本發(fā)明涉及電動汽車動力電池熱管理技術領域，具體涉及純電動汽車或混合動力汽車用的一種圓柱體動力電池液冷熱控箱體。

背景技術：

電動汽車·的技術關鍵是動力電池，動力電池性能的優(yōu)劣直接決定了電動汽車的整車性能、安全與使用壽命等。在動力電池各項性能參數(shù)中，溫度是影響電池的安全、性能和壽命的關鍵參數(shù)，過低則會導致整車性能下降，過高則可能會引發(fā)安全事故。

在高溫環(huán)境下，特別是在炎熱的夏季，動力電池在充放電過程中和高溫環(huán)境下使用時會釋放出大量的熱，受空間影響產(chǎn)生熱量累積，如果該熱量不能及時被排出，熱量將會使得電池包的溫度上升，此時須啟動散熱系統(tǒng)對動力電池冷卻；在低溫情況下，特別在寒冷的冬季，動力電池工作性能很差，甚至無法正常運行，此時必須對電池進行加熱升溫，使之處于最佳的使用溫度水平。

而且，如果動力電池組的散熱和加熱結構設計不完善，會引起電池包各個模塊溫度分布不均勻，使得每個電池單體的工作環(huán)境不一樣，這將嚴重影響單體電池性能的一致性，從而嚴重影響整個動力電池組的使用壽命。

動力電池種類有很多，有根據(jù)正負極材料分類，有根據(jù)形狀規(guī)格進行分類。從換熱的角度來說，影響換熱結構設計主要是單體電池的形狀。根據(jù)形狀，單體電池規(guī)格主要有長方體、圓柱體、薄片狀等，其中，圓柱體電池規(guī)格有14430、14650、18650、18490、22650、26650、32650等，目前新能源汽車行業(yè)采用的主要是18650規(guī)格。所謂的18650，意思是，直徑18毫米，長65毫米。一般使用18650單體電池規(guī)格的電動汽車動力電池組，所需單體電池的數(shù)量在2000-5000之間。針對如此龐大數(shù)量的單體電池，如何進行散熱和加熱結構的優(yōu)化設計，是一個重要問題。

考慮到成本、密封性和安全性的因素，目前電動汽車動力電池組散熱和加熱的傳熱介質(zhì)大都是氣體空氣。但是，使用空氣為介質(zhì)也有一些局限。一方面，由于需要加熱或冷卻的空氣需要流過每一塊電池單體，而車內(nèi)上千塊電池單體，電池單體之間的空隙很小，這造成了空氣流通的阻力太大，使得選用的風機轉速和功率增加，造成不必要的電能消耗，同時使得風機的噪聲增加；有的結構設計甚至沒有空隙，甚至根本無法充分進入每一塊電池單體進行空氣溫度調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)散熱和加熱功能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：現(xiàn)有電動汽車用動力電池散熱和加熱結構設計存在不足，存在噪聲大、傳熱不好的問題，為解決上述問題，提供一種圓柱體動力電池液冷熱控箱體。

本發(fā)明的目的是以下述方式實現(xiàn)的：

一種圓柱體動力電池液冷熱控箱體，包括電池箱體，在電池箱體的側壁上設置有進出水模塊，在電池箱體相對的兩側內(nèi)壁上分別設置有與進出水模塊連接的進水母管和出水母管，進水母管與出水母管之間連接有平行布置的換熱扁管，換熱扁管之間設置有導熱墊，導熱墊上設置有與電池配合的槽，導熱墊圍繞在電池的四周。

