專利名稱：一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置。
背景技術(shù)：
由于環(huán)境問題與能源危機(jī)日益突出，節(jié)能與環(huán)保必然成為汽車行業(yè)的必然趨勢。電動汽 車通過動力電池提供動力，無污染物排放，.同時比燃油車更具經(jīng)濟(jì)性，必然成為汽車行業(yè)未 來的發(fā)展趨勢。制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是電池性能的提升以及電池裝置的可循環(huán)利 用。電池內(nèi)部材料構(gòu)成以及電池模塊的熱管理對電池性能的提升有著十分重要的意義。電池 內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)易產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致電池溫度升高，過高的運(yùn)行溫度會使電池性能下降， 若熱量來不及散失而在電池內(nèi)部迅速積聚，電池可能會出現(xiàn)漏液、放氣、冒煙等現(xiàn)象，嚴(yán)重 時電池發(fā)生劇烈燃燒且發(fā)生爆炸。因此具備高效散熱性能的動力電池成為決定電動汽車商業(yè) 化的關(guān)鍵技術(shù)，必須加大研發(fā)力度。在電動汽車工作的特殊環(huán)境下，動力電池要獲得比較好 的冷卻效果，必須考慮采用高效的冷卻方式來保證電池性能的優(yōu)化。同時，電動汽車的經(jīng)濟(jì) 性與市場化要求電池模塊必須易循環(huán)利用且裝卸方便，所以開發(fā)高效散熱的、結(jié)構(gòu)緊湊的、 成本相對較低的易循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對電動汽車在比較惡劣的熱環(huán)境運(yùn)行過程中，為了實現(xiàn)電池內(nèi)部的良 好冷卻以及達(dá)到各單體電池間溫度的一致性且保證電池的易循環(huán)利用，提出了一種循環(huán)利用 的高效散熱電動汽車電池裝置。
本發(fā)明提供的一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置。主要由單體電池、電池殼體、 電極連接柱、墊圈、法蘭、電池模塊箱、相變材料、冷卻液體等組成。其中，電池殼體包裹 電池單體，并在中間填充相變材料，通過墊圈、法蘭、電池模塊箱等封裝成電池裝置，以滿 足電動汽車對電池裝置的特殊要求。
本發(fā)明提供的一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置，該電池裝置在電池模塊箱809內(nèi)安裝有若干個對稱布置的由單體電池806套入電池殼體811中構(gòu)成的單體電池模塊701， 單體電池806與電池殼體811之間填充相變材料804，電池模塊箱809與法蘭807及單體電 池模塊701連接部位之間分別安裝墊圈803，法蘭807及單體電池模塊701用螺釘801與電 池模塊箱809連接固定；電池模塊箱809兩側(cè)分別有冷卻液體入口 812和冷卻液體出口 808， 電池模塊箱809內(nèi)經(jīng)冷卻液體入口 812到冷卻液體出口 808流經(jīng)的液體為常溫下的水；電極 連接柱805的兩端分別連接電池正極和電池負(fù)極。
所述的單體電池806是以電池103做為基體，電池極柱102做為電池正極，電池103的 外表面沿著徑向焊接若干條對稱均勻分布的導(dǎo)熱肋片101以及左右各一條且對稱分布的支撐 肋片104，支撐肋片104外徑與電池殼體811內(nèi)徑相配且略大于導(dǎo)熱肋片101外徑。
所述的電池殼體811采用圓柱形空殼結(jié)構(gòu)，空殼主體202采用耐腐蝕高導(dǎo)熱不銹鋼制作， 電池殼體811兩端的法蘭均勻分布螺紋孔201。
所述的與電池殼體811連接的法蘭807由基體302及中央正面凸部的極柱301和中央背 面凹部的負(fù)極片502構(gòu)成，中央背面凹部的末端還開有第一油槽501，所述的負(fù)極片502采 用金屬薄片；法蘭807做為電池正極802時，極柱301為電池模塊正極，法蘭807做為電池 負(fù)極810時，負(fù)極片502為電池模塊負(fù)極，法蘭807上開有與電池殼體811兩端的法蘭均勻 分布的螺紋孔201相匹配的孔。
