新能源汽车动力电池冷却系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010668030.5 (22)申请日 2020.07.13 (71)申请人 重庆广播电视大学重庆工商职业学 院 地址 400052 重庆市九龙坡区九龙科技园 华龙大道1号 (72)发明人 李晓峰 (74)专利代理机构 重庆为信知识产权代理事务 所(普通合伙) 50216 代理人 张文军 (51)Int.Cl. H01M 10/625(2014.01) H01M 10/655(2014.01) H01M 10/6568(2014.01) H01M 10/659(2014.0。

2、1) H01M 10/617(2014.01) (54)发明名称 新能源汽车动力电池冷却系统 (57)摘要 本发明公开了一种新能源汽车动力电池冷 却系统， 包括至少两组冷却板， 冷却板的下侧均 分布有冷却液管路系统， 冷却液管路系统包括分 布在冷却板下表面的内冷却管， 以及位于冷却板 外部的外冷却管， 外冷却管与内冷却管互通， 其 中外冷却管上设有循环水泵和散热器， 相邻两组 冷却板的外冷却管之间设有换热器， 用以平衡两 组冷却板之间的温差； 各组冷却板的上侧设有至 少一处电池安装区， 冷却板在对应各个电池安装 区与内冷却管之间的位置均设有装配腔， 装配腔 内均安装有单向导热结构和蓄热体， 其。

3、中单向导 热结构位于靠近电池安装区的一侧， 用于将电池 产生的热量单向传导给蓄热体， 蓄热体位于靠近 内冷却管的一侧， 用于以间隙方式向内冷却管释 放热量。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 111786055 A 2020.10.16 CN 111786055 A 1.一种新能源汽车动力电池冷却系统， 包括至少两组冷却板(1)， 所述冷却板(1)的下 侧均分布有冷却液管路系统(1b)， 冷却液管路系统(1b)包括分布在冷却板(1)下表面的内 冷却管(1b1)， 以及位于冷却板(1)外部的外冷却管(1b2)， 外冷却管(1b2)与内冷却管(1b1) 互通， 其中外冷却管(1b2)上设。

4、有循环水泵(7)和散热器(8)， 其特征在于： 相邻两组冷却板 (1)的外冷却管(1b2)之间设有换热器(10)， 用以平衡两组冷却板(1)之间的温差； 各组所述 冷却板(1)的上侧设有至少一处电池安装区(1a)， 冷却板(1)在对应各个电池安装区(1a)与 内冷却管(1b1)之间的位置均设有装配腔(1c)， 装配腔(1c)内均安装有单向导热结构(2)和 蓄热体(3)， 其中单向导热结构(2)位于靠近电池安装区(1a)的一侧， 用于将电池产生的热 量单向传导给蓄热体(3)， 蓄热体(3)位于靠近内冷却管(1b1)的一侧， 用于以间隙方式向内 冷却管(1b1)释放热量。 2.根据权利要求1所述的。

5、新能源汽车动力电池冷却系统， 其特征在于： 所述内冷却管 (1b1)上设有换液接口(9)。 3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车动力电池冷却系统， 其特征在于： 所述蓄热体 (3)内填充有相变材料。 4.根据权利要求3所述的新能源汽车动力电池冷却系统， 其特征在于： 所述相变材料为 固-固相变材料， 其内部混合有金属、 陶瓷或热解石墨。 5.根据权利要求4所述的新能源汽车动力电池冷却系统， 其特征在于： 所述单向导热结 构(2)包括由上至下依次接触的上传热层(2a)、 中间导热层(2b)和下传热层(2c)， 其中所述 中间导热层(2b)上分布有贯穿其厚度方向的通孔(2b1)， 通孔(2b1)。

6、为锥形孔， 其上端直径 大于下端直径， 通孔(2b1)内均放置有膨胀球(2d)， 膨胀球(2d)采用弹性材料制成， 且其内 部填充有导热气体或导热液体。 6.根据权利要求5所述的新能源汽车动力电池冷却系统， 其特征在于： 所述电池安装区 (1a)上分布有与装配腔(1c)连通的至少两排安装孔(1d)， 且相邻两排安装孔(1d)交替分 布， 所述安装孔(1d)内均卡装有第一铜片(4)。 7.根据权利要求6所述的新能源汽车动力电池冷却系统， 其特征在于： 所述蓄热体(3) 的下侧设有第二铜片(5)。 8.根据权利要求7所述的新能源汽车动力电池冷却系统， 其特征在于： 所述冷却板(1) 在对应各个电池。

