本發(fā)明是涉及一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置，屬于動(dòng)力電池溫度控制
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近年來，鋰離子動(dòng)力電池因其能量密度高、體積小、循環(huán)壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)逐漸成為電動(dòng)汽車的主流電源。在電動(dòng)汽車中，通常是將多個(gè)單體鋰電池以不同的形式串聯(lián)或并聯(lián)裝在一起構(gòu)成一個(gè)電池裝置，以提供所需的電壓或容量。由于電池在充放電過程中其自身溫度會(huì)升高，且充放電倍率越高時(shí)升溫越快，尤其是對(duì)于多個(gè)單體電池組成的裝置，溫度的聚集更快，這將影響電池的最佳工作性能和壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電池燃燒，甚至發(fā)生爆炸。因此，溫度控制對(duì)電池裝置的性能影響很大，溫度過高、過低以及不均衡都會(huì)影響電池的性能，鋰電池的理想工作溫度適合保持在50-60℃以內(nèi)，0℃以上，溫差應(yīng)在5℃左右。為避免溫度過高影響電池的性能和壽命，需要在電池中設(shè)有散熱系統(tǒng)，傳統(tǒng)的散熱系統(tǒng)通常采取風(fēng)冷或液體冷卻。風(fēng)冷散熱系統(tǒng)體積小，但是散熱效果有限，而液體冷卻系統(tǒng)效果較好，但是體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泵功能耗高，且存在泄漏等潛在缺點(diǎn)。中國專利CN201210399617.6中公開了一種波紋翅片電池模塊，其包括兩個(gè)或更多個(gè)電池單體和設(shè)置在電池單體之間的連續(xù)的波紋翅片，還包括剛性散熱器和膨脹單元；其中波紋翅片的結(jié)構(gòu)大致是一體式的，使得需要較少的部件來形成電池模塊；波紋翅片由高導(dǎo)熱性材料制成，以便在電池操作期間促進(jìn)由電池產(chǎn)生的熱量的移除；散熱器設(shè)有液體冷卻劑所通過的通道，波紋翅片沒有與電池單體直接接觸的部分與散熱器直接接觸，以便幫助從模塊移除過量的熱量；膨脹單元沿著各種電池單體放置在大致蜿蜒形狀的波紋翅片之間以便提供單體間隔的均勻性。該電池模塊在散熱器的基礎(chǔ)上增設(shè)有波紋翅片，雖然可以利用波紋翅片強(qiáng)化散熱，但是一方面波紋翅片占用的體積較大，布置需要多個(gè)部件，因此結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，另一方面該發(fā)明波紋翅片與電池的接觸面積相當(dāng)有限，散熱性也有限。相變材料具有相變過程吸收潛熱高、溫升小、化學(xué)穩(wěn)定性好、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用在動(dòng)力鋰離子電池上能降低電池溫升、緩和熱沖擊，提高電池壽命和穩(wěn)定性。中國專利CN200910039125.4公開了一種帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置，該裝置包括螺釘、若干電池單體、箱蓋通風(fēng)孔、電極連接軸、箱體頂蓋、側(cè)面通風(fēng)孔、框體；所述的電池單體是以電池作為基體，外部加裝箱體；電池和箱體之間填充相變材料并采用絕緣橡膠密封；電池箱體開設(shè)通風(fēng)孔散熱。該專利在每個(gè)單體電池周圍填充相變材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的散熱系統(tǒng)，對(duì)電池的發(fā)熱起到了緩和作用，但是相變材料導(dǎo)熱率低，不能迅速、均勻地傳熱，因此散熱效果達(dá)不到預(yù)期要求，通常需要對(duì)相變材料進(jìn)行改進(jìn)，采用價(jià)格昂貴的復(fù)合相變材料。中國專利CN201110457984.2公開了一種基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)。包括有單體電池、電池連接極、相變材料、泡沫金屬、高導(dǎo)熱絕緣膠、電池外殼、電池上擋板、電池下?lián)醢?；電池單體與電池外殼之間填充有以泡沫金屬為骨架材料和以相變材料為基體復(fù)合而成的的復(fù)合相變材料，相變材料灌注到泡沫金屬中，單體電池與灌注后的泡沫金屬用高導(dǎo)熱絕緣膠連接，電池上擋板及電池下?lián)醢宸謩e裝設(shè)在單體電池的上端及下端，電池連接極與單體電池連接。