擴散體8，套裝連接縫隙可填裝導熱膠，即界面導熱材料層，該實施例中，熱擴散板2位于加大熱擴散體8的腰部；另一種是套裝在導熱柱3上的導熱套筒12，導熱套筒12既起到緊密連接導熱柱3和熱擴散板2的作用，又起到加大熱擴散體加強導熱的作用。加大熱擴散體8和熱擴散板2之間，導熱套筒12和熱擴散板2之間分別通過焊接或者新型三維打印技術連接，套裝縫隙可填裝導熱膠或者局部焊接，增加界面接觸面積，降低熱阻。
[0051]如圖5所示，導熱柱3的截面可以為圓形，方形，菱形或星形。
[0052]如圖6?12所示，在計算機數值模擬過程中，熱擴散板2、導熱柱3、電池包箱體底部6材料均為鋁合金6063，熱擴散板2厚度為1mm，電池型號為18650鋰電池(其中18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，O表示為圓柱形電池)，發熱功率模擬大倍率放電下發熱情況，發熱量為4W，電池包箱體底部6設為定溫298K(25°C)。
[0053]如圖6所示，沒有熱擴散板2和導熱柱3時，其散熱主要依賴于電池包箱體底部6導熱和側面自然對流，由于自身熱阻和緩沖下絕緣板7的影響，電池I內部溫度梯度高，電池I頂部局部溫度最高，局部溫度達到423K(150°C)，電池I底部的局部溫度最低，為380K(由于電池底部緊貼緩沖下絕緣板，因此圖6?9和圖11?12中的最下面一段淺色虛線填充區域為是底部絕緣材料溫度梯度，并非電池內部溫差。)，電池內部溫差為43K。
[0054]如圖7?9所示，當采用熱擴散板2時，電池I上部熱量可直接通過熱擴散板2、導熱柱3向電池箱體底部散熱，從而降低電池上部的熱阻，避免電池溫度急劇升高。同時，由于每個電池I都和電池包箱體底部6相連形成導熱通路，電池溫度均勻性好，避免了因溫度梯度造成的部分電池容量過快衰減，從而提高電池整體壽命和使用年限。如圖7所示，在熱擴散板安裝高度為H= 30mm時，電池等溫線最高溫度346K，電池局部最低溫度為327K，電池內部溫差為19K;如圖8所示，在熱擴散板安裝高度為H=40mm時，電池局部最高溫度338K，電池局部最低溫度為328K，電池內部溫差為1K;如圖9所示，在熱擴散板安裝高度為H=50mm時，電池局部最高溫度340K，電池局部最低溫度為332K，電池內部溫差為8K。不同的熱擴散板安裝高度對電池的最高溫度及電池內部溫差有明顯影響，由圖7?1可以看到，在本例下，安裝高度為40mm時，電池內部的等溫線最高溫度為338K，為三個實施例中的電池局部最高溫度的最低值;安裝高度為50mm時，電池內部的溫差最小，為8K。
[0055]如圖11?12所示，添加相變材料可以進一步降低溫度上升。在本實施例中，采用石蠟作為相變材料，其溶點設為313K(40°C)，基于加熱900S的數值模擬溫度云圖示于圖11?12中。模擬結果表明，由于相變材料的潛熱吸熱作用，使得電池最高溫度降低。在H = 40mm下，電池等溫線最高溫度為324K，局部溫度接近326K，電池局部最低溫度為313K，電池內部溫度差為13K，比沒有添加相變材料時溫度水平要低。而在安裝高度H = 30mm、添加相變材料情況下，電池局部最高溫332K，電池局部最低溫度為314K，電池內部溫度差18K，這表明，添加相變材料是H=40mm的安裝情況優于H=30mm情形。
【主權項】
1.一種動力電池的散熱裝置，其特征在于: 開口向上的電池包箱體內立式間隔布置若干個柱形電池(I)，電池(I)底部與電池包箱體底部(6)之間襯墊緩沖下絕緣板(7); 在電池頂部和底部之間的電池包箱體內橫向配置至少一塊熱擴散板(2)，熱擴散板(2)上開設與電池(I)對應的通孔，通孔內緣具有加大熱擴散體(8)，加大熱擴散體(8)緊密外套電池(I)外壁； 在電池周圍間隔配置若干個導熱柱(3)，導熱柱(3)緊密接觸熱擴散板(2)和電池包箱體。2.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于: 所述熱擴散板(2)下方的電池包箱體空間內填充相變材料層(5)，或者熱塑性灌封材料層，或者絕緣導熱油，或者具有導熱填料的復合絕緣導熱油； 所述的相變材料層(5)為包含相變溫度在30?80°C的石蠟、脂肪酸和無機鹽相變材料中的一種或多種的相變材料層； 所述熱塑性灌封材料層為導熱率大于0.2W/mK的有機硅、聚氨酯材料層； 所述絕緣導熱油是導熱率大于0.05W/mK的有機導熱油； 所述填充導熱填料為導熱率在I Off/mK以上的絕緣顆粒。3.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于: 所述加大熱擴散體(8)和電池(I)之間填充界面導熱材料層； 所述界面導熱材料層為以聚氨酯、有機硅、環氧樹脂或丙烯酸為基體，導熱率不小于0.2W/mK的導熱粘結膠層。4.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于:所述通孔在熱擴散板(2)上叉排或者順排，導熱柱(3)在電池包箱體內叉排或者順排，導熱柱(3)與電池(I)間隔平行排列。5.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于:所述熱擴散板(2)上的通孔沖壓成形，所述加大熱擴散體(8)為沖壓時在通孔內緣形成的70?90度翻折面。6.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于:所述熱擴散板(2)為鋁、銅、鈦、鐵等高導熱率金屬板，厚度為0.3?3mm;所述導熱柱(3)為鋁、銅等高導熱率金屬柱體。7.根據權利要求6所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于:所述熱擴散板(2)為鋁板或鋁合金板，其外表面覆蓋一層經陽極氧化鈍化處理后，具有中壓電絕緣強度的氧化膜層。8.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于:所述導熱柱(3)截面為圓形，方形，菱形或星形。9.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于:所述導熱柱(3)與熱擴散板(2)之間通過固定螺栓(11)、焊接固定，或者導熱套筒(12)固定，導熱柱(3)和電池包箱體底部(6)之間通過固定螺栓(11)固定或者焊接固定。10.根據權利要求1所述的動力電池的散熱裝置，其特征在于:在電池包箱體內配置上絕緣定位板(10)，上絕緣定位板(10)緊套在電池(I)頂部，所述電池包箱體通過空氣冷卻或者液體冷卻，電池箱體材料為金屬鋁，并帶有加強筋。
【專利摘要】一種動力電池的散熱裝置，開口向上的電池包箱體內立式間隔布置若干個柱形電池，靠近電池頂部，在電池包箱體內配置上絕緣定位板，上絕緣定位板緊套在電池上，電池底部與電池包箱體底部之間襯墊緩沖下絕緣板，在上絕緣定位板和緩沖下絕緣板之間配置熱擴散板，熱擴散板外緣緊貼電池包箱體側壁，熱擴散板上開設與電池對應的通孔，通孔具有加大熱擴散體，緊密外套在電池外壁，兩者之間填充界面導熱材料層，在電池周圍間隔配置若干個導熱柱，導熱柱上下兩端分別緊密接觸熱擴散板和電池包箱體，熱擴散板下方填充相變材料層或熱塑性灌封材料層。本裝置傳熱強化效果優良，散熱效果更好，溫度分布更均勻，外形緊湊，結構簡單，適用于動力電池系統。
【IPC分類】H01M10/659, H01M10/625, H01M10/6554, H01M10/613, H01M10/655
【公開號】CN105655665
【申請號】
【發明人】張恒運, 夏欣, 王之偉, 金光燦
【申請人】上海工程技術大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年2月3日