控溫型動力電池包的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控溫型動力電池包，用于解決散熱問題。它包括電池芯、均溫片和殼體，所述殼體包括主殼體、上頂板和端蓋，主殼體內(nèi)部隔板與隔板之間安裝有電池芯，且在電池芯的兩側(cè)分別填充有導(dǎo)熱硅膠和均溫片，隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔，為冷卻通道。所述光熱集熱板安裝在車頂位置，且光熱集熱板的介質(zhì)進(jìn)出口分別通過液泵連接到冷去液出口和冷卻液進(jìn)口，散熱器與所述光熱集熱板并列設(shè)置。本發(fā)明采用陶瓷殼體，具有較好的導(dǎo)熱、抗爆性能，且能夠避免熱張冷縮，給動力電池的安全運行帶來保證，保證在運行的過程中，始終在安全的控制范圍之內(nèi)。
【專利說明】
控溫型動力電池包
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及動力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有溫控功能的動力電池包。 【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，對于純電動汽車的研究已經(jīng)越來越趨于成熟化，由于純電動汽車具有高效、環(huán)保的特點，它在未來的幾十年內(nèi)將逐步替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車，成為世界各大城市交通線路的主要交通工具。但對于純電動汽車的供能源泉一一動力電池的性能卻在很大程度上制約了電動汽車的發(fā)展，往往電池的使用壽命、環(huán)保性和安全可靠性決定了電動汽車的品質(zhì)和新能源汽車的運行狀況。
[0003]動力電池是一種能為各種交通工具提供電能的電池，相對普通對小型設(shè)備供電的電池而言，它具有較大的電能儲備，能夠滿足較大電能的需求。動力鋰離子電池之所以成為當(dāng)今世界的研究熱點，主要是因為在其使用過程中具有多方面的應(yīng)用特點，如高能量密度， 高安全性，高倍率部分荷電狀態(tài)下的循環(huán)使用，循環(huán)壽命可達(dá)3000次以上，工作溫度范圍寬 (_3(TC ?65。〇 等。
[0004]通常，動力電池在各種場合應(yīng)用時都需以較高的電流進(jìn)行充放電，過程中常伴有放熱反應(yīng)發(fā)生。溫度對動力電池的性能有至關(guān)重要的影響，動力電池對于溫度的變化往往非常敏感，電池溫度的差異性決定著電池的使用壽命和它的穩(wěn)定性，鋰離子電池最適宜的工作環(huán)境溫度為在〇°C?30°C之間。具體來說，溫度對于電池的影響表現(xiàn)在兩個方面:當(dāng)溫度較低時，限制了動力電池的室溫動力學(xué)特性，化學(xué)反應(yīng)速度幔，能量易散失，不能滿足使用要求；當(dāng)溫度較高時，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)明顯加劇，且反應(yīng)速率和溫度成級數(shù)關(guān)系，溫度每增加1(TC，化學(xué)反應(yīng)速度加倍，會使得電池內(nèi)阻相對變小，電池效率得到提升。但是，較高的溫度同樣也加速有害反應(yīng)速率，易損壞極板，也易產(chǎn)生過充，嚴(yán)重影響電池的使用壽命，對電池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久損壞。尤其在電池使用過程中，當(dāng)受到焦耳熱，反應(yīng)熱，極化熱等影響，大量的熱量聚集，溫度急劇上升，影響電池壽命和循環(huán)效率，嚴(yán)重的甚至引起爆炸，故要有一定的溫度限制。