該專利將泡沫金屬與傳統(tǒng)的相變材料相復(fù)合，制備出復(fù)合相變材料，雖然克服了傳統(tǒng)相變材料導(dǎo)熱率低等缺陷，可以使電池模塊的溫度保持在電池理想工作范圍內(nèi)，且能夠使模塊內(nèi)單體電池間的溫差保持在幾度之內(nèi)，但是泡沫金屬制備成本高，使得復(fù)合相變材料的成本較高，并且在相變材料內(nèi)填充泡沫金屬會(huì)限制相變材料的自然對(duì)流，另外結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。中國專利CN201410006737.4公開了一種復(fù)合式相變材料填充的鋰電池模塊，包括上蓋、殼體、密封柵板、鋰電池、復(fù)合相變材料、電池固持組件、導(dǎo)熱肋板、電池保護(hù)板及自恢復(fù)電路保護(hù)器，復(fù)合相變材料具有2個(gè)或多個(gè)相變點(diǎn)。該專利中的采用具有2個(gè)或多個(gè)相變點(diǎn)的復(fù)合相變材料進(jìn)行散熱，第一相變點(diǎn)可將電池工作溫度控制在理想的范圍內(nèi)，第二相變點(diǎn)可有效吸收電池?zé)崾Э責(zé)崃?，避免產(chǎn)生熱失控，提高電池模塊的安全性，但是，該專利不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝困難，而且兩種相變材料的工作溫度相差大，材料兼容性、使用效果等技術(shù)特征沒有說明，直接使用較為困難，同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行過程中運(yùn)行較為復(fù)雜，無法保障運(yùn)行效果。因此，目前急需開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、散熱均勻，能有效降低電池組的最高溫度，保證電池組內(nèi)具有良好均溫性的散熱裝置。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題和需求，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、散熱均勻的用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置，包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)熱的格柵單元，構(gòu)成電池組的多個(gè)電池單體分別放置在一個(gè)格柵單元內(nèi)，并且，在格柵單元與電池單體之間以及箱體與格柵單元之間均填充有相變材料或/和導(dǎo)熱灌封材料。作為優(yōu)選方案，放置在格柵單元中的電池單體與該格柵單元的一側(cè)相接觸。作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，在電池單體與其相接觸的格柵單元的側(cè)面之間設(shè)有導(dǎo)熱膠。作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，在電池單體遠(yuǎn)離格柵單元的側(cè)部設(shè)有固定加強(qiáng)筋，以進(jìn)一步加固電池單體與格柵單元的一側(cè)之間的緊密接觸。作為優(yōu)選方案，在所述箱體的頂部設(shè)有密封絕緣板，在所述密封絕緣板位于柵格單元的頂部設(shè)有用于電池單體的電極穿出的穿孔。作為優(yōu)選方案，所述格柵單元的材質(zhì)為導(dǎo)熱材料，以銅、鋁、石墨等高導(dǎo)熱材料為佳，以表面經(jīng)過陽極氧化的鋁最佳。作為優(yōu)選方案，每個(gè)格柵單元為四邊形或六邊形，若干格柵單元之間以順排或者叉排連接形成格柵整體。作為優(yōu)選方案，在格柵單元與電池單體之間填充相變材料與輕質(zhì)多孔導(dǎo)熱材料的復(fù)合材料，例如：相變材料復(fù)合高空度的泡沫鋁合金(空度95-99％，泡沫孔洞密度為每英寸10-100孔，即10-100PPI)，以增強(qiáng)相變材料的導(dǎo)熱性能。作為優(yōu)選方案，格柵單元的高度與電池單體的高度相適配，一般格柵單元的高度與電池單體的高度相仿或低于電池高度即可，格柵單元的邊框厚度為0.01～10mm。作為優(yōu)選方案，格柵單元的截面尺寸比電池單體的截面尺寸大0.01～10mm。作為優(yōu)選方案，所述箱體的材質(zhì)為高強(qiáng)度材料，以鋁、鐵等高強(qiáng)度材料為佳，以金屬鋁最佳。作為優(yōu)選方案，在所述箱體的側(cè)壁與底壁設(shè)有冷卻通道，以通入空氣或液體進(jìn)行冷卻，從而加強(qiáng)對(duì)電池的散熱效果。