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      可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:10537223閱讀:457來源:國知局
      可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng)的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開一種可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),用于解決現(xiàn)有的電池組升溫問題。它包括電池芯和均溫組件,其中,電池芯和均溫組件彼此間隔疊加,所述均溫組件包括左殼體、右殼體、導液片和進液管、出液管,導液片內(nèi)部腔室為冷卻液通道,導液片的邊沿嵌入在左、右殼體的接縫內(nèi),并在導液片的四周形成膠縫,導液片兩側(cè)分別與左、右殼體之間形成均溫場,在導液片的兩側(cè)面上設置有中心孔和螺旋布液槽孔,螺旋布液槽孔中設置有可改變形態(tài)的擾動片,殼體和導液片通過四根出液管和一根進液管進行連接,形成冷卻介質(zhì)流動通道。本發(fā)明可以對均溫組件中的冷卻介質(zhì)的流動速度加以控制,達到控制電池芯內(nèi)部溫度的目的。
      【專利說明】
      可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng)
      技術領域
      [0001]該發(fā)明涉及新能源動力電池技術領域,具體地說是一種溫控效果更佳的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng)。
      【背景技術】
      [0002]動力電池是電動汽車的核心部件,其性能的高低直接影響電動汽車性能的好壞,其中動力電池一般體積較大,占據(jù)在車輛的底盤位置,其散熱效果很差。
      [0003]現(xiàn)在的都更努力電池一般采用自然冷卻、風冷或者水冷的方式進行,由于動力電池一般為鋰電池,以鋰電池為例,其內(nèi)部最佳充放電溫度不能高于140°C,外部溫度不能高于80°C,否則就會降低電池的使用壽命和充放電效果。
      [0004]其中,三種散熱方式各有各的優(yōu)勢,自然冷卻由于冷卻效率低,逐步被淘汰,風冷結(jié)構簡單,是目前的市場主流,水冷由于結(jié)構復雜,但是其冷卻效率和可控性是最高的,目前應用較少,
      【申請人】發(fā)現(xiàn),目前的水冷一般都是采用大流量的循環(huán)水對電池芯進行強制冷卻,或者對電池包的殼體進行強制冷卻,在這一過程中,冷卻水往往是在所有電池芯中完成一個大循環(huán),這一過程中,以一百塊電池芯為例,冷卻開始和結(jié)束處的冷卻介質(zhì)的溫度溫差在幾十度以上,使得電池包內(nèi)不同部位的溫度極度不均衡,這種現(xiàn)象會造成彼此串聯(lián)、并聯(lián)的電池芯之間的出現(xiàn)個體差異,進而影響整體的性能。
      [0005]另外,由于現(xiàn)有的冷卻通道設計都是簡單的夾層設計,冷卻介質(zhì)在流動的過程中,并不能做到將冷的介質(zhì)直接作用在需要降溫的作用點,進一步地降低了對降溫點的降溫效果,也就是降溫效果不夠理想。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]為了解決現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明提供一種可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),用于動力電池的溫控,尤其是對其主要表面進行降溫,解決由于動力電池升溫帶來的壽命降低、爆炸等問題。
