一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构

1.本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构。


背景技术：

2.随着全球能源危机和环境污染的日益加重，新能源汽车行业越来越引起人们的重视。电池包储能市场需求巨大，未来市场前景广阔。温度是影响锂电池性能最主要的因素，因此必须采用电池热管理系统对其进行合理、有效的热管理。
3.目前锂电池的工作温度范围宽为-20℃-60℃。在低温环境下，电动汽车的续航里程会出现明显的缩减，更有甚者损失过半里程，连为“冷冰冰”的电池充电也是件困难的事。而高温情况下，若没有合适的散热方案，电池包内各处温度将出现较大差异，影响电池单体的一致性并引发一系列的后续问题。其中较为严重的是电池过充导致“热失控”，进而使电动汽车着火、爆炸。
4.在现有的新能源汽车上的电池包一般都均有电池散热及电池加热功能，电池散热主要用风冷散热及液冷散热两种，电池加热通过加热片直接为电池加热，现有的电池散热系统散热不充分，并且电池散热及电池加热都是独立的系统，使得电池的散热系统及加热系统占用电池包太多空间。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，散热充分效果好，并且将电池散热与电池加热整合在一起，有效减少对电池包体积的占用。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，包括呈上下相对设置的上安装座及下安装座，所述上安装座与所述下安装座之间安装有多个电池组，每两电池组之间均预留有散热间隙，每一散热间隙内均设置有第一蛇形散热管，所述电池组外设置有进液管及出液管，每一第一蛇形散热管的两端均分别与所述进液管及所述出液管连通；
8.所述电池组外安装有半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷端向外设置有多片导冷片，绕所述导冷片设置有第一蛇形冷却管，所述半导体制冷片的热端向外设置有多片第一散热片，绕所述第一散热片设置有第二蛇形散热管，所述下安装座的下端设置有冷却板，所述冷却板向下设置有多片第二散热片，绕所述第二散热片设置有第二蛇形冷却管；
9.所述第一蛇形冷却管的一端与所述进液管端连通，所述第一蛇形冷却管的另一端通过第一硅胶软管与所述出液管连通，所述第二蛇形冷却管的一端与所述第二蛇形散热管的一端连通，所述第二蛇形冷却管的另一端通过第二硅胶软管与所述所述第二蛇形散热管的另一端连通，所述电池组外安装有外转子电机，所述第一硅胶软管及所述第二硅胶软管均围绕所述外转子电机设置，所述外转子电机的外周设置有可在转动过程中挤压所述第一硅胶软管及所述第二硅胶软管的推动凸块；
10.每一第一蛇形散热管、所述第一蛇形冷却管、所述第二蛇形散热管及所述第二蛇形冷却管内均设置有循环冷却液，所述电池组外设置有温度传感器及控制模块，所述温度传感器、所述半导体制冷片及所述外转子电机均与所述控制模块电连。
11.通过采用上述技术方案，当温度传感器检测到电池温度较高需要散热降温时，控制半导体制冷片工作，冷端向第一蛇形冷却管制冷，并且外转子电机工作带动推动凸块转动，挤压推动第一硅胶软管及第二硅胶软管内的循环冷却液循环流动，使制冷后的循环冷却液进入到第一蛇形散热管吸收电池组产生的热量为其散热，吸热后的循环冷却液又进入到第一蛇形冷却管制冷，不断循环达到散热的目的，并且半导体制冷片热端产生的热量通过第二蛇形散热管带到更大面积的第二蛇形冷却管，增加半导体制冷片的散热能力，也增强电池组的散热能力。
12.本发明的进一步设置为：每一电池组均包括若干两两相对设置的金属导热夹片、若干设置与金属导热夹片之间的电池单元，每一金属导热夹片均设置有与所述电池单元形状相配合的卡口。
13.本发明的进一步设置为：每一金属导热夹片均采用铝材制成。
14.本发明的进一步设置为：所述导冷片、所述第一散热片、所述冷却板及所述第二散热片均采用铝材制成。