作為優(yōu)選方案，所述相變材料的導(dǎo)熱率≥0.2W/mK，選自石蠟、脂肪酸、無機(jī)鹽中的任意一種，以熔點(diǎn)為30～70℃的石蠟為佳。作為優(yōu)選方案，所述導(dǎo)熱灌封材料的導(dǎo)熱率≥0.2W/mK，選自聚氨酯、有機(jī)硅、環(huán)氧樹脂中的任意一種。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：本發(fā)明通過在箱體內(nèi)設(shè)有若干高導(dǎo)熱的格柵單元，將構(gòu)成電池組的多個(gè)電池單體分別放置在一個(gè)格柵單元內(nèi)，在格柵單元與電池單體之間以及箱體與格柵單元之間均填充相變材料或/和導(dǎo)熱灌封材料，即可實(shí)現(xiàn)使用常規(guī)相變材料就能有效降低電池組的最高溫度，保證電池組內(nèi)具有良好的均溫性，設(shè)置的若干柵格單元之間相互連接，不僅起到強(qiáng)化裝置的作用，還具有增強(qiáng)單元之間熱傳導(dǎo)和均溫的作用，不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、散熱均勻等優(yōu)點(diǎn)，而且可顯著提高電池等發(fā)熱器件的運(yùn)行可靠性和使用壽命；并且，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的液冷方式及風(fēng)冷方式，不需額外的動(dòng)力消耗裝置(如液冷的泵、風(fēng)冷的壓縮機(jī)等)，克服了以往電池包散熱裝置所存在的重量重、安裝困難等缺點(diǎn)，使用方便，實(shí)用性強(qiáng)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有顯著性進(jìn)步和推廣應(yīng)用價(jià)值。附圖說明圖1是實(shí)施例1提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例1提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例1提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例2提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是實(shí)施例3提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是位于不同散熱裝置中的電池組的表面最高溫度隨時(shí)間的變化圖；圖7是對(duì)比例提供的散熱裝置的溫度云圖；圖8實(shí)施例1提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置的溫度云圖。圖中標(biāo)號(hào)示意如下：1-箱體；2-格柵單元；3-電池單體；4-相變材料或?qū)峁喾獠牧希?-導(dǎo)熱膠；6-密封絕緣板；61-穿孔；7-加固加強(qiáng)筋。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步清楚、完整地描述。實(shí)施例1結(jié)合圖1和圖2所示：本實(shí)施例提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置，包括箱體1，所述箱體1內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)熱的格柵單元2，構(gòu)成電池組的多個(gè)電池單體3分別放置在一個(gè)格柵單元2內(nèi)，在格柵單元2與電池單體3之間以及箱體1與格柵單元2之間均填充有相變材料4。放置在格柵單元2中的電池單體3與該格柵單元2的一側(cè)相接觸，并且，在電池單體3與其相接觸的格柵單元2的側(cè)面之間設(shè)有導(dǎo)熱膠5(如圖2所示，該導(dǎo)熱膠可采用道康寧EA9189硅膠)，以使電池單體3與格柵單元2緊密連接，以提高導(dǎo)熱性能。所述箱體1材料選用強(qiáng)度較高的金屬鋁(例如可以為6063鋁)，其高度與電池單體3的高度相仿，可以設(shè)計(jì)為65mm，在箱體1的側(cè)壁與底壁設(shè)有冷卻通道，以通入空氣或液體進(jìn)行冷卻，從而加強(qiáng)對(duì)電池的散熱效果。所述柵格單元2的材料選用高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱的金屬鋁(例如可以為6063鋁)，柵格單元2的個(gè)數(shù)與電池單體3的個(gè)數(shù)相一致，本實(shí)施例設(shè)置為12個(gè)，其形狀設(shè)定為正方形。