      [0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案為:
      [0008]可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),包括電池芯、均溫組件和散熱器,其中,所述電池芯為平板狀,所述電池芯和均溫組件彼此間隔疊加并使用拉桿進行拉緊,其特征在于,
      [0009]所述均溫組件包括左殼體、右殼體、導液片和進液管、出液管,其中,左、右殼體為對稱結(jié)構,并通過焊接形成一個內(nèi)部密閉的殼體,焊接焊縫連續(xù)沿殼體的四周邊沿處展開,其中,所述左殼體、右殼體為不銹鋼材質(zhì)沖壓件,且向外側(cè)設計為外凸結(jié)構,并在外側(cè)面上設置有一個用于卡住電池芯的凹槽,并在左、右殼體的四對轉(zhuǎn)角處為用于安裝出液管的回流孔,頂部中間的一對為安裝進液管的裝配孔;
      [0010]所述導液片內(nèi)部腔室為冷卻液通道,所述冷卻液通道的間隙在5毫米至10毫米之間,所述導液片整體為四周密封的凸字形,并在上部的突起處設置有進液口,進液口設置為安裝進液管的圓孔,所述導液片的邊沿嵌入在左、右殼體的接縫內(nèi),并在導液片的四周設置有聚乙烯膠槽形成膠縫,所述導液片兩側(cè)分別與左、右殼體之間形成均溫場,所述均溫場間距控制在10至20毫米之間;
      [0011 ]在導液片的中部兩側(cè)面上分別設置有對稱的中心孔和螺旋布液槽孔,其中,所述中心孔直徑在10毫米左右,螺旋布液槽以中心孔為中心螺旋布置,所述螺旋布液槽孔為弧形縫隙,且在螺旋布液槽孔的側(cè)邊焊接一個擾動片,所述擾動片為記憶合金材質(zhì),其中,當冷卻液為80攝氏度時,擾動片為高溫相,所述螺旋布液槽孔為打開狀態(tài),形成100 %流動通道,當冷卻液低于80攝氏度時,擾動片為低溫相形狀,所述螺旋布液槽孔為節(jié)流狀態(tài);
      [0012]在所述導液片上的四個轉(zhuǎn)角處設置有與殼體上所述回流孔對應的通孔,所述通孔與冷卻液通道非貫通;
      [0013]所述殼體和導液片通過四根出液管和一根進液管進行連接,并在進液管和出液管與殼體、導液片接觸部位使用密封圈進行密封,在進液管插入到導液片空腔內(nèi)的一段設置有進液孔,在出液管插入到導液片空腔內(nèi)的一段設置有出液孔。
      [0014]所述進液管與出液管外接液栗和散熱器形成外循環(huán)管路,且在外循環(huán)管路中設置有一個安全蓄壓泄壓裝置。
      [0015]進一步地,在左、右殼體的內(nèi)表面設置有自中間向四周螺旋分布的螺旋突起,所述螺旋突起與所述螺旋布液槽相對設置,且設置在螺旋分布槽的反方向。
      [0016]進一步地,所述均溫組件內(nèi)灌注的冷卻介質(zhì)成分是由質(zhì)量比為95-99%的150N三類基礎油,1.0-5.0%的二酚基丙烷,0.005%甲基硅油或甲基硅油酯,0.05%磷酸三甲酚酯,0.1 %硫化聚異丁烯,100PPM的破乳劑T1001或LZ5957,以及0.2-0.3%的琥珀酸酯磺酸鹽組成。
      [0017]進一步地,所述電池芯的電極位于側(cè)向。
      [0018]所述安全蓄壓泄壓裝置為氣囊,氣囊設置在回油管路中,在氣囊的正上側(cè)設置有一個泄壓閥。
      [0019]本發(fā)明的有益效果是:
      [0020]均溫組件的設置,可以將電池芯產(chǎn)生的熱量帶走,并可以對均溫組件中的冷卻介質(zhì)的流動速度加以控制,達到控制電池芯內(nèi)部溫度的目的。
      [0021]制造成本低,可靠性好,其中外側(cè)與電池芯結(jié)合的殼體采用金屬鈑金件,導熱性能良好,且在周邊進行壓力焊連接,并配合導液片四周的密封膠密封,形成密閉效果,方式冷卻介質(zhì)零泄漏。