15.本发明的进一步设置为：所述第二硅胶软管的下端连接有可沿所述电池组上下滑动的滑片，所述滑片的下端设置有螺纹套，所述电池组外于所述螺纹套的下方安装有与所述控制模块电连的动力马达，所述动力马达的动力输出轴连接有与所述螺纹套螺纹连接的螺纹轴。
16.通过采用上述技术方案，当温度传感器检测到电池温度较底需要升温时，控制动力马达工作，螺纹轴转动带动螺纹套向下运动，使第二硅胶软管向下移动不会与推动凸块接触，控制向半导体制冷片通入反向电流，使半导体制冷片的冷端变热端，通过第一蛇形冷却管及第一蛇形散热管的循环，将被加热后循环冷却液的温度逐渐分散给电池组，达到为电池组加热的目的。
17.本发明的进一步设置为：还包括罩住所述电池包的密封外壳，每一第二散热片均向下穿出所述密封外壳。
18.本发明的进一步设置为：所述密封外壳采用塑料材质。
19.本发明的进一步设置为：所述上安装座及下安装座均采用隔热材料制成。
20.本发明的进一步设置为：所述上安装座及下安装座均设置有用于安装所述电池包的安装槽。
21.本发明的进一步设置为：所述循环冷却液为乙二醇。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.其一、本发明通过设置于电池组之间的蛇形管道为其循环散热，并且用半导体制冷片为循环冷却液不断降温，增大循环冷却液与电池组的温度差，更易吸收电池组的热量；
24.其二、本发明半导体制冷片产生的热量被转移到更大面积的电池底部进行散热，可有效增大半导体制冷片两端的温度差，有助于半导体制冷片制冷，增强电池组的散热能力；
25.其三、本发明通过切换通入半导体制冷片电流的方向，来实现冷端热端的切换，使
得散热系统同时具有了加热功能，不需要额外加装加热系统，有效减少对电池包体积的占用；
26.其四、本发明通过一个外转子电机同时实现了第一蛇形散热管与第一蛇形冷却管的循环及第二蛇形散热管与第二蛇形冷却管的循环，不需要额外两个设备来驱动循环，有效节省电池包空间。
附图说明
27.图1是本发明的整体结构示意图；
28.图2是本发明去除密封外壳的示意图；
29.图3是图2中a的放大图；
30.图4主要用于展示电池组与下安装座的连接关系；
31.图5主要用于展示本发明下端的第二蛇形冷却管。
32.图中：11、上安装座；12、下安装座；13、安装槽；14、散热间隙；2、电池组；21、金属导热夹片；22、电池单元；23、卡口；3、第一蛇形散热管；31、进液管；32、出液管；33、第一硅胶软管；4、半导体制冷片；41、导冷片；42、第一蛇形冷却管；43、第一散热片；44、第二蛇形散热管；5、冷却板；51、第二散热片；52、第二蛇形冷却管；53、第二硅胶软管；6、外转子电机；61、推动凸块；7、滑片；71、螺纹套；8、动力马达；81、螺纹轴；91、温度传感器；92、控制模块；10、密封外壳。
具体实施方式
33.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
34.实施例，参照图1-5，一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，包括呈上下相对设置的上安装座11及下安装座12，上安装座11及下安装座12均采用隔热材料制成，上安装座11与下安装座12之间安装有五个电池组2，上安装座11及下安装座12均设置有五个用于安装电池包的安装槽13，每一电池组2均包括若干两两相对设置的金属导热夹片21、两排设置与金属导热夹片21之间的电池单元22，每一金属导热夹片21均设置有两个与电池单元22形状相配合的卡口23，每一金属导热夹片21均采用铝材制成；每两电池组2之间均预留有一条散热间隙14，每一散热间隙14内均设置有一根第一蛇形散热管3，电池组2外设置有一根进液管31及一根出液管32，每一第一蛇形散热管3的两端均分别与进液管31及出液管32连通。
