CN112164842A - 一种锂离子电池换热装置 - Google Patents

一种锂离子电池换热装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112164842A
CN112164842A CN202011043578.7A CN202011043578A CN112164842A CN 112164842 A CN112164842 A CN 112164842A CN 202011043578 A CN202011043578 A CN 202011043578A CN 112164842 A CN112164842 A CN 112164842A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
air
ion battery
battery box
heat exchange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011043578.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王建锋
刘文豪
刘水宙
董学恒
郑涛
张照震
乔盼
赵慧婷
郑好
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changan University
Original Assignee
Changan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changan University filed Critical Changan University
Priority to CN202011043578.7A priority Critical patent/CN112164842A/zh
Publication of CN112164842A publication Critical patent/CN112164842A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池换热装置，包括电池箱壳体、锂离子电池簇和送风装置；电池箱壳体顶底设置有通风口，锂离子电池簇设置在电池箱壳体中，锂离子电池簇中的相邻单体电池之间间隙设置，相邻单体电池之间和单体电池与电池箱壳体侧壁之间均贴合设置有风冷管，每两个风冷管之间贴合设置有相变材料；送风装置位于电池箱壳体底部，送风装置上设置有进风口，进风口、送风装置的内腔和电池箱壳体底部通风口之间连通，送风装置上设置有电机和风扇，风扇位于进风口处，电机输出端连接风扇输入端。在整体结构简单，体积较小的前提下，有效提高了换热能力。

