一種鋰離子動力電池液體冷卻結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及到一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，該結構包括主體框架、入水端蓋、出水端蓋、墊片、電池單體、監測裝置、匯流板、匯流片以及螺栓等組成部分，所述入水端蓋和出水端蓋通過過盈配合與主體框架連接在一起，形成24個圓柱形空腔和35個冷卻液流動通道；所述墊片布置在端蓋和主體框架之間；所述電池單體安裝在圓柱形空腔之內，通過匯流片實現并聯，再通過匯流板引出正負極；所述監測裝置包括監測裝置主體和監測裝置端蓋兩部分，安裝在入水端蓋上，通過緊固螺栓固定，本實用新型結構新穎、制造維修方便，冷卻效果明顯，可以將電池的工作溫度控制在合理的溫度范圍之內，避免熱失控等安全隱患的發生。
【專利說明】一種鋰離子動力電池液體冷卻結構
【技術領域】
[0001]本實用新型是針對鋰離子動力電池包內部的一個電池模塊設計的一種液體冷卻結構。
【背景技術】
[0002]在資源短缺現象日益嚴重、環境污染問題不斷加劇的雙重壓力下，電動汽車得到了迅速的發展和應用。動力電池作為電動汽車的核心部分，它的使用壽命和性能直接影響到電池汽車的成本以及整車整體性能的發揮。因此，動力電池的研究逐漸得到了科研人員的重視。溫度是影響電池性能的關鍵因素，因為電池包內部結構復雜，電池單體數量較大，電池單體之間間距較小，電池單體產生熱量之后，互相影響，很難及時的將熱量散發出去，造成電池包內部局部溫度過高，溫度一致性下降，嚴重時會影響電池的使用壽命，甚至會引發熱失控等安全隱患，因此，如何保證電池的工作溫度成為了當前一個亟待解決的問題。
[0003]當前動力電池主要的冷卻方式有空氣冷卻式和液體冷卻式。其中空氣冷卻方式結構簡單，質量較輕，價格低廉，因此應用比較廣泛。但電動汽車工作環境以及運行工況較復雜，在極端惡劣的條件下空氣冷卻方式不能滿足散熱要求。而液體冷卻方式換熱效率高，冷卻效果好，可以很好的解決高功率條件下電池溫度過高，電池包內溫度分布不均勻等問題，實現電池包最佳性能的發揮。然而目前針對液體冷卻方式的研究還不夠成熟，很難應用于工程實踐，因此，現在迫切需要設計出一種行之有效、符合實際的液體冷卻結構，供生產實踐應用。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是針對上述問題，提出一種可以滿足實踐需要的鋰離子動力電池液體冷卻結構，解決當前動力電池普遍存在的電池工作溫度過高，電池包內溫度分布不均勻等問題，避免熱失控、自燃、爆炸等安全隱患的發生。
[0005]本實用新型的技術方案是:本實用新型涉及到一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，該結構包括主體框架、入水端蓋、出水端蓋、墊片、電池單體、監測裝置、匯流板、匯流片以及螺栓等組成部分。所述入水端蓋和出水端蓋通過過盈配合與主體框架連接在一起，形成24個圓柱形空腔和35個冷卻液流動通道；所述墊片布置在端蓋和主體框架之間，套在冷卻液流動通道外側；所述電池單體安裝在圓柱形空腔之內，電池單體通過匯流片實現并聯，通過匯流板引出正負極，匯流板通過兩個螺栓固定在主體框架上；所述監測裝置包括監測裝置主體和監測裝置端蓋兩部分，安裝在入水端蓋上，通過緊固螺栓固定，監測裝置的背面與入水端蓋表面接觸。
[0006]上述電池單體為鋰離子動力電池。
[0007]上述鋰離子動力電池液體冷卻結構的入水端蓋、出水端蓋和主體框架通過過盈配合連接在一起，結構緊湊，并且此過盈配合是由入水端蓋和出水端蓋插入主體框架之中，兩側流道接觸部分涂有絕緣密封膠，進一步防止冷卻液泄露。[0008]上述鋰離子動力電池液體冷卻結構中入水端蓋、出水端蓋之間設有墊片，一方面起到緩沖壓力的作用，一方面可以對電池單體起到固定的作用。
[0009]上述鋰離子動力電池液體冷卻結構中設有監測裝置，可以對內部電池單體的電壓值、電流值以及溫度值進行實時監控，保證動力電池的安全有效運行，而且監測裝置布置在入口端蓋上，也可以實現監測裝置的有效冷卻。
[0010]上述鋰離子動力電池液體冷卻結構中入水端蓋的入口和出水端蓋的出口均設置在整體結構的下側，這種下進下出式結構可以保證冷卻液的流動穩定性，同時可以實現整體結構內部流場的均勻分布。