35.电池组2外安装有一根半导体制冷片4，半导体制冷片4的冷端向外设置有多片导冷片41，绕导冷片41设置有一根第一蛇形冷却管42，半导体制冷片4的热端向外设置有多片第一散热片43，绕第一散热片43设置有一根第二蛇形散热管44，下安装座12的下端设置有冷却板5，冷却板5向下设置有多片第二散热片51，绕第二散热片51设置有第二蛇形冷却管52，其中导冷片41、第一散热片43、冷却板5及第二散热片51均采用铝材制成。
36.第一蛇形冷却管42的一端与进液管31端连通，第一蛇形冷却管42的另一端通过一根第一硅胶软管33与出液管32连通，第二蛇形冷却管52的一端与第二蛇形散热管44的一端连通，第二蛇形冷却管52的另一端通过一根第二硅胶软管53与第二蛇形散热管44的另一端连通，电池组2外安装有一台外转子电机6，第一硅胶软管33及第二硅胶软管53均围绕外转
子电机6设置，外转子电机6的外周设置有四个可在转动过程中挤压第一硅胶软管33及第二硅胶软管53的推动凸块61。
37.第二硅胶软管53的下端连接有一条可沿电池组2上下滑动的滑片7，滑片7的下端设置有一根螺纹套71，电池组2外于螺纹套71的下方安装有一台动力马达8，动力马达8的动力输出轴连接有一根与螺纹套71螺纹连接的螺纹轴81。
38.还包括一个罩住电池包的密封外壳10，其中密封外壳10采用塑料材质，每一第二散热片51均向下穿出密封外壳10，每一第一蛇形散热管3、第一蛇形冷却管42、第二蛇形散热管44及第二蛇形冷却管52内均设置有循环冷却液，循环冷却液为乙二醇，电池组2外设置有一个温度传感器91及一个控制模块92，温度传感器91、半导体制冷片4、外转子电机6及动力马达8均与控制模块92电连。
39.工作原理：当温度传感器91检测到电池温度较高需要散热降温时，控制半导体制冷片4工作，冷端向第一蛇形冷却管42制冷，并且外转子电机6工作带动推动凸块61转动，挤压推动第一硅胶软管33及第二硅胶软管53内的循环冷却液循环流动，使制冷后的循环冷却液进入到第一蛇形散热管3吸收电池组2产生的热量为其散热，吸热后的循环冷却液又进入到第一蛇形冷却管42制冷，不断循环达到散热的目的，并且半导体制冷片4热端产生的热量通过第二蛇形散热管44带到更大面积的第二蛇形冷却管52，增加半导体制冷片4的散热能力，也增强电池组2的散热能力；
40.当温度传感器91检测到电池温度较底需要升温时，控制动力马达8工作，螺纹轴81转动带动螺纹套71向下运动，使第二硅胶软管53向下移动不会与推动凸块61接触，控制向半导体制冷片4通入反向电流，使半导体制冷片4的冷端变热端，通过第一蛇形冷却管42及第一蛇形散热管3的循环，将被加热后循环冷却液的温度逐渐分散给电池组2，达到为电池组2加热的目的。
41.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，包括呈上下相对设置的上安装座(11)及下安装座(12)，其特征在于：所述上安装座(11)与所述下安装座(12)之间安装有多个电池组(2)，每两电池组(2)之间均预留有散热间隙(14)，每一散热间隙(14)内均设置有第一蛇形散热管(3)，所述电池组(2)外设置有进液管(31)及出液管(32)，每一第一蛇形散热管(3)的两端均分别与所述进液管(31)及所述出液管(32)连通；所述电池组(2)外安装有半导体制冷片(4)，所述半导体制冷片(4)的冷端向外设置有多片导冷片(41)，绕所述导冷片(41)设置有第一蛇形冷却管(42)，所述半导体制冷片(4)的热端向外设置有多片第一散热片(43)，绕所述第一散热片(43)设置有第二蛇形散热管(44)，所述下安装座(12)的下端设置有冷却板(5)，所述冷却板(5)向下设置有多片第二散热片(51)，绕所述第二散热片(51)设置有第二蛇形冷却管(52)；所述第一蛇形冷却管(42)的一端与所述进液管(31)端连通，所述第一蛇形冷却管(42)的另一端通过第一硅胶软管(33)与所述出液管(32)连通，所述第二蛇形冷却管(52)的一端与所述第二蛇形散热管(44)的一端连通，所述第二蛇形冷却管(52)的另一端通过第二硅胶软管(53)与所述所述第二蛇形散热管(44)的另一端连通，所述电池组(2)外安装有外转子电机(6)，所述第一硅胶软管(33)及所述第二硅胶软管(53)均围绕所述外转子电机(6)设置，所述外转子电机(6)的外周设置有可在转动过程中挤压所述第一硅胶软管(33)及所述第二硅胶软管(53)的推动凸块(61)；每一第一蛇形散热管(3)、所述第一蛇形冷却管(42)、所述第二蛇形散热管(44)及所述第二蛇形冷却管(52)内均设置有循环冷却液，所述电池组(2)外设置有温度传感器(91)及控制模块(92)，所述温度传感器(91)、所述半导体制冷片(4)及所述外转子电机(6)均与所述控制模块(92)电连。