一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车的制作方法

文档序号:34435952发布日期:2023-06-10 02:11阅读:130来源:国知局
技术简介:
本专利针对动力电池冷却系统存在水冷效率低、结构复杂及制冷剂流量失控导致电池性能下降的问题,提出一种直冷动力电池系统。通过冷凝板与蒸发板的优化布局,结合压缩机、毛细管等组件形成独立直冷系统,实现紧凑结构与高效散热,同时引入隔热垫和加热膜实现温控平衡,提升电池安全性与寿命。
关键词:直冷动力电池系统,热管理

本技术涉及动力电池,具体地,涉及一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车。


背景技术:

1、电动汽车在运行过程中几乎无污染物排放,且经济效率高,是一种理想的新能源汽车,已引起世界各国的广泛重视。电动汽车的电池一般采用动力电池组,在使用过程中,内部化学反应迅速,产生大量的热,尤其是在充电、爬坡和加速的使用场景,电池充放电倍率增高,短时间内会产生大量的热。温度过高会影响电池内部化学反应的进行,且对电池内阻或电压等电学参数产生影响,不利于电池工作,甚至会发生热失控,造成燃爆等安全问题。为了动力电池在合适的温度范围内工作,需对动力电池进行冷却。冷却多采用水冷,冷却时间长且效果差。此外,在低温环境中,动力电池的能量和功率降低,电动汽车性能衰退。温度过高或者过低都不利于动力电池的性能发挥,对动力电池进行有效的热管理是亟待解决的问题。

2、中国发明申请公布号为cn108376809a,申请日为2018年02月05日,发明名称为:一种电池包冷却和加热的一体化结构;公开的方案包括箱盖和箱体形成的密封环境,通过导热结构实现模组温度与导热腔内流体温度的传导,通过输入接头和输出接头向导热腔内填充冷却液体或者加热液体便可以实现对模组温度的调控,实现电池包冷却和加热的一体化调控。现有技术为了对电池温度进行控制,一般将冷板布置在电池底部,或是用冷板将动力电池缠绕起来,使得冷板内冷却液在流动过程中,将热量带走。而该方案为了避免冷却系统占用过多体积,造成动力电池容量下降,在箱盖内部设有导热腔,传热结构覆盖在模组上并与箱盖下表面贴合。此种方式虽减小了冷却系统体积,但降温能力有限,且箱盖制造复杂。

3、中国发明申请公布号为cn110444833a,申请日为2019年08月20日,发明名称为:一种应用于动力电池散热的三维热管散热器;公开的方案包括蒸发板、冷凝板和翅片热沉,蒸发板垂直地设置在冷凝板的一侧,翅片热沉设在冷凝板的另一侧,蒸发板、冷凝板都具有内腔,蒸发板和冷凝板内部连通形成密闭腔室蒸发板呈鱼骨形分布,装入电池后,蒸发板上每一处蒸发端都与相同的冷凝端相连通,同一冷凝端的散热效果相同,使得不同位置的蒸发板散热效果一致,保了证电池的散热更加均匀,各个单体电池间相互的温差降低,提高了充放电时的均温性。该方案能够保证每一块电池得到相同的散热效果,避免独立热管散热各有差异的问题,但制冷剂直接蒸发的温度往往较低,若是制冷剂流量过大会使电池的温度骤降,而温度过低对电池工作也是十分不利的。


技术实现思路

1、1、要解决的问题

2、本实用新型涉及动力电池技术领域,具体地,涉及一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车。针对现有技术中动力电池的冷却系统,若电池单体均覆盖散热板,设计制造复杂,且制冷剂流量过大时,电池温度骤降,不利于电池性能发挥,而采用传统水冷结构,降温效率低,需使用独立散热组件,导致电池模组占用体积降低,影响电池容量的技术问题,本实用新型提供一种直冷动力电池系统,结构紧凑,体积占比小,为装有温控系统且承载大容量电池的设计成为可能,结构简便,设计制造成本低,制冷剂流量可控制。本实用新型还提供了一种动力电池和电动汽车,安全性和使用寿命得到提高。

3、2、技术方案

4、为解决上述问题,本实用新型提供的技术方案为:

5、一种直冷动力电池系统,包括箱盖和箱体,所述箱盖和箱体形成内腔体,还包括靠近所述箱体底部设置的冷凝板,所述冷凝板设置在所述内腔体中或内腔体外;当所述冷凝板设置在所述内腔体中,蒸发板设置在所述冷凝板上方;当所述冷凝板设置在所述内腔体外,蒸发板设置在所述箱体底部内壁上方;所述冷凝板和压缩机、毛细管、蒸发板依次连接,所述蒸发板的另一端与压缩机连接。

6、所述蒸发板、冷凝板、毛细管和压缩机形成独立的直冷动力电池系统。所述冷凝板安装在箱体底部,与外部形成空气对流,可有效的将热量散发出去。

7、进一步地,还包括隔热垫,当所述冷凝板设置在所述内腔体中,所述隔热垫设置在所述冷凝板和蒸发板之间;当所述冷凝板设置在所述内腔体外,所述隔热垫设置在所述箱体底部内壁和蒸发板之间。