[0011]上述鋰離子動力電池液體冷卻結構中通過匯流片和匯流板將結構內部24個電池單體連接起來，引出正負極，連接形式簡單、新穎，有利于后續電池包整體的電路設計。
[0012]上述冷卻液流道的設計形狀可以在有限的體積內最大限度的提高冷卻液的質量流量，以及冷卻液和周圍壁面的換熱面積，有效的提高了電池單體的散熱效果；冷卻液流道分布在各個電池的四周，基本上可以實現各個電池單體等效冷卻。
[0013]本實用新型與現有的結構相比具有以下優點:
[0014]1、冷卻液流道采用四邊為圓弧形的類菱形結構和斜邊為圓弧形的類三角形結構，結構新穎，在有限的體積內最大限度地增加了冷卻液的質量流量，增大了冷卻液和冷卻液流道的換熱面積。
[0015]2、上述液體冷卻結構的入水端蓋、出水端蓋和主體框架通過過盈配合連接在一起，為了進一步防止冷卻液泄露，兩側流道接觸部分涂有絕緣密封膠。
[0016]3、冷卻液流道在分布在各個電池單體的四周，保證了電池模塊內部全方位、均衡散熱，克服了以往模塊內部溫度過高以及分布不均的缺陷。
[0017]4、此液體冷卻結構內部的流動形式為并行流動形式，即冷卻液由入口流入入口端蓋之后，分別通過35個水平流動通道流入出口端蓋，從出口流出，這樣既可以保證各個流場的均勻分布，也可以在一定程度上改善流動通道的阻力特性，減小推動液體所需要的能
量消耗。
[0018]5、此液體冷卻結構內部設置了電壓、電流以及溫度的監測裝置，進一步保證了動力電池的安全有效運行，可以避免意外事故的發生。
[0019]6、此實用新型設計巧妙、性能優良、制作方便而且散熱效果明顯，可以保證動力電池安全有效運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的鋰離子動力電池液體冷卻結構裝配爆炸圖。
[0021]圖2為本實用新型的鋰離子動力電池液體冷卻結構主視圖。
[0022]圖3為本實用新型的鋰離子動力電池液體冷卻結構的入水端蓋和出水端蓋外部結構圖。
[0023]圖4為本實用新型的鋰離子動力電池液體冷卻結構的入水端蓋和出水端蓋內部結構圖。
【具體實施方式】[0024]下面結合附圖詳細的說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0025]如圖本實用新型所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，該結構包括主體框架
1、入水端蓋3、出水端蓋2、墊片5、電池單體4、監測裝置主體6、監測裝置端蓋7、匯流板8、匯流片9以及螺栓10等組成部分。所述入水端蓋3和出水端蓋2通過過盈配合與主體框架I連接在一起，形成24個圓柱形空腔13和35個冷卻液流動通道14、15 ;所述墊片5布置在端蓋2、3和主體框架I之間，套在冷卻液流動通道14、15外側；所述電池單體4安裝在圓柱形空腔13之內，電池單體4通過匯流片9實現并聯，通過匯流板8引出正負極，匯流板8通過兩個螺栓10固定在主體框架I上；所述監測裝置16包括監測裝置主體6和監測裝置端蓋7兩部分，安裝在入水端蓋3上，通過緊固螺栓10固定，監測裝置主體6的背面與入水端蓋3表面接觸。
[0026]實用新型鋰離子動力電池液體冷卻結構中的24個電池單體4組成一個電池模塊，通過匯流片9連接實現兩兩并聯，用兩個匯流板8引出整個電池模塊的正極和負極。
[0027]實用新型鋰離子動力電池液體冷卻結構的入水端蓋3、出水端蓋2分別與主體框架I通過過盈配合連接在一起，并且入水端蓋3、出水端蓋2與主體框架I之間都設有墊片
5。為了防止冷卻液在流動過程中發生泄露，上述過盈配合由入水端蓋3、出水端蓋2插入主體框I中，同時通道連接處涂有絕緣密封膠。
[0028]冷卻液流道14、15分別設計成四邊為圓弧形的類菱形結構和斜邊為圓弧形的類三角形結構，一方面增大換熱面積，另一方面是減小流動阻力，增大冷卻液的質量流量。
[0029]冷卻液流道14、15圍繞電池單體4間隔分布，每個電池單體4的四周都有冷卻液流動通道14、15，以保證其各個位置換熱效果相同。而且本實用新型的冷卻液內部流動形式為并行流動形式，即35個水平流道14、15各自獨立，冷卻液進入入口端蓋3之后，分別通過35個水平流道14、15進入出水端蓋2。這樣既保證了電池單體4的全方位冷卻，也可以實現整體的溫度場的均勻分布。
