CN108736101A - 一种风冷加水冷双效散热型锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种风冷加水冷双效散热型锂电池，相邻锂电池的正负极通过镍带串联连接。锂电池内设有风冷加水冷机构，底板对称设置有小风扇，所述底板中央部设置有进风口，所述小风扇与锂电池电连接，对锂电池进行散热；所述锂电池之间设有布风板，所述顶盖的两端设置有出风口，所述侧板包括叶片，设置有镂空结构，所述叶片设置成多个叶片层叠，叶片往下设置，相邻叶片之间留有空隙，水冷机构使用液冷板贴于锂电池左右两侧，还有一个液冷板中一个位于底板上方与底板成平行设置。本发明的有益效果是：使用小风扇和液冷板使锂电池的散热效果更好，使用温度传感器、监控***相配合，可以及时知道锂电池的状态，使用更加方便，安全性更高，并且使用效果更佳。

Description

一种风冷加水冷双效散热型锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种风冷加水冷双效散热型锂电池。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质。随着锂电池的容量越来越大，其散热问题日益成为难题，现有的锂电池是通过金属中柱将热量由电池的两端导出，但是散热效率并不高。而且充电电流过大，会产生温度过高，不仅会损坏电池并可能引起***，造成安全隐患。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种风冷加水冷双效散热型锂电池。
一种风冷加水冷双效散热型锂电池，包括电池盒本体、锂电池、引线组件、水冷机构、风冷机构、温度传感器、监控***、，所述电池盒本体包括侧板8、顶盖13和底板12，所述侧板固定在锂离子电池单元的两侧，实现锂离子电池的固定；所述锂电池包括4节锂电池，锂电池1、锂电池2、锂电池3和锂电池4，所述锂电池1、锂电池2、锂电池3和锂电池4按相反方向并排放置，相邻锂电池的正负极通过镍带串联连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述风冷机构包括：所述底板对称设置有小风扇7，所述底板中央部设置有进风口，所述小风扇与锂电池电连接，对锂电池进行散热；所述锂电池之间设有布风板5，所述顶盖的两端设置有出风口，所述侧板包括叶片，设置有镂空结构，所述叶片设置成多个叶片层叠，叶片往下设置，相邻叶片之间留有空隙。所述侧板一侧上部设置有排风扇，将电池里的余热排除电池。
进一步而言，上述技术方案中,所述水冷机构包括：液冷板6和液冷板11，所述液冷板11位于底板上方呈平行设置，所述液冷板6贴于锂电池左右两侧。
进一步而言，上述技术方案中，所述液冷板为压管式液冷板，所述液冷板采用合金材质，优选为铝合金板加铜管，所述铜管深埋在铝合金板内，所述铜管内的冷凝工质为水和乙二醇的混合液或无水冷却液。
一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述布风板与液冷板11相连接，用螺丝固定在液冷板上。所述布风板下宽上窄，截面为梯形。所述布风板出风口为圆形，开孔直径自下而上逐渐变小。
进一步而言，上述技术方案中，所述布风板5设置有风道，所述风扇从下往上吹风，经过布风板经风传递给锂电池，对锂电池进行散热。
一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述散热片截面呈梳子状，间隔30mm开有防热变形槽。所述散热片10垂直安装与液冷板6上，对锂电池进行散热。
进一步而言，上述技术方案中，所述散热片为合金材质，内部设有供冷却液流通的流道，流道直径为3-5mm，流道垂直布置，冷却自上而下流动。一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述顶盖上均匀开有吹气孔，所述吹起孔为圆形。
进一步而言，上述技术方案中，所述冷却液中无水冷却液，其成分主要为丙二醇。丙二醇和乙二醇的混合液在热传导、冰点防护、橡胶相容性方面性能相当。丙二醇在抗气蚀等方面有明显的性能优越性，而且丙二醇属于低毒或无毒产品。优选的使用丙二醇作为冷却液。
