鋰電池散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鋰電池散熱系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的電池組升溫問題。它包括鋰電池包、液泵、散熱器和液體輸送管路，鋰電池包包括電池芯、均溫組件和殼體，電池芯和均溫組件彼此間隔疊加，均溫組件包括左殼體、右殼體、導液片和進液管、出液管，左、右殼體為對稱結構，導液片內部腔室為冷卻液通道，導液片的邊沿嵌入在左、右殼體的接縫內，導液片兩側分別與左、右殼體之間形成均溫場，在導液片的兩側面上設置有中心孔和螺旋布液槽孔，殼體和導液片通過四根出液管和一根進液管進行連接，形成冷卻介質流動通道。本發(fā)明可以對均溫組件中的冷卻介質的流動速度加以控制，達到控制電池芯內部溫度的目的。
【專利說明】
鋰電池散熱系統(tǒng)
技術領域
[0001]該發(fā)明涉及新能源鋰電池散熱系統(tǒng)技術領域，具體地說是一種溫控效果更佳的鋰電池散熱系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]鋰電池是電動汽車的核心部件，其性能的高低直接影響電動汽車性能的好壞，其中鋰電池一般體積較大，占據(jù)在車輛的底盤位置，其散熱效果很差。
[0003]現(xiàn)在的都更努力電池一般采用自然冷卻、風冷或者水冷的方式進行，以鋰電池為例，其內部最佳充放電溫度不能高于140°C，外部溫度不能高于80°C，否則就會降低電池的使用壽命和充放電效果。
[0004]其中，三種散熱方式各有各的優(yōu)勢，自然冷卻由于冷卻效率低，逐步被淘汰，風冷結構簡單，是目前的市場主流，水冷由于結構復雜，但是其冷卻效率和可控性是最高的，目前應用較少，
【申請人】發(fā)現(xiàn)，目前的水冷一般都是采用大流量的循環(huán)水對電池芯進行強制冷卻，或者對電池包的殼體進行強制冷卻，在這一過程中，冷卻水往往是在所有電池芯中完成一個大循環(huán)，這一過程中，以一百塊電池芯為例，冷卻開始和結束處的冷卻介質的溫度溫差在幾十度以上，使得電池包內不同部位的溫度極度不均衡，這種現(xiàn)象會造成彼此串聯(lián)、并聯(lián)的電池芯之間的出現(xiàn)個體差異，進而影響整體的性能。
[0005]另外，由于現(xiàn)有的冷卻通道設計都是簡單的夾層設計，冷卻介質在流動的過程中， 并不能做到將冷的介質直接作用在需要降溫的作用點，進一步地降低了對降溫點的降溫效果，也就是降溫效果不夠理想。
【發(fā)明內容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種鋰電池散熱系統(tǒng)，用于鋰電池散熱系統(tǒng)的溫控，尤其是對其主要表面進行降溫，解決由于鋰電池散熱系統(tǒng)升溫帶來的壽命降低、 爆炸等問題。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案為:
[0008]鋰電池散熱系統(tǒng)，包括鋰電池包、液栗、散熱器和液體輸送管路，其中，所述鋰電池包包括電池芯、均溫組件和殼體，所述電池芯和均溫組件彼此間隔疊加并裝在殼體內部，其特征在于，
[0009]所述均溫組件包括左殼體、右殼體、導液片和進液管、出液管，其中，左、右殼體為對稱結構，并通過焊接形成一個內部密閉的殼體，焊接焊縫連續(xù)沿殼體的四周邊沿處展開， 其中，所述左殼體、右殼體為不銹鋼材質沖壓件，且向外側設計為外凸結構，并在外側面上設置有一個用于卡住電池芯的凹槽，并在左、右殼體的四對轉角處為用于安裝出液管的回流孔，頂部中間的一對為安裝進液管的裝配孔；
[0010]所述導液片內部腔室為冷卻液通道，所述冷卻液通道的間隙在2毫米至3毫米之間，所述導液片整體為四周密封的凸字形，并在上部的突起處設置有進液口，進液口設置為安裝進液管的圓孔，所述導液片的邊沿嵌入在左、右殼體的接縫內，并在導液片的四周設置有聚乙烯膠槽形成膠縫，所述導液片兩側分別與左、右殼體之間形成均溫場，所述均溫場間距在6至9毫米之間；