7、安装区(1a)的两侧设有插槽(1e)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111786055 A 2 新能源汽车动力电池冷却系统 技术领域 0001 本发明涉及新能源汽车电池技术领域， 具体涉及一种新能源汽车动力电池冷却系 统。 背景技术 0002 新能源汽车动力电池作为汽车的动力源， 其充电、 放电的发热会一直存在， 动力电 池的性能和电池温度密切相关。 为了尽可能延长动力电池的使用寿命并获得最大功率， 需 在规定温度范围内使用蓄电池。 原则上在-40至+55范围内(实际电池温度)动力电池单 元处于可运行状态。 因此目前新能源的动力电池单元都装有冷却装置。 0003 水冷式动力电池冷却系统是。

8、一种应用较为广泛的电池冷却系统， 水冷式动力电池 冷却系统是使用特殊的冷却液在动力电池内部的冷却液管路中流动， 将动力电池产生的热 量传递给冷却液， 从而降低动力电池的温度。 0004 在现有技术中， 水冷式冷却系统完全依靠冷却液吸热降温， 车身负荷较大和车辆 长时间行驶时， 电池产生的持续高温会导致冷却液长时间处于高温， 使得水冷系统的冷却 效率急速下降， 进而导致电池不能得到及时散热， 电池容易出现局部温度急剧升高， 严重影 响电池的正常供电。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明提供一种新能源汽车动力电池冷却系统， 以解决现有技术中， 电 池产生的持续高温会导致冷却液长时间处于高温状态。

9、， 以及电池容易出现局部温度急剧升 高的技术问题。 0006 为实现上述目的， 本发明技术方案如下： 0007 一种新能源汽车动力电池冷却系统， 包括至少两组冷却板， 所述冷却板的下侧均 分布有冷却液管路系统， 冷却液管路系统包括分布在冷却板下表面的内冷却管， 以及位于 冷却板外部的外冷却管， 外冷却管与内冷却管互通， 其中外冷却管上设有循环水泵和散热 器， 其关键在于： 相邻两组冷却板的外冷却管之间设有换热器， 用以平衡两组冷却板之间的 温差； 各组所述冷却板的上侧设有至少一处电池安装区， 冷却板在对应各个电池安装区与 内冷却管之间的位置均设有装配腔， 装配腔内均安装有单向导热结构和蓄热体，。

10、 其中单向 导热结构位于靠近电池安装区的一侧， 用于将电池产生的热量单向传导给蓄热体， 蓄热体 位于靠近内冷却管的一侧， 用于以间隙方式向内冷却管释放热量。 0008 采用上述结构， 循环水泵让冷却液管路系统内的冷却液保持持续的循环流动， 并 通过散热器降低冷却液的温度， 从而使电池能够得到快速冷却， 避免电池因过热而出现无 法正常工作或发生自燃等不利情况。 同时， 单向导热结构也能够及时地将电池热量单向转 移给蓄热体， 也避免了电池长时间处于高温环境， 确保电池的正常使用环境， 有利于提升新 能源汽车动力电池的供电性能。 0009 相邻两组冷却板的外冷却管之间设置换热器， 可以平衡两组冷却板。

11、之间的温差， 说明书 1/4 页 3 CN 111786055 A 3 使得整个电池系统的温度更加均衡， 防止电池出现局部温度偏高。 0010 汽车电池安装在电池安装区后， 电池产生的热量经过单向导热结构传递给蓄热 体， 并收集在蓄热体内， 蓄热体再以间隙方式向冷却液管路系统放热， 这样也可以避免冷却 液管路系统中的冷却液长时间处于高温状态， 确保冷却液具有较好的冷却效率。 0011 作为优选： 所述内冷却管上设有换液接口。 采用上述结构， 以便于更换冷却液管路 系统中的冷却液。 0012 作为优选： 所述蓄热体内填充有相变材料。 采用上述结构， 能够在热量富余时， 起 到储存热量并以间隙方式。

