液冷电池组系统技术方案

本发明专利技术提供一种电池模块及使用其的液冷电池组系统，电池模块电池单元和集流片，集流片由铝片和铜片组合而成，在极片隔膜等材料完全一致前提下，极大增加了电池组的能量密度；电芯与集流片完全焊接连接，焊点较少且不容易产生虚焊，又能够保证电池单元极耳的稳定性和大电流通过能力，而且将并联电池模块进行串联时，避免使用导线，减小了电池组的体积；对液冷电池组系统进行创新设计，使电芯之间的热平衡改善，电池组内热量的分布更加均匀，电池包的绝缘性大大提高，通过调节循环泵的流量控制系统的散热能力，既能避免不必要的能源损耗，也能在需要时加大系统的散热能力，并具备较好的抗冲击能力。

【技术实现步骤摘要】
液冷电池组系统
本专利技术涉及一种软包电池模块及包含电池模块的液冷电池组系统。
技术介绍
锂离子电池是一种能量密度大，平均输出电压高，输出功率大，自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽（为-20℃～60℃），循环性能优越，充放电效率高，使用寿命长，不含有毒有害物质的绿色电池。它是依靠锂离子在正、负极之间的往返嵌入、脱嵌完成电池充电和放电工作的。虽然电动汽车与传统汽车相比存在诸多优势，但是将锂离子电池组应用到电动汽车中还存在诸多问题，其中最待解决的就是锂离子电池的成组技术，这其中涉及到以下几个关键问题：1.提高电池组的能量密度、2.保持电池组在适当的温度下工作、3.保证电池组的安全性能。锂离子电池组的能量密度主要由电池组的构架决定，一般是先将锂离子电池单元并联之后，再将并联模块串联组成，而电池单元的极耳的连接需要使用集流片，现有技术中，电池单元的并联是直接将电池单元的极耳焊接在集流片上，而串联是使用导线将集流片连接起来；但是这种电池模块的组合存在以下缺点：1、电池组在运行过程中，容易将导线与集流片的焊点震松，从而导致虚焊和脱焊；2、由于电池组中还存在其他采样用的采样线等线材，再加入导线，使得电池组内部较为凌乱，占用过多空间。申请号为CN201010142205.5，名称为“电池组”的专利技术专利公开了一种由数个软包电池单元构成的电池组,包括与两电池连接的连接装置,通过导线将电池和连接装置连接在一起，大大占用了电池组的空间，降低了能量密度，且导线与连接装置为点焊接，在使用过程中，容易被震松，导致虚焊和脱焊的发生。又如，Tesla公司投放在市场上，能量密度最大的产品ModelS采用的电池模块，其尺寸为长2.7m，宽1.5m，厚度为0.1m至0.18m，由7600个18650电池组成，一节18650电池单元中，电池外壳大约为0.02dm,去除电池顶部和底部的部件之后极片的长度为0.65-0.05，故单节18650电池单元的极片的体积为3.14*(（0.18-0.004）/2)2*（0.6）=0.0146升，整个车辆所用的电池的极片的体积为0.0146*7600=111升,电池模块的体积为27*15*1+3*15*0.8=441L。综上，此电池组中极片所占体积比（ElectrodeVolumeRatio下文简称EVR）为111/441=25.2%，在其他材料相同的情况下，极片所占比例越高，电池组的能量密度越高，反之也就越低，25.2%的EVR对于电动汽车体积能量密度的提高制约较大，不利于动力电池的布置使电动车行驶里程达到传统燃油车的指标从而满足顾客的需求（传统汽车单次加油行驶里程大多在600公里左右，而Tesla的行驶里程最长的也只有单次充电400公里左右）。而且此电池组采用的是圆柱型电池单元，将圆柱型电池单元焊接到连接片上只能通过点焊的方式，且由于电池单元两极与连接片的接触面积较小，减小了电流通过能力，也增加了发热量，而将如此数量的圆柱型电池单元组合成电池组，产生的热量将非常巨大，用于散热的设计也更加复杂，浪费的电能也就更多，又进一步降低了整个锂离子动力电池组的能量有效利用。锂离子电池组在充放电过程中会产生热量，尤其是在快速充电或者过放的时候发热更为严重，一旦发生热失控，后果非常严重，电解液会由于高温而发生分解，产生的气体会立即充满电芯，电芯的内压过高时就会发生爆裂，最后与空气中的氧气接触发生爆炸，目前，锂离子电池组的散热冷却方式主要分为风冷和液冷两种。风冷是通过外界灌入装置内的冷风或采用电子风扇使锂离子电池组系统对流降温。但是，由于电池组通过串并联方式成组安装，电池之间间隔较小，处于中心位置的电池通风困难温度较高，强风冷却不均，这会导致电池组的一致性下降，影响电池寿命。如果为了提高风冷效果，增加风冷的流道，则会导致大量的体积空间浪费，降低了电池组系统的体积能量密度，因此在电动汽车锂离子电池组的使用中，采用风冷不能达到好的冷却效果。液冷是利用液体的高导热性将锂离子电池组产生的热量带走，以达到降温目的。液冷降温较为均匀且效果明显，尤其是占用的空间较少，比较适合电动汽车用锂离子电池组系统，然而，目前液冷的系统设计比较复杂，液体的流道设计不合理，不能针对电池组的主要发热部位进行散热，虽然也使用了液冷的方式，但是实际效果有限，并不能很好的解决散热问题。申请号为201010619252.4，名称为“一种动力电池组系统的液冷装置”的专利技术专利公开了一种利用锂离子软包电池作为动力电池组系统的液冷装置，首先在各单体电池之间设置传热结构件，连接组成电池模块；之后再将多个电池模块安装到具有循环水通道的水冷底板上，水冷底板出口与水泵连接，水泵通过连接管路与外部散热装置连接；水冷底板进口与外部散热装置连接；相对于传统的风冷技术而言，本专利技术提供的技术方案提高了冷却效率，但是却没有完全发挥液冷散热的优势。本技术方案在电池单元之间设置导热板，将电池单元产生的热量导出至底板，然后通过设置在底板内的散热系统对其进行散热，理论上的确能达到增加电池组之间热量均匀并散热的效果，但经过试验之后发现，电池组在使用过程中，其个体的产热部位是有特点的，并不是整体产热量相近，而是集中在极耳周围，本方案针对的是电池单元的两面进行导热，但是对发热量最大的极耳部位却很少，不能完全发挥液冷的优势，特别是在极端情况下，电池组在经过过放或者过冲时，产热量极大，该专利技术提供的技术方案不能解决此条件下的散热需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种液冷电池组系统，包括以上技术方案中的电池模块、电池箱、冷却绝缘液、循环泵、散热器和储液箱，所述电池模块由数个电池单元组成，所述电池模块和冷却绝缘液设置在电池箱内，所述电池模块浸泡在冷却绝缘液中，所述电池组的一端设置冷却绝缘液出口，另一端设置冷却绝缘液入口，所述冷却绝缘液入口、储液箱、散热器、循环泵和冷却绝缘液出口通过管路封闭连接，所述电池模块的末端均设置固定框，所述固定框上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，所述固定框的两端设置流通件，所述流通件上设置循环通道和线束通道。作为优选，所述电池箱由两端开口的箱体和盖板密封组成；电池箱可以由不锈钢或铝合金制成。在电池组的一端设置冷却绝缘液出口，另一端设置冷却绝缘液入口，使得冷却绝缘液可以经过电池箱内部再循环出来；冷却绝缘液入口、储液箱、散热器、循环泵和冷却绝缘液出口通过管路封闭连接，形成一条封闭的冷却绝缘液循环管路，冷却绝缘液经过循环泵的作用之后，在管路中流通，散热器将冷却绝缘液带出的热量发散出去；为了使得电池箱与循环管路中的冷却绝缘液形成一定的缓冲，在系统中设置了储液箱，同时还能够防止在长期使用后，补充系统使用过程减少的冷却绝缘液；电池组的热量主要通过流速较大的流经循环通道的冷却绝缘液带走热量。作为优选，所述冷却绝缘液选自硅油、变压器油和氟代烃中的一种或两种。硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、疏水性、较高的燃点，密度低于电解液，与电解液不互溶的液体，可以有效提高电池组的绝缘强度；即使有片状电池发生破损漏液，电池组仍能正常的工作，变压器油或者硅油可以阻止氧气参与的副反应发生。变压器油是石油的一种分镏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物，俗称方棚油，浅黄色透明液体，相对密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液冷电池组系统，包括电池模块、电池箱、冷却绝缘液、循环泵、散热器和储液箱，所述电池模块由数个电池单元组成，所述电池模块和冷却绝缘液设置在电池箱内，所述电池模块浸泡在冷却绝缘液中，所述电池组的一端设置冷却绝缘液出口，另一端设置冷却绝缘液入口，所述冷却绝缘液入口、储液箱、散热器、循环泵和冷却绝缘液出口通过管路封闭连接，所述电池模块的末端均设置固定框，所述固定框上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，所述固定框的两端设置流通件，所述流通件上设置循环通道和线束通道。