      [0022]殼體本身具有一定的彈性,且結(jié)合均溫場的空間,可以滿足電池芯之間熱脹冷縮的要求。
      [0023]均溫場的存在,尤其是螺旋布液槽孔的存在使得冷卻介質(zhì)可以更加均勻的被分布并直接作用在殼體內(nèi)壁上,使得溫度場分布更加均勻,提高降溫效果。
      [0024]冷卻通道中設置有擾流片,且為記憶合金材質(zhì),可以根據(jù)冷卻液的溫度自動調(diào)節(jié)開合大小,達到節(jié)流和溫控的目的。
      【附圖說明】
      [0025]圖1為本發(fā)明的原理圖(正面)。
      [0026]圖2為本發(fā)明的原理圖(側(cè)面)。
      [0027]圖3為本發(fā)明的剖視圖。
      [0028]圖4為本發(fā)明的緊固狀態(tài)不意圖。
      [0029]圖5為左殼體(右殼體)的立體圖。
      [0030]圖6為導液片的立體圖。
      [0031]圖7為密封圈的立體圖。
      [0032]圖8為本發(fā)明的局部放大圖。
      [0033]圖9為氣囊的示意圖。
      [0034]圖10為新能源車中的電池散熱系統(tǒng)。
      [0035]圖11為實施例二的示意圖。
      [0036]圖中:I電池芯,2均溫組件,21左殼體,211外凸結(jié)構,212凹槽,22右殼體,221焊縫,222穿孔,23導液片,231冷卻液通道,232進液口,233聚乙烯膠槽,234中心孔,235螺旋布液槽孔,2351擾動片,236通孔,24進液管,25出液管,3均溫場,41第一密封圈,42第二密封圈,4安全蓄壓泄壓裝置,5散熱器,6拉桿,21’螺旋突起。
      【具體實施方式】
      [0037]如圖1至圖9所示,針對動力電池均溫效果差、冷卻液對電池芯冷卻不均勻、以及冷卻系統(tǒng)構造復雜等缺陷,本發(fā)明的保護主體如下:
      [0038]開發(fā)的是一種具有均溫效果的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),可以使得動力電池保持在基本穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi),并將波動控制在合理的范圍內(nèi)。
      [0039]同時本發(fā)明提供的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng)結(jié)構如下:
      [0040]包括電池芯I和均溫組件2,其中電池芯I為平板狀,例如鋰電池電池芯,其中的電池芯的電極集成在一側(cè),一般設計為平板狀、或者塊狀,并在其上設置有電極,根據(jù)位置安排,下面重點對均溫組件進行詳細的分析。由于本發(fā)明的重點不在于電池芯的改進,故對電池芯的結(jié)構不做詳細的介紹。
      [0041]動力電池在充放電過程中由于內(nèi)部溫度的累計,會有較大的溫度上升現(xiàn)象,尤其是在汽車加速行駛的過程中,更是會形成較大的升溫,這種升溫的現(xiàn)象在外會變現(xiàn)為電池芯體積的略微增大,殼體的膨脹,通過溫度計進行測試,溫度可以升至100度甚至以上,這種升溫會造成動力電池的壽命降低,進一步地影響其安全性能,例如自燃。
      [0042]實施例一,在制作均溫組件2的過程中,需要對電池芯I升溫過程造成的變形、膨脹進行考量,并綜合利用其變形,達到有效控制溫度升溫的過程目的。