[0005]目前電池包的主要散熱裝置主要采用的是離心式電池散熱風(fēng)扇，即風(fēng)冷，以外轉(zhuǎn)子式的三相永磁同步電機作為驅(qū)動電機，散熱風(fēng)口采用的是固定式窗格，實現(xiàn)對蓄電池的散熱。在夏天時，當(dāng)環(huán)境溫度較高，只需要打開散熱風(fēng)扇就可以對電池進(jìn)行散熱了。然而，當(dāng)進(jìn)入冬天時，電池的工作環(huán)境溫度較低，固定式窗格依會將冷氣放入電池箱中。電池中的溫度過低，不利于電池的電化學(xué)反應(yīng)，無法滿足使用要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種帶有溫控結(jié)構(gòu)的動力電池包，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的動力電池的散熱裝無法根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)散熱性能的問題，以及電池?zé)o法在最佳狀態(tài)工作的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:具有溫控功能的動力電池包，包括電池芯、均溫片和殼體，其特征在于，所述電池芯為平板狀，所述電池芯的電極集成在電池芯上側(cè)，
[0008]所述均溫片包括金屬絲網(wǎng)和石墨，所述石墨填充在金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)孔中并通過壓制工藝形成具有一定彈性的均溫片；
[0009]所述殼體包括主殼體、上頂板和端蓋，其中，所述主殼體是由底板和三個側(cè)板組成的敞口結(jié)構(gòu)，并在主殼體內(nèi)部設(shè)置有若干彼此平行設(shè)置的隔板，所述隔板與隔板之間安裝有電池芯，且在電池芯的兩側(cè)分別填充有導(dǎo)熱硅膠和均溫片，所述端蓋設(shè)置在主殼體一側(cè)； 在所述隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔，所述通孔上端與第一凹槽連通，下端與第二凹槽連通；[〇〇1〇]所述上頂板通過螺釘安裝在主殼體的頂部，且在上頂板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個第三凹槽，所述第三凹槽與第一凹槽對應(yīng)設(shè)置，且在第三凹槽的四周設(shè)置有與所述隔板配合的第三密封槽，所述第三密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈；在每一個第三凹槽對應(yīng)的上頂板上對應(yīng)的設(shè)置一個冷卻液出口，在所述上頂板的四周設(shè)置有第一密封槽，第一密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈;在所述上頂板的頂部設(shè)置有電極缺口，
[0011]在主殼體的下側(cè)安裝固定一個下端蓋，在下端蓋內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有均流布流槽，所述均流布流槽包括主通道、副通道和穩(wěn)壓通道，條狀所述主通道位于下端蓋的中央位置，在下端蓋的兩側(cè)為兩個對稱設(shè)置的穩(wěn)壓通道，所述穩(wěn)壓通道為自主通道向兩側(cè)逐漸傾斜形成的斜槽，所述下端蓋的四周設(shè)置有第二密封槽和橡膠密封圈；
[0012]在主通道兩側(cè)設(shè)置有若干連通主通道和穩(wěn)壓通道的副通道，在穩(wěn)壓通道中均勻的布置有若干圓錐形的紊流突起，所述紊流突起尖部與所述通孔同心且插入到通孔處;在所述主通道中設(shè)置有一個向下貫穿下端蓋的冷卻液進(jìn)口(46)，
[0013]所述主殼體為陶瓷構(gòu)件；
[0014]所述端蓋、上頂板和下端蓋皆為鋁合金構(gòu)件。
[0015]進(jìn)一步地，所述電池芯為鋰電池電池芯。
[0016]進(jìn)一步地，所述金屬絲網(wǎng)采用10目規(guī)格不銹鋼絲網(wǎng)。
[0017]技術(shù)效果為:
[0018]采用陶瓷殼體，具有較好的導(dǎo)熱、抗爆性能，且能夠避免熱張冷縮，給動力電池的安全運行帶來保證，保證在運行的過程中，始終在安全的控制范圍之內(nèi)。
[0019]整個系統(tǒng)采用外循環(huán)給動力電池降溫，根據(jù)溫控系統(tǒng)調(diào)控，用于控制液栗的速度， 達(dá)到均溫的目的。其中液栗的控制是在電控系統(tǒng)的調(diào)配下完成的。
[0020]金屬和非金屬各自發(fā)揮各自的性能特點，并解決了電池自膨脹、散熱、加熱、抗爆等一系列容易出現(xiàn)的問題，提高了電池包整體的性能?！靖綀D說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的原理圖。
[0022]圖2為電池包的立體圖。