[0011]在導液片的中部兩側面上分別設置有對稱的中心孔和螺旋布液槽孔，其中，所述螺旋布液槽孔以中心孔為中心螺旋布置，所述螺旋布液槽孔為弧形縫隙，且縫隙的自內向外為逐漸增大的，所述螺旋布液槽孔為傾斜設置的且傾斜方向是自中心孔向出液管方向傾斜設置；
[0012]在所述導液片上的四周設置有與殼體上所述回流孔對應的通孔，所述通孔與冷卻液通道非貫通；
[0013]所述導液片兩個外側分別設置有四個弧形的第一隔斷筋，四個第一隔斷筋將導液片的外表分割成左上(A1)、左下(A2)、右上(A3)、右下(A4)四個區(qū)域，其中第一隔斷突起的高度占據(jù)均溫場間隙的三分之一，且每一個區(qū)域對應一個回流孔，在左、右殼體的內表面設置有第二隔斷突起，所述第二隔斷突起與第一隔斷突起一一對應成對設置，所述第二隔斷突起的高度占據(jù)均溫場的間隙的三分之一，所述第一隔斷突起和第二隔斷突起共同將均溫場分割為四個區(qū)域；
[0014]在四個第二隔斷突起的交匯部位設置有一個分流盤，分流盤為一個突起狀且與所述中心孔對應設置，在每兩個第二隔斷突起之間的分流盤上設置有缺口；
[0015]所述殼體和導液片通過四根出液管和一根進液管進行連接，并在進液管和出液管與殼體、導液片接觸部位使用密封圈進行密封，在進液管插入到導液片空腔內的一段設置有進液孔，在出液管插入到導液片空腔內的一段設置有出液孔。
[0016]所述進液管與出液管外循環(huán)連接液栗和散熱器。
[0017]進一步地，所述螺旋布液槽孔最窄處的寬度在1毫米，最寬處的寬度在3毫米。
[0018]進一步地，所述均溫組件內灌注的冷卻介質成分是由質量比為95-99%的150N三類基礎油，1.0-5.0%的二酚基丙烷，0.005 %甲基硅油或甲基硅油酯，0.05 %磷酸三甲酚酯，0.1 %硫化聚異丁烯，100PPM的破乳劑T1001或LZ5957，以及0.2-0.3 %的琥珀酸酯磺酸鹽組成。
[0019]進一步地，所述電池芯的電極位于側向。
[0020]進一步地，所述導液片為工程塑料注塑件。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]均溫組件的設置，可以將電池芯產生的熱量帶走，并可以對均溫組件中的冷卻介質的流動速度加以控制，達到控制電池芯內部溫度的目的。
[0023]制造成本低，可靠性好，其中外側與電池芯結合的殼體采用金屬鈑金件，導熱性能良好，且在周邊進行壓力焊連接，并配合導液片四周的密封膠密封，形成密閉效果，方式冷卻介質零泄漏。
[0024]殼體本身具有一定的彈性，且結合均溫場的空間，可以滿足電池芯之間熱脹冷縮的要求。
[0025]均溫場的存在，尤其是螺旋布液槽孔的存在使得冷卻介質可以更加均勻的被分布并直接作用在殼體內壁上，使得溫度場分布更加均勻，提高降溫效果?！靖綀D說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的原理圖(正面)。[〇〇27]圖2為本發(fā)明的原理圖(側面)。[0〇28]圖3為本發(fā)明的剖視圖。
[0029]圖4為本發(fā)明的緊固狀態(tài)示意圖。
[0030]圖5為左殼體(右殼體)的立體圖。[〇〇31]圖6為圖5的背面結構。[〇〇32]圖7為導液片的立體圖。[〇〇33] 圖8為密封圈的立體圖。[〇〇34]圖9為本發(fā)明的局部放大圖。[〇〇35]圖10為氣囊的示意圖。
[0036]圖11為新能源車中的電池散熱系統(tǒng)。[〇〇37]圖中:1電池芯，2均溫組件，21左殼體，211外凸結構，212凹槽，22右殼體，221焊縫， 222穿孔，23導液片，231冷卻液通道，232進液口，233聚乙烯膠槽，234中心孔，235螺旋布液槽孔，236通孔，24進液管，25出液管，3均溫場，41第一密封圈，42第二密封圈，4安全蓄壓泄壓裝置，5散熱器?！揪唧w實施方式】
[0038]如圖1至圖11所示，針對鋰電池散熱系統(tǒng)均溫效果差、冷卻液對電池芯冷卻不均勻、以及冷卻系統(tǒng)構造復雜等缺陷，本發(fā)明的保護主體如下:
