一种两相浸没式冷却电池包的制作方法

本发明涉及电芯冷却，尤其涉及一种两相浸没式冷却电池包。

背景技术：

1、目前市场对于高倍率快充的要求越来越高，不仅对电芯本身提出了要求，更对热管理提出了要求，电芯在高倍率快充时温度升高速度快，很快会达到电芯的报警温度，常规的液冷板冷却方式很难对电芯进行快速冷却，其冷却效率不足以支撑电芯实现高倍率快充。

2、公告号为cn218996858u的专利文献公开了一种储能装置，包括箱体、电芯组、液泵、喷嘴和散热板，电芯组容置于箱体的容纳腔内，容纳腔内有液态的相变散热材料，液泵可将相变散热材料自容纳腔传输至喷嘴处喷出，使相变散热材料接触电芯组的表面，散热板可以是水冷散热板或者风冷散热板，相变散热材料吸收电芯组的热量后汽化上升至接触散热板时液态相变材料化，然后回流至容纳腔内。

3、现有的两相浸没式冷却电池包存在以下缺陷：1)电芯组中多个电芯相互接触，热失控容易在电芯间传递；2)喷淋所用的相变散热材料来自于容纳腔内，电芯发热时，相变散热材料会吸收电芯的热量而温度升高，将其用于喷淋时降温效果较差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何有效降低电芯温升，并防止热失控在电芯间的传递。

2、本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种两相浸没式冷却电池包，包括箱体、电芯、隔片和直冷机构；所述箱体的内部设置有多个电芯，各电芯排成多列且各列相互间隔，同一列中的两两相邻电芯之间均设置有隔片；所述隔片的中间位置设有用于储存液态相变材料的储存腔，所述储存腔贯穿所述隔片，所述隔片的顶部设有连通所述储存腔的蒸发口；所述直冷机构包括直冷板，所述直冷板对应所述蒸发口。液态相变材料可由隔片的两侧接触两个相邻电芯，实现浸没式冷却，利用液态相变材料的蒸发吸热结合直冷机构使液态相变材料降温后液化回流来控制电芯温度，有效降低了电芯温升，同时通过隔片有效防止了热失控在电芯间的传递。

3、优选地，所述两相浸没式冷却电池包还包括喷淋机构和排液口，所述喷淋机构和所述排液口分别连通所述箱体，所述箱体、喷淋机构和排液口能够与电池包外部的液态相变材料储存装置连接成循环通路。液态相变材料在电池包与外部的储存装置之间循环，降温效果较好，喷淋后散落在箱体底部的液态相变材料可以得到循环利用，提高了材料利用效率。

4、优选地，所述喷淋机构包括喷淋管，多个喷淋管分别设置在各列电芯的间隙中以及最外两列电芯的外侧，所述喷淋管沿电芯列的长度方向延伸。

5、优选地，所述隔片的两侧分别设有连通所述储存腔的灌注口，所述隔片的储存腔内设置有压力传感器，所述喷淋管的两侧对应各隔片的灌注口置分别设有侧喷口，所述压力传感器和所述侧喷口均连接控制系统。压力传感器可以检测各隔片中液态相变材料的存量，存量不足时可通过喷淋管及时进行补液，保证了各隔片中存放的液态相变材料量基本一致，从而保证了电芯间的温度均一性，有效提高了电池的使用寿命。

6、优选地，所述两相浸没式冷却电池包的补液控制方法包括以下步骤：压力传感器检测储存腔内压力并发送至控制系统，当某个隔片的储存腔内压力小于设定值时，控制系统开启与该隔片对应的侧喷口，将液态相变材料通过灌注口注入该隔片的储存腔内，直至达到设定压力值后关闭侧喷口。

7、优选地，每列中有多个电芯作为温度监测点，所述温度监测点设置有温度传感器，所述喷淋管的顶部对应各温度监测点位置分别设有上喷口，所述温度传感器和所述上喷口均连接控制系统。温度传感器可实时检测温度监测点的电芯温度，温升异常时可锁定局部温升点，针对局部温升点进行喷淋降温，而其余位置不进行喷淋。

8、优选地，所述两相浸没式冷却电池包的上喷口控制包括以下步骤：

9、步骤一，温度传感器检测电芯初始温度并发送至控制系统；

10、步骤二，温度传感器每隔设定时间检测一次电芯温度并发送至控制系统；

11、步骤三，控制系统计算每隔设定时间的电芯温升；

12、步骤四，控制系统判断每隔设定时间的电芯温升是否大于设定值，若是则判断为温升异常，若否则结束；

13、步骤五，控制系统根据检测出温升异常的温度传感器寻找局部温升点；

14、步骤六，控制系统开启局部温升点对应位置的上喷口，直至每隔设定时间的电芯温升小于等于设定值后关闭上喷口。

15、优选地，所述喷淋管的一端设有进液口；所述喷淋机构还包括进液管，所述进液管通过多个分支分别连接各喷淋管的进液口，所述进液管的总进液口穿出所述箱体外部。

16、优选地，多个直冷板分别设置在各电芯列的上方，所述直冷板沿电芯列的长度方向延伸，每个直冷板对应一列中所有隔片的蒸发口；所述直冷板的内部设有冷却通道，所述直冷板的一端设有连通所述冷却通道的冷媒进口和冷媒出口；所述直冷机构还包括直冷板冷媒进管和冷媒出管；所述冷媒进管通过多个分支分别连接各直冷板的冷媒进口，所述冷媒进管的总进口穿出所述箱体外部；所述冷媒出管通过多个分支分别连接各直冷板的冷媒出口，所述冷媒出管的总出口穿出所述箱体外部；所述直冷板、冷媒进管和冷媒出管能够与电池包外部的冷媒换热装置连接成循环通路。