[0023]圖3為圖2中隔板處的剖視圖。[〇〇24]圖4為主殼體的立體圖。[〇〇25]圖5為主殼體的俯視圖。[0〇26]圖6為底板的立體圖。
[0027]圖7為上頂板的立體圖。
[0028]圖8為本發(fā)明與電動轎車的示意圖。[〇〇29] 圖中:1電池芯，2殼體，21主殼體，211底板，212側(cè)板，213隔板，214通孔，22上頂板，221電極缺口，23端蓋，3均溫片，41第一凹槽，42第二凹槽，43第三凹槽，45冷卻液出口，46冷卻液進(jìn)口，51第一密封槽，52第二密封槽，53第三密封槽，54均流布流槽，541主通道，542副通道，543穩(wěn)壓通道，544紊流突起，61微型液栗，62散熱器，63光熱集熱板，64電磁閥?！揪唧w實施方式】
[0030]如圖1至圖7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、不抗爆、以及冷卻系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜等缺陷，本發(fā)明的保護主體如下:
[0031]開發(fā)的是一種具有均溫效果的動力電池包，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)。
[0032]本發(fā)明提供的動力電池包結(jié)構(gòu)如下:[0033 ] 包括電池芯1、均溫片3、殼體2，其中電池芯1為平板狀，例如鋰電池電池芯，其中的電池芯1的電極集成在一側(cè)，包括正、負(fù)電極，一般設(shè)計為平板狀、或者塊狀，并在其上設(shè)置有電極，根據(jù)位置安排，下面重點對均溫片進(jìn)行詳細(xì)的分析。由于本發(fā)明的重點不在于電池芯的改進(jìn)，故對電池芯的結(jié)構(gòu)不做詳細(xì)的介紹。
[0034]動力電池在充放電過程中由于內(nèi)部溫度的累積，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，通過溫度測試，溫度可以升至1〇〇度甚至以上，這種升溫偏離了電池的最佳工作范圍，會造成動力電池的壽命降低，進(jìn)一步地影響其安全性能，例如自燃和自爆。
[0035]另外，在寒冷的冬季，外界氣溫較低，例如零下20度，會影響動力電池的放電，需要增加溫控系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制。[〇〇36]在溫控的過程中，電池芯的體積會發(fā)生變化，熱脹冷縮，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，一控制其形變。
[0037]在制作均溫片的過程中，需要對電池芯1升溫過程造成的變形、膨脹進(jìn)行考量，并綜合利用其變形，達(dá)到有效控制溫度升溫的目的。
[0038]均溫片3為石墨薄片，包括金屬絲網(wǎng)和石墨，其中金屬絲網(wǎng)采用10目規(guī)格，石墨填充在金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)孔中，形成具有一定彈性的均溫片，且石墨在金屬絲網(wǎng)的作用下，不易發(fā)生破碎，且能夠具有一定的伸縮性能。[〇〇39] 殼體部分包括主殼體21、上頂板22和端蓋23,其中，主殼體21是由底板211和三個側(cè)板212組成的，并在底板和一個側(cè)板之間設(shè)置有若干彼此平行設(shè)置的隔板213,隔板與隔板之間的空腔為電池芯安裝空間，其中隔板與上述的主殼體是一體的成型的，上述的主殼體21為陶瓷構(gòu)件，在隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔214,該通孔214上端與第一凹槽41 連通，下端與第二凹槽42連通，其中第一凹槽和第二凹槽的作用在于提供一個均流空間，用于液體的均勻分布。
[0040]為控制電池包的整體尺寸，隔板的厚度控制在5毫米左右，通孔直徑在2毫米左右， 并有利于殼體重量的降低。
[0041]上頂板22為一個矩形板，采用鋁合金二次機加工形成，通過螺釘安裝在主殼體的頂部，且在上頂板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個第三凹槽43，第三凹槽43與第一凹槽對應(yīng)設(shè)置，且在第三凹槽43的四周設(shè)置有與上述的隔板配合的第三密封槽53，第三密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈，用于隔板處的密封。[〇〇42] 在每一個第三凹槽43對應(yīng)的上頂板上對應(yīng)的設(shè)置一個冷卻液出口 45,用于外界冷卻液循環(huán)管路。
