[实用新型]一种纯电动汽车电池水冷结构

说明书

本实用新型公开了一种纯电动汽车电池水冷结构，用于新能源汽车电池系统的冷却散热，水冷结构由金属板和塑料底托相互连接组成，所述金属板用于与电池模组直接接触，所述塑料底托包括内部水路、进水管和出水管，所述内部水路由U型水路并列排布构成，每个U型水路上设有用于和进水管和出水管相连的进水口和出水口；工作时冷却液从进水管流入经内部水路循环后经出水管流出，电池模组内的芯体通过水冷结构与冷却液进行热交换。该结构可满足电池系统的冷却、降温以及温度均一性的热管理要求，并通过优化水冷结构的材料、结构来降低水冷结构的重量以及成本。

技术领域

本实用新型涉及新能源车辆电池系统的冷却散热领域，具体涉及一种纯电动汽车电池水冷结构。

背景技术

目前新能源汽车以及相关的产业迎来快速的发展，而纯电动汽车的核心就在于电池系统。纯电动汽车上锂离子电池组内过高的温度会导致化学能转化为电能的速率过快，造成电解液分解等有害反应的速度加快，永久性的损坏电池的化学结构，导致电池寿命的缩短；而在低温条件下，电池内电解液活性低，锂离子的扩散速度回降低，电池内阻增加，放电容量会显著降低，并且充电期间内压上升较快，影响电池的使用安全；同时电池组内的温度不均会导致锂电池容量分布不均，缩短整体电池组使用寿命，降低整车性能。

通过高效的热管理不仅能够使电池车电池组工作处于合理的温度工作区间，而且可以排除由于热失控而产生的一系列潜在的危险，对于保证电池组的电性能、均一性和安全性具有重要作用，因此是新能源汽车发展的重要技术环节。

电池系统的冷却方式可以分为风冷、水冷以及相变冷却。

风冷的散热效率低，导致电池散热效果较差；相变冷却的结构复杂，并且大幅的温降并不利于电池的热管理；水冷可以较好的满足电池的冷却需求同时结构简单，易于实施，因此成为大部分主机厂的选择。

以下分别列举了四款车型的水冷结构进行对比说明：

特斯拉液冷：Tesla Roadster电池系统使用了三元18650电芯，采用液冷方式，冷却液为水和乙二醇的混合物(比例为1:1)，完整的电池系统由10个电池模组构成，每个模组都有单独的冷却液分支管路，冷却液的进出口设置在模组的底部，靠近电池箱体的后部。

每个电池模组的冷却液分支管路进、出口分别有两个，并与电池箱体后下方的管路相连并汇流到主循环管路中，模组内部的管路为扁平状，这种设计可以最大限度的利用电芯之间的缝隙布置管路并使冷却液流量最大化。

电池系统中的每只电芯附近均布置有冷却管路，冷却管路与电芯间填充有绝缘导热胶质材料，固化后非常坚硬，具有固定管路、导热、绝缘的作用，冷却管路中的流道平行排布有四个分支流道，这样使冷却液在管路中分布的更均匀，利于缩小电芯间的温差。但工艺复杂、质量较大、成本高昂。

雪佛兰Volt液冷：

Volt使用了聚合物电芯，采用液冷方式，冷却液主管路在模组的两侧下方，每两个电芯和一块带有冷却液流道的散热板组成一个基本单元，电芯表面与散热板紧密贴合，使电池产生的热量能够迅速的传导至散热板并被冷却液带走。电池系统的T形垂直面的冷却液通过软管流入、流出后排座椅下方电池模组中间的导水板中，并通过导水板分向两侧的模组冷却管路，使整个电池系统的冷却液管路形成一个完整的回路。

每个电芯都有一个外壁面与散热板贴合，由于聚合物电芯的外包装有绝缘特性，因此散热板和电芯之间无需绝缘处理，这样紧密贴合的方式更有利于热量从电芯散热，每个散热板内部还有9条细小的冷却液流道，增加散热板的散热能力，主管路是通过层叠式结构层层密封形成的，对空间的利用及连接可靠性上都很好，但制造相对困难。

宝马i3液冷：宝马i3一直使用的电芯是方形铝壳，NCM，由三星SDI提供。宝马i3电池包共有8个模组组成，每个模组有12个电芯，共计96个电芯，串联。宝马i3的水冷结构简单，但是长度过长，且底部需要加装隔热海绵等措施，电池模组的温度均一性较差。