導熱墊的高度與電池相同，導熱墊的橫截面為梯形、工字形或王字形。

進出水模塊包括進水總接頭和出水總接頭。

進水母管上設置有母管進水接頭，出水母管上設置有母管出水接頭，進水總接頭通過進水軟管與母管進水接頭連接，出水總結頭通過出水母管與母管出水接頭連接。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明采用換熱扁管進行導熱，在換熱扁管與電池之間設置有導熱墊，由于導熱墊位于電池的四周，導熱面積可以最大化的接近于電池的側壁面積，使得導熱面積增大，傳熱迅速，能夠實現(xiàn)對單體電池的迅速升溫和降溫控制。采用多根換熱扁管并列布置在進出水母管之間，避免使用單根換熱扁管導致的上下游溫度差過大的問題，使得每層模組內(nèi)的電池溫度差較小，從而保證電池模組的單體電池溫度的均一性。換熱扁管與導熱墊不僅可以起到傳熱的作用，同時亦將每一塊單體電池隔開，可以避免因一塊單體電池的熱失控而導致的連鎖失控效應，提高動力電池箱體的安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明動力電池液冷熱控箱體內(nèi)部一層電池布置示意圖一。

圖2是本發(fā)明圖1中采用梯形截面導熱墊方案的局部放大圖。

圖3是本發(fā)明圖1中采用梯形截面導熱墊方案的電池安裝立體圖。

圖4是本發(fā)明圖1中的梯形截面導熱墊立體圖。

圖5是本發(fā)明圖1中采用工字形截面導熱墊方案的局部放大圖。

圖6是本發(fā)明圖1中采用工字形截面導熱墊方案的電池安裝立體圖。

圖7是本發(fā)明圖1中的工字形截面導熱墊立體圖。

圖8是本發(fā)明動力電池液冷熱控箱體內(nèi)部一層電池布置示意圖二。

圖9是本發(fā)明圖8中采用工字形截面導熱墊方案的局部放大圖。

圖10是本發(fā)明圖8中采用工字形截面導熱墊方案的電池安裝立體圖。

圖11是本發(fā)明圖8中采用王字形截面導熱墊方案的局部放大圖。

圖12是本發(fā)明圖8中采用王字形截面導熱墊方案的電池安裝立體圖。

圖13是本發(fā)明圖8中的王字形截面導熱墊立體圖。

其中，1是電池箱體；2是進水母管；21是母管進水接頭；3是出水母管；31是母管出水接頭；4是進出水模塊；41是進水總接頭；42是出水總接頭；5是換熱扁管；6是單體電池；7是導熱墊。

具體實施方式

如圖1-圖13所示，圖1-圖7中采用的是相鄰的換熱扁管5之間布置了一排的單體電池6，圖8-圖13中相鄰的換熱扁管5之間布置了兩排的單體電池6。電池箱體1為密封結構，在電池箱體1側壁上設置進出水模塊4，進出水模塊4上貫穿設置進水總接頭41與出水總接頭42。

電池箱體1內(nèi)部電池模組布置可設置為1-3層，具體根據(jù)電池箱體1內(nèi)部空間大小而定。每層布置結構一致，其中一層電池布置示意圖如圖1所示。

每層電池模組內(nèi)緊靠電池箱體1內(nèi)部兩相對的側壁平行布置進水母管2和出水母管3，進水母管2和出水母管3均呈長條形狀，截面為矩形。在進水母管2和出水母管3的一端上分別設置母管進水接頭21和母管出水接頭31，進水總接頭41、出水總接頭42分別與母管進水接頭21、母管出水接頭31通過軟管相連通。

在進水母管2與出水母管3之間垂直布置2-50條相互平行的換熱扁管5，為提高換熱能力及受擠壓能力，換熱扁管5優(yōu)先采用多孔扁管。為了便于單體電池6的安裝及正負極極耳的安裝固定，多孔扁管的高度小于單體電池6高度。

換熱扁管5兩端分別焊接在進水母管2與出水母管3側壁上，在焊接時需保證進水母管2、出水母管3及換熱扁管5內(nèi)部流體流道的暢通。在每兩條相鄰的換熱扁管5之間，緊密布置1-2行圓柱體動力單體電池6，圖1、圖2中，布置了31條相互平行的換熱扁管5，每兩條相鄰換熱扁管5之間布置1行單體電池6，即布置了30行單體電池6。

