專利名稱：帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置。
背景技術(shù)：
由于動(dòng)力電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不太穩(wěn)定，當(dāng)在高溫下使用時(shí)可能會(huì)引發(fā)電池內(nèi)部發(fā)生劇 烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，若熱量來不及散失而在電池內(nèi)部迅速積聚，電池可能會(huì)出現(xiàn) 漏液、放氣、冒煙等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)電池發(fā)生劇烈燃燒且發(fā)生爆炸。由于動(dòng)力設(shè)備性能和品質(zhì)
很大程度上依賴所配置的電池堆的性能，特別是電池的可靠性，循環(huán)性能和成本等。在電池 堆進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的充電和放電過程中引起的溫度不均衡是導(dǎo)致電池組失效的重要原因之一，
因此合理有效的電池管理系統(tǒng)成為決定電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車等動(dòng)力設(shè)備電池商業(yè)化的 關(guān)鍵技術(shù)，必須加大在該方面的研發(fā)力度。目前，市場上動(dòng)力電池普遍都采用最為簡單的空 氣冷卻方式，極少采用其它的冷卻方式。然而，當(dāng)電池在惡劣的熱環(huán)境下工作時(shí)，僅僅依靠 簡單的空氣冷卻方式很難冷卻到電池的最佳工作溫度，同時(shí)也不能保證各電池間溫度的一致 性，從而電池性能難以很好的發(fā)揮、導(dǎo)致電池壽命減短，動(dòng)力性能降低，因此，在此類工作 環(huán)境下，動(dòng)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，所以開發(fā)高效的、結(jié)構(gòu)緊湊的、成本相對(duì)較低的帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池 裝置是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)電動(dòng)車以及混合動(dòng)力車等動(dòng)力設(shè)備在比較惡劣的熱環(huán)境運(yùn)行過程 中，為了實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部的良好冷卻以及達(dá)到各電池單體間溫度的一致性，提出了一種帶有相 變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置。
具體的技術(shù)方案是本發(fā)明裝置包括螺釘301、若干電池單體302、箱蓋通風(fēng)孔303、電極 連接軸304、箱體頂蓋305、側(cè)面通風(fēng)孔306、框體307;上述箱體頂蓋305通過螺釘301固定在框體307上，電極連接軸304則通過箱體頂蓋305上所開螺孔擰入箱體頂蓋內(nèi)部與電池 極柱緊固，電池單體302之間的串聯(lián)采用電池連接片203按次序連接，通過箱體頂蓋305上 的凸肩對(duì)電池連接片203固定，在箱體頂蓋開有均勻分布的箱蓋通風(fēng)孔303，框體307采用 空殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)有若干電池單體302對(duì)稱分列整齊排布，框體側(cè)面設(shè)有分布均勻的側(cè)面通風(fēng)孔 306以保證電池裝置內(nèi)部相變材料蓄積熱量的散發(fā)。
所述的電池單體302是以電池103作為基體，外部加裝殼體101，電池103和殼體101 之間填充相變材料并采用絕緣橡膠密封。電池103和殼體101之間通過填充相變材料將電池 內(nèi)部產(chǎn)生熱量先儲(chǔ)存起來，起到熱量緩沖的效果。
所述電池單體302通過箱體頂蓋305內(nèi)部所設(shè)凸肩固定，以保證電池裝置在運(yùn)行過程中 垂直方向上的固定。
所述的箱體頂蓋305采用ABS工程塑料材料制成。
所述的框體307采用纖維增強(qiáng)塑料FRP材料制成。
所述的相變材料采用熔點(diǎn)為4(rC 5(TC溫度范圍內(nèi)的石蠟或以石蠟為基體的復(fù)合相變材料。
所述的以石蠟為基體的復(fù)合相變材料是石蠟與鋁粉、石墨或碳納米管中的任意一種組合 的復(fù)合相變材料。
所述的以石蠟為基體的復(fù)合相變材料中鋁粉、石墨或碳納米管的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%。 本發(fā)明的工作原理為采用相變材料冷卻系統(tǒng)動(dòng)力電池裝置，電池103和殼體101之間 填充相變材料，電池103在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量以相變潛熱的形式儲(chǔ)存于相變材料中，相變材 料根據(jù)不同動(dòng)力設(shè)備最佳工作溫度范圍選取，儲(chǔ)存在相變材料中的熱量通過箱蓋通風(fēng)孔303 以及側(cè)面通風(fēng)孔306散發(fā)到電池裝置外部環(huán)境。
本發(fā)明的有益效果是所述采用相變材料冷卻系統(tǒng)動(dòng)力電池裝置的電池基體上外加殼體， 中間填充相變材料，同時(shí)在電池箱體側(cè)面以及頂蓋處開設(shè)通風(fēng)孔，通過相變材料先蓄熱，進(jìn) 行熱量緩沖，再與外界進(jìn)行熱交換以達(dá)到散熱目的，同時(shí)，電池單體通過箱體頂蓋內(nèi)部所設(shè) 凸肩固定，避免動(dòng)力電池裝置在運(yùn)行過程中顛簸等引起的電池單體晃動(dòng)。這一設(shè)計(jì)既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池裝置在比較惡劣的熱環(huán)境下整體有效地降溫，又能滿足各電池單體間溫度分布的均 衡，從而達(dá)到動(dòng)力設(shè)備的最佳運(yùn)行條件，延長電池壽命的同時(shí)提高動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力性能。相 變材料的選取依據(jù)電池工作適宜溫度范圍，綜合經(jīng)濟(jì)性，材料可靠性，以及可循環(huán)利用性等 因素來選擇。