所述的墊圈803采用絕緣墊圈，墊圈803上開有與電池殼體811兩端的法蘭均勻分布的 螺紋孔201相匹配的孔，基材401為絕緣材料PAMB。
所述的電極連接柱805的兩端分別是凸形的連接片601和凹形的連接片603;凹形的連 接片603的末端開有第二油槽602,凹形的連接片603釆用金屬薄片。
所述的相變材料804為在石蠟中添加石墨、鋁粉、碳納米管的復(fù)合相變材料，上述石蠟 是熔點(diǎn)為48'C-52'C溫度范圍內(nèi)的石蠟。
所述的電池模塊箱809采用ABS工程塑料材料制成。
所述法蘭807的基體302采用絕緣ABS工程塑料制成。
所述的第一油槽501、第二油槽602中注入導(dǎo)電油，所述的導(dǎo)電油型號為EK339。所述的電池基體103其內(nèi)部電池巻采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，由隔膜901，陽極片902，陰極片 903巻繞構(gòu)成。陽極片902以圖5所示的1002方向巻繞，凸體1001構(gòu)成電池巻正極極柱。
所述的陽極片902采用磷酸鐵鋰材料，陰極片903采用碳材料，隔膜901采用聚乙烯薄 膜隔離材料。
本發(fā)明的工作原理為 一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置，單體電池806與電 池殼體811構(gòu)成單體電池模塊701，單體電池806與電池殼體811中間填充相變材料，并通 過墊圈803，法蘭807，以及螺釘801與電池模塊箱809組合并緊密固定， 一個電池裝置包 括若干單體電池模塊701。電池103在工作時產(chǎn)生的熱量以相變潛熱的形式儲存于相變材料 中，導(dǎo)熱肋片IOI促進(jìn)電池內(nèi)部熱量向相變材料的傳遞，相變材料根據(jù)電動汽車不同型號電 池最佳工作溫度范圍選取，儲存在相變材料中的熱量通過電池殼體811與流經(jīng)電池模塊箱809 中的冷卻液體進(jìn)行熱量交換，通過液體的流入流出將熱量帶出電池模塊外部。
本發(fā)明的有益效果是所述的一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置，電池內(nèi)部釆用 螺旋繞制結(jié)構(gòu)制作，電池外加殼體，中間填充相變材料，同時在電池模塊箱兩側(cè)設(shè)置冷卻液 體出入口，通過相變材料先蓄熱，進(jìn)行熱量緩沖，再通過冷卻液體的流入流出與外界進(jìn)行熱 交換以達(dá)到散熱目的，電池外焊接的導(dǎo)熱肋片加速熱量傳遞速率，絕緣支撐肋片既起到固定 電池又避免電池與殼體導(dǎo)電的作用。電池模塊箱與單體電池之間用絕緣墊圈以及法蘭通過螺 釘固定，避免動力電池裝置在運(yùn)行過程中顛簸等引起的電池晃動。同時，電池壽命終結(jié)時只 需要擰開螺釘打開法蘭更換單體電池即可，起到循環(huán)利用目的。這一設(shè)計既能實現(xiàn)電動汽車 電池在比較惡劣的熱環(huán)境下電池模塊整體有效地降溫，又能滿足各單體電池間溫度分布的均 衡，同時易循環(huán)利用，從而達(dá)最佳運(yùn)行條件，并降低成本，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的特點(diǎn)是易 循環(huán)利用、高效散熱，冷卻系統(tǒng)設(shè)計不同于傳統(tǒng)的空氣冷卻系統(tǒng)，它能夠使得動力電池在惡 劣的熱環(huán)境下實現(xiàn)電池的最佳冷卻效果，同時實現(xiàn)電池單體間溫度分布的均衡，從而達(dá)到動 力設(shè)備最佳的運(yùn)行條件，保障電池穩(wěn)定的性能，對延長電池壽命、提高動力設(shè)備的動力性能 都起著置關(guān)重要的作用。


圖1是本發(fā)明的正視剖面裝配示意圖。 圖2是本發(fā)明的俯視剖面裝配示意圖。 圖3是本發(fā)明的單體電池結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明的電池巻剖面圖示意圖。 圖5是本發(fā)明的陽極片結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本發(fā)明的電池殼體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本發(fā)明的法蘭結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8是本發(fā)明的墊圈結(jié)構(gòu)示意圖。 圖9是本發(fā)明的法蘭正視剖面圖。
