CN209087925U - 一种主动散热的锂电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是提供一种主动散热的锂电池箱，通过将电池放置于绝缘的矿物油中,通过温度监控装置对温度实时监控,正常时冷却***不工作,让电池自行散热；当电池温度过高时,热泵***启动,通过油冷散热；当油冷还不能散热需求时,半导体制冷***启动,通过对矿物油的直接降温来达到***降温的要求。

Description

一种主动散热的锂电池箱

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池，具体的说是一种主动散热的锂电池箱。

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。

目前新能源汽车采用的磷酸铁锂动力电池单体容量做的很大 (300A/h；400A/h；600A/h)，由于内部结构是叠压的，中间的热量散不出去长期运行造成内部电解液干枯、短路、膨胀直至起火***，威胁着电动车的安全运行。分组安装的问题更多，一组单体电池串联安装于车身内，用框架固定，电池和接线均暴露在外。

首先，车在运行中难免外界因素使电池产生联电，造成电弧、火花、起火、***等事故。严重威胁人身安全。第二，电池间相依在一起，自身的热量不能散发出去，易形成电解液干枯、短路、膨胀直至起火***。同样严重威胁人身安全。第三，车在运行中，一旦发生撞击性事故，钢结构的车身若与电池因事故而联通，那末，整个车身就是320V电压的带电体，它也是人身安全的严重隐患，所以我们现在急需一种高效率散热的电池的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种主动散热的锂电池箱，通过将电池放置于绝缘的矿物油中,通过温度监控装置对温度实时监控,正常时冷却***不工作,让电池自行散热；当电池温度过高时,热泵***启动, 通过油冷散热；当油冷还不能散热需求时,半导体制冷***启动,通过对矿物油的直接降温来达到***降温的要求。

为了解决背景技术存在的上述问题，本实用新型的技术方案是：

一种主动散热的锂电池箱，包括冷却装置，其特征在于,所述冷却装置包括热泵***和半导体冷却***，所述热泵***包括电池，所述电池放置于装满矿物油的储油箱内；所述热泵***还包括通过管道密闭依序连接的储油箱、蒸发器、膨胀阀、油泵、节流阀、储液器、冷凝器、四通换向阀、压缩机、气液分离器以及逆控一体机，所述储油箱内设有监控***；所述压缩机的出口连接所述四通换向阀的端口 A，所述四通换向阀的端口B连接冷凝***的入口，所述冷凝***的出口连接储液器的入口，所述储液器的出口与节流阀连接，所述节流阀与蒸发器的管道入口相连接，所述蒸发器的管道的出口连通所述四通换向阀的端口C，所述四通换向阀的端口D连通所述气液分离器的入口,所述气液分离器的出口连通所述压缩机的入口；所述冷凝***包括冷凝器；所述蒸发器为盘管，设置于储油箱内部；所述压缩机的输出口连接四通换向阀的输入端，四通换向阀的输出端连接气液分离器，所述四通换向阀的第三输出端连接所述压缩机的输入端，在所述气液分离器的连接管道上分别设置节流阀，同时在管道的制定位置设置膨胀阀；所述半导体冷却***包括冷端、热端、半导体以及风冷装置；所述冷端与储油箱底部紧密相连；所述半导体为N欣和P型半导体，垂直放置于放置于冷端(、热端中间；所述风冷装置包括箱体、顶盖、侧盖，放置于热端的正下方；所述半导体冷却***与锂电池的正负极相连。

进一步而言，上述技术方案中，所述风冷装置包括：所述顶盖中央部设置有进风口，所述顶盖的两端设置有出风口，所述顶盖中央部固定安装有风扇，所述风扇与锂电池正负极连接，对半导体热端进行散热，所述底板两侧设置有出风口，中央部设置有进风口。

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，所述蒸发器为压管式液冷管，所述液冷管采用合金材质，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R410A，优选为水和乙二醇的混合液。

一种主动散热的锂电池箱，锂电池还包括散热片，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。

进一步而言，上述技术方案中，所述半导体散热装置设置有风道，所述风道位于半导体冷却***热端的正下方。

进一步而言，上述技术方案中，所述侧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，所述冷端和热端之间垂直安装有 N型和P型半导体。