2.根据权利要求1所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：每一电池组(2)均包括若干两两相对设置的金属导热夹片(21)、若干设置与金属导热夹片(21)之间的电池单元(22)，每一金属导热夹片(21)均设置有与所述电池单元(22)形状相配合的卡口(23)。3.根据权利要求2所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：每一金属导热夹片(21)均采用铝材制成。4.根据权利要求1所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：所述导冷片(41)、所述第一散热片(43)、所述冷却板(5)及所述第二散热片(51)均采用铝材制成。5.根据权利要求1所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：所述第二硅胶软管(53)的下端连接有可沿所述电池组(2)上下滑动的滑片(7)，所述滑片(7)的下端设置有螺纹套(71)，所述电池组(2)外于所述螺纹套(71)的下方安装有与所述控制模块(92)电连的动力马达(8)，所述动力马达(8)的动力输出轴连接有与所述螺纹套(71)螺纹连接的螺纹轴(81)。6.根据权利要求1所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：还包括罩住所述电池包的密封外壳(10)，每一第二散热片(51)均向下穿出所述密封外壳(10)。7.根据权利要求6所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，
其特征在于：所述密封外壳(10)采用塑料材质。8.根据权利要求1所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：所述上安装座(11)及下安装座(12)均采用隔热材料制成。9.根据权利要求1所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：所述上安装座(11)及下安装座(12)均设置有用于安装所述电池包的安装槽(13)。10.根据权利要求1所述的一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，其特征在于：所述循环冷却液为乙二醇。

技术总结
本发明公开了一种集快速散热与加热于一体的轻质铝塑混合电池包结构，包括上安装座及下安装座，上安装座与下安装座之间安装有多个电池组，每两电池组之间均预留有散热间隙，每一散热间隙内均设置有第一蛇形散热管，电池组外设置有进液管及出液管；电池组外安装有半导体制冷片，半导体制冷片的冷端向外设置有多片导冷片，绕导冷片设置有第一蛇形冷却管，半导体制冷片的热端向外设置有多片第一散热片，绕第一散热片设置有第二蛇形散热管，下安装座的下端设置有冷却板，冷却板向下设置有多片第二散热片，绕第二散热片设置有第二蛇形冷却管；电池组外安装有驱动液体循环的外转子电机。本发明散热充分效果好，并且将电池散热与电池加热整合在一起，有效减少对电池包体积的占用。有效减少对电池包体积的占用。有效减少对电池包体积的占用。


技术研发人员：徐世伟 高德俊 肖志 蒋彬辉 肖培杰 袁秋奇 杨杰
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/3/8