8、优选的,所述隔热垫不局限安装在所述蒸发板底部,当所述蒸发板围绕所述电芯模组设置时,所述隔热垫围绕所述蒸发板和所述电芯模组设置,以保证箱体的保温效果。

9、进一步地,还包括设置在所述内腔体中的电芯模组,所述电芯模组靠近所述箱盖顶部内壁设置,所述蒸发板设置在所述电芯模组的底部。

10、优选的,蒸发板不局限于安装在电芯模组底部,可安装在电芯模组的侧面及上部,优选电芯模组接触面较大一侧,也可围绕电芯六个面使用。蒸发板与电芯模组的表面接触可有效的带走电芯模组的热量。

11、进一步地,还包括干燥过滤器,所述干燥过滤器一端与所述冷凝板连接,另一端与所述毛细管连接。

12、进一步地,所述毛细管、干燥过滤器和压缩机设置在所述内腔体内部。

13、进一步地,所述毛细管、干燥过滤器和压缩机设置在所述内腔体外部。

14、进一步地,还包括加热膜,所述加热膜设置在所述隔热垫与蒸发板之间。

15、进一步地,所述加热膜和所述蒸发板可拆卸活动连接。

16、一种动力电池,使用所述的一种直冷动力电池系统。

17、一种电动汽车,使用所述的动力电池。

18、3、有益效果

19、相比于现有技术,本实用新型的有益效果为:

20、(1)本实用新型的一种直冷动力电池系统,箱盖和箱体形成内腔体,冷凝板设置在所述内腔体中或内腔体外,板式冷凝器降低了直冷系统的占用体积,可根据具体需求安装在箱体底部。当冷凝板设置在所述内腔体中,蒸发板设置在冷凝板上方,此时直冷动力电池系统紧凑型更高。当冷凝板设置在内腔体外,此时冷凝板与外部形成空气对流,可更高效的将热量散发出去。所述冷凝板和压缩机、毛细管、蒸发板依次连接,所述蒸发板的另一端与压缩机连接,所述蒸发板、冷凝板、毛细管和压缩机形成独立的直冷动力电池系统,可有效解决电池系统内电芯模组的散热问题,提高电芯模组性能及使用寿命。

21、(2)本实用新型的一种动力电池,使用所述的直冷动力电池系统,结构紧凑,体积占比小,为装有温控系统且承载大容量电池的设计成为可能,结构简便,设计制造成本低,制冷剂流量可控制,特别适用于多组动力电池,保证了面积较大的动力电池或电池组的温度均一性,延长了电池的使用寿命。

22、(3)本实用新型的一种电动汽车,使用所述的动力电池,安全性和使用寿命得到提高。



技术特征:

1.一种直冷动力电池系统,包括箱盖(1)和箱体(2),所述箱盖(1)和箱体(2)形成内腔体,其特征在于:还包括靠近所述箱体(2)底部设置的冷凝板(6),所述冷凝板(6)设置在所述内腔体中或内腔体外;当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体中,蒸发板(4)设置在所述冷凝板(6)上方;当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体外,蒸发板(4)设置在所述箱体(2)底部内壁上方;所述冷凝板(6)和压缩机(9)、毛细管(7)、蒸发板(4)依次连接,所述蒸发板(4)的另一端与压缩机(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种直冷动力电池系统,其特征在于:还包括隔热垫(5),当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体中,所述隔热垫(5)设置在所述冷凝板(6)和蒸发板(4)之间;当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体外,所述隔热垫(5)设置在所述箱体(2)底部内壁和蒸发板(4)之间。

3.根据权利要求2所述的一种直冷动力电池系统,其特征在于:还包括设置在所述内腔体中的电芯模组(3),所述电芯模组(3)靠近所述箱盖(1)顶部内壁设置,所述蒸发板(4)设置在所述电芯模组(3)的底部。

4.根据权利要求3所述的一种直冷动力电池系统,其特征在于:还包括干燥过滤器(8),所述干燥过滤器(8)一端与所述冷凝板(6)连接,另一端与所述毛细管(7)连接。

5.根据权利要求4所述的一种直冷动力电池系统,其特征在于:所述毛细管(7)、干燥过滤器(8)和压缩机(9)设置在所述内腔体内部。

6.根据权利要求4所述的一种直冷动力电池系统,其特征在于:所述毛细管(7)、干燥过滤器(8)和压缩机(9)设置在所述内腔体外部。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种直冷动力电池系统,其特征在于:还包括加热膜(10),所述加热膜(10)设置在所述隔热垫(5)与蒸发板(4)之间。

8.根据权利要求7所述的一种直冷动力电池系统,其特征在于:所述加热膜(10)和所述蒸发板(4)可拆卸活动连接。

9.一种动力电池,其特征在于:使用权利要求1-8任一项所述的一种直冷动力电池系统。

10.一种电动汽车,其特征在于:使用权利要求9所述的动力电池。


技术总结
本技术涉及动力电池技术领域,具体地,涉及一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车。针对现有技术中动力电池的冷却系统,若电池单体均覆盖散热板,设计制造复杂,且制冷剂流量过大时,电池温度骤降,不利于电池性能发挥,而采用传统水冷结构,降温效率低,需使用独立散热组件,导致电池模组占用体积降低,影响电池容量的技术问题,本技术提供一种直冷动力电池系统,结构紧凑,体积占比小,为装有温控系统且承载大容量电池的设计成为可能,结构简便,设计制造成本低,制冷剂流量可控制。本技术还提供了一种动力电池和电动汽车,安全性和使用寿命得到提高。

技术研发人员:杨艳侠
受保护的技术使用者:合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日:20230110
技术公布日:2024/1/12
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