電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因其優(yōu)越的性能而廣泛應(yīng)用于電動汽車中，然而，鋰離子電池工作過程中會產(chǎn)熱，如果不及時(shí)散熱，就容易引起電池內(nèi)部的熱量堆積，導(dǎo)致出現(xiàn)故障甚或發(fā)生安全事故。溫度上升，電池內(nèi)阻減小，一定程度上改善電池性能。但是，溫度的升高，會加速電池內(nèi)部放熱化學(xué)反應(yīng)速率，導(dǎo)致更多熱的產(chǎn)生，可能會破壞電池及誘發(fā)熱失控。電動汽車在行駛過程中，因起?；蜃兯俚仍颍瑒恿﹄姵刎?fù)荷波動起伏，電池產(chǎn)熱動態(tài)變化，而且，多變的路面狀況及環(huán)境條件意味著散熱條件亦動態(tài)變化。電動汽車?yán)m(xù)航里程的提高要求發(fā)展更大容量動力電池，還要求電池具備較好的快速充放電能力，實(shí)際使用中也可能存在電池濫用或突發(fā)事件(如撞擊)等情況，這些因素均會進(jìn)一步惡化電池散熱系統(tǒng)工作條件。對于電池組來說，隨著尺寸增大，電堆內(nèi)單體電池產(chǎn)/散熱不均衡更為突出，如果散熱方案設(shè)計(jì)不當(dāng)，電池組內(nèi)不同模塊以及電池模塊內(nèi)部各個單體電池之間會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的不均衡溫度分布，從而造成單體電池非均衡使用，進(jìn)一步導(dǎo)致導(dǎo)致電池模塊過早失效。因此，開發(fā)合理有效的鋰離子電池組熱管理系統(tǒng)，對于提高電動汽車安全性和使用壽命至關(guān)重要。
[0003]目前，圓柱形的鋰離子電池生產(chǎn)已經(jīng)國際標(biāo)準(zhǔn)化，例如18650和26650型號。因?yàn)槠渲谱鳂?biāo)準(zhǔn)化，成本低，性能穩(wěn)定，散熱效果好等優(yōu)點(diǎn)，被許多電動汽車企業(yè)采用作為其動力電池組單元。
[0004]解決圓柱形鋰離子電池散熱問題，主要注意解決兩個矛盾，一是熱量必須從電池內(nèi)部導(dǎo)出；二是熱量最終要散發(fā)到環(huán)境空氣當(dāng)中，需要較大的面積跟空氣接觸。目前，圓柱形電池結(jié)構(gòu)形狀決定了其熱量必須經(jīng)過圓柱面導(dǎo)出，僅僅依靠圓柱面本身與空氣接觸進(jìn)行熱量散發(fā)，顯然面積是固定，有限的，會出現(xiàn)熱阻較大，散熱不及時(shí)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，以提電池組的散熱效果。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，包括若干金屬材質(zhì)的散熱框架，每個散熱框架對應(yīng)動力電池組的一個單元電池，該單元電池為圓柱形鋰離子電池，且每個散熱框架包括內(nèi)圓框、外方框，及設(shè)置在內(nèi)圓框和外方框之間的翅片；
[0008]所述內(nèi)圓框的內(nèi)徑與單元電池的外徑相吻合，內(nèi)壁可以與置入其中的單元電池的外壁緊密貼合；
[0009]所述外方框?yàn)檎叫?、正六邊形或五邊形結(jié)構(gòu)，所述五邊形結(jié)構(gòu)為在正方形上拼接一個以該正方形的一條邊為底邊且頂角為120度的等腰三角形所形成的五邊形；
[0010]每個散熱框架的內(nèi)圓框中可以插入一個單元電池，借助所述外方框的外形，各個散熱框架緊密無縫隙地排成電池組陣列，單元電池的熱量依次傳導(dǎo)到所述內(nèi)圓框、所述翅片和所述外方框，相鄰散熱框架的所述外方框相互傳遞熱量。
[0011]與其它空冷方式中空氣與電池外表面直接換熱相比，本發(fā)明的電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，一、充分利用了電池的外表面，將熱量從電池中導(dǎo)出到散熱框架中，而電池外表面可以不用絕緣，將絕緣位置放在鋁框的外表面，這樣更加有利于導(dǎo)熱，因?yàn)榻^緣層一般都是熱的不良導(dǎo)體；二、翅片擴(kuò)大了與空氣換熱的換熱面積，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)所需的翅片面積，充分滿足動力電池組的散熱功率需求，通過設(shè)計(jì)外框的大小和翅片的密度很方便的實(shí)現(xiàn)；三、將圓形電池套上散熱框變成了方形或六邊形利于他們之間的無縫隙緊密排列和個框之間的傳熱，有利于整個電池組的溫度均衡。
【附圖說明】
[0012]圖1為方形散熱框架的示意圖；
[0013]圖2為單元電池示意圖；
[0014]圖3為圖1所示方形散熱框架的俯視圖；
[0015]圖4為單元電池與散熱框架的裝配示意圖；
[0016]圖5為套入單元電池后的散熱框架排成的陣列；
[0017]圖6為外形為六邊形的散熱框架的示意圖；
[0018]圖7為六邊形散熱框架的俯視圖；
[0019]圖8為套入電源電池的六邊形散熱框架排成的陣列；
[0020]圖9為五邊形散熱框架的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0022]本發(fā)明電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，如圖1、2、4所示，包括多個散熱框架1，每個散熱框架對應(yīng)一個圓柱形鋰離子電池(單元電池)2。以圖1所示的外形為方形的散熱框架1為例，如圖3所示，散熱框架1包括內(nèi)圓框lb，翅片Id和外方框le，內(nèi)圓框lb圍成中心圓孔la，內(nèi)圓框lb與外方框le之間為翅片Id及翅片間隙lc。其中，中心圓孔la的半徑與單元電池2的外徑相當(dāng)，單元電池2可以適當(dāng)涂上導(dǎo)熱膏或膠緊密套入到中心圓孔la當(dāng)中，如圖3所示。單元電池2外表面可以不用絕緣，有利于將熱量從電池2傳導(dǎo)至框架1中。而在散熱框架1的外方框le外表面進(jìn)行絕緣。如圖5所示，多個方框利用其方形外形緊密無縫隙的排列成電池組陣列，這樣有利于各個框架之間換熱，和組合成結(jié)實(shí)的整體結(jié)構(gòu)。