12、传递给冷却液管路系统的作用。 0013 作为优选： 所述相变材料为固-固相变材料， 其内部混合有金属、 陶瓷材料或热解 石墨。 采用上述结构， 固-固形式的相变材料可以直接加工形成蓄热体， 便于生产和安装蓄 热体， 且固-固相变材料还具有体积变化小， 不存在过冷和相分离现象， 无需加入防过冷剂 和防相分离剂的技术优势。 相变材料内部混合的金属、 陶瓷材料或热解石墨填料可以提升 相变材料的导热性能。 0014 作为优选： 所述单向导热结构包括由上至下依次接触的上传热层、 中间导热层和 下传热层， 其中所述中间导热层上分布有贯穿其厚度方向的通孔， 通孔内均放置有膨胀球， 膨胀球采用弹性材料制成， 。

13、且其内部填充有导热气体或导热液体。 采用上述结构， 电池的热 量先传递给上传热层， 上传热层再传递给膨胀球， 膨胀球因受热膨胀致其体积增大， 膨胀球 的下端与下传热层接触， 从而将热量单向传递给下传热层， 下传热层再将热量传导给蓄热 体。 0015 进一步的， 通孔为锥形孔， 其上端直径大于下端直径， 这样能够确保膨胀球在未受 热状态下， 其下端与下传热层分离， 即保证热量不会从下传热层逆向传递给上传热层。 0016 作为优选： 所述电池安装区上分布有与装配腔连通的至少两排安装孔， 且相邻两 排安装孔交替分布， 所述安装孔内均卡装有第一铜片。 采用上述结构， 第一铜片能够确保电 池的热量快速传。

14、导至单向导热结构的上传热层， 避免电池长时间处于高温环境中。 各排安 装孔交替分布能够确保冷却板的任何截面上都有铜片， 使得第一铜片的导热更加均匀， 可 防止电池局部过热。 0017 作为优选： 所述蓄热体的下侧设有第二铜片。 采用上述结构， 能够增加蓄热体与冷 却液管路系统之间的热传导效率。 0018 作为优选： 所述冷却板在对应各个电池安装区的两侧设有插槽。 采用上述结构， 以 便于安装电池。 0019 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 0020 1、 单向导热结构能够及时地将电池热量单向转移给蓄热体， 避免电池长时间处于 高温环境， 确保电池的正常使用， 有利于提升电池的供电性能。。

15、 0021 2、 可以通过散热器降低冷却液的温度， 从而使电池能够得到快速冷却， 避免电池 因过热而出现无法正常工作或发生自燃等不利情况。 0022 3、 换热器可以平衡两组冷却板之间的温差， 使得整个电池系统的温度更加均衡， 防止电池出现局部温度偏高。 0023 4、 蓄热体以间隙方式向冷却液管路系统放热， 可以避免冷却液管路系统中的冷却 液长时间处于高温状态， 确保冷却液具有较好的冷却效率。 说明书 2/4 页 4 CN 111786055 A 4 附图说明 0024 图1为冷却液管路系统的结构示意图； 0025 图2为冷却板的结构示意图； 0026 图3为冷却板的局部结构示意图； 002。

16、7 图4为冷却板装上电池后的剖视图； 0028 图5为冷却板装上电池后的使用状态参考图。 具体实施方式 0029 以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。 0030 如图1、 2和3所示， 一种新能源汽车动力电池冷却系统， 涉及至少两组冷却板1， 各 组冷却板1的上侧均设有至少一处电池安装区1a， 冷却板1的下侧均分布有冷却液管路系统 1b， 冷却液管路系统1b包括分布在冷却板1下表面的内冷却管1b1， 以及位于冷却板1外部的 外冷却管1b2， 外冷却管1b2与内冷却管1b1互通， 其中外冷却管1b2上设有循环水泵7和散热 器8， 循环水泵7让冷却液管路系统1b内的冷却液保持持续的循环流动，。

17、 并通过散热器8快速 降低冷却液的温度， 从而使电池能够得到快速冷却， 避免电池因过热而出现无法正常工作 或发生自燃等不利情况。 相邻两组冷却板1的外冷却管1b2之间设有换热器10， 换热器10可 以平衡两组冷却板1之间的温差， 使得整个电池系统的温度更加均衡， 防止电池出现局部温 度偏高。 0031 为便于更换冷却液管路系统1b中的冷却液， 内冷却管1b1上设有换液接口9。 冷却 板1在对应各个电池安装区1a与内冷却管1b1之间的位置均设有装配腔1c。 冷却板1在对应 各个电池安装区1a的两侧设有插槽1e。 0032 再如图2、 3和4所示， 上述装配腔1c内自上而下依次安装有单向导热结构2。

