[發明專利]一種動力電池冷卻板及冷卻裝置

在審

• 申請號: 201710941705.7
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107768768A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 鮮明;謝建;劉浩;由毅
• 申請（專利權）人: 浙江銀輪機械股份有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6554;H01M10/6556
• 代理公司: 杭州永曙知識產權代理事務所(特殊普通合伙)33280
• 代理人: 商旭東,楊斌

技術領域

本發明涉及動力鋰電池領域，尤其涉及電動汽車和混合動力汽車的動力鋰電池領域，具體地說是一種動力鋰電池冷卻板及冷卻裝置。

背景技術

純電動汽車和混合動力汽車以電池作為動力源，在使用中可以實現零污染，并可利用煤炭、水力等其它非石油資源，能有效解決汽車排污和能源問題，因而在世界范圍內得到普遍重視。這些車輛的性能和品質在很大程度上依賴其所配置的動力電池組的性能。溫度是影響動力電池性能至關重要的因素。當車輛在不同行駛狀況下運行時，電池會以不同倍率放電，以不同生熱速率產生大量熱量，加上時間累積以及空間影響會產生不均勻熱量聚集，從而導致電池組運行溫度復雜多變。而過高的溫度會導致電池的容量、壽命和能量效率的降低，若電池積聚的熱量無法及時散出，會導致熱失控的產生，嚴重時電池有發生劇烈膨脹和爆炸的危險，所以必須對動力鋰電池進行電池降溫，使其工作溫度處于較優的區間。

現階段新能源車主要是以空氣冷和液冷卻電池為主，由于空氣冷卻效果差，溫差大，而液冷方案，零部件多、重量重，且存在泄漏風險，所以制冷劑冷卻將會是很好的一種熱管理方式。

制冷劑蒸發潛熱大，換熱系數高，是高效的電池冷卻方式，且在常溫常壓下，制冷劑為氣態，即時電池冷卻系統有輕微泄露，也不會存在電池短路，損壞電池情況發生。

圖1所示是目前現有方案電池冷卻的原理圖。汽車空調系統由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器組成，形成制冷劑回路。由于新能源汽車需要對電池進行熱管理，一般在空調回路上，與蒸發器并聯一個電池冷卻器。而另一條回路的水泵、電池冷卻器和冷卻板構成了冷卻液回路。電池工作時產生的熱量傳遞到冷卻板，再傳遞到冷卻液，兩條回路的介質在電池冷卻器里進行熱交換來對電池進行降溫。

從圖1可見，現有的汽車熱管理系統采用兩個冷卻回路。其一是制冷劑回路，主要用于調節空氣和冷卻液溫度。其二是冷卻液回路，主要用于冷卻電池或電池組。由于兩條回路采用不同的冷卻介質，需要通過一個電池冷卻器進行熱量傳遞，同時還需要一個水泵驅動冷卻液產生循環。具體來說，電池冷卻器具有冷側通道和熱側通道，所述的冷側通道與蒸發器并聯；所述的熱側通道與冷卻板串聯。電池產生的熱量經冷卻板傳遞給冷卻液。在電池冷卻器中，熱側通道內的冷卻液與冷側通道內的制冷劑進行熱交換，冷卻液釋放熱量后降溫。水泵驅動冷卻液在回路中循環流動，起到對電池的降溫作用。因而現有的電池冷卻裝置部件多，重量大，結構復雜，成本高。并且，由于冷卻液通常采用由50%乙二醇和50%水組成的混合物，其優點是比熱容大，溫度均勻性好，且開發匹配簡單，然而也容易泄漏。一旦發生泄漏，則冷卻液中的乙二醇有可能引發燃燒，從而損毀電池，甚至造成更大的安全事故。

發明內容

本發明要解決的是現有技術存在的問題，旨在提供一種緊湊型的動力鋰電池的專用冷卻板。

本發明的另一個目的是要提供一種緊湊型的動力鋰電池的冷卻裝置。

為解決上述問題，本發明采用以下技術方案：一種動力鋰電池冷卻板，包括成型板和平板，所述的成型板內設有多個流道，其特征在于每個流道包括依次串聯的制冷劑進口段、多個流程和制冷劑出口段，在流程處形成換熱區域，各流道的換熱區域平行排列。

本發明采用汽車制冷系統的制冷劑作為冷媒對鋰電池進行冷卻。制冷劑從流道的進口段進入冷卻板，在流道處與電池進行熱交換，吸收熱量后從出口段流出。由于采用多流道，使得冷卻板上的制冷劑流量分布合理，起到對電池均勻降溫的作用。每個流道設有多個流程，冷熱流程交錯布置，使熱交換更為充分，從而提高熱交換效率。

作為本發明的改進，所述的流道數為偶數，多個流道的換熱區域分成兩組排列。在每組換熱區域上方可設置一個電池模組，將電池分組冷卻，可避免集中放置而導致溫度不均勻。流道數為偶數，使得第一個換熱區域的面積基本相同。優選地，所述的流道數為4個。

作為本發明的進一步改進，每個流道中的多個流程串聯連接，且呈往復式布置。

作為本發明的再進一步改進，每個流道中的第一流程和最后流程相鄰設置。通常，在第一流程中，由于制冷劑剛開始與電池進行熱交換，因而溫度最低；而在最后流程中，由于制冷劑已經與電池進行充分的熱交換，因而溫度最高。將溫差最大的兩個流程相鄰設置可減少熱交換區域的溫度梯度，確保板面溫差最小化。

作為本發明的再進一步改進，各流道的制冷劑出口段匯流到一個制冷劑出口。

作為本發明的再進一步改進，所述冷卻板的主體部分呈方形結構，各流道的制冷劑進口段和出口段平行設置在一側，并與所述的流程垂直。