在單體電池6及換熱扁管5之間的空隙使用長條形的規(guī)格導熱墊7填充，其長度與換熱扁管5的寬度一致。本實施中采用的導熱墊7截面形狀為梯形和工字形，局部放大圖分別如圖2、圖5所示，采用梯形截面的導熱墊7的安裝如圖3所示，對應的梯形截面導熱墊7如圖4所示；采用梯形截面的導熱墊7的安裝如圖3所示，對應的梯形截面導熱墊7如圖4所示。若在相鄰的換熱扁管5之間布置兩排的單體電池6，導熱墊7需要與兩排的單體電池6配合，則采用橫截面為王字形的導熱墊7，王字形截面導熱墊7可以看出是兩塊工字形截面導熱墊7對齊緊貼而成，如圖9-圖13所示。

梯形截面導熱墊7的底面與換熱扁管5的寬度面緊密接觸，其兩個腰面呈凹圓弧形，保證與圓柱體單體電池6外側壁緊密接觸。工字形截面導熱墊7可以看出是兩個梯形截面導熱墊7相對放置而成。

本發(fā)明中采用的導熱墊7，也可稱之為導熱硅膠片、導熱矽膠墊、導熱硅膠墊、絕緣導熱片、軟性散熱墊等，具有良好的粘性、柔性、良好的壓縮性能以及具有優(yōu)良的熱傳導率。其導熱系數(shù)一般在1.9-3.0w/m.k之間，絕緣性能好，1mm厚度電氣絕緣指數(shù)在4000伏以上。

同時，在動力電池箱體1外，由液冷管道將加熱器、散熱器、微型泵，控制閥等與進出水模塊4上的進水總接頭41與出水總接頭42連通起來，形成了液冷回路。在液冷回路中，進行熱量傳遞的流體一般是去離子水與醇類的混合液。

主要工作過程是，在電池溫度過高時，啟動散熱器、不啟動加熱器，通過與單體電池6緊密接觸的導熱墊7、換熱扁管5將電池的熱量傳遞給換熱扁管5中的流體，流體流出動力電池箱將熱量通過散熱器傳遞外界環(huán)境，達到電池散熱的目的；在電池溫度過低時，啟動加熱器、不啟動散熱器，加熱器將流體加熱，升溫后的流體進入換熱扁管5，同樣通過換熱扁管5、導熱墊7將熱量傳遞給單體電池6，達到加熱升溫的目的。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

（1）本方案采用液冷技術，通過換熱扁管5、長條形導熱墊7與單體電池6緊密接觸，使得單體電池6側壁四周全部被導熱材料緊密包覆，換熱扁管5內(nèi)熱流體或冷流體的熱量或冷量通過導熱墊7及換熱扁管5本身傳遞給單體電池6，該傳熱通過導熱方式進行，導熱面積可以最大化的接近于單體電池6的側壁面積，使得導熱面積增大，傳熱迅速，能夠實現(xiàn)對單體電池6的迅速升溫和降溫控制。

（2）將多根換熱扁管5并列布置在進出水母管3之間，避免使用單根換熱扁管5導致的上下游溫度差過大的問題，使得每層模組內(nèi)的電池溫度差較小，同時，并列布置可以使得每一塊換熱扁管5分配所得進水量和進水速度基本相等，在每行單體電池6數(shù)量相等的情況下，每個單體電池6獲得的加熱量或冷卻量基本相等，可以使得單體電池6獲得很高的溫度均一性。

（3）換熱扁管5與導熱墊7不僅可以起到傳熱的作用，同時亦將每一塊單體電池6隔開，這樣，即使任意一塊單體電池67因溫度過高而發(fā)生熱失控、甚至爆炸的情況下，都可以避免因一塊單體電池6的熱失控而導致的連鎖失控效應，提高動力電池箱體1的安全性。

（4）由于本發(fā)明中換熱扁管5與單體電池6之間設置有導熱墊7，當同一種電池箱體1中安裝不同型號的單體電池6時，只需更換與之匹配的導熱墊即可，便于模塊化的生產(chǎn)和管理。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍。