一種高效熱管理汽車動力電池包的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高效熱管理汽車動力電池包，包括一開設有蜂窩狀的鉆孔的酚醛泡沫制電池支架；每個鉆孔的內壁上均設有一層硅基底，該硅基底上設有一層絕緣導熱材料，每個鉆孔內均設有一電池單體，所有電池單體通過鎳片實現串聯；電池支架的上表面覆蓋有一層硅基底，該硅基底上設有一層絕緣導熱材料，該絕緣導熱材料上設有一金屬導熱板。本發明能夠自我進行有效的熱管理，避免電池包中各電池單體之間的溫度出現不均衡，避免了對電池單體的一致性及電池荷電狀態估計的準確性的影響，從而大大提高了電池充放電循環效率，避免電池的功率和能量發揮受到不良影響，從根本上杜絕了熱失控，大大延長了電池包的壽命、安全性和可靠性。
【專利說明】
一種高效熱管理汽車動力電池包
技術領域
[0001 ]本發明屬于汽車動力電池領域，具體而言，涉及一種高效熱管理汽車動力電池包。
【背景技術】
[0002]電池作為電動汽車上裝載電池組的主要儲能裝置，是混動/電動汽車的關鍵部件，其性能直接影響混動/電動汽車的性能。目前電池普遍存在循環壽命短、使用性能受溫度影響大等缺點，加之車輛空間有限，電池工作中產生的熱量累積，會造成電池包中各單元之間的溫度不均衡，影響電池單體的一致性及電池荷電狀態(soc)估計的準確性，從而降低電池充放電循環效率，影響電池的功率和能量發揮，嚴重時還將導致熱失控，最終影響到電動汽車的壽命、系統安全性和可靠性。
[0003]據蓋世汽車網綜合外電報道，2014年福特汽車在北美市場召回7.4萬輛老款混動車，原因是這些車輛的電子混合動力系統可能發生過熱，并導致車輛發生突然熄火。根據鳳凰汽車的報道，此前特斯拉汽車(Tesla)召回其29222輛Model S汽車，原因也是擔心電池充電器、電線或墻面電源可能過熱。因此，電池包的熱管理成為影響新能源汽車產業生存和發展的瓶頸問題，熱管理技術將成為電動汽車顯學。
[0004]目前現有的新能源汽車動力電池包熱管理技術通常采用液冷和風冷這兩種手段。例如特斯拉汽車所采用的液冷技術，是通過在電池單體周圍包圍一圈金屬導熱片，并在其中注入形似凝膠般的散熱劑，從而達到給每支電池單體進行散熱的目的；這種方法雖然散熱效果良好，但其成本較高。又例如風冷技術，也就是所謂的強制排風，是通過在電池包的兩側開孔，將氣流從一側的開孔中吹入，氣流經過電池包內部后再由另一側的開孔吹出；這種方法的缺點是，吹入電池包的氣流會在相鄰的最外側電池單體之間產生渦流，因此氣流只會沿著最外側電池單體的表面流動，根本無法出入到位于內部的電池單體，從而造成靠外側的電池單體溫度低，位于內部的電池單體溫度高，反而進一步導致了電池包溫度不均的情況。
[0005]酚醛泡沫是一種新型難燃、防火低煙保溫材料(限定條件下)，其主要成分為苯酚和甲醛，它是由酚醛樹脂加入發泡劑、固化劑及其它助劑制成的閉孔硬質泡沫塑料。它最突出的特點是不燃、低煙、抗高溫歧變，它克服了原有泡沫塑料型保溫材料易燃、多煙、遇熱變形的缺點，保留了原有泡沫塑料型保溫材料質輕、施工方便等特點，其具體的特性如下:
I)防火性能優異
保溫層采用酚醛泡沫，并與其他材料復合用于建筑保溫，基本可以達到國家防火標準BI級，從根本上杜絕外保溫火災發生的可能性，使用溫度范圍為-250°C~+150°C。
[0006]2)保溫節能效果突出
酚醛保溫板具有良好的保溫隔熱性能，其導熱系數約為0.023W/(m.k)，遠遠低于市場上常用的無機、有機外墻保溫產品，可以達到更高的節能效果。
[0007]3)質輕、不吸水
酚醛保溫板質量輕，容重一般為30—80Kg/m3 ο同時酚醛保溫板不吸水，不怕雨淋。
[0008]4)安全環保
酚醛保溫板為環保綠色產品，不會刺激皮膚，不會對人體造成任何傷害，燃燒時無毒煙釋放(限定條件下，超過燃燒限定值釋放甲醛、一氧化碳等)。
[0009]5)尺寸穩定性好
酚醛保溫板具有非常好的尺寸穩定性，無論在什么環境下，均不會出現收縮、變形等情況。
[0010]6)用途廣泛
酚醛保溫板不僅可以用于建筑外墻外保溫系統，還可以應用于活動房、凈化車間、冷庫彩鋼夾芯板，空調風管、管道保溫、幕墻保溫、屋頂隔熱、機房機柜保溫、設備保溫、碳晶電熱板保溫及各種需要保溫隔熱的領域。
