[發明專利]噴淋式制熱制冷一體化安全電池包

在審

• 申請號: 201710153883.3
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106876823A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 魏輝;顧江娜;龔曉冬;許祎凡
• 申請（專利權）人: 蘇州安靠電源有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6567;H01M10/6568;H01M10/6557
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 范晴,程東輝

技術領域

本申請涉及一種電池技術領域，尤其是一種噴淋式制熱制冷一體化安全電池包。

背景技術

為緩解日趨嚴重的城市環境(尤其是大氣)污染和不可再生能源的枯竭，全球氣溫上升的危害加劇等問題的不斷加深，電動汽車已經成為汽車行業的熱門話題。各國政府和國內外汽車企業都普遍認識到電動汽車產業發展的重要性和緊迫性。發展電動汽車從根本上解決汽車產業涉及上述問題最佳解決途徑。動力電池是電動汽車的力量之源，在行駛過程中，電池的工作狀況和使用壽命不僅與電池本身的結構和原理有關系，而且與其工作環境有密切聯系。惡劣的外界環境和錯誤的使用方法都會給電池本身產生極大的危害，嚴重時導致電池無法正常工作，此時需要為電池設計熱管理系統，以實現對電池組熱的狀況的監控、管理、保護和報警等功能，實現電池的自動維護，從而提供電池組的使用效率和使用壽命。

目前，液冷是車用電池的冷卻的主要方式之一，通過首尾相接的蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流設備組成的冷卻系統來降溫。傳統的，液冷方式主要分為兩種：一是電池單體或模塊沉浸于液體中，二是在電池模塊間設置冷卻通道或在電池底部采用冷卻板。為確保電池組的冷卻效果，通常第一種方式需要將電池包完全浸沒于制冷劑中，確保每一節電池與制冷劑充分接觸，增加熱交換面積，以提高溫度均一性，這樣的方式不僅要保證液體絕緣，而且對液冷系統的氣密性要求較高，此外對電池箱的機械強度、耐振動性以及壽命有特殊要求。第二種方式若是單純靠底部冷卻板進行冷卻，冷卻效果不佳，且在功率不合適的情況下甚至會進一步增加溫差；或者在電池單體或者模塊間安裝冷板，此種方式對于結構較為緊湊的電池包來講，設計難度較大，同時，蛇形冷板較大程度上增加了液冷系統的壓力損失。所以，此處，提出一種噴淋式的制熱制冷一體化的安全電池包，用于解決傳統液冷方式的缺陷，有望發展為新一代電池組熱管理技術。

發明內容

本申請目的是：為了以解決現有電池包中電池組溫度過高、電池組內部溫度均一性較差而對電池性能產生影響甚至造成安全事故的問題，提出一種噴淋式制熱制冷一體化安全電池包。一方面使電池包一直處于適宜的使用環境，及時帶走電池包運行過程產生的大量熱量。另一方面使電池包內各電池單體之間保持溫度均一、避免由于溫差過大導致的電池壓差，不僅可以有效改善電池的電化學性能和使用壽命，而且可以避免局部過熱導致的熱失控隱患。同時還能在電池溫度過低時對電池進行加熱升溫，保證電池正常使用。

本申請的技術方案是：一種噴淋式制熱制冷一體化安全電池包，包括：

電池箱，以及

收容于所述電池箱內的電池；

還包括：

噴淋液，其裝于所述電池箱內；

噴淋器，其固定在所述電池箱內，且位于所述電池組的上方；

噴淋液循環管，其布置在所述電池箱外部，且其首、尾兩端分別與所述電池箱內的噴淋液和所述噴淋器相連通；

液泵，其連接在所述噴淋液循環管上，以將所述電池箱內的噴淋液沿該噴淋液循環管泵取至所述噴淋器；以及

換熱系統，其與所述噴淋液循環管相連，以對該噴淋液循環管內的噴淋液進行冷卻/加熱。

本申請在上述技術方案的基礎上，還包括以下優選方案：

所述換熱系統包括壓縮機、第一換熱器、節流裝置和第二換熱器，所述壓縮機、第一換熱器、節流裝置和第二換熱器通過冷媒流通管依次首尾連接而形成閉合回路，所述第二換熱器連接在所述噴淋液循環管上。

所述噴淋器的噴淋口朝下布置。

所述噴淋液循環管的進液口設置在所述電池箱的底部。

所述電池箱由頂部敞口的箱體和布置在該箱體頂部敞口處的箱蓋構成。

所述噴淋器安裝在所述箱蓋的內側。

所述電池為鋰電池組結構，其包括若干串并聯組合在一起的電池單體。

所述電池箱內的噴淋液至少淹沒一部分所述電池單體。

所述噴淋液為非導電液體。

所述噴淋液選自氫氟烴、氫氟醚、全氟化碳中的至少一種。

本申請通過淋洗的方式使每一節電池單體與噴淋液充分接觸，進行熱量交換，具有以下優點：

1、電池箱內的噴淋液無需完全浸沒電池，大大節約了噴淋液的用量，在降低成本的同時可以同樣保證電池組的溫度均一性。

2、噴淋液用量減少，降低電池包重量，提高電池包的能量密度。

3、設計簡單，功能更易實現，對電池包內部模塊的結構要求較低，對電池箱的機械強度、耐振動性以及壽命要求無需非常嚴苛，即使單體電池之間間隙小于5mm，也能實現熱量交換。