一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述液冷板11位于底板上方呈平行设置。所述所述液冷板11上留有供小风扇给布风板通风的长方形的孔，使小风扇将风量传给布风板，由布风板对锂电池进行散热。所述液冷板11的长方形孔中间均布有圆形小孔之间多锂电池进行散热。
进一步而言，上述技术方案中，所述顶盖采用绝缘材料制成，所述侧板采用导热易热膨胀的板，所述绝缘材料为聚四氟乙烯，所述导热易热膨胀的板为硅基板，底板的材质为高硅氧棉。所述侧板设置有镂空结构，所述叶片设置成多个叶片层叠，叶片往下设置，相邻叶片之间留有空隙，可以防雨，透气，散热。
进一步而言，上述技术方案中,所述监控***包括锂电池监控单元、电流检测模块、总电压检测模块、微控制器、开关驱动模块、温度传感器、位移传感器、报警模块，所述锂电池监控单元、电流检测模块、总电压检测模块、开关驱动模块、温度传感器、位移传感器、报警模块均与所述微控制器电连接；所述锂电池设置有Zigbee无线通信模块。
进一步而言，上述技术方案中，所述总电压检测模块与锂电池相连接，检测充放电时锂电池的工作电压，所述电流检测模块与锂电池相连接，检测充放电时锂电池组的工作电流，充电时，所述电压检测模块检测到电压达到55V时，微控制器将信号传递给开关驱动模块，开关驱动模块关闭电源充电开关；报警模块包括警示灯及报警笛。
进一步而言，上述技术方案中，所述温度传感器安装在电池箱内，与锂电池相连接，所述温度传感器电性连接微控制器，微控制器与开关驱动模块以及报警模块电性连接，所述温度传感器在温度高于60度时，微控制器把信号传递给开关驱动模块和报警模块，报警模块警示灯亮发出报警笛，所述温度传感器在温度高于80度时，开关驱动模块切断电源供电。
进一步而言，上述技术方案中，所述锂电池设置有Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块与微处理器位移传感器、报警模块相连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述顶盖采用绝缘材料制成，所述侧面板采用导热易热膨胀的板，所述绝缘材料为聚四氟乙烯，所述导热易热膨胀的板为硅基板，底板的材质为高硅氧棉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、使用小风扇，布风板，排风扇以及液冷板相配合使锂电池的散热效果更好；2、使用温度传感器、监控***相配合，可以及时知道锂电池的状态，使用更加方便，安全性更高，并且使用效果更佳；3、使用微处理器与开关驱动模块，低温直接使用风冷散热，温度高于60度时使用风冷加水冷同时散热，使用方面而且更省电；4、使用Zigbee无线通信模块与远端计算机相连接，可实现远端计算机报警，使用更加安全。5、使用丙二醇作为冷却液，环保低碳。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明布风板结构示意图；
图3是本发明散热片的结构示意图；
图4是本发明液冷板11的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，一种风冷加水冷双效散热型锂电池，包括电池盒本体、锂电池、引线组件、水冷机构、风冷机构、温度传感器、监控***、，所述电池盒本体包括侧板8、顶盖13和底板12，所述侧板固定在锂离子电池单元的两侧，实现锂离子电池的固定；所述锂电池包括4节锂电池，锂电池1、锂电池2、锂电池3和锂电池4，所述锂电池1、锂电池2、锂电池3和锂电池4按相反方向并排放置，相邻锂电池的正负极通过镍带串联连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述风冷机构包括：所述底板对称设置有小风扇7，所述底板中央部设置有进风口，所述小风扇与锂电池电连接，对锂电池进行散热；所述锂电池之间设有布风板5，所述顶盖的两端设置有出风口，所述侧板包括叶片，设置有镂空结构，所述叶片设置成多个叶片层叠，叶片往下设置，相邻叶片之间留有空隙。所述侧板一侧上部设置有排风扇，将电池里的余热排除电池。
进一步而言，上述技术方案中,所述水冷机构包括：液冷板6和液冷板11，所述液冷板11位于底板上方呈平行设置，所述液冷板6贴于锂电池左右两侧。