圖io是本發(fā)明的電極連接柱正視剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置，該電池裝置在電池模塊箱809內(nèi) 安裝有若干個對稱布置的由單體電池806套入電池殼體811中構(gòu)成的單體電池模塊701，單 體電池806與電池殼體811之間填充相變材料804，電池模塊箱809與法蘭807及單體電池 模塊701連接部位之間分別安裝墊圈803，法蘭807及單體電池模塊701用螺釘801與電池 模塊箱809連接固定；電池模塊箱809兩側(cè)分別有冷卻液體入口 812和冷卻液體出口 808， 電池模塊箱809內(nèi)經(jīng)冷卻液體入口 812到冷卻液體出口 808流經(jīng)的液體為常溫下的水；電極 連接柱805的兩端分別連接電池正極和電池負(fù)極。
所述的單體電池806是以電池103做為基體，電池極柱102做為電池正極，電池103的 外表面沿著徑向焊接若干條對稱均勻分布的導(dǎo)熱肋片101以及左右各一條且對稱分布的支撐 肋片104，支撐肋片104外徑與電池殼體811內(nèi)徑相配且略大于導(dǎo)熱肋片101外徑。
所述的電池殼體811采用圓柱形空殼結(jié)構(gòu)，空殼主體202采用耐腐蝕高導(dǎo)熱不銹鋼制作， 電池殼體811兩端的法蘭均勻分布螺紋孔201。所述的與電池殼體811連接的法蘭807由基體302及中央正面凸部的極柱301和中央背 面凹部的負(fù)極片502構(gòu)成，中央背面凹部的末端還開有第一油槽501，所述的負(fù)極片502采 用金屬薄片；法蘭807做為電池正極802時，極柱301為電池模塊正極，法蘭807做為電池 負(fù)極810時，負(fù)極片502為電池模塊負(fù)極，法蘭807上開有與電池殼體811兩端的法蘭均勻 分布的螺紋孔201相匹配的孔。
所述的墊圈803采用絕緣墊圈，墊圈803上開有與電池殼體811兩端的法蘭均勻分布的 螺紋孔201相匹配的孔，基材401為絕緣材料PAMB。
所述的電極連接柱805的兩端分別是凸形的連接片601和凹形的連接片603;凹形的連 接片603的末端開有第二油槽602,凹形的連接片603采用金屬薄片。
所述的相變材料804為在石蠟中添加石墨、鋁粉、碳納米管的復(fù)合相變材料，上述石蠟 是熔點(diǎn)為48'C-52t:溫度范圍內(nèi)的石蠟。
所述的電池模塊箱809采用ABS工程塑料材料制成。
所述法蘭807的基體302采用絕緣ABS工程塑料制成。
所述的第一油槽501、第二油槽602中注入導(dǎo)電油，所述的導(dǎo)電油型號為EK339。 所述的電池基體103其內(nèi)部電池巻采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，由隔膜901，陽極片902，陰極片
卯3巻繞構(gòu)成。陽極片902以圖5所示的1002方向巻繞，凸體1001構(gòu)成電池巻正極極柱。 所述的陽極片902采用磷酸鐵鋰材料，陰極片903采用碳材料，隔膜901采用聚乙烯薄
膜隔離材料。
電池外焊接的導(dǎo)熱肋片加速熱量傳遞速率，絕緣支撐肋片既起到固定電池又避免電池與 殼體導(dǎo)電的作用。模塊箱與電池單體模塊之間用絕緣墊圈以及法蘭通過螺釘固定，避免動力 電池裝置在運(yùn)行過程中顛簸等引起的電池晃動。同時，電池壽命終結(jié)時只需要擰開螺釘打開 法蘭更換電池即可，起到循環(huán)利用目的。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置，其特征在于在電池模塊箱(809)內(nèi)安裝有若干個對稱布置的由單體電池(806)套入電池殼體(811)中構(gòu)成的單體電池模塊(701)，單體電池(806)與電池殼體(811)之間填充相變材料(804)，電池模塊箱(809)與法蘭(807)及單體電池模塊(701)連接部位之間分別安裝墊圈(803)，法蘭(807)及單體電池模塊(701)用螺釘(801)與電池模塊箱(809)連接固定；電池模塊箱(809)兩側(cè)分別有冷卻液體入口(812)和冷卻液體出(808)，電池模塊箱(809)內(nèi)經(jīng)冷卻液體入口(812)到冷卻液體出口(808)流經(jīng)的液體為常溫下的水；電極連接柱(805)的兩端分別連接電池正極和電池負(fù)極。