【發明內容】
[0011]為了解決現有電動汽車電池包熱管理效果不佳的問題，本發明旨在提供一種高效熱管理汽車動力電池包，其能夠自我進行有效的熱管理，保證電池包內電池單體的一致性，提尚其使用壽命和可靠性。
[0012]為達到上述技術目的及效果，本發明通過以下技術方案實現:
一種高效熱管理汽車動力電池包，包括一個采用酚醛泡沫制成的電池支架，所述電池支架上開設有蜂窩狀的鉆孔，每個所述鉆孔均垂直貫穿所述電池支架;每個所述鉆孔的內壁上均設置有一層納米級的第一硅基底，所述第一硅基底上附著有一層第一絕緣導熱材料，每個所述鉆孔內均設置有一支電池單體，構成電池單體矩陣，所有所述電池單體通過鎳片實現串聯，所述第一絕緣導熱材料與所述電池單體的外壁緊密接觸;所述電池支架的上表面覆蓋有一層納米級的第二硅基底，所述第二硅基底將所述電池支架的上表面、所述第一硅基底的上表面、所述第一絕緣導熱材料的上表面以及所述電池單體的上表面全部覆蓋，所述第二硅基底上附著有一層第二絕緣導熱材料，所述第二絕緣導熱材料上設置有一塊金屬導熱板。
[0013]進一步的，所述第一絕緣導熱材料和所述第二絕緣導熱材料均為氧化鋁顆粒、氧化鎂顆粒或氮化硼顆粒中的一種。
[0014]進一步的，所述金屬導熱板的材質為鋁或銅。
[0015]進一步的，所述金屬導熱板上均勻地設置有散熱鰭片。
[0016]進一步的，所述金屬導熱板內鋪設有呈蛇型的加熱管。
[0017]本發明的工作原理如下:
1、電池支架因其采用酚醛泡沫制成，因此它具備了絕緣、阻燃、隔熱、結構穩定、不易變形的特性。電池支架上的鉆孔的孔徑略大于電池單體的直徑，因此當鉆孔的內壁依次附著了硅基底和絕緣導熱材料后，電池單體可以緊密安插在鉆孔內，并且由于酚醛泡沫的結構穩定，電池單體可以長時間的緊密固定在鉆孔內，即便經過無數次的插拔，也不會出現松動的情況。
[0018]2、當電池包工作時，每支電池單體均會產生熱量，由于鉆孔內的硅基底具有絕緣性，以及酚醛泡沫電池支架具有的阻燃、隔熱的特性，因此熱量無法向四周擴散，其只能沿著電池單體外壁上的絕緣導熱材料往上傳導，隨后熱量經上部的硅基底和絕緣導熱材料，由電池包上部的金屬導熱板進行散熱。
[0019]3、當電池包因處于低溫狀態而無法正常工作時，可以對金屬導熱板內的加熱管進行通電，加熱管隨之發熱，熱量經金屬導熱板以及其下方的硅基底和絕緣導熱材料傳遞到鉆孔內的絕緣導熱材料，從而給電池單體進行加熱，使其能夠正常工作。
[0020]本發明的有益效果如下:
本發明充分利用酚醛泡沫的絕緣、隔熱、阻燃的特性，并通過硅基底和絕緣導熱材料的配合，能夠成功的將電池單體產生的熱量向電池包上部的金屬導熱板傳遞，進行集中散熱；同時，當電池包處于低溫狀態而無法正常工作時，可對金屬導熱板進行加熱，熱量亦會沿著硅基底和絕緣導熱材料向下傳遞給低溫的電池單體，使其得以正常工作。
[0021 ]本發明能夠自我進行有效的熱管理，避免電池包中各電池單體之間的溫度出現不均衡，避免了對電池單體的一致性及電池荷電狀態(soc)估計的準確性的影響，從而大大提高了電池充放電循環效率，避免電池的功率和能量發揮受到不良影響，從根本上杜絕了熱失控，大大延長了電池包的壽命、安全性和可靠性。
[0022]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1為本發明電池支架的立體結構示意圖；
圖2為本發明電池支架的俯視圖；
圖3為本發明電池支架與電池單體組合的俯視圖；
圖4為本發明電池包的剖視圖；
圖5為本發明金屬導熱板內加熱管的結構示意圖；
圖6為本發明金屬導熱板的一種實施例的結構示意圖。
[0024]圖中標號說明:1、電池支架;2、鉆孔;3、第一硅基底;4、第一絕緣導熱材料;5、電池單體;6、第二硅基底;7、第二絕緣導熱材料;8、金屬導熱板;9、鎳片；10、散熱鰭片；11、加熱管。
【具體實施方式】
[0025]下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。