[0030]本實用新型的工作過程是:電池單體4工作產生一定的電壓和電流，通過匯流板8引出整個電池模塊的正負極，供用電設備使用，同時產生大量的熱量。電池單體4工作的過程中通過監測裝置16監測各個電池單體4的電壓、電流以及溫度。散熱過程包括兩方面:一方面，電池單體4工作時放出的熱量通過入水端蓋3、出水端蓋2與主體框架I形成的24個圓柱形空腔13壁面以導熱的形式傳到冷卻液流道14、15的內壁面，與冷卻液進行換熱。另一方面，冷卻液由入水端蓋3的冷卻液入口 11流入入水端蓋3，通過35個水平流動通道14、15，流入出水端蓋2，通過出水端蓋2的出口 12流出電池模塊，將交換的熱量傳輸到外界環境中。這種冷卻方式結構簡單，制造方便、安全可靠，冷卻液流道布置合理，冷卻效果明顯，電池的工作溫度可以控制合理的范圍之內，電池包內的溫度均勻性也得到了極大的改善，基本上可以保證電池的使用性能和使用壽命。
【權利要求】
1.一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于該結構包括主體框架(I)、出水端蓋(2)、入水端蓋(3)、墊片(5)、電池單體(4)、監測裝置主體(6)、監測裝置端蓋(7)、匯流板(8)、匯流片(9)以及螺栓(10)等組成部分；所述入水端蓋(3)和出水端蓋(2)通過過盈配合與主體框架(I)連接在一起，形成24個圓柱形空腔(13)和35個冷卻液流動通道(14)、(15);所述墊片(5)布置在端蓋(2)、(3)和主體框架(I)之間，套在冷卻液流動通道(14)、(15)外側；所述電池單體(4)安裝在圓柱形空腔(13)之內，電池單體(4)通過匯流片(9)實現并聯，并通過匯流板(8)引出正負極，匯流板(8)通過兩個螺栓(10)固定在主體框架(I)上；所述監測裝置(16)包括監測裝置主體(6)和監測裝置端蓋(7)兩部分，監測裝置主體(6)安裝在入水端蓋(3)上，通過緊固螺栓(10)固定，監測裝置主體(6)的背面與入水端蓋(3)表面接觸。
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于所述的電池單體(4)為鋰離子動力電池。
3.根據權利要求1所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于所述入水端蓋(3)、出水端蓋(2)分別與主體框架(I)通過過盈配合連接在一起；并且入水端蓋(3)、出水端蓋(2 )與主體框架(I)之間都設有墊片(5 )。
4.根據權利要求3所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于所述過盈配合是由入水端蓋(3)、出水端蓋(2)插入主體框架(I)中，同時通道連接處涂有絕緣密封膠。
5.根據權利要求1所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于所述電池單體(4)通過24個匯流片(9)連接實現并聯，并通過兩個匯流板(8)引出正負極，匯流板(9)由螺栓(10)固定。
6.根據權利要求1所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于所述監測裝置主體(6)安裝在入水端蓋(3)上，采用螺栓(10)進行固定；所述監測裝置端蓋(7)安裝在監測裝置主體(6)上，采用螺栓(10)進行固定。
7.根據權利要求1所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于所述入水端蓋(3 )的入口( 11)和出水端蓋(2 )的出口( 12 )均設置在整體結構的下側。
8.根據權利要求1所述的一種鋰離子動力電池液體冷卻結構，其特征在于所述35個冷卻液流動通道(14)、(15)包括中間15個類菱形結構的流動通道(15)和外圍20個類三角形結構的流動通道(14)，其中類菱形結構流動通道(15)的四條邊和類三角形結構(14)的斜邊為圓弧形。
【文檔編號】H01M10/6568GK203574076SQ201320727584
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】李明, 趙衛兵 申請人:吉林大學