[0039]開發(fā)的是一種具有均溫效果的鋰電池散熱系統(tǒng)，可以使得鋰電池散熱系統(tǒng)保持在基本穩(wěn)定的溫度范圍內，并將波動控制在合理的范圍內。
[0040]同時本發(fā)明提供的鋰電池散熱系統(tǒng)結構如下:
[0041]鋰電池散熱系統(tǒng)，包括鋰電池包、液栗、散熱器和液體輸送管路，散熱器用于將內部的熱量散發(fā)掉，其中，所述鋰電池包包括電池芯1、均溫組件2和外殼，其中電池芯1為平板狀，例如鋰電池電池芯，其中的電池芯的電極集成在一側，一般設計為平板狀、或者塊狀，并在其上設置有電極，根據(jù)位置安排，下面重點對均溫組件進行詳細的分析。由于本發(fā)明的重點不在于電池芯的改進，故對電池芯的結構不做詳細的介紹。
[0042]鋰電池在充放電過程中由于內部溫度的累計，會有較大的溫度上升現(xiàn)象，尤其是在汽車加速行駛的過程中，更是會形成較大的升溫，這種升溫的現(xiàn)象在外會變現(xiàn)為電池芯體積的略微增大，殼體的膨脹，通過溫度計進行測試，溫度可以升至1〇〇度甚至以上，這種升溫會造成鋰電池散熱系統(tǒng)的壽命降低，進一步地影響其安全性能，例如自燃。
[0043]實施例一，在制作均溫組件2的過程中，需要對電池芯1升溫過程造成的變形、膨脹進行考量，并綜合利用其變形，達到有效控制溫度升溫的過程目的。[〇〇44]均溫組件2包括左殼體21、右殼體22、導液片23和進液管24、出液管25,其中，左、右殼體為對稱結構，并通過扣合和四周焊接一體成型，形成一個完整的殼體，以左殼體21為例進行詳細說明，左殼體21采用不銹鋼材質的薄板沖壓而成，且向外側設計為外凸結構211， 用于和導液片配合，參考圖5,并在外側面上設置有一個用于卡住電池芯的凹槽212,在殼體的外側固定電池芯，所述電池芯的電極位于側向，兩兩左右殼體扣合后通過壓力焊的方式焊接形成一體，其中焊縫221沿殼體的四周邊沿處展開，并在左、右殼體上形成五對穿孔 222,其中位于四對轉角處的為四個回流孔，頂部中間的一對為裝配孔，用于裝配工藝中和進液管進行配合，分別用于安裝進液管和出液管。
[0045]導液片23,采用工程塑料注塑件，其中具有一個內腔，為冷卻液通道231，上述的冷卻液通道231的間隙控制2至3毫米之間，導液片23整體為凸字形，四周進行封邊，并在上部的突起處設置有進液口 232,進液口設置為圓孔，用于安裝進液管，并利用密封圈進行防漏處理，注意，此處的防漏設計要求較低，并非為絕對防漏，使用普通橡膠墊圈即可。
[0046]上述的導液片23四周恰好與上述的左、右殼體合并后形成的邊沿重合，形成吻合， 并在導液片的四周設置有聚乙烯膠槽233,在上述的聚乙烯膠槽中預先填充聚乙烯膠，在裝配的過程中，通過加熱的方式使得聚乙烯膠融化，并形成膠縫，導液片23的邊沿嵌入在左右殼體的接縫內，通過加熱的方式可以對左右殼體的接縫自內測密封，形成較好的密封效果， 放置液體外漏。通過上述的密封膠密封和壓力焊雙道密封，可以保證連接處周向的泄漏概率小于萬分之一，保證電池組件的使用安全。
[0047]導液片23兩側分別與左、右殼體之間形成均溫場3,此處的均溫場在空間形態(tài)上是一個小小的細縫，且導液片與左右殼體之間的均溫場3間距控制在6至9毫米之間，也就是是冷卻液通道的3倍左右。
[0048]同時，均溫場的存在還可以使得外部殼體具有一定的伸縮空間，可以彌補電池芯熱膨脹情況下的空間需求。[〇〇49]在導液片23的中部兩側面上分別設置有對稱的中心孔234和螺旋布液槽孔235，參考圖1和圖7，其中中心孔234直徑在10毫米左右，螺旋布液槽孔235為窄的縫隙，且縫隙的自內向外為逐漸增大的，最窄處的寬度H1在1毫米左右，最寬處的寬度H2在3毫米左右，且是傾斜設置的，自中心孔向出液管方向傾斜設置。
[0050]在上述的導液片上的四周設置有與殼體上的四個穿孔對應的通孔236,為裝配孔， 該通孔236不與上述的冷卻液通道231貫通，是獨立的，僅僅用于裝配。[〇〇51]上述的導液片23兩個外側分別設置有四個第一隔斷筋237,成螺旋突起狀，用于將導液片的外表分割成左上A1、左下A2、右上A3、右下A4四個區(qū)域，其中第一隔斷突起237的高度占據(jù)均溫場3間隙的三分之一左右，且每一個區(qū)域對應一個回流孔，回流更加均勻。
