CN109244589A - 一种模块化圆柱形电池液体冷却结构 - Google Patents

一种模块化圆柱形电池液体冷却结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，包括入口导流管道、冷却模组、出口导流管道和连接片；入口导流管道和出口导流管道结构相同，均包括多路导流管道，与冷却模组内部相通；每个冷却模组均为空腔结构，内部空腔作为流道，为液体冷却提供通道；若干个冷却模组在横向和纵向呈均匀布置，且横向相邻两个冷却模组之间通过连接片连通，横向冷却模组的两端分别通过连接片与入口导流管道和出口导流管道连通，纵向相邻两个冷却模组之间开设有若干个圆弧凹槽，用于安装圆柱形电池。本发明采用模块化设计，每个冷却模组的结构都相同，便于大批量的加工生产。此外，模块化的设计大大简化了电池液体冷却结构，使得电池的成组更加灵活，少受限制。

Description

一种模块化圆柱形电池液体冷却结构
技术领域
本发明属于电动汽车锂电池热管理领域，具体涉及一种模块化圆柱形电池液体冷却结构。
背景技术
随着能源危机和环境问题的日益加剧，电动汽车作为一种新能源汽车，已经成为未来汽车行业发展的必然趋势。而电池作为电动汽车动力来源，决定了汽车的性能。目前锂电池因其比能量、比功率高，循环寿命长，自放电率低等优点，成为电动汽车使用的主流电池。但是，锂电池的最大缺点是其性能受温度影响较大，电动汽车电池需要工作在一定的范围内，温度过低和过高都会对电池造成不可逆的伤害，削弱电池性能，严重时引起电池内部短路甚至热失控，造成严重事故。因此，保证电池在合适温度范围内，是保证汽车性能的必要条件。
电池热管理***的主要功能就是维持动力电池箱的温度在合适范围内，延长电池使用寿命，有力保障电池的性能。电池在使用中会积累大量的热，当电池温度过高时，电池热管理***可以有效地给电池散热，同时减小电池温度不均匀的情况。
电池冷却方式主要有空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却。空气冷却和液体冷却已经商业化，其中，空气冷却占绝大多数。随着电池快充技术的发展和对汽车性能追求的攀升，电池大电流充放电无可避免，这也就引起了电池产热的加剧，传统的空气冷却效率较低，逐渐不能满足电池冷却散热的高要求，在此情况下，液体散热因其冷却效率高成为研究的方向。液体冷却在软包电池和方形电池上的应用较多，而在圆柱形锂电池上的应用较少。圆柱形锂电池的市场占比大，包括特斯拉在内的许多电动汽车厂家都在使用圆柱形锂电池。特斯拉采用了在电池排与排之间布置冷却蛇形管的结构，由于冷却管路只有一条，要接触到每个电池就需要尽可能多的弯曲布置，这使得冷却管路的长度很长，存在加工工艺复杂、成本高、布置难度大等问题。综合电动汽车市场来看，关于圆柱形锂电池的液体冷却结构研究不足、技术不成熟、应用较少。因此，急需一种冷却效率高的新型圆柱形电池液体冷却结构满足市场需要。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，模块化设计便于大批量的加工生产，同时大大简化了圆柱形电池液体冷却结构，使得圆柱形电池的成组更加灵活，少受限制。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，包括入口导流管道、冷却模组、出口导流管道和连接片；其中，
入口导流管道和出口导流管道结构相同，均包括多路导流管道，与冷却模组内部相通；每个冷却模组均为空腔结构，内部空腔作为流道，为液体冷却提供通道；若干个冷却模组在横向和纵向呈均匀布置，且横向相邻两个冷却模组之间通过连接片连通，横向冷却模组的两端分别通过连接片与入口导流管道和出口导流管道连通，纵向相邻两个冷却模组之间开设有若干个圆弧凹槽，用于安装圆柱形电池。
本发明进一步的改进在于，入口导流管道和出口导流管道均包括横向的主管道以及与主管道相连通的若干个支管道，且每个支管道的直径相同。
本发明进一步的改进在于，主管道采用变直径结构。
本发明进一步的改进在于，入口导流管道和出口导流管道的每个管道处均安装有阀门。
本发明进一步的改进在于，冷却模组的整体高度在圆柱形电池高度的1/2-2/3之间。
本发明进一步的改进在于，冷却模组与圆柱形电池之间填充有绝缘、导热材料。
本发明进一步的改进在于，圆柱形电池的排列方式为交叉排列。
本发明进一步的改进在于，每个冷却模组均包括自下而上依次设置的下底板、引流槽和上盖板，引流槽内开设有流道，外侧开设有圆弧凹槽。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，每个冷却模组采用模块化的设计，每个模组的结构都相同，便于大批量的加工生产。此外，模块化的设计大大简化了圆柱形电池液体冷却结构，使得圆柱形电池的成组更加灵活，少受限制。冷却模组可以根据实际需求以任意数量成组排列组装，在横向通过连接片和螺栓将多个冷却模组串联连接，首尾安装入口导流管道和出口导流管道；纵向通过长螺栓和螺母将多个冷却模组并联起来。此外，所述冷却模组的外壁形状为带有圆弧凹槽的曲折壁面，能与圆柱形电池紧密贴合。
进一步，所述冷却模组的整体高度在圆柱形电池高度的1/2-2/3之间，保证冷却效果且给电池箱内留出足够空间排布电路板等其他元器件。
进一步，所述冷却模组与圆柱形电池之间可加入绝缘、导热材料，保证绝缘性能和导热性能。同时，在冷却模组与圆柱形电池之间填充绝缘导热材料还可以增大圆柱形电池与圆弧凹槽之间的摩擦力，防止圆柱形电池振动易位，具有固定圆柱形电池的作用。比如填充硅胶导热片，可以减小圆柱形电池与冷却模组之间的热阻，使圆柱形电池产生的热量可以迅速传递到冷却液，由冷却液带走热量，提高了冷却效率。
进一步，所述冷却液入口导流管道和出口导流管道的每个管道处可以安装阀门，在冷却圆柱形电池包时，能根据圆柱形电池包不同位置的温度调节冷却液的流量，提高圆柱形电池包整体的温度一致性。
进一步，圆柱形电池采用交错排列的方式，提高空间利用率，很大程度地缩小了圆柱形电池箱的体积。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明入口导流管道和出口导流管道结构示意图。
图3为本发明冷却模组的流道示意图。
图4为本发明冷却模组之间的连接结构示意图。
图5为本发明冷却模组结构示意图。
图6是本发明整体结构俯视图。
图中：1-入口导流管道，2-冷却模组，3-出口导流管道，4-连接片，5-连接螺栓，6-主管道，7-支管道，8-圆弧凹槽，9-冷却液，10-第一密封圈，11-第二密封圈，12-上盖板，13-下底板，14-引流槽，15-圆柱形电池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，包括入口导流管道1、冷却模组2、出口导流管道3、连接片4和连接螺栓5。所述入口导流管道1和出口导流管道3结构相同，导流管道包括横向的主管道6和六个支管道7，每条支管道7的直径相同；为了使得每条支管道7的冷却液9的流量相同，主管道6采用变直径设计，在不同位置处的直径大小根据理论公式计算得出。所述冷却模组2的材料优选为铝。所述冷却模组2在横向和纵向均可以按需求拓展，且横向连接使用连接片4通过连接螺栓5连接预紧，纵向使用螺栓和螺母连接。
所述每个冷却模组2的外壁形状为带有圆弧凹槽8的曲折壁面，如图3所示，凹槽直径略大于圆柱形电池15的直径，以便装配时在冷却模组和圆柱形电池外壁之间放置绝缘导热材料，与圆柱形电池15之间紧密接触，减小热阻，提高热效率。所述每个冷却模组2内部是与外壁形状相同的空腔，充满了冷却液9，如图3所示。
如图6所示，相邻两排圆柱形电池15交错排列，有效的提高空间利用率，减小圆柱形电池包的体积。所述冷却模组2的上下两面带有螺孔，作用是在横向通过连接件用螺栓连接相邻的冷却模组，冷却模组2的左右两侧带有通孔，作用是在纵向通过螺栓固定相邻的冷却模组2；所述冷却模组2与冷却模组2之间的连接接口设计如图4，装配时使用上部和下部的连接片4将相邻冷却模组2连接并预紧，压紧模组之间接口处的两道密封圈10和11，保证冷却液密封***露；所述冷却模组2的上盖板12和下底板13与引流槽14的连接采用胶封，且上盖板12和下底板13优选为带有与引流槽15内部空腔形状相同的凸台，一是可以起到定位的作用，二在密封时增大胶水接触面积，便于良好的密封。
本发明的工作原理是：冷却液9从入口导流管道1流入后，通过主管道6变径，从支管道7以相同的流量流入到冷却模组2，冷却模组2外壁与圆柱形电池15进行热交换后，冷却模组2中空腔内的冷却液9温度升高，将圆柱形电池15产生的热量带走，进入到下一个冷却模组2，最终从出口导流管道3流出。
以上所述仅是本发明的基本实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，在不脱离本发明的原理前提下的改进和修饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，包括入口导流管道(1)、冷却模组(2)、出口导流管道(3)和连接片(4)；其中，
入口导流管道(1)和出口导流管道(3)结构相同，均包括多路导流管道，与冷却模组(2)内部相通；每个冷却模组(2)均为空腔结构，内部空腔作为流道，为液体冷却提供通道；若干个冷却模组(2)在横向和纵向呈均匀布置，且横向相邻两个冷却模组(2)之间通过连接片(4)连通，横向冷却模组(2)的两端分别通过连接片(4)与入口导流管道(1)和出口导流管道(3)连通，纵向相邻两个冷却模组(2)之间开设有若干个圆弧凹槽(8)，用于安装圆柱形电池(15)。
2.根据权利要求1所述的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，入口导流管道(1)和出口导流管道(3)均包括横向的主管道(6)以及与主管道(6)相连通的若干个支管道(7)，且每个支管道(7)的直径相同。
3.根据权利要求2所述的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，主管道(6)采用变直径结构。
4.根据权利要求2所述的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，入口导流管道(1)和出口导流管道(3)的每个管道处均安装有阀门。
5.根据权利要求1所述的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，冷却模组(2)的整体高度在圆柱形电池(15)高度的1/2-2/3之间。
6.根据权利要求1所述的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，冷却模组(2)与圆柱形电池(15)之间填充有绝缘、导热材料。
7.根据权利要求1所述的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，圆柱形电池(15)的排列方式为交叉排列。
8.根据权利要求1所述的一种模块化圆柱形电池液体冷却结构，其特征在于，每个冷却模组(2)均包括自下而上依次设置的下底板(13)、引流槽(14)和上盖板(12)，引流槽(14)内开设有流道，外侧开设有圆弧凹槽(8)。
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