Description

一种锂离子电池换热装置
技术领域
本发明属于锂离子电池热管理领域，涉及一种锂离子电池换热装置。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，汽车在人们生活中扮演越来越重要的角色，然后不断增长的汽车保有量，给国家能源供应带来巨大压力，由于电动汽车具有能耗小，对环境友好等特点近年来迎得了巨大发展，然而电动汽车大电流充放电工况下或环境温度较高时，一旦锂离子电池装置热量大量囤积，极易导致电池热管理失控从而引起锂离子电池性能衰减甚至起火燃烧，因此电动汽车需要开发锂离子电池热管理装置来实现更加有效的热管理。一般而言，锂离子电池可采用风冷、液冷和相变制冷，风冷无法保证电池单元温度的均匀性，对风道设计要求高，液冷对管道密闭性提出很高要求，结构设计复杂，相变制冷利用相变潜热将电池温度变化控制在较小范围；若对于热交换能力有很高的要求，则单个热交换形式的效果无法满足要求，如果将多种热交换形式进行结合，则会增加设计难度，使结构复杂，并且电池部件整体体积会增大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种锂离子电池换热装置，将风冷和相变制冷两种方式有效结合，在整体结构简单，体积较小的前提下，有效提高了换热能力。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种锂离子电池换热装置，包括电池箱壳体、锂离子电池簇和送风装置；
电池箱壳体顶底设置有通风口，锂离子电池簇设置在电池箱壳体中，锂离子电池簇中的相邻单体电池之间间隙设置，相邻单体电池之间和单体电池与电池箱壳体侧壁之间均贴合设置有风冷管，每两个风冷管之间贴合设置有相变材料；
送风装置位于电池箱壳体底部，送风装置上设置有进风口，进风口、送风装置的内腔和电池箱壳体底部通风口之间连通，送风装置上设置有电机和风扇，风扇位于进风口处，电机输出端连接风扇输入端。
优选的，送风装置内腔中设置有发热电阻。
进一步，锂离子电池簇上设置有温度传感器，温度传感器输出端连接电机输入端和发热电阻输入端。
优选的，单体电池之间采用镍片串并联。
优选的，电池箱壳体顶部设置有细孔网格挡板。
优选的，电池箱壳体外侧面设置有散热格栅。
优选的，相变材料采用固态-液态PCM材料。
优选的，风冷管两端均涂抹有导热硅胶或缠绑有胶带。
优选的，风冷管贴合单体电池一侧为弧形。
优选的，风冷管采用铝合金材料制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在电池箱壳体底部设置风扇，通过风冷管对电池进行风冷，在风冷管之间设置相变材料，实现相变制冷，从而将风冷和相变制冷两种方式有效结合，在整体结构简单，体积较小的前提下，有效提高了换热能力，并且风扇可以进行开关，从而灵活调节制冷功率，避免制冷效果过剩。
进一步，发热电阻能在温度较低时，通过风扇向电池箱壳体中供应暖风，保证电池温度不会过低。
进一步，通过设置温度传感器，实现对温度的监测，从而控制电机的转速来控制送风量。并且能够为开启冷风或热风提供精确的判断依据。
进一步，细孔网格挡板能够防止异物进入电池箱壳体中。
进一步，风冷管利用涂抹导热硅胶或缠绑有胶带进行绝缘处理，能够防止单体电池之间短路。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的中心风冷管结构示意图；
图4为本发明的***风冷管结构示意图；
图5为本发明的风冷管与锂离子电池簇安装示意图；
图6为本发明的电池箱壳体底部示意图。
其中：1-电池箱壳体；2-送风装置；3-电机；4-风扇；5-单体电池；6-风冷管；7-相变材料；8-细孔网格挡板；9-进风口；10-散热格栅。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，本发明所述的锂离子电池换热装置，包括电池箱壳体1、送风装置2、电机3、风扇4、单体电池5、风冷管6、相变材料7和细孔网格挡板8。
电池箱壳体1由导热性良好的亚格力丙烯材料制成，电池箱壳体1为矩形框架且上下贯通，四个侧面布置有大量散热格栅10，以增大表面积利于散热。电池箱壳体1顶部敞开，顶部与细孔网格挡板8通过螺纹连接，防止异物掉入电池箱壳体1内部，并方便交换后的工质通过细孔网格挡板8的细孔从电池箱壳体1顶部排出；电池箱壳体1底部开有进气孔道，用于将工质从进气孔道内导入至风冷管6中。
送风装置2顶端与电池箱壳体1底部通过螺纹连接，其侧面一侧开有进风口9，进风口9、送风装置2的内腔和电池箱壳体1底部通风口之间连通；风扇4位于进风口9处，进风口9附近装有电机3，电机3驱动由轴承支承的风扇4，在进气口内由水平方向向送风装置2内强制送风。
如图2所示，将多个单体电池5拼接成锂离子电池簇，嵌入电池箱壳体1内；单体电池5通过连接镍片实现带电池单元的串并联，相邻单体电池5之间和单体电池5与电池箱壳体1侧壁之间均软贴合设置有风冷管6，相变材料7通过管道设置在风冷管6之间，与风冷管6贴合设置，相变材料7选用固态-液态PCM材料，具体选用有机PCM材料石蜡。
锂离子电池簇底部设置有温度传感器，通过温度传感器采集到的单体电池5表面的温度信息控制电机3的转速，根据不同的温度信息实时控制送风量；若温度传感器采集到的电池单体表面的温度过低则可控制为于风扇4前端的发热电阻通电，产生热风对锂离子电池箱体内部进行加热，防止电池组内电池温度过低无法正常使用。
风冷管6是一种薄壁结构，上下两端均为开口边界，内腔体形成风道。风冷管6采用铝合金制成；风冷管6采用线切割或浇筑的方法进行加工。在电池箱壳体1上利用螺钉施加扭矩消除单体电池5与风冷管6之间的接触热阻。单体电池5的轴向与风冷管6的风向处于正对同轴的位置；电机3驱动风扇4叶片加快空气流通由水平方向向风冷管6强制送风。
风冷管6包括中心风冷管6和***风冷管6，中心风冷管6位于单体电池5之间紧密连接单体电池5，***风冷管6紧密连接单体电池5与电池箱壳体1的内壁，电机3驱动风扇4产生的工质会通过风冷管6内的风道与电池交换热量。
如图3所示，中心风冷管6道的两侧横截面为圆弧形，与圆柱形电池单体紧密贴合，另外两侧横截面为矩形；如图4所示，***风冷管6道只有一侧横截面为圆弧形，用于与电池单体连接，其余三面为矩形，用于与电池模组框架相连接。
如图5所示，先对风冷管6上下进行绝缘处理，可选用涂抹导热硅胶与缠绑胶带的方法，而后将锂离子电池单体与中心风冷管6进行软接触，采用点焊机对电池连接镍片与电池进行焊接，使得电池单体形成串并连接，中心风冷管6与锂离子电池单体紧密连接后，再将相变材料7放置在风冷管6之间形成组合结构，即中心风冷管6-电池模组。
在电池箱壳体1上加工平面凹槽，先将***风冷管6一一嵌入电池箱壳体1进行初步的固定将***风冷管6使用螺钉连接于电池箱壳体1内部的四个绝缘面上，如图6所示，并使***风冷管6下端进气口于电池箱壳体1低部所开的进气口位置对应，然后将中心风冷管6-电池模组组合结构对应***风冷管6位置以及电池箱壳体1底端进气孔道位置嵌入电池箱壳体1内，通过调整电池箱壳体1与***风冷管6的螺钉保证中心风冷管6与锂离子电池单体紧密贴合，消除接触热阻。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池换热装置，其特征在于，包括电池箱壳体(1)、锂离子电池簇和送风装置(2)；
电池箱壳体(1)顶底设置有通风口，锂离子电池簇设置在电池箱壳体(1)中，锂离子电池簇中的相邻单体电池(5)之间间隙设置，相邻单体电池(5)之间和单体电池(5)与电池箱壳体(1)侧壁之间均贴合设置有风冷管(6)，每两个风冷管(6)之间贴合设置有相变材料(7)；
送风装置(2)位于电池箱壳体(1)底部，送风装置(2)上设置有进风口(9)，进风口(9)、送风装置(2)的内腔和电池箱壳体(1)底部通风口之间连通，送风装置(2)上设置有电机(3)和风扇(4)，风扇(4)位于进风口(9)处，电机(3)输出端连接风扇(4)输入端。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，送风装置(2)内腔中设置有发热电阻。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，锂离子电池簇上设置有温度传感器，温度传感器输出端连接电机(3)输入端和发热电阻输入端。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，单体电池(5)之间采用镍片串并联。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，电池箱壳体(1)顶部设置有细孔网格挡板(8)。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，电池箱壳体(1)外侧面设置有散热格栅(10)。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，相变材料(7)采用固态-液态PCM材料。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，风冷管(6)两端均涂抹有导热硅胶或缠绑有胶带。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，风冷管(6)贴合单体电池(5)一侧为弧形。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池换热装置，其特征在于，风冷管(6)采用铝合金材料制成。
CN202011043578.7A 2020-09-28 2020-09-28 一种锂离子电池换热装置 Pending CN112164842A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011043578.7A CN112164842A (zh) 2020-09-28 2020-09-28 一种锂离子电池换热装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011043578.7A CN112164842A (zh) 2020-09-28 2020-09-28 一种锂离子电池换热装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112164842A true CN112164842A (zh) 2021-01-01

Family

ID=73861934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011043578.7A Pending CN112164842A (zh) 2020-09-28 2020-09-28 一种锂离子电池换热装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112164842A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103138029A (zh) * 2013-03-06 2013-06-05 湖南大学 混合动力汽车中锂电池的热管理***
CN205282531U (zh) * 2015-12-22 2016-06-01 安徽安凯汽车股份有限公司 具有防水防尘功能的动力电池箱体进风结构
CN108428816A (zh) * 2018-03-16 2018-08-21 上海理工大学 相变和风冷结合的高效散热动力电池包
CN108767366A (zh) * 2018-06-01 2018-11-06 辽宁比科新能源股份有限公司 一种动力电池组的风冷散热结构
CN110492200A (zh) * 2019-09-12 2019-11-22 爱驰汽车有限公司 电池包、温度调节装置及其控制方法
CN111416179A (zh) * 2020-05-08 2020-07-14 南方电网调峰调频发电有限公司 一种内翅片与强迫风冷结合的锂离子电池热管理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103138029A (zh) * 2013-03-06 2013-06-05 湖南大学 混合动力汽车中锂电池的热管理***
CN205282531U (zh) * 2015-12-22 2016-06-01 安徽安凯汽车股份有限公司 具有防水防尘功能的动力电池箱体进风结构
CN108428816A (zh) * 2018-03-16 2018-08-21 上海理工大学 相变和风冷结合的高效散热动力电池包
CN108767366A (zh) * 2018-06-01 2018-11-06 辽宁比科新能源股份有限公司 一种动力电池组的风冷散热结构
CN110492200A (zh) * 2019-09-12 2019-11-22 爱驰汽车有限公司 电池包、温度调节装置及其控制方法
CN111416179A (zh) * 2020-05-08 2020-07-14 南方电网调峰调频发电有限公司 一种内翅片与强迫风冷结合的锂离子电池热管理装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109860950B (zh) 一种组合式电动汽车动力电池的热管理装置
CN109037726B (zh) 一种用于燃料电池传热均温的风冷式模块
CN102544567B (zh) 带有液冷***的动力电池模块
CN102280672B (zh) 一种车用动力电池箱的热管控温***
CN107863588A (zh) 一种动力锂电池组的热管理耦合***
CN108879005A (zh) 一种新能源汽车电池箱用温度控制装置
CN105280850B (zh) 一种智能热管理防水型动力电池箱
CN114256535B (zh) 基于相变材料和互嵌式肋片的锂离子电池热管理***及方法
CN111416179A (zh) 一种内翅片与强迫风冷结合的锂离子电池热管理装置
CN110137621B (zh) 用于新能源汽车的电池散热装置
CN110994073A (zh) 混合式锂电池温度管理***
CN111312954B (zh) 一种电动汽车电池热管理装置及热管理方法
CN214706046U (zh) 一种相变与风冷复合的电池散热***
CN108075081A (zh) 电池组、电池包及具有该电池包的车辆
CN107394070B (zh) 一种采用多孔材料的电动汽车电池热管理***
CN209029509U (zh) 一种基于相变材料和热管协同散热的电池模组热管理装置
CN206532847U (zh) 一种调节纯电动汽车动力电池包温度的风冷装置
CN109273797A (zh) 一种基于相变材料和热管协同散热的电池模组热管理装置
CN208723047U (zh) 一种密闭空间里利用风扇和风管导流的汽车电池包
CN206076440U (zh) 一种电池模组换热***及电动汽车
CN112164842A (zh) 一种锂离子电池换热装置
CN207800826U (zh) 一种分流式散热的电池包
CN106602170A (zh) 一种可变接触式电池热管理***
CN207883761U (zh) 电池组、电池包及具有该电池包的车辆
CN208045580U (zh) 电池热管理***及包括其的汽车

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210101

RJ01 Rejection of invention patent application after publication