[0026]參見圖1-4所示，一種高效熱管理汽車動力電池包，包括一個采用酚醛泡沫制成的電池支架I，所述電池支架I上開設有蜂窩狀的鉆孔2，每個所述鉆孔2均垂直貫穿所述電池支架I;每個所述鉆孔2的內壁上均設置有一層納米級的第一硅基底3，所述第一硅基底3上附著有一層第一絕緣導熱材料4，每個所述鉆孔2內均設置有一支電池單體5，構成電池單體矩陣，所有所述電池單體5通過鎳片9實現串聯，所述第一絕緣導熱材料4與所述電池單體5的外壁緊密接觸;所述電池支架I的上表面覆蓋有一層納米級的第二硅基底6，所述第二硅基底6將所述電池支架I的上表面、所述第一硅基底3的上表面、所述第一絕緣導熱材料4的上表面以及所述電池單體5的上表面全部覆蓋，所述第二硅基底6上附著有一層第二絕緣導熱材料7，所述第二絕緣導熱材料7上設置有一塊金屬導熱板8。
[0027]進一步的，所述第一絕緣導熱材料4和所述第二絕緣導熱材料7均為氧化鋁、氧化鎂或氮化硼中的一種。
[0028]進一步的，所述金屬導熱板8的材質為鋁或銅。
[0029]進一步的，參見圖6所示，所述金屬導熱板8上均勻地設置有散熱鰭片10。
[0030]進一步的，參見圖5所示，所述金屬導熱板8內鋪設有呈蛇型的加熱管11。
[0031]本發明的工作原理如下:
電池支架因其采用酚醛泡沫制成，因此它具備了絕緣、阻燃、隔熱、結構穩定、不易變形的特性。電池支架上的鉆孔的孔徑略大于電池單體的直徑，因此當鉆孔的內壁依次附著了硅基底和絕緣導熱材料后，電池單體可以緊密安插在鉆孔內，并且由于酚醛泡沫的結構穩定，電池單體可以長時間的緊密固定在鉆孔內，即便經過無數次的插拔，也不會出現松動的情況。
[0032]當電池包工作時，每支電池單體均會產生熱量，由于鉆孔內的硅基底具有絕緣性，以及酚醛泡沫電池支架具有的阻燃、隔熱的特性，因此熱量無法向四周擴散，其只能沿著電池單體外壁上的絕緣導熱材料往上傳導，隨后熱量經上部的硅基底和絕緣導熱材料，由電池包上部的金屬導熱板進行散熱。
[0033]當電池包因處于低溫狀態而無法正常工作時，可以對金屬導熱板內的加熱管進行通電，加熱管隨之發熱，熱量經金屬導熱板以及其下方的硅基底和絕緣導熱材料傳遞到鉆孔內的絕緣導熱材料，從而給電池單體進行加熱，使其能夠正常工作。
[0034]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高效熱管理汽車動力電池包，其特征在于:包括一個采用酚醛泡沫制成的電池支架(I)，所述電池支架(I)上開設有蜂窩狀的鉆孔(2)，每個所述鉆孔(2)均垂直貫穿所述電池支架(I);每個所述鉆孔(2)的內壁上均設置有一層納米級的第一硅基底(3)，所述第一硅基底(3)上附著有一層第一絕緣導熱材料(4)，每個所述鉆孔(2)內均設置有一支電池單體(5)，構成電池單體矩陣，所有所述電池單體(5)通過鎳片(9)實現串聯，所述第一絕緣導熱材料(4)與所述電池單體(5)的外壁緊密接觸;所述電池支架(I)的上表面覆蓋有一層納米級的第二硅基底(6)，所述第二硅基底(6)將所述電池支架(I)的上表面、所述第一硅基底(3)的上表面、所述第一絕緣導熱材料(4)的上表面以及所述電池單體(5)的上表面全部覆蓋，所述第二硅基底(6)上附著有一層第二絕緣導熱材料(7)，所述第二絕緣導熱材料(7)上設置有一塊金屬導熱板(8)。2.根據權利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包，其特征在于:所述第一絕緣導熱材料(4)和所述第二絕緣導熱材料(7)均為氧化鋁顆粒、氧化鎂顆粒或氮化硼顆粒中的一種。3.根據權利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包，其特征在于:所述金屬導熱板(8)的材質為鋁或銅。4.根據權利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包，其特征在于:所述金屬導熱板(8 )上均勻地設置有散熱鰭片(1 )。5.根據權利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包，其特征在于:所述金屬導熱板(8)內鋪設有呈蛇型的加熱管(11)。
【文檔編號】H01M10/6556GK106025126SQ201610359946
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】管飛, 張揚軍
【申請人】蘇州太浦新能源科技有限公司