进一步而言，上述技术方案中，所述半导体冷却***与锂电池的正负极相连。

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50 度时，启动油冷；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并启动半导体冷却装置，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。

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，本实用新型的有益效果是：1、主动散热***可以最大化的给电池降温，防止事故的发生。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，安全性更高，并且使用效果更佳；

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型半导体冷却装置结构示意图；

图3是本实用新型散热片结构示意图；

图4是本实用新型四通换向阀示意图；

图5是本实用新型蒸发器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1所示，一种主动散热的锂电池箱，包括冷却装置，其特征在于, 所述冷却装置包括热泵***和半导体冷却***，所述热泵***包括电池(1)，所述电池(1)放置于装满矿物油(16)的储油箱(3)内；所述热泵***还包括通过管道密闭依序连接的储油箱3、蒸发器2、膨胀阀14、油泵13、节流阀12、储液器11、冷凝器10、四通换向阀9、压缩机 8、气液分离器7以及逆控一体机15，所述储油箱3内设有监控***；所述压缩机8的出口连接所述四通换向阀9的端口A，所述四通换向阀9的端口B连接冷凝***的入口，所述冷凝***的出口连接储液器 11的入口，所述储液器11的出口与节流阀12连接，所述节流阀12 与蒸发器2的管道入口相连接，所述蒸发器2的管道的出口连通所述四通换向阀9的端口C，所述四通换向阀9的端口D连通所述气液分离器7的入口,所述气液分离器7的出口连通所述压缩机8的入口；所述冷凝***包括冷凝器10；所述蒸发器2为盘管，设置于储油箱3 内部；所述压缩机8的输出口连接四通换向阀9的输入端，四通换向阀9的输出端连接气液分离器7，所述四通换向阀9的第三输出端连接所述压缩机8的输入端，在所述气液分离器7的连接管道上分别设置节流阀12，同时在管道的制定位置设置膨胀阀14；所述半导体冷却***包括冷端(4)、热端5、风冷装置以及半导体；所述冷端4与储油箱3底部紧密相连；所述半导体为N欣和P型半导体，垂直放置于放置于冷端(4)、热端5中间；所述风冷装置包括箱体、顶盖、侧盖，放置于热端的正下方；所述半导体冷却***与锂电池的正负极相连。

进一步而言，上述技术方案中，所述风冷装置包括：所述顶盖中央部设置有进风口，所述顶盖的两端设置有出风口，所述顶盖中央部固定安装有风扇6，所述风扇6与锂电池正负极连接，对半导体冷却装置的热端5进行散热，所述底板两侧设置有出风口，中央部设置有进风口。

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，所述蒸发器2为压管式液冷管，所述液冷管采用合金材质，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R410A，优选为水和乙二醇的混合液。

一种主动散热的锂电池箱，冷凝器10还包括散热片，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。

进一步而言，上述技术方案中，所述半导体散热装置设置有风道，所述风道位于半导体冷却***热端的正下方。

进一步而言，上述技术方案中，所述侧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，所述冷端4和热端5之间垂直安装有N型和P型半导体。

进一步而言，上述技术方案中，所述半导体冷却***与锂电池的正负极相连。

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储油箱3 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 50度时，启动油冷；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并启动半导体冷却装置，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。

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。

实施例2：

如图2所示，一种主动散热的锂电池箱，所述半导体冷却***的侧盖上均匀开有吹气孔，所述吹起孔为圆形。

实施例3：

如图3所示，一种主动散热的锂电池箱，所述散热片为合金材质，所述散热片截面呈梳子状，间隔30mm开有防热变形槽，散热片22垂直贴附在独立盘管上。

作为优选，所述散热片22为铝合金散热器，其底座上嵌入一片铜板。铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大，热容量较小，而且容易氧化。而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但导热性比铜就要差很多，所以本实用新型中使用两者相结合，最大程度保留了散热片的吸热能力和热传导能力。

实施例4：

一种分布式光能四联供***，所述压缩机8的出口连接所述四通换向阀9的端口A，所述四通换向阀9的端口B连接冷凝***的入口，所述冷凝***的出口连接储液器11的入口，所述储液器11的出口与节流阀12连接，所述节流阀12与蒸发器2的管道入口相连接，所述蒸发器2的管道的出口连通所述四通换向阀9的端口C，所述四通换向阀9的端口D连通所述气液分离器7的入口,所述气液分离器7的出口连通所述压缩机8的入口。