进一步而言，上述技术方案中，所述液冷板为压管式液冷板，所述液冷板采用合金材质，优选为铝合金板加铜管，所述铜管深埋在铝合金板内，所述铜管内的冷凝工质为水和乙二醇的混合液或无水冷却液。
实施例2：
如图2所示，一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述布风板与液冷板11相连接，用螺丝固定在液冷板上。所述布风板下宽上窄，截面为梯形。所述布风板出风口为圆形，开孔直径自下而上逐渐变小。
进一步而言，上述技术方案中，所述布风板5设置有风道，所述风扇从下往上吹风，经过布风板经风传递给锂电池，对锂电池进行散热。
实施例3：
如图3所示，一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述散热片截面呈梳子状，间隔30mm开有防热变形槽。所述散热片10垂直安装与液冷板6上，对锂电池进行散热。
进一步而言，上述技术方案中，所述散热片为合金材质，内部设有供冷却液流通的流道，流道直径为3-5mm，流道垂直布置，冷却自上而下流动。一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述顶盖上均匀开有吹气孔，所述吹起孔为圆形。
进一步而言，上述技术方案中，所述冷却液中无水冷却液，其成分主要为丙二醇。丙二醇和乙二醇的混合液在热传导、冰点防护、橡胶相容性方面性能相当。丙二醇在抗气蚀等方面有明显的性能优越性，而且丙二醇属于低毒或无毒产品。优选的使用丙二醇作为冷却液。
实施例4：
如图4所示，一种风冷加水冷双效散热型锂电池，所述液冷板11位于底板上方呈平行设置。所述所述液冷板11上留有供小风扇给布风板通风的长方形的孔，使小风扇将风量传给布风板，由布风板对锂电池进行散热。所述液冷板11的长方形孔中间均布有圆形小孔之间多锂电池进行散热。
进一步而言，上述技术方案中，所述顶盖采用绝缘材料制成，所述侧板采用导热易热膨胀的板，所述绝缘材料为聚四氟乙烯，所述导热易热膨胀的板为硅基板，底板的材质为高硅氧棉。所述侧板设置有镂空结构，所述叶片设置成多个叶片层叠，叶片往下设置，相邻叶片之间留有空隙，可以防雨，透气，散热。
实施例5：
一种风冷加水冷双效散热型锂电池,所述监控***包括锂电池监控单元、电流检测模块、总电压检测模块、微控制器、开关驱动模块、温度传感器、位移传感器、报警模块。所述锂电池监控单元、电流检测模块、总电压检测模块、开关驱动模块、温度传感器、位移传感器、报警模块均与所述微控制器电连接；所述锂电池设置有Zigbee无线通信模块。
进一步而言，上述技术方案中，所述总电压检测模块与锂电池相连接，检测充放电时锂电池的工作电压，所述电流检测模块与锂电池相连接，检测充放电时锂电池组的工作电流，充电时，所述电压检测模块检测到电压达到55V时，微控制器将信号传递给开关驱动模块，开关驱动模块关闭电源充电开关；报警模块包括警示灯及报警笛。
进一步而言，上述技术方案中，所述温度传感器安装在电池箱内，与锂电池相连接，所述温度传感器电性连接微控制器，微控制器与开关驱动模块以及报警模块电性连接，所述温度传感器在温度高于60度时，微控制器把信号传递给开关驱动模块和报警模块，报警模块警示灯亮发出报警笛，所述温度传感器在温度高于70度时，开关驱动模块切断电源供电。
进一步而言，上述技术方案中，所述锂电池设置有Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块与微处理器位移传感器、报警模块相连接。通过Zigbee无线通信模块与远端计算机相连接，可实现远端计算机报警，并显示报警内容。
进一步而言，上述技术方案中，所示锂电池监控单元包括锂电池电量的监测，通过报警模块进行电量提示。进一步而言，通过Zigbee无线通信模块与远端计算机相连接，可在计算机上提醒电量的问题，避免充电不及时。