所述電池單體3選用18650柱狀商用鋰離子電池，所述相變材料4選用熔點(diǎn)為41～43℃的石蠟。如圖3所示：在所述箱體1的頂部設(shè)有密封絕緣板6，以免填充的相變材料4溢出或泄露；在所述密封絕緣板6位于柵格單元2的頂部設(shè)有用于電池單體3的電極穿出的穿孔61，所述穿孔61的大小與電池單體3的電極大小相適配，以露出電池單體3的電極。實(shí)施例2結(jié)合圖3和圖4所示：本實(shí)施例提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置，包括箱體1，所述箱體1內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)熱的格柵單元2，構(gòu)成電池組的多個(gè)電池單體3分別放置在一個(gè)格柵單元2內(nèi)，在格柵單元2與電池單體3之間以及箱體1與格柵單元2之間均填充有相變材料4。其中，電池單體3向格柵單元2的一側(cè)偏移并緊密接觸，在電池單體3遠(yuǎn)離格柵單元2的一側(cè)設(shè)有固定加強(qiáng)筋7(如圖4所示，該加強(qiáng)筋可以選用硬質(zhì)塑料)，以進(jìn)一步加固電池單體與格柵單元的一側(cè)之間的緊密接觸。本實(shí)施例所述格柵狀復(fù)合散熱裝置的其余內(nèi)容均與實(shí)施例1中所述相同。所述柵格單元2的材料選用高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱的石墨，柵格單元2的個(gè)數(shù)與電池單體3的個(gè)數(shù)相一致，本實(shí)施例設(shè)置為12個(gè)，其形狀設(shè)定為正方形。所述電池單體3選用26650柱狀商用鋰離子電池，所述相變材料4選用熔點(diǎn)為50～53℃的石蠟。實(shí)施例3結(jié)合圖3和圖5圖所示，本實(shí)施例提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置，包括箱體1，所述箱體1內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)熱的格柵單元2，所述格柵單元2為正六邊形(如圖5所示)。本實(shí)施例所述格柵狀復(fù)合散熱裝置的其余內(nèi)容均與實(shí)施例1中所述相同。實(shí)施例4參考圖3和圖5所示，本實(shí)施例提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置，包括箱體1，所述箱體1內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)熱的格柵單元2，構(gòu)成電池組的多個(gè)電池單體3分別放置在一個(gè)格柵單元2內(nèi)，在格柵單元2與電池單體3之間填充有導(dǎo)熱灌封材料4，在箱體1與格柵單元2之間均填充有相變材料4。本實(shí)施例所述格柵狀復(fù)合散熱裝置的其余內(nèi)容均與實(shí)施例3中所述相同。所述電池單體3選用26650柱狀商用鋰離子電池，所述相變材料4選用熔點(diǎn)為50～53℃的石蠟，所述導(dǎo)熱灌封材料4選用導(dǎo)熱率為0.6W/mK的有機(jī)硅灌封膠。實(shí)施例5參考圖3和圖5所示，本實(shí)施例提供的一種用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置，包括箱體1，所述箱體1內(nèi)設(shè)有若干導(dǎo)熱的格柵單元2，構(gòu)成電池組的多個(gè)電池單體3分別放置在一個(gè)格柵單元2內(nèi)，在格柵單元2與電池單體3之間以及箱體1與格柵單元2之間均填充有相變材料4。本實(shí)施例所述格柵狀復(fù)合散熱裝置的其余內(nèi)容均與實(shí)施例3中所述相同，區(qū)別在于所述電池單體3沒有向格柵單元2的一側(cè)偏移。對(duì)比例對(duì)比例的散熱裝置與實(shí)施例1基本一致，區(qū)別在于箱體1內(nèi)沒有設(shè)置格柵單元2。所述用于電池組的格柵狀復(fù)合散熱裝置的工作原理如下：由于在箱體1內(nèi)設(shè)有若干高導(dǎo)熱的格柵單元2，構(gòu)成電池組的多個(gè)電池單體3分別放置在一個(gè)格柵單元2內(nèi)，在格柵單元2與電池單體3之間以及箱體1與格柵單元2之間均填充有相變材料或?qū)峁喾獠牧?，因此，當(dāng)電池組在高功率狀態(tài)工作時(shí)，電池單體3產(chǎn)生的熱量一部分直接傳遞給貼合格柵單元2與電池單體3的相變材料或?qū)峁喾獠牧?，另一部分熱量直接傳遞給格柵單元2，并通過箱體1耗散到外部環(huán)境，而儲(chǔ)存在相變材料或?qū)峁喾獠牧?