[发明专利]一种用于圆柱电池的螺纹式紧固热管理系统

说明书

本发明公开了一种用于圆柱电池的螺纹式紧固热管理系统，采用螺纹式内外套筒设计实现紧固‑热管理一体化结构。较现有技术，本发明具有系统结构紧凑、热管理响应速度快、效率高的优点，有利于提高电池包能量密度，缩短散热路径、增大热对流面积，能有效提高电池温度一致性，延长电池循环寿命，可以避免因碰撞、震动等原因造成电池与冷却剂流道之间挤压而导致的冷却剂漏液问题，从而确保电池安全，同时可以针对不同工况结合主、被动热管理方式减小能耗。此外，本发明所采用的模块化的热管理单元体便于动力电池组热管理系统的设计、组装和维修。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体是一种用于圆柱电池的螺纹式紧固热管理系统。

背景技术

近年来，为应对全球变暖和能源危机问题，各国都在大力发展新能源技术，动力电池作为电动代步工具的最主要动力源，其应用也大量的增长。动力电池往往需要在适宜的环境温度下串并联成组工作以获得较大的能量密度，但同时很容易导致动力电池组内部由于较高工作温度引发的“热失控”和较大温差引起的热电偶合效应，从而对动力电池的安全性、一致性、可靠性和循环寿命都有很大影响。

目前，现有的热管理大多采用弯曲管道作为冷却剂流道，造成热管理系统体积大、耗能多、沿管路温度分布不均等问题。因此，设计制造一种结构紧凑合理、散热高效、温度一致性好的电池热管理系统是极其必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于圆柱电池的螺纹式紧固热管理系统，最大化缩短各电池单体散热路径，一方面使系统结构更加紧凑合理，从而提高电池组能量密度；另一方面提高散热效率，使电池模组内部温度均匀适宜，保证电池高性能安全工作。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于圆柱电池的螺纹式紧固热管理系统，包括热管理单元体和冷却剂流道，多个所述热管理单元体沿所述冷却剂流道按照并排、插排等方式进行安装固定。

所述热管理单元体由电池单体、相变材料填充体、单元体套筒和翅片组成。所述电池单体数量为多个，多个电池单体布置于一个单元体套筒内；所述相变材料体填充于所述电池单体与所述单元体套筒之间；所述单元体套筒外圆柱面有螺纹，底面中部有空心凸台；所述翅片数量为一个或多个，固定安装于上述空心凸台，翅片用于增大换热面积。

所述冷却剂流道包括顶板、底板和左、右竖板，所述顶板和底板的两端设有用于插入所述左、右竖板的凹槽，顶板有多个圆环形凸台，凸台内侧面有螺纹并与上述单元体套筒紧固连接。

本发明的有益效果：

1、本发明采用紧固-热管理一体化结构，同时采用竖直式热通道设计，相较于现有热管理系统中常见的冷却剂管道穿插式设计，电池热管理系统结构更紧凑，散热路径更短，有利于提高能量密度的同时能够有效降低电池组平均温度；

2、采用螺纹方式连接散热套筒和冷却板，能够增大圆柱形电池与冷却剂流道之间传热面积近三分之一，有效解决二者通过线接触传热效果差的问题。另外在冷却剂流道内采用翅片设计，增大热对流面积，提升热管理响应速度和热管理效率；

3、采用散热板均温设计，解决已有热管理系统沿流道动力电池温度差异显著的问题，提高电池温度一致性，从而保障电池热安全，延长电池循环寿命；

4、采用竖直式热流路径设计，将冷却剂流道独立布置于热管理单元体下方，配合螺纹结构密封设计能有效解决现有热管理系统由于碰撞、震动等原因造成的冷却剂漏液问题；

5、采用相变材料储热与冷却剂制冷相结合的热管理方式，针对不同工况和热管理需求，通过主、被动热管理相结合的方式减小能耗；

6、本发明装置结构清晰实用、装拆简便，针对不同动力电池组大小只需要调整冷却剂流道沿流向长度并改变模块化的热管理单元体数目即可，而无需重新设计动力电池排布和冷却剂流道形状和布置方式，便于动力电池组热管理系统的设计、组装和维修。