[發明專利]一種磷酸鐵鋰電池組的冷卻裝置

有效

• 申請號: 201710820913.1
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107658523B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 鄧通;吳傳官
• 申請（專利權）人: 東莞市沃泰通新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/643;H01M10/6551;H01M10/6552;H01M10/6557;H01M10/6568;H01M10/6569
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 黃鵬飛

一種磷酸鐵鋰電池組的冷卻裝置，包括電池組收納管單元，所述電池組收納管單元包括第一冷卻管和第二冷卻管，所述第一冷卻管外周面沿軸向且中心對稱地設有至少4個電池收納部；所述第二冷卻管沿軸線中心對稱地設有收納扣合部，所述第二冷卻管內周面和第一冷卻管外周面相對合地形成至少4個電池收納孔；還包括熱管冷卻單元，所述熱管冷卻單元包括內冷卻孔部和外冷卻孔部，所述內冷卻孔部和外冷卻孔部中均裝有可相變工作介質；所述內冷卻孔部包括位于水平部的內蒸發部和位于傾斜部的內冷凝部；所述外冷卻孔部包括位于水平部的外蒸發部和位于傾斜部的外冷凝部。所述磷酸鐵鋰電池組的冷卻裝置，極大提高了電池組的冷卻散熱能力。

技術領域

本發明涉及磷酸鐵鋰電池的技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰電池組的冷卻裝置。

背景技術

磷酸鐵鋰電池由于具有比能量高、無污染、無記憶效應等優點成為新能源汽車動力系統的最佳候選。但鋰離子電池對溫度非常敏感，在合適的溫度范圍內電池組才能高效率放電并保持良好的性能。高溫時易出現老化速度快、熱阻增加快、循環次數少、使用壽命短等問題。要將電池組工作溫度控制在理想的范圍內，必須采用一定的散熱措施。鋰電池散熱系統設計強調2個目標參數，一個是電池組的最高溫度要低于50℃，另一個是電池組的溫度均方差(SDT)最小，即單體電池間的溫度均勻性最好。

目前鋰電池熱管理的研究方法主要包括空冷、液冷、相變冷卻。

空冷，空冷是目前國產和日產電動汽車普遍采用的冷卻方式。BLACK&DECKER(百得公司)的發明專利(US2004174138 A1，2004.9.9)公開了一種風冷電池組結構，電機帶動風扇將風吹入兩排疊置的電池組36中間，并從每個單體電池周圍吹出，散熱路徑對稱化，每個單體電池得到了均勻散熱。然而，當環境溫度較高、電池長時間高倍率持續放電時，通過風扇冷卻的方式就不能很好地滿足散熱需求。要提高空冷的散熱效率，最直接的方式是提高空氣流動速度和增大散熱面積。但這與“需要在有限的空間內，風扇功耗盡量低的前提下合理地設計空氣流場”的原則是相矛盾的。像上述發明專利公開的一樣，設計合理的風道和流場，能緩解散熱需求從而改善散熱效果，但并不能從根本上滿足電池組散熱的需求。

液冷，目前，歐美系列如法國標致雪鐵龍的Berlingo、德國大眾的GOLF等純電動車采用液冷方式。三洋電機株式會社于2011年3月10日公開的發明專利JP2011049137 A公開了一種電池組的液冷冷卻系統，多個電池單體豎直并排放置形成長方體電池組100，相鄰電池單體11之間疊置冷卻板21，冷卻板21兩側設有豎管24、26，豎管24、26與上下橫管41、42連通，一側豎管為入液管，另一側豎管為出液管，將電池單體之間的熱量由上下橫管41、42送出到換熱裝置處換熱，冷卻后回流。冷卻板21中平行排列多根微管29A、29B，多跟微管兩側連通豎管24、26，共同將電池單體的熱量帶走。這已經是發揮到極致的液冷系統了。然而，液冷方式通過增多冷卻劑通道數量或加大質量流量的方式來增強電池組的散熱，對于大功率鋰電池組，冷卻效果并不理想，且會增大泵的功耗。這也是目前液體冷卻較少應用于電池熱管理系統中的重要原因。

相變冷卻，利用相變材料(PCM)進行電池冷卻的原理是當電池進行大電流放電時，相變材料吸收電池放出的熱量發生相變，使電池溫度迅速降低，且不增加耗能元件。目前還沒有電動汽車采用該冷卻方式，仍處于實驗研究階段。石蠟相變潛熱高、熔化時蒸汽壓力低、幾乎沒有過冷現象、穩定性較好、沒有相分離和腐蝕性，價格較低，是良好的相變材料，但石蠟導熱率低，容易導致熱積累。一般以相變材料填充于多孔介質中來克服石蠟的低導熱率。多孔介質如泡沫鋁、泡沫銅、石墨矩陣，并在石蠟中加入高導熱率物質，如銅粉、石墨等。相變散熱具有結構緊湊，不增加耗能原件的優勢，但是最大的缺陷是電池組必須攜帶足夠量的相變材料用于吸收熱量，一旦相變材料全部由固態變為液態，不能很快地重新變回固態再吸收熱量，即只能單次循環。