      [0043]均溫組件2包括左殼體21、右殼體22、導液片23和進液管24、出液管25,其中,左、右殼體為對稱結(jié)構,并通過扣合和四周焊接一體成型,形成一個完整的殼體,以左殼體21為例進行詳細說明,左殼體21采用不銹鋼材質(zhì)的薄板沖壓而成,且向外側(cè)設計為外凸結(jié)構211,用于和導液片配合,參考圖5,并在外側(cè)面上設置有一個用于卡住電池芯的凹槽212,在殼體的外側(cè)固定電池芯,所述電池芯的電極位于側(cè)向,兩兩左右殼體扣合后通過壓力焊的方式焊接形成一體,其中焊縫221沿殼體的四周邊沿處展開,并在左、右殼體上形成五對穿孔222,其中位于四對轉(zhuǎn)角處的為四個回流孔,頂部中間的一對為裝配孔,用于裝配工藝中和進液管進行配合,分別用于安裝進液管和出液管。
      [0044]導液片23,采用兩個對稱的金屬薄板件組合而成,組合方式為焊接連接,其中具有一個內(nèi)腔,為冷卻液通道231,上述的冷卻液通道231的間隙控制5至10毫米之間,導液片23整體為凸字形,四周進行封邊,并在上部的突起處設置有進液口 232,進液口設置為圓孔,用于安裝進液管,并利用密封圈進行防漏處理,注意,此處的防漏設計要求較低,并非為絕對防漏,使用普通橡膠墊圈即可。
      [0045]上述的導液片23四周恰好與上述的左、右殼體合并后形成的邊沿重合,形成吻合,并在導液片的四周設置有聚乙烯膠槽233,在上述的聚乙烯膠槽中預先填充聚乙烯膠,在裝配的過程中,通過加熱的方式使得聚乙烯膠融化,并形成膠縫,導液片23的邊沿嵌入在左右殼體的接縫內(nèi),通過加熱的方式可以對左右殼體的接縫自內(nèi)側(cè)密封,形成較好的密封效果,防止液體外漏。通過上述的密封膠密封和壓力焊雙道密封,可以保證連接處周向的泄漏概率小于萬分之一,保證電池組件的使用安全。
      [0046]導液片23兩側(cè)分別與左、右殼體之間形成均溫場3,此處的均溫場在空間形態(tài)上是一個小小的細縫,且導液片與左右殼體之間的均溫場3間距控制在10至20毫米之間,也就是是冷卻液通道的2倍左右。
      [0047]同時,均溫場的存在還可以使得外部殼體具有一定的伸縮空間,可以彌補電池芯熱膨脹情況下的空間需求。
      [0048]在導液片23的中部兩側(cè)面上分別設置有對稱的中心孔234和螺旋布液槽孔235,參考圖1和圖6,其中中心孔234直徑在10毫米左右,螺旋布液槽孔235為窄的縫隙,布置方式為螺旋狀,且在螺旋布液槽孔235的側(cè)邊焊接一個擾動片2351,該擾動片為記憶合金材質(zhì),該記憶合金具有雙程記憶效應。其中,合金加熱到80攝氏度左右時,恢復高溫相形狀,低于八十度時又能恢復低溫相形狀,即在80攝氏度時具有變形界限,其中,高溫相時,為螺旋布液槽孔打開狀態(tài),形成100 %流動通道,低溫相時,為螺旋布液槽孔節(jié)流狀態(tài),此處的節(jié)流并非是完全關閉,事實上,處于基本關閉狀態(tài),比如,仍然保留5%的流動通道,即節(jié)流,參考圖8,雙點畫線為打開狀態(tài),實現(xiàn)為節(jié)流狀態(tài)。在上述的導液片上的四周設置有與殼體上的四個穿孔對應的通孔236,為裝配孔,該通孔236不與上述的冷卻液通道231貫通,是獨立的,僅僅用于裝配。
      [0049]上述的擾流片2351與螺旋布液槽孔235側(cè)邊之間通過壓力焊進行連接,形成均勻的焊接點。
      [0050]上述殼體和導液片通過四根出液管25和一根進液管24進行連接,并在進液管和出液管與殼體、導液片接觸部位使用密封圈進行密封,其中,密封圈包括第一密封圈41和第二密封圈42,第一密封圈41中設置在外側(cè)的殼體與進、出液管之間,第二密封圈42設置在導液片與進、出液管之間,并在進液管插入到導液片空腔內(nèi)的一段設置有進液孔,在出液管25插入到導液片空腔內(nèi)的一段設置有出液孔,冷卻液在進液管、導液片內(nèi)腔、螺旋布液槽、均溫場和出液管循環(huán)后將電池芯的熱量帶走,形成冷卻,在此過程中,冷卻液在螺旋布液槽孔235的走向的控制下,冷卻液呈現(xiàn)螺旋狀的流動,形成擾動,并帶走表面熱量,解決現(xiàn)有的冷卻方式中冷卻液空循環(huán)的問題,提高冷卻效果,由于螺旋布液槽孔235基本覆蓋在導液片23的正面和背面,可以同時對外側(cè)的殼體進行直噴,冷的冷卻液直接作用在外側(cè)的左右殼體內(nèi)壁上,使得殼體直接降溫,進而帶動電池芯快速降溫,使得冷卻液在此處形成均溫場,避免冷卻液在對電池芯冷卻的過程中的冷卻不均勻的問題。提高冷卻效果和效率。