[0023]本散熱系統(tǒng)的工作過程是:單元電池2工作時(shí)產(chǎn)生的熱傳遞給散熱框架1。熱量在散熱框架上的傳導(dǎo)路徑是單元電池2傳導(dǎo)至內(nèi)圓框lb，再傳給翅片ld，翅片Id與流經(jīng)翅片間隙lc的空氣換熱，空氣將熱量帶走，剩余的熱量傳給外方框le，如果電池組各框之間有溫差，熱量將通過外框le從溫度較高的單元傳導(dǎo)至溫度較低的單元，使得電池組溫度趨于均勾。
[0024]綜合考慮導(dǎo)熱性和經(jīng)濟(jì)型，本散熱系統(tǒng)的散熱框架優(yōu)選地采用鋁材。
[0025]如圖6、7、8和9所示，散熱框架1的外方框除了正方形結(jié)構(gòu)外，還可以是五邊形和六邊形。若是六邊形，則是正六邊形，正六邊形的結(jié)構(gòu)使得各個單元之間的排列更加緊密，兩排電池之間間距更短，如圖8所示，組成的電池組更緊湊。六邊形蜂窩陣列的整體結(jié)構(gòu)也更為穩(wěn)固，各排之間不容易振動而發(fā)生移動錯位。若是五邊形，為了排列的緊湊型和穩(wěn)定性，該五邊形不宜為正五邊形，而應(yīng)當(dāng)是圖9所示的五邊形，即在正方形上拼接一個以該正方形的一條邊為底邊且頂角為120度的等腰三角形所形成的五邊形。
[0026]作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，如果電池組功率較小，無需在翅片間隙中進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷的情況下，即在被動冷卻使用情況下，可以在縫隙中添充石蠟等固液相變材料。石蠟可以在電池組合理的溫度范圍內(nèi)融化吸熱，使電池在動態(tài)工作條件下仍能一定程度地維持在較優(yōu)運(yùn)行溫度。由于石蠟融化后導(dǎo)熱系數(shù)比較小，此時(shí)的翅片充當(dāng)增強(qiáng)導(dǎo)熱路徑，彌補(bǔ)了石蠟融化以后導(dǎo)熱系數(shù)較低的缺點(diǎn)。
[0027]上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，其特征在于， 包括若干金屬材質(zhì)的散熱框架，每個散熱框架對應(yīng)動力電池組的一個單元電池，該單元電池為圓柱形鋰離子電池，且每個散熱框架包括內(nèi)圓框、外方框，及設(shè)置在內(nèi)圓框和外方框之間的翅片； 所述內(nèi)圓框的內(nèi)徑與單元電池的外徑相吻合，內(nèi)壁可以與置入其中的單元電池的外壁緊密貼合； 所述外方框?yàn)檎叫?、正六邊形或五邊形結(jié)構(gòu)，所述五邊形結(jié)構(gòu)為在正方形上拼接一個以該正方形的一條邊為底邊且頂角為120度的等腰三角形所形成的五邊形； 每個散熱框架的內(nèi)圓框中可以插入一個單元電池，借助所述外方框的外形，各個散熱框架緊密無縫隙地排成電池組陣列，單元電池的熱量依次傳導(dǎo)到所述內(nèi)圓框、所述翅片和所述外方框，相鄰散熱框架的所述外方框相互傳遞熱量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，其特征在于， 所述散熱框架為鋁質(zhì)的金屬框架。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，其特征在于， 所述外方框的外表面通過氧化處理成為一層絕緣層或涂覆絕緣材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，其特征在于， 在被動冷卻使用情況下，在所述翅片之間的間隙填充固液相變儲熱材料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動汽車動力電池組的散熱系統(tǒng)，其特征在于， 所述固液相變儲熱材料為石蠟。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圓柱形鋰離子電池組的散熱系統(tǒng)，包括多個金屬材質(zhì)的散熱框架，每個散熱框架對應(yīng)一個單元電池，并包括內(nèi)圓框和外方框，及中間的翅片，內(nèi)圓框的內(nèi)徑與單元電池的外徑相吻合，電池的熱量依次傳遞給內(nèi)圓框、翅片和外方框。充分利用了電池的外表面，將熱量從電池中導(dǎo)出到散熱框架中；翅片擴(kuò)大了與空氣換熱的換熱面積，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)所需的翅片面積，充分滿足動力電池組的散熱功率需求，通過設(shè)計(jì)外框的大小和翅片的密度很方便的實(shí)現(xiàn)；將圓形電池套上散熱框變成了方形或六邊形利于他們之間的無縫隙緊密排列和個框之間的傳熱，有利于整個電池組的溫度均衡。
【IPC分類】H01M10/613, H01M10/625, H01M10/655
【公開號】CN105280983
【申請?zhí)枴緾N201510623286
【發(fā)明人】蔣方明, 岑繼文, 李志斌, 彭鵬
【申請人】中國科學(xué)院廣州能源研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月25日