[0052]對應的在左、右殼體的內表面設置有第二隔斷突起238,該突起與第一隔斷突起 238的走向相同，且一一對應成對設置，第二隔斷突起的高度占據(jù)均溫場3的間隙的三分之一左右，第一隔斷突起和第二隔斷突起共同講上述的均溫場分割為四個區(qū)域，可以有效控制冷卻介質路線，提高外殼體表面近處的冷卻和流動速率，提高冷卻效果。[〇〇53]在四個第二隔斷突起的交匯部位設置有一個分流盤239,分流盤為一個突起狀，圓形的，在每兩個第二隔斷突起之間的分流盤上設置有缺口2391，用于引導分流的方向。 [〇〇54] 上述殼體和導液片通過四根出液管25和一根進液管24進行連接，并在進液管和出液管與殼體、導液片接觸部位使用密封圈進行密封，其中，密封圈包括第一密封圈41和第二密封圈42,第一密封圈41中設置在外側的殼體與進、出液管之間，第二密封圈42設置在導液片與進、出液管之間，并在進液管插入到導液片空腔內的一段設置有進液孔，在出液管25插入到導液片空腔內的一段設置有出液孔，冷卻液在進液管、導液片內腔、螺旋布液槽、均溫場和出液管循環(huán)后將電池芯的熱量帶走，形成冷卻，在此過程中，冷卻液在螺旋布液槽孔 235的走向的控制下，冷卻液呈現(xiàn)螺旋狀的流動，形成擾動，并帶走表面熱量，解決現(xiàn)有的冷卻方式中冷卻液空循環(huán)的問題，提高冷卻效果，由于螺旋布液槽孔235基本覆蓋在導液片23 的正面和背面，可以同時對外側的殼體進行直噴，冷的冷卻液直接作用在外側的左右殼體內壁上，使得殼體直接降溫，進而帶動電池芯快速降溫，使得冷卻液在此處形成均溫場，避免冷卻液在對電池芯冷卻的過程中的冷卻不均勻的問題。提高冷卻效果和效率。
[0055]上述的電池芯和均溫組件彼此間隔疊加，最后安裝在一個金屬殼體內，其中上述的金屬殼體為表面光滑的金屬殼體，形成一體，也就是本發(fā)明所稱的鋰電池散熱系統(tǒng)。 [〇〇56]進液管24與出液管25外循環(huán)采用液栗和散熱模式，其中液栗采用微型液栗，散熱與汽車自帶的散熱器5進行連通，利用汽車散熱器將熱量散發(fā)掉，參考圖10。[〇〇57]為保證系統(tǒng)的安全性能，在外循環(huán)中設置有一個安全蓄壓泄壓裝置4,該裝置為一個蓄壓氣囊，在外界重大沖擊下具有自動泄壓的功能，降低冷卻液的自身壓力，更加安全。 [〇〇58] 安全蓄壓泄壓裝置4結構如下:包括氣囊，氣囊設置在回油管路中，即與出油管進行連接，并將氣囊安裝在汽車前方，并通過橡膠帶等柔性帶進行捆綁固定，形成一種柔性安裝，在氣囊的正上側設置有一個泄壓閥，
[0059]上述的冷卻液體采用低粘度混合油，具有防爆效果，其成分包括:由質量比為95-99%的150N三類基礎油，1.0-5.0%的二酚基丙烷，0.005%甲基硅油或甲基硅油酯，0.05% 磷酸三甲酚酯，〇.1 %硫化聚異丁烯，100PPM的破乳劑T1001或LZ5957，以及0.2-0.3%的琥珀酸酯磺酸鹽組成，該專用混合油具有良好的高溫穩(wěn)定性，具有防爆性能，能夠滿足鋰電池散熱系統(tǒng)在高溫情況下的使用要求，尤其是能夠降低鋰電池散熱系統(tǒng)閃爆引發(fā)的危險。
[0060]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域相關技術人員對本發(fā)明的各種變形和改進，均應擴如本發(fā)明權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1.