圖1是本發(fā)明的帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置的電池單體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置的裝配示意圖。
圖3是本發(fā)明的帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置的正面剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是采用相變材料方式來進(jìn)行冷卻，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)的空氣冷卻系統(tǒng)，它能 夠使得動(dòng)力電池在惡劣的熱環(huán)境下實(shí)現(xiàn)電池的最佳冷卻效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池單體間溫度分布 的均衡，從而達(dá)到動(dòng)力設(shè)備最佳的運(yùn)行條件，保障電池堆穩(wěn)定的性能，對(duì)延長電池壽命、提 高動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力性能都起著置關(guān)重要的作用。
電池單體302結(jié)構(gòu)如附圖1所示，是以電池103作為基體，外部加裝殼體101緊密配合 并采用絕緣橡膠密封以防止相變材料蓄熱過程外溢，電池103和殼體101之間通過填充相變 材料將電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量先儲(chǔ)存于相變材料中，以實(shí)現(xiàn)熱量緩沖，達(dá)到電池整體降溫的目的。
如附圖2以及附圖3所示，框體307采用空殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)有若干電池單體302對(duì)稱分列整 齊排布，框體側(cè)面上開有分布均勻的側(cè)面通風(fēng)孔306，所述的框體307采用纖維增強(qiáng)塑料FRP 材料制成。
箱體頂蓋305用ABS工程塑料材料制成，箱體頂蓋開有均勻的箱蓋通風(fēng)孔303，內(nèi)部有 凸肩以固定電池。
權(quán)利要求
1. 一種帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動(dòng)力電池裝置，其特征是該裝置包括螺釘(301)、若干電池單體(302)、箱蓋通風(fēng)孔(303)、電極連接軸(304)、箱體頂蓋(305)、側(cè)面通風(fēng)孔(306)、框體(307)；上述箱體頂蓋(305)通過螺釘(301)固定在框體(307)上，電極連接軸(304)則通過箱體頂蓋(305)上所開螺孔擰入箱體頂蓋內(nèi)部與電池極柱緊固，電池單體(302)之間的串聯(lián)采用電池連接片(203)按次序連接，通過箱體頂蓋(305)上的凸肩對(duì)電池連接片(203)固定，在箱體頂蓋開有均勻分布的箱蓋通風(fēng)孔(303)，框體(307)采用空殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)有若干電池單體(302)對(duì)稱分列整齊排布，框體側(cè)面設(shè)有分布均勻的側(cè)面通風(fēng)孔(306)。
2. 如權(quán)利要求l所述的動(dòng)力電池裝置，其特征是所述的電池單體(302)是以電池(103) 作為基體，外部加裝殼體(101)，電池(103)和殼體(101)之間填充相變材料并采用絕緣 橡膠密封。
3. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池裝置，其特征是所述電池單體(302)通過箱體頂蓋 (305)內(nèi)部所設(shè)凸肩固定。
4. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池裝置，其特征是所述的箱體頂蓋(305)采用ABS工 程塑料材料制成。
5. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池裝置，其特征是所述的框體(307)采用纖維增強(qiáng)塑 料FRP材料制成。
6. 如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池裝置，其特征是所述的相變材料采用熔點(diǎn)為40°C 5(TC溫度范圍內(nèi)的石蠟或以石蠟為基體的復(fù)合相變材料。
7. 如權(quán)利要求6所述的動(dòng)力電池裝置，其特征是所述的以石蠟為基體的復(fù)合相變材料 是石蠟與鋁粉、石墨或碳納米管中的任意一種組合的復(fù)合相變材料。
8. 如權(quán)利要求7所述的動(dòng)力電池裝置，其特征是所述的以石蠟為基體的復(fù)合相變材料 中鋁粉、石墨或碳納米管的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%。
全文摘要
本發(fā)明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，外部加裝殼體，電池和殼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；上述裝置既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力設(shè)備在比較惡劣的熱環(huán)境下電池有效地降溫，又能滿足各電池單體間溫度分布的均衡，從而達(dá)到動(dòng)力設(shè)備的最佳運(yùn)行條件，延長電池壽命的同時(shí)提高動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力性能；所采用的相變材料具有較大的相變潛熱，以及理想的相變溫度，材料經(jīng)濟(jì)安全，循環(huán)利用效率高。
文檔編號(hào)H01M2/02GK101546843SQ20091003912
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者吳忠杰, 張國慶, 饒中浩 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)