【技术特征摘要】
1.一种液冷电池组系统，包括电池模块、电池箱、冷却绝缘液、循环泵、散热器和储液箱，所述电池模块由数个电池单元组成，电池箱由不锈钢或铝合金制成，所述电池模块和冷却绝缘液设置在电池箱内，所述电池模块浸泡在冷却绝缘液中，所述电池箱的一端设置冷却绝缘液出口，另一端设置冷却绝缘液入口，所述冷却绝缘液入口、储液箱、散热器、循环泵和冷却绝缘液出口通过管路封闭连接，所述电池模块的末端均设置固定框，所述固定框上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，所述固定框的两端设置流通件，所述流通件上设置循环通道和线束通道；所述循环通道的延伸方向与电池模块纵向平行，所述循环通道的深度等于电池模块的厚度。2.根据权利要求1所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池箱由两端开口的箱体和盖板密封组成。3.根据权利要求1所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述冷却绝缘液选自硅油、变压器油和氟代烃中的一种或两种。4.根据权利要求1或3所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池单元中相邻的电池单元之间设置隔片，所述隔片的表面积大于电池单元的表面积。5.根据权利要求4所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述隔片上设置凹凸纹，所述凹凸纹分布在整个隔片上。6.根据权利要求5所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述凹凸纹选自菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹、橘纹中的至少一种。7.根据权利要求1或6所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述循环通道的延伸方向与电池模块纵向平行，所述循环通道的深度等于电池模块的厚度，并且与冷却绝缘液出口对应一端的开口封闭。8.根据权利要求7所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述循环通道贴近电池单元侧的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓国友，吴扬，郭峰，
申请(专利权)人：微宏动力系统湖州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33