，且噴淋液循環(huán)管12的首、尾兩端分別與上述噴淋液2和噴淋器5相連通。

液泵7連接在噴淋液循環(huán)管12上，以將電池箱內(nèi)的噴淋液2沿噴淋液循環(huán)管12泵取至噴淋器5。

換熱系統(tǒng)與噴淋液循環(huán)管12相連，以對噴淋液循環(huán)管內(nèi)的噴淋液2進行冷卻/加熱。

當(dāng)該電池包進行充電或者放電時，會產(chǎn)生大量的熱量，電池箱內(nèi)的電池和噴淋液溫度均升高，液泵7工作而將電池箱內(nèi)高溫的噴淋液2抽取至噴淋液循環(huán)管12，再通過噴淋液循環(huán)管12送至噴淋器5。在噴淋液2流經(jīng)噴淋液循環(huán)管12時，換熱系統(tǒng)吸收噴淋液循環(huán)管12內(nèi)高溫噴淋液的熱量，使噴淋液循環(huán)管12內(nèi)噴淋液的溫度降低，經(jīng)吸熱而降溫的噴淋液2經(jīng)噴淋液循環(huán)管12流入噴淋器5，噴淋器5將低溫的噴淋液2噴向電池箱內(nèi)的電池，從而使電池的溫度降低。噴淋液2吸收電池?zé)崃亢鬁囟仍俅紊?，又被液?抽出，如此循環(huán)，達到降低電池溫度的目的。

而若在嚴(yán)寒季節(jié)，電池溫度過低會導(dǎo)致其無法正常使用，此時就需要對電池進行適當(dāng)?shù)募訜幔鞠到y(tǒng)同樣能滿足這一要求。液泵7抽取電池箱內(nèi)低溫的噴淋液2至噴淋液循環(huán)管12，再通過噴淋液循環(huán)管12送至噴淋器5。在噴淋液2流經(jīng)噴淋液循環(huán)管12時，換熱系統(tǒng)對噴淋液循環(huán)管12內(nèi)低溫噴淋液進行加熱(噴淋液循環(huán)管內(nèi)低溫噴淋液吸收換熱系數(shù)帶來的熱量)，使噴淋液循環(huán)管12內(nèi)噴淋液的溫度升高，經(jīng)加熱而升溫的噴淋液2通過噴淋液循環(huán)管12流入噴淋器5，噴淋器5將升溫的噴淋液2噴向電池箱內(nèi)的電池，從而使電池的溫度升高，達到使用要求。噴淋液2放出熱量給電池后溫度再次降低，又被液泵7抽出，如此循環(huán)，達到提升電池溫度的目的。

在本實施例中，上述換熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類似空調(diào)器(具有制熱和制冷兩種功能)，其包括壓縮機10、第一換熱器9、節(jié)流裝置8和第二換熱器11，所述壓縮機10、第一換熱器9、節(jié)流裝置8和第二換熱器11通過冷媒流通管13依次首尾連接而形成閉合回路，其中第二換熱器11連接在噴淋液循環(huán)管12上。

制冷模式：壓縮機10吸入第二換熱器11出口處的制冷劑氣體(一般為R134a；即1，1，1，2-四氟乙烷)壓縮成高溫高壓的氣體排出至壓縮機，高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入第一換熱器9(此時該第一換熱器為冷凝器)，第一換熱器9排出熱量給環(huán)境，制冷劑氣體冷凝成液體。溫度和壓力較高的制冷劑液體通過節(jié)流裝置8后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀(細(xì)小液滴)排出節(jié)流裝置8，霧狀制冷劑液體進入第二換熱器11(此時該第二換熱器為蒸發(fā)器)，由于此時制冷劑沸點低于第二換熱器內(nèi)溫度，故制冷劑液體蒸發(fā)沸騰成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的熱量，達到降低第二換熱器中噴淋液2(噴淋液2流經(jīng)噴淋液循環(huán)管12，而第二換熱器與噴淋液循環(huán)管12相連，故而噴淋液2也流經(jīng)該第二換熱器)的目的，，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進入壓縮機10，如此循環(huán)。

制熱模式：制冷劑氣體被壓縮機加壓，成為高溫高壓的制冷劑氣體而進入第二換熱器11(此時該第二換熱器為冷凝器)，從而對第二換熱器中噴淋液2進行加熱，達到降低噴淋液溫度的目的，制冷劑放熱而成為液體。液體制冷劑經(jīng)節(jié)流裝置8減壓，進入第一換熱器9(此時該第一換熱器為蒸發(fā)器)，制冷劑蒸發(fā)氣化吸熱，成為氣體，并吸取環(huán)境中的熱量。成為氣體的制冷劑再次進入壓縮機開始下一個循環(huán)。

上述噴淋液2是可以直接外購的商品，一般該噴淋液需為絕緣物質(zhì)(非導(dǎo)電液體)，其可以選自氫氟烴、氫氟醚、全氟化碳中的至少一種，即氫氟烴、氫氟醚、全氟化碳中的一種或兩種以上的混合物。

本實施例中，上述噴淋器5具有多個噴淋口，而且這些噴淋口均朝下布置，以盡可能將其噴出的噴淋液全部灑向箱內(nèi)電池。

上述噴淋液循環(huán)管12的進液口設(shè)置在電池箱的底部，以保證其能夠順利抽取電池箱內(nèi)的噴淋液。

而且，在本實施例中，電池箱內(nèi)的噴淋液2淹沒了一部分電池單體1，如此使得噴淋液2能夠迅速吸收電池的熱量。

上述實施例只為說明本申請的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓人們能夠了解本申請的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本申請的保護范圍。凡根據(jù)本申請主要技術(shù)方案的精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本申請的保護范圍之內(nèi)。