      [0051]同時本實施例中,當電池芯溫度上升時,擾動片2351具有根據(jù)溫度調(diào)節(jié)開口大小的能力,當打開時,冷卻介質(zhì)流動通道增大,冷卻速率加快,當溫度降低到合理的范圍之后,又可以實現(xiàn)快速的關閉、調(diào)小,使得溫控效果更加突出。
      [0052]上述的電池芯和均溫組件彼此間隔疊加,最后使用四個拉桿6進行拉緊即可,形成一體,也就是本發(fā)明所稱的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng)。
      [0053]進液管24與出液管25外循環(huán)采用液栗和散熱模式,其中液栗采用微型液栗,散熱與汽車自帶的散熱器5進行連通,利用汽車散熱器將熱量散發(fā)掉,參考圖10。
      [0054]為保證系統(tǒng)的安全性能,在外循環(huán)中設置有一個安全蓄壓泄壓裝置4,該裝置為一個蓄壓氣囊,在外界重大沖擊下具有自動泄壓的功能,降低冷卻液的自身壓力,更加安全。
      [0055]安全蓄壓泄壓裝置4結(jié)構如下:包括氣囊,氣囊設置在回油管路中,即與出油管進行連接,并將氣囊安裝在汽車前方,并通過橡膠帶等柔性帶進行捆綁固定,形成一種柔性安裝,在氣囊的正上側(cè)設置有一個泄壓閥,
      [0056]實施例二,如圖11,在左、右殼體的內(nèi)表面設置有自中間向四周螺旋分布的螺旋突起21 ’,該螺旋突起21 ’與上述的螺旋布液槽235相對設置,且基本設置在螺旋分布槽的反方向,形成均勻一致的結(jié)構,在外力的作用下,向外側(cè)分散,提高外殼體表面近處的冷卻和流動速率。
      [0057]上述的冷卻液體采用低粘度混合油,具有防爆效果,其成分包括:由質(zhì)量比為95-99%的150N三類基礎油,1.0-5.0%的二酚基丙烷,0.005%甲基硅油或甲基硅油酯,0.05%磷酸三甲酚酯,0.1 %硫化聚異丁烯,100??1的破乳劑11001或1^5957,以及0.2-0.3%的琥珀酸酯磺酸鹽組成,該專用混合油具有良好的高溫穩(wěn)定性,具有防爆性能,能夠滿足動力電池在高溫情況下的使用要求,尤其是能夠降低動力電池閃爆引發(fā)的危險。
      [0058]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述,并非對本發(fā)明的范圍進行限定,在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下,本領域相關技術人員對本發(fā)明的各種變形和改進,均應擴如本發(fā)明權利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
      【主權項】