[0043]在上述的上頂板的四周設(shè)置有第一密封槽51，第一密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈。
[0044]在上述上頂板22的頂部設(shè)置有電極缺口 221，電池芯的電極可以通過該缺口露出， 便于電纜的連接。
[0045]在主殼體21的下側(cè)安裝固定一個下端蓋5,下端蓋5通過螺釘固定在底部，在下端蓋內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有均流布流槽54，均流布流槽包括主通道541、副通道542和穩(wěn)壓通道543， 其中主通道541位于下端蓋的中央位置，在下端蓋的兩側(cè)為兩個穩(wěn)壓通道543,兩個穩(wěn)壓通道對稱設(shè)置，穩(wěn)壓通道為自主通道向兩側(cè)逐漸傾斜形成的斜槽，也就是說，穩(wěn)壓通道是自下端蓋的中央位置向兩側(cè)逐漸加深的。
[0046]下端蓋的四周設(shè)置有第二密封槽52,用于和上述的底板進(jìn)行配合，防止漏液。
[0047]在主通道兩側(cè)設(shè)置有若干副通道542，用于主通道和穩(wěn)壓通道之間的連通，使得主通道中的冷卻液可以順利的到穩(wěn)壓通道中，由于穩(wěn)壓通道的空腔面積較大，主通道過來的冷卻液到達(dá)后，冷卻液的流速降低，形成穩(wěn)定狀態(tài)的冷卻液。
[0048]在穩(wěn)壓通道中均勻的布置有若干紊流突起544,該紊流突起544與上述隔板中的通孔一一對應(yīng)設(shè)置，紊流突起544為圓錐形，且尖部與通孔同心且微微插入到通孔洞孔處，形成紊流作用。
[0049]在主通道541中設(shè)置有一個向下貫穿下端蓋的冷卻液進(jìn)口 46,用于冷卻液的供給。
[0050]端蓋23,若干個，設(shè)置在主殼體一側(cè)，用于內(nèi)部電池芯的封堵和檢修，需要檢修時， 打開側(cè)面的封堵蓋即可。
[0051]上述的端蓋、上頂板、下端蓋采用鋁合金材質(zhì)，質(zhì)輕，且能夠滿足安裝要求。主殼體采用陶瓷構(gòu)件，導(dǎo)熱性能好，便于導(dǎo)熱。[〇〇52]電池芯1安裝在隔板與隔板之間的空間內(nèi)，安裝時，在電池芯的一側(cè)均勻涂裝導(dǎo)熱硅膠，然后塞入到隔板與熱板之間的縫隙內(nèi)，然后在電池芯的另一側(cè)(無硅膠)，在電池芯與隔板之間塞入均溫片3,均溫片用于實現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)，實現(xiàn)最大程度的導(dǎo)熱。[〇〇53]上述電池芯多個彼此并列設(shè)置，并可以在隔板中靠近電池芯位置設(shè)置溫度傳感器，用于采集電池芯的溫度，冷卻介質(zhì)的流速和溫度可控，使得電池包內(nèi)的溫度可控，冷卻液在循環(huán)后將電池芯的熱量帶走，形成冷卻。[〇〇54]且陶瓷構(gòu)件熱膨脹系數(shù)小，在電池發(fā)熱后，電池芯作為一個單體會發(fā)生膨脹，均溫片會在電池芯的壓迫下發(fā)生變形，而主殼體的熱變形幾乎為零，可以保證電池包的總體積不會發(fā)生變化，進(jìn)而保證電池包的安全。[〇〇55]主殼體為敞口結(jié)構(gòu)，便于制造。
[0056]在發(fā)生爆炸時，殼體的存在，可是使得電池芯的爆炸沖擊力得到緩解，且電池芯單個爆炸力度是有限的，隔板的存在使得多個電池芯之間形成獨立的空間，不會造成彼此的影響。
[0057]冷卻介質(zhì)外循環(huán)采用液栗和散熱模式，其中液栗采用微型液栗61，散熱與汽車自帶的散熱器62進(jìn)行連通，利用汽車散熱器將熱量散發(fā)掉，散熱器充當(dāng)冷水箱的作用，參考圖 8〇[〇〇58]加熱介質(zhì)外循環(huán)采用液栗和光熱加熱模式，其中，液栗采用微型液栗61，加熱與光熱集熱板63進(jìn)行連通，光熱集熱板采用太陽能光熱集熱板，安裝在車頂位置，利用太陽能進(jìn)行加熱，對動力電池組進(jìn)行加熱，便于溫度的迅速提升，參考圖8。[〇〇59]上述的冷卻和加熱是在電磁閥64的控制下進(jìn)行切換的。
[0060]冬季采用光熱集熱板給電池包加熱，夏季利用散熱器給電池包降溫，并配合轎車的溫控控制系統(tǒng)，控制其溫度。
