動力電池熱控箱體的制作方法

動力電池熱控箱體的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種動力電池熱控箱體，其特征是：設置用于集裝動力電池組的箱體，在箱體中分別形成制冷間室和電池集裝室；利用風機使蒸發器產生的冷量在縱向氣流通道中流動；電池集裝室方塊電池形成電池組層疊成電池排，各電池排間隔設置，在電池排中相鄰的兩層電池組之間放置導熱板，導熱板在電池組的四周凸伸于，并在前端粘貼有加熱片，尾部在橫向氣流通道中形成翅片。本實用新型能解決因換熱面積過小而導致不能對每個單體電池進行有效熱管理的問題，同時實現動力電池溫度場分布均勻，溫度調節迅速，且電池箱體的密封設計，安全性高，能量利用率高。
【專利說明】
動力電池熱控箱體
技術領域
[0001]本實用新型涉及新能源汽車動力電池熱管理技術領域，具體涉及一種電動汽車動力電池熱控箱體。
【背景技術】
[0002]電動汽車的關鍵技術之一是動力電池，電池的好壞決定著電動汽車的成本和電動汽車的續駛里程，而成本和續駛里程是新能源汽車能否為廣大消費者接受，以及迅速得到普及的關鍵因素。除電池本身的制造工藝外，針對動力電池的熱管理也是決定電池性能的重要因素，主要體現在如下方面:
[0003]—、在高溫環境下，特別是在炎熱的夏季，動力電池在充放電過程中和高溫環境下使用時會釋放出大量的熱，并因空間所限產生熱量累積，累積的熱量不能及時排出將使電池包的溫度快速上升，此時需要啟動散熱系統對動力電池進行冷卻;在低溫環境下，特別是在寒冷的冬季，動力電池工作性能很差，甚至因低溫而無法正常運行，此時需要對電池加熱進行升溫，使之處于最佳的使用溫度水平。
[0004]二、電池中有電解液、電極、隔板等各種材料，高溫會加速材料的老化速率，當電池組中各電池模塊溫差較大時，高溫部分的老化速率會明顯快于低溫部分，隨著時間的積累不同電池之間的物性差異將越加明顯，從而破壞了電池組的一致性，最終使整組電池提前失效。
[0005]二、若是動力電池組的散熱和加熱結構設計不完善，會引起電池包中各模塊之間溫度分布不均勻，使得每個電池單體的工作環境不一樣，這也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。
[0006]現有技術中，電動汽車上的動力電池多采用方塊電池，方塊電池維護成本低、循環壽命長、工作溫度范圍廣、高比能量等高水平的性能，相比于圓柱形電池，方塊電池還具有運輸及安裝便利的特點，因此在電動汽車中得到廣泛應用。
[0007]考慮到成本和制作工藝方面的因素，目前電動汽車動力電池熱管理系統采用的熱控介質大都是空氣，用來進行加熱或冷卻的空氣需要流過每一塊方塊電池。由于電動汽車中的動力電池數量可能很多，且方塊電池與空氣換熱面積有限，因此，這種形式很難充分對每一塊方塊電池進行空氣溫度的調節;不僅如此，僅僅依靠空氣在電池的表面進行換熱，無法保證方塊電池的一致性以及電池包溫度場的均勻性，導致電動汽車內的動力電池工作環境較差。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種動力電池熱控箱體，以期實現電動汽車動力電池的快速有效散熱降溫或加熱升溫，維持電池的正常工作、延長其使用壽命，降低使用成本。
[0009]本實用新型為解決技術問題采用如下技術方案:
[0010]本實用新型動力電池熱控箱體的結構特點是:
[0011]設置用于集裝動力電池組的箱體，在所述箱體中，利用箱體前端板和與箱體前端板平行的擋板構成制冷間室，所述擋板在箱體的頂板和底板之間形成封閉，阻止氣流在豎直平面中流動，所述擋板與箱體的左右兩側板相間隔，在箱體的左右兩側形成縱向氣流通道；由所述擋板與箱體后端板構成電池集裝室；
[0012]在所述制冷間室中，處在制冷間室的斷面上設置有蒸發器和風機，利用風機使蒸發器產生的冷量在縱向氣流通道中流動；
[0013]在所述電池集裝室中，平行于擋板布置多排呈矩形的電池排，相鄰兩道電池排之間留有間距形成橫向氣流通道，各道電池排分別由多層電池組層疊而成，各層電池組是由多塊方塊電池在同一平面上并行且緊貼排布；
[0014]在各道電池排中、處在相鄰的兩層電池組之間放置一片導熱板，所述導熱板的寬度和長度分別大于電池組的寬度和長度，以使導熱板在電池組的四周凸伸于電池組，在凸伸于電池組的前端的導熱板上粘貼有加熱片，凸伸于電池組的尾部的導熱板處在所述橫向氣流通道中形成翅片。
[0015]本實用新型動力電池熱控箱體的結構特點也在于:在所述的箱體的左右兩側板的內側壁上分別設置有楔形導流板，使所述縱向氣流通道的流道面積在擋板所在位置為最大，在遠離擋板的箱體的尾部端板所在位置為最小。
[0016]本實用新型動力電池熱控箱體的結構特點也在于:所述凸伸于電池組的尾部的導熱板形成有折彎部，所述折彎部是朝向箱體的頂板或底板方向折彎。
[0017]本實用新型動力電池熱控箱體的結構特點也在于:所述各導熱板在其折彎部為整體同向折彎，或將折彎部沿橫向剪切為多折彎片，相鄰折彎片呈異向折彎，整體折彎部成交替錯落。
[0018]本實用新型動力電池熱控箱體的結構特點也在于:所述折彎部的折彎角度為15°_75。。
[0019]本實用新型動力電池熱控箱體的結構特點也在于:在所述箱體的導熱板與電池組之間設置有石墨導熱墊。
[0020]與現有技術相比，本實用新型有益效果體現在:
[0021]1、本實用新型合理布擋板和電池，在箱體內分別形成縱向氣流通道和橫向氣流通道，有效避免了氣流短路，實現氣流的均勻分布和有序流動，使各電池能得到快速有效的散熱或升溫，以此維持電池的正常工作、延長使用壽命，降低使用成本。
[0022]2、本實用新型中楔形導流板，使得通過每條橫向氣流通道內的氣體流量接近相等，這樣每條橫向通道內氣流的換熱量基本一致，從而保證不同排之間電池溫度的一致性。
[0023]3、本實用新型中將加熱片粘貼各導熱板上，由于導熱板設置每層電池組之間，其有效分布能夠實現對每一個單體電池的有效加熱，動力電池的外殼一般為導熱系數較高的鋁材或者不銹鋼，能夠快速實現電池外殼的升溫，從而實現對內部電池材料的快速加熱。
[0024]4、本實用新型中設置石墨導熱墊有效提高了導熱性，并提高導熱均勻性，避免電池組內部溫度場分布不均勻的問題，保證各電池的一致性。
[0025]5、本實用新型中折彎翅片增加了導熱板的換熱面積，增強氣了氣流擾動，避免了散熱通風工況下加熱片對導熱板折彎翅片散熱的阻礙，提高傳熱效率，其設計簡單、成本低、結構緊湊，節省空間。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型內部結構示意圖；
[0027]圖2是本實用新型俯視結構不意圖；
[0028]圖3是為圖2的A_A#lj面不意圖；
[0029]圖4是本實用新型中相鄰兩層電池組結構示意圖；
[0030]圖5是本實用新型另一實施方式內部結構示意圖；
[0031 ]圖6是本實用新型另一實施方式俯視結構示意圖；
[0032]圖7是圖6的B-B剖面示意圖；
[0033]圖8是本實用新型另一實施方式中相鄰兩層電池組結構圖。
[0034]圖中標號:I箱體，2蒸發器，3風機，4擋板，5楔形導流板，6電池組，7導熱板，7-1折彎部，8隔塊，9加熱片，10石墨導熱墊。
【具體實施方式】
[0035]本實施例中動力電池熱控箱體的結構形式是:
[0036]如圖1和圖2所示，設置用于集裝動力電池組的箱體1，在箱體I中，利用箱體前端板和與箱體前端板平行的擋板4構成制冷間室，擋板4在箱體的頂板和底板之間形成封閉，阻止氣流在豎直平面中流動，擋板4與箱體的左右兩側板相間隔，在箱體I的左右兩側形成縱向氣流通道；由擋板4與箱體后端板構成電池集裝室。在制冷間室中，處在制冷間室的斷面上設置有蒸發器2和風機3，蒸發器2與風機3高度均小于制冷間室的高度，利用風機3使蒸發器2產生的冷量在縱向氣流通道中流動。
[0037]如圖3、圖4和圖5所示，在電池集裝室中，平行于擋板4布置2-10排呈矩形的電池排，相鄰兩道電池排之間留有5_20mm的間距形成橫向氣流通道，各道電池排分別由2-20層電池組6層疊而成，各層電池組6是由2-10塊方塊電池在同一平面上并行且緊貼排布。在每排電池排、蒸發器2及風機3的頂部填充有隔塊，填充每排電池排、蒸發器2以風機3的頂面與箱體的頂板之間的間隙，避免氣流在此處間隙形成短路。
[0038]在各道電池排中、處在相鄰的兩層電池組6之間放置一片導熱板7，導熱板7的寬度和長度分別大于電池組6的寬度和長度，以使導熱板7在電池組6的四周凸伸于電池組6，在凸伸于電池組6的前端的導熱板7上粘貼有加熱片9，凸伸于電池組6的尾部的導熱板7處在橫向氣流通道中形成翅片。將加熱片9貼在每排每層電池上的導熱板7的一側，在加熱工況下，關閉風機3，能夠實現對每一個方塊電池的導熱換熱式加熱。方塊電池的外殼通常為鋁材或者不銹鋼，其導熱系數高，能夠快速實現方塊電池外殼的升溫，從而實現對方塊電池內部材料的快速加熱;這一結構形式避免了散熱通風工況下加熱片9對導熱板7的折彎部7-1散熱的阻礙，保證導熱板7具有較大的換熱面積，降低了風機3的功率需求。
[0039]本實施例中相應的結構設置也包括:
[0040]如圖5和圖6所示，在的箱體I的左右兩側板的內側壁上分別設置有楔形導流板5，使縱向氣流通道的流道面積在擋板4所在位置為最大，在遠離擋板4的箱體I的尾部端板所在位置為最小。凸伸于電池組6的尾部的導熱板7形成有折彎部7-1，折彎部7-1是朝向箱體I的頂板或底板方向折彎。
[0041]具體實施中，各導熱板7在其折彎部7-1為整體同向折彎，是指整體朝上，或整體朝下折彎。如圖1、圖2、圖3和圖4所示;或是如圖5、圖6、圖7和圖8所示的采用另一種實施式，是將折彎部7-1沿橫向剪切為多折彎片，相鄰折彎片呈異向折彎，是指相鄰兩片折彎片中一個折彎片為朝上折彎，另一個折彎片則為朝下折彎，使整體折彎部7-1成交替錯落;折彎部7-1的折彎角度為15°-75°折彎角是指折彎部與水平面的夾角。本實施例中導熱板7的折彎部7-1形成橫向氣流通道中的翅片，這一形式結構簡單、成本較低，在折彎部7-1上生成二次換熱面積不僅增大了總換熱面積，而且其結構緊湊，節省箱體空間，通過電池組6、石墨導熱墊10以及導熱板7所組成單元的串并聯組合，可以在橫向氣流通道低壓降要求下滿足對方塊電池的換熱需要。不僅如此，當空氣進入橫向氣流通道后，利用折彎部7-1對通道內的空氣進行分流，增強了對氣流的擾動，有效提高了對方塊電池的傳熱效率。