      1.可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),包括電池芯(1)、均溫組件(2)和散熱器(5),其中,所述電池芯(I)為平板狀,所述電池芯和均溫組件彼此間隔疊加并使用拉桿(6)進行拉緊,其特征在于, 所述均溫組件(2)包括左殼體(21)、右殼體(22)、導液片(23)和進液管(24)、出液管(25),其中,左、右殼體為對稱結(jié)構,并通過焊接形成一個內(nèi)部密閉的殼體,焊接焊縫(221)連續(xù)沿殼體的四周邊沿處展開,其中,所述左殼體(21)、右殼體(22)為金屬沖壓件,且向外側(cè)設計為外凸結(jié)構(211),并在外側(cè)面上設置有一個用于卡住電池芯的凹槽(212),并在左、右殼體的四對轉(zhuǎn)角處為用于安裝出液管的回流孔,頂部中間的一對為安裝進液管的裝配孔; 所述導液片(23)內(nèi)部腔室為冷卻液通道(231),所述冷卻液通道(231)的間隙在5毫米至10毫米之間,所述導液片(23)整體為四周密封的凸字形,并在上部的突起處設置有進液口(232),所述進液口設置為安裝進液管的圓孔,所述導液片(23)的邊沿嵌入在左、右殼體的接縫內(nèi),并在導液片的四周設置有聚乙烯膠槽(233),聚乙烯膠槽內(nèi)涂膠形成膠縫,所述導液片(23)兩側(cè)分別與左、右殼體之間形成均溫場(3),所述均溫場(3)間距在10至20毫米之間; 在導液片(23)的中部兩側(cè)面上分別設置有對稱的中心孔(234)和螺旋布液槽孔(235),其中,所述中心孔(234)直徑在10毫米,所述螺旋布液槽孔以中心孔為中心螺旋布置,所述螺旋布液槽孔(235)為弧形縫隙,且在螺旋布液槽孔(235)的側(cè)邊焊接一個擾動片(2351),所述擾動片為記憶合金材質(zhì),其中,當冷卻液為80攝氏度時,擾動片為高溫相,所述螺旋布液槽孔為打開狀態(tài),形成100%流動通道,當冷卻液低于80攝氏度時,擾動片為低溫相形狀,所述螺旋布液槽孔為節(jié)流狀態(tài); 在所述導液片上的四個轉(zhuǎn)角處設置有與殼體上所述回流孔對應的通孔(236),所述通孔(236)與冷卻液通道(231)彼此不貫通; 所述殼體和導液片通過四根出液管(25)和一根進液管(24)進行連接,所述進液管、出液管與殼體、導液片接觸部位使用密封圈進行密封,在進液管插入到導液片空腔內(nèi)的一段設置有進液孔,在出液管(25)插入到導液片空腔內(nèi)的一段設置有出液孔; 所述進液管(24)與出液管(25)外接液栗和散熱器(5)形成循環(huán)管路,且在循環(huán)管路中設置有一個安全蓄壓泄壓裝置(4)。2.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),其特征在于,在左、右殼體的內(nèi)表面設置有自中間向四周螺旋分布的螺旋突起(21’),所述螺旋突起(21’)與所述螺旋布液槽(235)相對設置,且設置在螺旋分布槽的反方向。3.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),其特征在于,所述均溫組件內(nèi)灌注的冷卻介質(zhì)成分是由質(zhì)量比為95-99%的150N三類基礎油,1.0-5.0%的二酚基丙烷,0.005 %甲基硅油或甲基硅油酯,0.05 %磷酸三甲酚酯,0.1 %硫化聚異丁烯,100PPM的破乳劑T100lSLZ5957,以及0.2-0.3%的琥珀酸酯磺酸鹽組成。4.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),其特征在于,所述電池芯的電極位于側(cè)向。5.根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)節(jié)式動力電池散熱系統(tǒng),其特征在于,所述安全蓄壓泄壓裝置(4)為氣囊,氣囊設置在回油管路中,在氣囊的正上側(cè)設置有一個泄壓閥。
      【文檔編號】H01M10/613GK105895989SQ201610308666
      【公開日】2016年8月24日
      【申請日】2016年5月10日
      【發(fā)明人】陳華鋒
      【申請人】濟南陸枋志合信息技術有限公司
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