[0061]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(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員對本發(fā)明的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)擴如本發(fā)明權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.控溫型動力電池包，包括電池芯(1)、均溫片(3)和殼體(2)，其特征在于，所述電池芯 (1)為平板狀，所述電池芯(1)的電極集成在電池芯上側(cè)，所述均溫片(3)包括金屬絲網(wǎng)和石墨，所述石墨填充在金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)孔中并通過壓制 工藝形成具有一定彈性的均溫片；所述殼體包括主殼體(21)、上頂板(22)和端蓋(23)，其中，所述主殼體(21)是由底板 (211)和三個側(cè)板(212)組成的敞口結(jié)構(gòu)，并在主殼體內(nèi)部設(shè)置有若干彼此平行設(shè)置的隔板 (213)，所述隔板與隔板之間安裝有電池芯，且在電池芯的兩側(cè)分別填充有導(dǎo)熱硅膠和均溫 片，所述端蓋(23)設(shè)置在主殼體一側(cè)；在所述隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔(214)，所 述通孔(214)上端與第一凹槽(41)連通，下端與第二凹槽(42)連通；所述上頂板(22)通過螺釘安裝在主殼體的頂部，且在上頂板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個第三 凹槽(43)，所述第三凹槽(43)與第一凹槽對應(yīng)設(shè)置，且在第三凹槽(43)的四周設(shè)置有與所 述隔板配合的第三密封槽(53)，所述第三密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈；在每一個第三凹槽 (43)對應(yīng)的上頂板上對應(yīng)的設(shè)置一個冷卻液出口(45)，在所述上頂板的四周設(shè)置有第一密 封槽(51)，第一密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈；在所述上頂板(22)的頂部設(shè)置有電極缺口 (221)，在主殼體(21)的下側(cè)安裝固定一個下端蓋(5)，在下端蓋內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有均流布流槽 (54 )，所述均流布流槽包括主通道(541 )、副通道(542)和穩(wěn)壓通道(543 )，條狀所述主通道 (541)位于下端蓋的中央位置，在下端蓋的兩側(cè)為兩個對稱設(shè)置的穩(wěn)壓通道(543)，所述穩(wěn) 壓通道為自主通道向兩側(cè)逐漸傾斜形成的斜槽，所述下端蓋的四周設(shè)置有第二密封槽(52) 和橡膠密封圈；在主通道兩側(cè)設(shè)置有若干連通主通道和穩(wěn)壓通道的副通道(542)，在穩(wěn)壓通道中均勻 的布置有若干圓錐形的紊流突起(544)，所述紊流突起(544)尖部與所述通孔同心且插入到 通孔處;在所述主通道(541)中設(shè)置有一個向下貫穿下端蓋的冷卻液進(jìn)口(46)，所述主殼體(21)為陶瓷構(gòu)件；所述端蓋(23)、上頂板(22)和下端蓋(5)皆為鋁合金構(gòu)件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控溫型動力電池包，其特征在于，所述電池芯為鋰電池電池 芯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控溫型動力電池包，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)采用10目規(guī)格 不銹鋼絲網(wǎng)。
【文檔編號】H01M10/653GK105977579SQ201610592446
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月26日
【發(fā)明人】張福謙
【申請人】張福謙