在一些实施方式中，一种分布式光能四联供***，所述节流阀 12的一侧设有油泵13，所述油泵13与储油箱3相连接。

进一步而言，上述技术方案中，所述节流阀12为可调节的节流阀，所述可调节的节流阀包括阀针和阀芯，所述阀针和阀芯采用硬质合金制造，产品按API6A标准设计，具有耐磨、耐冲刷性能。

实施例5：

一种主动散热的锂电池箱，所述半导体散热装置设置有风道，所述风道相对应的设置有弧形孔，所述顶盖和底板设有弧形孔，所述液冷板的弧形孔、顶盖、底板的弧形孔与风道相对应。

实施例6：

一种主动散热的锂电池箱，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。

实施例7：

一种主动散热的锂电池箱，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50度时，启动油冷；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并启动半导体冷却装置，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。

实施例8：

一种主动散热的锂电池箱，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。

实施例9：

一种主动散热的锂电池箱，所述半导体冷却装置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。

实施例10：

一种主动散热的锂电池箱，所述风扇6的风量被分成5份加以利用，所述风道直接对冷却***的热端进行冷却。

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，油冷***启动，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。所述温度传感器在温度高于50度时，启动油冷；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并启动半导体冷却装置，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。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型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，并能够在本文所述实用新型构想范围内，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实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种主动散热的锂电池箱，包括冷却装置，其特征在于,所述冷却装置包括热泵***和半导体冷却***，所述热泵***包括电池(1)，所述电池(1)放置于装满矿物油(16)的储油箱(3)内；所述热泵***还包括通过管道密闭依序连接的储油箱(3)、蒸发器(2)、膨胀阀(14)、油泵(13)、节流阀(12)、储液器(11)、冷凝器(10)、四通换向阀(9)、压缩机(8)、气液分离器(7)以及逆控一体机(15)，所述储油箱(3)内设有监控***；所述压缩机(8)的出口连接所述四通换向阀(9)的端口A，所述四通换向阀(9)的端口B连接冷凝***的入口，所述冷凝***的出口连接储液器(11)的入口，所述储液器(11)的出口与节流阀(12)连接，所述节流阀(12)与蒸发器(2)的管道入口相连接，所述蒸发器(2)的管道的出口连通所述四通换向阀(9)的端口C，所述四通换向阀(9)的端口D连通所述气液分离器(7)的入口,所述气液分离器(7)的出口连通所述压缩机(8)的入口；所述冷凝***包括冷凝器(10)；所述蒸发器(2)为盘管，设置于储油箱(3)内部；所述压缩机(8)的输出口连接四通换向阀(9)的输入端，四通换向阀(9)的输出端连接气液分离器(7)，所述四通换向阀(9)的第三输出端连接所述压缩机(8)的输入端，在所述气液分离器(7)的连接管道上分别设置节流阀(12)；所述半导体冷却***包括冷端(4)、热端(5)、风冷装置以及半导体；所述冷端(4)与储油箱(3)底部紧密相连；所述半导体为N型和P型半导体，垂直放置于冷端(4)、热端(5)中间；所述风冷装置包括箱体、顶盖、侧盖，放置于热端的正下方；所述半导体冷却***与锂电池的正负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种主动散热的锂电池箱，其特征在于：所述热泵***的工质为R410A。

3.根据权利要求1所述的一种主动散热的锂电池箱，其特征在于：所述冷凝器(10)上安装有主动散热装置，所述的主动散热装置为风冷装置，冷凝器(10)一侧排布有利于散热的独立盘管，所述冷凝***的独立盘管与可再生能源转换利用***相连接，所述独立盘管上等距排布有散热片，在独立盘管一侧安装有风冷装置。

4.根据权利要求1所述的一种主动散热的锂电池箱，其特征在于：所述风冷装置为风扇(6)。

5.根据权利要求1所述的一种主动散热的锂电池箱，其特征在于：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。

6.根据权利要求3所述的一种主动散热的锂电池箱，其特征在于：所述散热片为铝合金材质。