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其特征在于所述的單體電池(806)是 以電池(103)做為基體，電池極柱(102)做為電池正極，電池(103)的外表 面沿著徑向焊接若干條對稱均勻分布的導(dǎo)熱肋片(101)以及左右各一條且對稱 分布的支撐肋片(104)，支撐肋片(104)外徑與電池殼體(811)內(nèi)徑相配且 略大于導(dǎo)熱肋片(101)外徑。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的電池裝置，其特征在于所述的電池殼體(811) 采用圓柱形空殼結(jié)構(gòu)，空殼主體(202)采用耐腐蝕高導(dǎo)熱不銹鋼制作，電池殼 體(811)兩端的法蘭均勻分布螺紋孔(201)。
4. 如權(quán)利要求l所述的電池裝置，其特征在于所述的與電池殼體(811) 連接的法蘭(807)由基體(302)及中央正面凸部的極柱(301)和中央背面凹 部的負(fù)極片(502)構(gòu)成，中央背面凹部的末端還開有第一油槽(501)，所述的 負(fù)極片(502)采用金屬薄片；法蘭(807)做為電池正極(802)時，極柱(301) 為電池模塊正極，法蘭(807)做為電池負(fù)極(810)時，負(fù)極片(502)為電池模塊負(fù)極，法蘭(807)上開有與電池殼體(811)兩端的法蘭均勻分布的螺紋 孔(201)相匹配的孔。
5. 如權(quán)利要求l所述的電池裝置，其特征在于所述的墊圈(803)采用絕 緣墊圈，墊圈(803)上開有與電池殼體(811)兩端的法蘭均勻分布的螺紋孔(201)相匹配的孔。
6. 如權(quán)利要求l所述的電池裝置，其特征在于所述的電極連接柱(805) 的兩端分別是凸形的連接片(601)和凹形的連接片(603);凹形的連接片(603) 的末端開有第二油槽(602)，凹形的連接片(603)采用金屬薄片。
7. 如權(quán)利要求l所述的電池裝置，其特征在于所述的相變材料(804)為 在石蠟中添加石墨、鋁粉、碳納米管的復(fù)合相變材料，上述石蠟是熔點(diǎn)為48。C -52"C溫度范圍內(nèi)的石蠟。
8. 如權(quán)利要求l所述的電池裝置，其特征在于所述的電池模塊箱(809) 采用ABS工程塑料材料制成；所述法蘭(807)的基體(302)采用絕緣ABS工 程塑料制成。
9. 如權(quán)利要求4或6所述的電池裝置，其特征在于所述的第一油槽(501)、 第二油槽(602)中注入導(dǎo)電油。
10.如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其特征在于所述的電池基體(103)采 用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，由隔膜(901)，陽極片(902)，陰極片(903)巻繞構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)利用的高效散熱電動汽車電池裝置，在電池模塊箱內(nèi)安裝有若干個對稱布置的由單體電池套入電池殼體中構(gòu)成的單體電池模塊，單體電池與電池殼體之間填充相變材料，電池模塊箱與法蘭及單體電池模塊連接部位之間分別安裝墊圈，法蘭及單體電池模塊用螺釘與電池模塊箱連接固定；電池模塊箱兩側(cè)分別有冷卻液體入口和冷卻液體出口，電池模塊箱內(nèi)經(jīng)冷卻液體入口到冷卻液體出口流經(jīng)的液體為常溫下的水；電極連接柱的兩端分別連接電池正極和電池負(fù)極；本發(fā)明裝置既能實現(xiàn)電動汽車電池在比較惡劣的熱環(huán)境下電池裝置整體有效地降溫，又能滿足各單體電池間溫度分布的均衡，同時易循環(huán)利用，從而達(dá)最佳運(yùn)行條件，并降低成本，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號H01M2/10GK101609901SQ20091004111
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者張國慶, 饒中浩 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)