CN213878199U - 一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，包括电芯、液冷件、电芯固定件和连接管路，相邻的两个电芯固定件之间平行设置若干液冷单元，相邻的液冷单元之间通过空气或隔热材料分隔，所述液冷单元包括液冷件及其周围设置的若干电芯，电芯和冷却件之间填充导热界面材料，每个液冷单元的液冷件均通过连接管路互相连通并形成冷却通道，连接管路内部用于放置冷却液，连接管路连接至外部的驱动装置，使得冷却液在冷却通道中流动。本实用新型所述的兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，可以均匀的冷却电芯，有效抑制热失控扩展。

Description

一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构

技术领域

本实用新型属于新能源汽车行业电池***技术领域，尤其是涉及一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构。

背景技术

圆柱电芯除了自然冷却，其他的的主要冷却方式有强制风冷，蛇形管，电芯端部冷却，相变材料冷却，导热板冷却。强制风冷，使空气流动，通过空气对流换热冷却电芯。蛇形管冷却，既S形液冷板，冷板内通冷却液，蛇形管与电芯之间填充绝缘导热胶或导热垫，与电芯的圆柱面接触，从而冷却电芯。电芯端部冷却是通过液冷冷板冷却电芯两端或一端，冷板和电芯之间填充绝缘导热材料。相变冷却，用相变材料包裹住电芯，利用材料相变时吸热的特性，吸收电芯放出的热量，从而冷却电芯。导热板冷却是电芯将热量传递给导热板，导热板将热量传递到外面的一种间接冷却方式。热失控，指的是单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、***现象。热失控扩展，指的是蓄电池包或***内部的单体蓄电池或单体蓄电池单元热失控，并触发该蓄电池***中相邻或其他部位蓄电池的热失控现象。(摘自《电动客车安全技术条件》)，上述制冷方式，除强制风冷有可能抑制热失控扩展外，其他几种圆柱电芯冷却形式由于电芯之间具有导热结构传递热量，不能抑制热失控扩展。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，以提供一种既能冷却电芯，又能抑制热失控扩展的电芯液冷冷却结构。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，包括电芯、液冷件、电芯固定件和连接管路，相邻的两个电芯固定件之间平行设置若干液冷单元，相邻的液冷单元之间通过空气或隔热材料分隔，所述液冷单元包括液冷件及其周围设置的若干电芯，电芯和冷却件之间填充导热界面材料，每个液冷单元的液冷件均通过连接管路互相连通并形成冷却通道，连接管路内部用于放置冷却液，连接管路连接至外部的驱动装置，使得冷却液在冷却通道中流动。

进一步的，所述连接管路包括出口连接管路和入口连接管路，液冷件包括液冷本体和翅片，液冷本体的外部均布若干翅片，液冷本体和翅片均为中空结构，且翅片内部与液冷本体内部连通并组成腔体结构，液冷本体的两端分别形成出口和入口，每个液冷本体的出口均连接至同一个出口连接管路，每个液冷本体的入口均连接至同一个入口连接管路。

进一步的，所述相邻的两个翅片外壁之间通过内凹的弧形结构平滑过渡。

进一步的，所述液冷单元包括平行设置的三个电芯和一个液冷件，液冷件位于三个电芯的间隙处，电芯位于液冷件相邻的两个翅片之间，且电芯和翅片之间填充导热界面材料。

进一步的，所述电芯和翅片之间填充的导热界面材料为导热硅胶。

进一步的，所述液冷件的材质为导热材料。

进一步的，所述导热材料为铝或铝合金。

进一步的，所述固定件的材质为隔热材料。

进一步的，所述电芯固定件为矩形板结构，电芯固定件上设有若干组固定孔，每组固定孔用于安装一个液冷单元。

相对于现有技术，本实用新型所述的兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构具有以下优势：

(1)本实用新型所述的兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，电芯间隙处设置液冷件，液冷件上有翅片结构，可以均匀的冷却电芯；设置的电芯固定件为隔热材料，液冷单元之间为空气或者填充隔热材料，能够有效隔离两个液冷单元之间的热量，有效抑制热失控扩展。

(2)本实用新型所述的兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，翅片用来增大液冷件与电芯之间的接触面积，从而更好的冷却电芯。

(3)本实用新型所述的兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，电芯和液冷件2之间填充导热界面材料，能有效降低接触热阻。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构的示意图；

图2为本实用新型实施例所述的液冷件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的液冷单元的结构示意图一；

图4为本实用新型实施例所述的液冷单元的结构示意图二。

附图标记说明：

1-电芯；2-液冷件；21-液冷本体；22-翅片；23-入口；24-出口；3-电芯固定件；4-连接管路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，如图1至图4所示，包括电芯1、液冷件2、电芯固定件3和连接管路4，相邻的两个电芯固定件3之间平行设置若干液冷单元，相邻的液冷单元之间为空气或隔热材料，所述液冷单元包括液冷件2及其周围设置的若干电芯1，电芯1和冷却件2之间填充导热界面材料，每个液冷单元的液冷件2通过连接管路4互相连通形成冷却通道，连接管路4内部用于放置冷却液，连接管路4连接至外部的驱动装置，使得冷却液在冷却通道中流动。