进一步而言，上述技术方案中，所述电池工作时，各部件开始运转，风冷***启动，小电扇开始工作，小电扇将风传送给锂电池底部以及布风板，由布风板对锂电池的侧边进行散热。排风扇启动，排除锂电池内多余的热量，起空气置换的作用。同时总电压检测模块检测锂电池的工作电压，电流检测模块检测锂电池组的工作电流，温度传感器监测锂电池的温度。所述温度传感器在锂电池温度高于60度时，微控制器把信号传递给开关驱动模块和报警模块，报警模块警示灯亮发出报警笛，微控制器打开水冷开关，加入液冷板和散热片对锂电池进行散热。所述温度传感器在锂电池温度高于80度时，开关驱动模块切断电源供电。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：包括电池盒本体、锂电池、引线组件、水冷机构、风冷机构、温度传感器、监控***，所述电池盒本体包括侧板(8)、顶盖(13)和底板(12)，所述侧板固定在锂离子电池单元的两侧，实现锂离子电池的固定；所述锂电池包括4节锂电池，所述四节锂电池包括锂电池(1)，锂电池(2)、锂电池(3)和锂电池(4)，所述锂电池(1)，锂电池(2)、锂电池(3)和锂电池(4)按相反方向并排放置，相邻锂电池的正负极通过镍带串联连接；所述风冷机构包括：所述底板对称设置有小风扇(7)，所述底板中央部设置有进风口，所述小风扇与锂电池电连接，对锂电池进行散热；所述锂电池之间设有布风板(5)，所述顶盖的两端设置有出风口，所述侧板包括叶片，设置有镂空结构，所述叶片设置成多个叶片层叠，叶片往下设置，相邻叶片之间留有空隙，所述侧板一侧上部设置有排风扇；所述水冷机构包括：液冷板(6)和(11)，所述液冷板(11)位于底板上方呈平行设置，所述液冷板(6)贴于锂电池左右两侧；所述监控***包括锂电池监控单元、电流检测模块、总电压检测模块、微控制器、开关驱动模块、温度传感器、位移传感器、报警模块，所述锂电池监控单元、电流检测模块、总电压检测模块、开关驱动模块、温度传感器、位移传感器、报警模块均与所述微控制器电连接；所述锂电池设置有Zigbee无线通信模块。
2.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述液冷板为压管式液冷板，所述液冷板采用合金材质，优选为铝合金板加铜管，所述铜管深埋在铝合金板内，所述铜管内的冷凝工质为水和乙二醇的混合液，或无水冷却液。
3.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述锂电池上设置有散热片(10)，所述散热片(10)为合金材质，内部设有供冷却液流通的流道，流道直径为3-5mm，流道垂直布置，冷却自上而下流动。
4.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述散热片(10)截面呈梳子状，间隔30mm开有防热变形槽。
5.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述顶盖上均匀开有吹气孔，所述吹起孔为圆形。
6.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述布风板与液冷板(11)相连接，用螺丝固定在液冷板上。所述布风板下宽上窄，截面为梯形。所述布风板出风口为圆形，开孔直径自下而上逐渐变小。
7.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述总电压检测模块与锂电池相连接，检测充放电时锂电池的工作电压，所述电流检测模块与锂电池相连接，检测充放电时锂电池组的工作电流，充电时，所述电压检测模块检测到电压达到55V时，微控制器将信号传递给开关驱动模块，开关驱动模块关闭电源充电开关；报警模块包括警示灯及报警笛。
8.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述温度传感器安装在电池箱内，与锂电池相连接，所述温度传感器电性连接微控制器，微控制器与开关驱动模块以及报警模块电性连接，所述温度传感器在温度高于60度时，微控制器把信号传递给开关驱动模块和报警模块，报警模块警示灯亮发出报警笛，所述温度传感器在温度高于80度时，开关驱动模块切断电源供电。
9.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述锂电池设置有Zigbee无线通信模块，所述Zigbee无线通信模块与微处理器位移传感器、报警模块相连接。
10.根据权利要求1所述的一种风冷加水冷双效散热型锂电池，其特征在于：所述顶盖采用绝缘材料制成，所述侧面板采用导热易热膨胀的板，所述绝缘材料为聚四氟乙烯，所述导热易热膨胀的板为硅基板，底板的材质为高硅氧棉。
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