內(nèi)的那部分熱量可經(jīng)高導(dǎo)熱格柵單元2逐漸傳遞到箱體1，最終耗散到外部環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的溫度控制，使電池組的溫度控制在合理的范圍內(nèi)。性能測(cè)試表面平均溫度的測(cè)試：選取實(shí)施例1、實(shí)施例3的所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置，與無柵格單元只有相變材料的對(duì)比例中的散熱裝置，在相同的測(cè)試條件下分別進(jìn)行數(shù)值仿真，分別檢測(cè)位于實(shí)施例1、實(shí)施例3和對(duì)比例所提供的散熱裝置中的電池組的平均表面溫度，相變材料均選用熔點(diǎn)為41～43℃的石蠟，調(diào)節(jié)電池組的加熱功率分別為4.4W來模擬鋰離子電池在高倍率放電發(fā)熱情況，數(shù)值模擬15min時(shí)的測(cè)試結(jié)果如表1所示。樣品對(duì)比例實(shí)施例3實(shí)施例1電池表面平均溫度(℃)605048由表1可見：采用本發(fā)明的技術(shù)方案所得到的散熱裝置，可使工作中的電池組的表面平均溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于位于無柵格單元的散熱裝置中的電池組的表面平均溫度，因此說明通過本發(fā)明提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置可使電池組內(nèi)部的溫差更小，散熱性能更為優(yōu)異，能有效降低電池尤其是鋰離子電池的溫度。表面最高溫度的測(cè)試：選取實(shí)施例1、實(shí)施例3、實(shí)施例5所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置，與無柵格單元只有相變材料的對(duì)比例提供的散熱裝置，在相同的測(cè)試條件下，分別測(cè)試不同時(shí)間點(diǎn)位于其內(nèi)的電池組的表面最高溫度，具體測(cè)試結(jié)果如圖6所示。圖6是位于不同散熱裝置中的電池組的表面最高溫度隨時(shí)間的變化圖；從圖中可以看出，隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，位于無柵格單元的散熱裝置(對(duì)比例)中的電池組的表面最高溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于位于實(shí)施例1、3、5所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置中的電池組的表面最高溫度，尤其是高于電池單體與格柵單元的一側(cè)發(fā)生接觸(實(shí)施例1、3)的電池組的表面最高溫度，例如：900s時(shí)，位于無柵格單元的散熱裝置(對(duì)比例)中的電池組的最高表面溫度高達(dá)333K，而位于實(shí)施例1、3所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置中的電池組的表面最高溫度則分別為321K和323K，溫度分別降低了12℃和10℃。這也說明本發(fā)明所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置具有更為優(yōu)異的散熱性能，能有效降低電池尤其是鋰離子電池的表面溫度。溫度云圖測(cè)試：選取實(shí)施例1所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置和對(duì)比例所提供的無柵格單元、只有相變材料的散熱裝置，在相同的測(cè)試條件下，測(cè)位于其內(nèi)的不同位置的電池表面溫度，具體測(cè)試結(jié)果如圖7和圖8所示。圖7是位于對(duì)比例所提供的散熱裝置中的電池組的溫度云圖，溫度單位為K，圖8是位于實(shí)施例1所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置中的電池組的溫度云圖，溫度單位為K，由圖7和圖8可見：位于對(duì)比例所提供的散熱裝置中的電池單體的最高溫差達(dá)到6.4℃，而位于實(shí)施例1所提供的格柵狀復(fù)合散熱裝置中的電池單體的最高溫差為4℃左右(處于鋰電池的理想工作溫差范圍之內(nèi))，電池組的溫差有效降低了2.4℃，從而說明本發(fā)明所述的格柵狀復(fù)合散熱裝置可以有效地將電池組的溫差控制在較小范圍以內(nèi)。最后有必要在此指出的是：以上所述僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3