17、优选地，所述隔片采用abs材质。保证了其造型的可制造性及刚度。

18、本发明的优点在于：

19、1、液态相变材料可由隔片的两侧接触两个相邻电芯，实现浸没式冷却，利用液态相变材料的蒸发吸热结合直冷机构使液态相变材料降温后液化回流来控制电芯温度，有效降低了电芯温升，同时通过隔片有效防止了热失控在电芯间的传递。

20、2、液态相变材料在电池包与外部的储存装置之间循环，降温效果较好，喷淋后散落在箱体底部的液态相变材料可以得到循环利用，提高了材料利用效率。

21、3、压力传感器可以检测各隔片中液态相变材料的存量，存量不足时可通过喷淋管及时进行补液，保证了各隔片中存放的液态相变材料量基本一致，从而保证了电芯间的温度均一性，有效提高了电池的使用寿命。

22、4、温度传感器可实时检测温度监测点的电芯温度，温升异常时可锁定局部温升点，针对局部温升点进行喷淋降温，而其余位置不进行喷淋。

技术特征：

1.一种两相浸没式冷却电池包，其特征在于：包括箱体、电芯、隔片和直冷机构；所述箱体的内部设置有多个电芯，各电芯排成多列且各列相互间隔，同一列中的两两相邻电芯之间均设置有隔片；所述隔片的中间位置设有用于储存液态相变材料的储存腔，所述储存腔贯穿所述隔片，所述隔片的顶部设有连通所述储存腔的蒸发口；所述直冷机构包括直冷板，所述直冷板对应所述蒸发口。

2.根据权利要求1所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：所述两相浸没式冷却电池包还包括喷淋机构和排液口，所述喷淋机构和所述排液口分别连通所述箱体，所述箱体、喷淋机构和排液口能够与电池包外部的液态相变材料储存装置连接成循环通路。

3.根据权利要求2所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：所述喷淋机构包括喷淋管，多个喷淋管分别设置在各列电芯的间隙中以及最外两列电芯的外侧，所述喷淋管沿电芯列的长度方向延伸。

4.根据权利要求3所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：所述隔片的两侧分别设有连通所述储存腔的灌注口，所述隔片的储存腔内设置有压力传感器，所述喷淋管的两侧对应各隔片的灌注口置分别设有侧喷口，所述压力传感器和所述侧喷口均连接控制系统。

5.根据权利要求4所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：所述两相浸没式冷却电池包的补液控制方法包括以下步骤：压力传感器检测储存腔内压力并发送至控制系统，当某个隔片的储存腔内压力小于设定值时，控制系统开启与该隔片对应的侧喷口，将液态相变材料通过灌注口注入该隔片的储存腔内，直至达到设定压力值后关闭侧喷口。

6.根据权利要求3所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：每列中有多个电芯作为温度监测点，所述温度监测点设置有温度传感器，所述喷淋管的顶部对应各温度监测点位置分别设有上喷口，所述温度传感器和所述上喷口均连接控制系统。

7.根据权利要求6所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：所述两相浸没式冷却电池包的上喷口控制包括以下步骤：

8.根据权利要求3所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：所述喷淋管的一端设有进液口；所述喷淋机构还包括进液管，所述进液管通过多个分支分别连接各喷淋管的进液口，所述进液管的总进液口穿出所述箱体外部。

9.根据权利要求1所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：多个直冷板分别设置在各电芯列的上方，所述直冷板沿电芯列的长度方向延伸，每个直冷板对应一列中所有隔片的蒸发口；所述直冷板的内部设有冷却通道，所述直冷板的一端设有连通所述冷却通道的冷媒进口和冷媒出口；所述直冷机构还包括直冷板冷媒进管和冷媒出管；所述冷媒进管通过多个分支分别连接各直冷板的冷媒进口，所述冷媒进管的总进口穿出所述箱体外部；所述冷媒出管通过多个分支分别连接各直冷板的冷媒出口，所述冷媒出管的总出口穿出所述箱体外部；所述直冷板、冷媒进管和冷媒出管能够与电池包外部的冷媒换热装置连接成循环通路。

10.根据权利要求1所述的两相浸没式冷却电池包，其特征在于：所述隔片采用abs材质。

技术总结
本发明公开了一种两相浸没式冷却电池包，涉及电芯冷却技术领域，包括箱体、电芯、隔片和直冷机构；所述箱体的内部设置有多个电芯，各电芯排成多列且各列相互间隔，同一列中的两两相邻电芯之间均设置有隔片；所述隔片的中间位置设有用于储存液态相变材料的储存腔，所述储存腔贯穿所述隔片，所述隔片的顶部设有连通所述储存腔的蒸发口；所述直冷机构包括直冷板，所述直冷板对应所述蒸发口。本发明的优点在于：有效降低了电芯温升，同时通过隔片有效防止了热失控在电芯间的传递。

技术研发人员：张唯龙,张伟,孙同琛,童邦,张玉丽
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15