相邻的液冷单元之间为空气或者隔热材料，优选的，隔热材料为电木，以抑制热失控扩展。假设某一圆柱电芯1发生热失控，其温度升高会通过液冷件2传递给同一液冷单元内的另外两个电芯1，造成这两个电芯1热失控。但液冷单元之间是空气或者其他隔材料，其他液冷单元的电芯1温度不会急剧上升，不超过热失控触发温度，不会造成热失控扩展。

电芯1可以为18650或者27100电芯，也可以是其他尺寸电芯，本专利更适用于尺寸较大的电芯。因大尺寸电芯排列后间隙较大，可以有足够的空间放置液冷件2。

电芯1和液冷件2之间填充的导热界面材料为导热硅胶，以降低接触热阻。

连接管路4包括出口连接管路和入口连接管路，液冷件2包括液冷本体21和翅片22，液冷本体21的外部均布若干翅片22，每个翅片22的外部设有一个电芯1，液冷本体21和翅片22均为中空结构，且翅片22内部与液冷本体1内部连通并组成腔体结构，优选的，液冷本体21为空心圆柱结构，圆柱上设有若干与翅片22连通的间隙；液冷本体21的两端分别形成出口24和入口23，每个液冷本体21的出口24均连接至同一个出口连接管路，每个液冷本体21的入口23均连接至同一个入口连接管路。

相邻的两个翅片22外壁之间通过内凹的弧形结构平滑过渡，使得相邻的两个翅片22之间与电芯1的表面配合度更高，接触面更大，更自然，从而更好的冷却电芯1。

液冷件2为中空结构，用来通过冷却液，置于圆柱电芯1间隙。翅片22用来增大液冷件2与电芯1之间的接触面积，从而更好的冷却电芯1。

液冷件2由导热材料加工而成，优选的，导热材料为铝或铝合金，使用铝挤出方式生产，然后加工出液冷件2的入口23和出口24。液冷件2也可以用高导热塑料制成。

固定件3为低导热或者隔热材料，优选的，隔热材料为电木，能够有效避免热失控电芯1的热量通过固定件3传递给其他电芯1。

如图3所示，液冷单元包括三个圆柱电芯1和一个液冷件2，每个液冷单元通过电芯固定件3固定。

液冷单元中可以扩展为4个、5个或6个电芯一个液冷件2的结构，单元之间进行隔热就可以实现既能冷却电芯，又可以抑制热失控扩展的目的。如图4所示，液冷单元包括4个电芯1和一个液冷件2，电芯1与液冷件2接触，且保持相同的接触面积，可以确保均匀冷却。在组成模组的设计中，液冷单元之间为隔热材料，可以抑制液冷单元之间的热失控扩展。

液冷连接管路4用来将各个单元的液冷件2连接起来形成整体。电芯固定件3为矩形板结构，电芯固定件3上设有若干组固定孔，每组固定孔用于安装一个液冷单元，每个液冷单元的液冷件2通过连接管路4连接起来形成整体结构，连接管路4可以用并联或串联或串并联组合的方式连接，或者以其他方式连接各个单元的液冷件2，在一个或多个实施例中，连接管路4连接至外部加压泵，使得连接管路4中的液体接入外部***，从而使得连接管路4中的冷却液不断流动，从而给电芯降温。

一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构的工作原理为：

电芯1产生的热量传递给液冷件2，液冷件2再传递给冷却液，流动的冷却液可以不断的将热量带走，从而实现对电芯1的降温。液冷件2与每个电芯1的接触面积一致，可以确保每个电芯1散热的一致，保证不同电芯1的温度一致。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：包括电芯、液冷件、电芯固定件和连接管路，相邻的两个电芯固定件之间平行设置若干液冷单元，相邻的液冷单元之间通过空气或隔热材料分隔，所述液冷单元包括液冷件及其周围设置的若干电芯，电芯和冷却件之间填充导热界面材料，每个液冷单元的液冷件均通过连接管路互相连通并形成冷却通道，连接管路内部用于放置冷却液，连接管路连接至外部的驱动装置，使得冷却液在冷却通道中流动。

2.根据权利要求1所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：连接管路包括出口连接管路和入口连接管路，液冷件包括液冷本体和翅片，液冷本体的外部均布若干翅片，液冷本体和翅片均为中空结构，且翅片内部与液冷本体内部连通并组成腔体结构，液冷本体的两端分别形成出口和入口，每个液冷本体的出口均连接至同一个出口连接管路，每个液冷本体的入口均连接至同一个入口连接管路。

3.根据权利要求2所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：相邻的两个翅片外壁之间通过内凹的弧形结构平滑过渡。

4.根据权利要求3所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：液冷单元包括平行设置的三个电芯和一个液冷件，液冷件位于三个电芯的间隙处，电芯位于液冷件相邻的两个翅片之间，且电芯和翅片之间填充导热界面材料。

5.根据权利要求4所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：电芯和翅片之间填充的导热界面材料为导热硅胶。

6.根据权利要求1所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：液冷件的材质为导热材料。

7.根据权利要求6所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：导热材料为铝或铝合金。

8.根据权利要求1所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：固定件的材质为隔热材料。

9.根据权利要求1所述的一种兼顾热失控的圆柱电芯液冷冷却结构，其特征在于：电芯固定件为矩形板结构，电芯固定件上设有若干组固定孔，每组固定孔用于安装一个液冷单元。

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