[0042]如圖4所示，在箱體I的導熱板7與電池組6之間設置有石墨導熱墊10，利用石墨導熱墊10良好的導熱性和均勻性，在傳熱過程中，石墨導熱墊10對方塊電池及加熱片9產生的熱量迅速擴散，有效避免了箱體I內部由于局部溫度過高或過低而產生溫度場分布不均勻的問題，保證了方塊電池的一致性。
[0043]當溫度過高需要對動力電池進行冷卻時，電動汽車空調制冷回路工作，啟動蒸發器2，通過控制系統控制風機3開始工作，箱體I內的空氣在風機3的驅動下經過蒸發器2形成冷空氣，冷空氣進入電池組6與楔形導流板5之間的一側縱向氣流通道，在楔形導流板5的導流作用下，一側縱向氣流通道中的冷卻空氣均勻進入各道橫向氣流通道，并經另一側縱向氣流通道后回到蒸發器2，形成閉路內部循環。動力電池產生的熱量經過石墨導熱墊10傳遞到導熱板7，通過冷空氣對導熱板7的折彎部7-1進行冷卻，實現對動力電池的冷卻。
[0044]當溫度過低需要對動力電池進行加熱時，蒸發器2與風機3不工作，通過控制系統控制加熱片9工作，加熱片9上產生的熱量通過導熱板7，并通過石墨導熱墊10傳遞到方塊電池，實現對動力電池的加熱。
【主權項】
1.一種動力電池熱控箱體，其特征是: 設置用于集裝動力電池組的箱體(I)，在所述箱體(I)中，利用箱體前端板和與箱體前端板平行的擋板(4)構成制冷間室，所述擋板在箱體的頂板和底板之間形成封閉，阻止氣流在豎直平面中流動，所述擋板與箱體的左右兩側板相間隔，在箱體(I)的左右兩側形成縱向氣流通道；由所述擋板(4)與箱體后端板構成電池集裝室； 在所述制冷間室中，處在制冷間室的斷面上設置有蒸發器(2)和風機(3)，利用風機(3)使蒸發器(2)產生的冷量在縱向氣流通道中流動； 在所述電池集裝室中，平行于擋板(4)布置多排呈矩形的電池排，相鄰兩道電池排之間留有間距形成橫向氣流通道，各道電池排分別由多層電池組(6)層疊而成，各層電池組(6)是由多塊方塊電池在同一平面上并行且緊貼排布； 在各道電池排中、處在相鄰的兩層電池組(6)之間放置一片導熱板(7)，所述導熱板(7)的寬度和長度分別大于電池組(6)的寬度和長度，以使導熱板(7)在電池組(6)的四周凸伸于電池組(6)，在凸伸于電池組(6)的前端的導熱板(7)上粘貼有加熱片(9)，凸伸于電池組(6)的尾部的導熱板(7)處在所述橫向氣流通道中形成翅片。2.根據權利要求1所述的動力電池熱控箱體，其特征是:在所述的箱體(I)的左右兩側板的內側壁上分別設置有楔形導流板(5)，使所述縱向氣流通道的流道面積在擋板(4)所在位置為最大，在遠離擋板(4)的箱體(I)的尾部端板所在位置為最小。3.根據權利要求1所述的動力電池熱控箱體，其特征是:所述凸伸于電池組(6)的尾部的導熱板(7)形成有折彎部(7-1)，所述折彎部(7-1)是朝向箱體(I)的頂板或底板方向折彎。4.根據權利要求3所述的動力電池熱控箱體，其特征是:所述各導熱板(7)在其折彎部(7-1)為整體同向折彎，或將折彎部(7-1)沿橫向剪切為多折彎片，相鄰折彎片呈異向折彎，整體折彎部(7-1)成交替錯落。5.根據權利要求3或4所述的動力電池熱控箱體，其特征是:所述折彎部(7-1)的折彎角度為 15°-75°。6.根據權利要求1所述的動力電池熱控箱體，其特征是:在所述箱體(I)的導熱板(7)與電池組(6)之間設置有石墨導熱墊(10)。
【文檔編號】H01M10/615GK205609635SQ201620447810
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】唐志國, 周嘉, 閔小滕, 劉輕輕
【申請人】合肥工業大學