18、和蓄热 体3， 其中单向导热结构2包括由上至下依次接触的上传热层2a、 中间导热层2b和下传热层 2c， 上传热层2a和下传热层2c由石墨烯制成， 中间导热层2b上分布有贯穿其厚度方向的通 孔2b1， 通孔2b1内均放置有膨胀球2d， 在未受热状态下， 膨胀球2d的上端与上传热层2a接 触， 下端与下传热层2c分离， 膨胀球2d采用弹性材料制成， 且其内部填充有导热气体或导热 液体。 0033 如图5所示， 电池6通过插槽1e固定安装在冷却板1上后， 电池6工作产生的热量先 传递给上传热层2a， 上传热层2a再传递给膨胀球2d， 膨胀球2d因受热膨胀体积增大， 膨胀球 2d的下端逐渐与下传热层。

19、2c接触， 从而将热量传递给下传热层2c， 下传热层2c再将热量传 导给蓄热体3。 膨胀球2d内的热量被下传热层2c吸收后， 膨胀球2d的体积会重新缩小， 此时 膨胀球2d下端再次离开下传热层2c， 从而保证热量不会从下传热层2c逆向传递给上传热层 2a。 单向导热结构2及时将电池热量单向转移给蓄热体3， 避免电池6长时间处于高温， 确保 电池6的正常使用环境， 有利于提升新能源汽车的供电性能。 0034 在未受热状态下， 为保证膨胀球2d的上端与上传热层2a持续接触， 下端与下传热 层2c持续分离， 本实施例提供以下两种方式来实现： 0035 方式一： 通孔2b1为锥形孔， 其上端直径大于下。

20、端直径， 在未受热状态下， 膨胀球2d 处于锥形孔的上端。 0036 方式二： 通孔2b1为圆柱孔， 膨胀球2d的上端固定连接在上传热层2a的下侧。 说明书 3/4 页 5 CN 111786055 A 5 0037 蓄热体3内填充有相变材料， 电池6安装在电池安装区1a后， 电池产生的热量经过 单向导热结构2传递给蓄热体3， 蓄热体3内的相变材料将热量收集， 然后根据冷却液管路系 统1b内冷却液的温度， 以间隙方式向冷却液管路系统1b放热。 即： 当冷却液温度过高时， 蓄 热体3不向冷却液管路系统1b放热， 在冷却液温度有所下降后， 再将热量释放给冷却液管路 系统1b。 这样的冷却方式可以避。

21、免冷却液管路系统1b中的冷却液长时间处于高温， 确保冷 却液具有较好的冷却效率。 相变材料收集能量和释放能量的工作原理属于现有成熟技术， 此处不再赘述。 0038 本实施例中， 相变材料优选采用固-固相变材料， 固-固形式的相变材料可以直接 加工形成蓄热体3， 有利于生产和安装蓄热体3， 且固-固相变材料还具有体积变化小， 不存 在过冷和相分离现象， 无需加入防过冷剂和防相分离剂的技术优势。 进一步的， 为提升相变 材料的导热性能， 相变材料内部混合有金属、 陶瓷或热解石墨填料。 0039 为增加热量传导效率， 电池6与上传热层2a之间设有第一铜片4， 蓄热体3的下侧与 冷却液管路系统1b之间。

22、设有第二铜片5。 通过设置第一铜片4和第二铜片5壳提高冷却板的 结构强度。 为便于装配第一铜片4， 电池安装区1a上分布有与装配腔1c连通的至少两排安装 孔1d， 第一铜片4设置在安装孔1d内。 0040 为使冷却板的任何截面上都有铜片， 相邻两排安装孔1d交替分布， 这样不仅能够 保证第一铜片4导热的均匀性， 防止电池局部过热， 而且还可以进一步提升冷却板的结构强 度。 0041 最后需要说明的是， 上述描述仅仅为本发明的优选实施例， 本领域的普通技术人 员在本发明的启示下， 在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下， 可以做出多种类似的表 示， 这样的变换均落入本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 111786055 A 6 图1 图2 说明书附图 1/4 页 7 CN 111786055 A 7 图3 说明书附图 2/4 页 8 CN 111786055 A 8 图4 说明书附图 3/4 页 9 CN 111786055 A 9 图5 说明书附图 4/4 页 10 CN 111786055 A 10 。