鋰電池散熱系統(tǒng)，包括鋰電池包、液栗、散熱器和液體輸送管路，其中，所述鋰電池包 包括電池芯(1)、均溫組件(2)和殼體，所述電池芯和均溫組件彼此間隔疊加并裝在殼體內 部，其特征在于，所述均溫組件(2)包括左殼體(21)、右殼體(22)、導液片(23)和進液管(24)、出液管 (25)，其中，左、右殼體為對稱結構，并通過焊接形成一個內部密閉的殼體，所述焊接焊縫 (221)連續(xù)沿殼體的四周邊沿處展開，其中，所述左殼體(21)、右殼體(22)為不銹鋼材質沖 壓件，且向外側設計為外凸結構(211)，并在外側面上設置有一個用于卡住電池芯的凹槽 (212)，并在左、右殼體的四對轉角處為用于安裝出液管的回流孔，頂部中間的一對為安裝 進液管的裝配孔；所述導液片(23)內部腔室為冷卻液通道(231)，所述冷卻液通道(231)的間隙在2毫米 至3毫米之間，所述導液片(23)整體為四周密封的凸字形，并在上部的突起處設置有進液口 (232)，進液口設置為安裝進液管的圓孔，所述導液片(23)的邊沿嵌入在左、右殼體的接縫 內，所述導液片(23)兩側分別與左、右殼體之間形成均溫場(3)，所述均溫場(3)間距在6至9 毫米之間；在導液片(23)的中部兩側面上分別設置有對稱的中心孔(234)和螺旋布液槽孔(235)， 其中，所述螺旋布液槽孔以中心孔為中心螺旋布置，所述螺旋布液槽孔(235)為弧形縫隙， 且縫隙的自內向外為逐漸增大的，所述螺旋布液槽孔為傾斜設置的且傾斜方向是自中心孔 向出液管方向傾斜設置；在所述導液片上的四周設置有與殼體上所述回流孔對應的通孔(236)，所述通孔(236) 與冷卻液通道(231)彼此不貫通；所述導液片(23)兩個外側分別設置有四個弧形的第一隔斷筋(237)，四個第一隔斷筋 將導液片的外表分割成左上(A1)、左下(A2)、右上(A3)、右下(A4)四個區(qū)域，其中第一隔斷 突起(237)的高度占據(jù)均溫場(3)間隙的三分之一，且每一個區(qū)域對應一個回流孔，在左、右 殼體的內表面設置有第二隔斷突起(238)，所述第二隔斷突起與第一隔斷突起(238)—一對 應成對設置，所述第二隔斷突起的高度占據(jù)均溫場(3)的間隙的三分之一，所述第一隔斷突 起和第二隔斷突起共同將均溫場分割為四個區(qū)域；在四個第二隔斷突起的交匯部位設置有一個分流盤(239)，分流盤為一個突起狀且與 所述中心孔(234)對應設置，在每兩個第二隔斷突起之間的分流盤上設置有缺口(2391);所述殼體和導液片通過四根出液管(25)和一根進液管(24)進行連接，并在進液管和出 液管與殼體、導液片接觸部位使用密封圈進行密封，在進液管插入到導液片空腔內的一段 設置有進液孔，在出液管(25)插入到導液片空腔內的一段設置有出液孔；所述進液管(24)與出液管(25)外循環(huán)連接液栗和散熱器。2.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋布液槽孔(235)最窄 處的寬度(H1)在1毫米，最寬處的寬度(H2)在3毫米。3.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述均溫組件內灌注的冷卻介 質成分是由質量比為95-99 %的150N三類基礎油，1.0-5.0%的二酚基丙烷，0.005%甲基硅 油或甲基硅油酯，0.05%磷酸三甲酚酯，0.1%硫化聚異丁烯，100??11的破乳劑1'1001或 LZ5957，以及0.2-0.3%的琥珀酸酯磺酸鹽組成。4.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述電池芯的電極位于側向。5.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述導液片(23)為工程塑料注 塑件。6.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述導液片的四周設置有聚乙 烯膠槽(233)，并在導液片和左、右殼體之間形成熔融膠封。7.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池散熱系統(tǒng)，其特征在于，在外循環(huán)的管路接入安全蓄壓 泄壓裝置(4)。8.根據(jù)權利要求7所述的鋰電池散熱系統(tǒng)，其特征在于，安全蓄壓泄壓裝置(4)為氣囊。
【文檔編號】H01M2/08GK106025425SQ201610308914
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】陳華鋒
【申請人】濟南陸枋志合信息技術有限公司