專(zhuān)利名稱(chēng)：具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，屬于具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
由于動(dòng)力電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不太穩(wěn)定，當(dāng)在高溫下使用時(shí)可能會(huì)引發(fā)電池內(nèi)部發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，若熱量來(lái)不及散失而在電池內(nèi)部迅速積聚，電池可能會(huì)出現(xiàn)漏液、放氣、冒煙等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)電池發(fā)生劇烈燃燒且發(fā)生爆炸。由于動(dòng)力設(shè)備性能和品質(zhì)很大程度上依賴(lài)所配置的電池堆的性能，特別是電池的可靠性、循環(huán)性能和成本等。在電池堆進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的充電和放電過(guò)程中引起的溫度不均衡是導(dǎo)致電池組失效的重要原因之一，因此合理有效的電池管理系統(tǒng)成為決定電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)等動(dòng)力設(shè)備電池商業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)，必須加大在該方面的研發(fā)力度。目前，市場(chǎng)上動(dòng)力電池普遍都采用最為簡(jiǎn)單的空氣冷卻方式，極少采用其它的冷卻方式。然而，當(dāng)電池在惡劣的熱環(huán)境下工作時(shí)，僅僅依靠簡(jiǎn)單的空氣冷卻方式很難冷卻到電池的最佳工作溫度，同時(shí)也不能保證各電池間溫度的一致性，從而電池性能難以很好的發(fā)揮、導(dǎo)致電池壽命減短，動(dòng)力性能降低。因此，在此類(lèi)工作環(huán)境下，動(dòng)力電池要獲得比較好的冷卻效果，必須考慮采用高效的冷卻方式來(lái)保證電池性能的優(yōu)化，所以開(kāi)發(fā)高效的、結(jié)構(gòu)緊湊的動(dòng)力電池冷卻裝置是很有必要的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池在比較惡劣的熱環(huán)境下電池模塊整體有效地降溫，又能滿(mǎn)足各電池單體間溫度分布的均衡，將電池內(nèi)部的溫度控制在合理的范圍內(nèi)，從而達(dá)到動(dòng)力設(shè)備的最佳運(yùn)行條件，延長(zhǎng)電池壽命的同時(shí)提高動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力性能的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，包括有電池單體、換熱器殼體、單個(gè)電池、截流板、蓋板，其中換熱器殼體所設(shè)的中空腔體內(nèi)裝設(shè)有若干個(gè)電池單體，電池單體是以1 20個(gè)小型單個(gè)電池放入換熱器管內(nèi)進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)或者混合連接后組成的電池束，且換熱器殼體上還設(shè)有能使相變材料或液體進(jìn)入換熱器殼體內(nèi)的液體進(jìn)口管或相鄰電池單體之間的空隙及電池單體與換熱器殼體之間的空隙填充有泡沫材料，換熱器殼體內(nèi)還裝設(shè)有控制流體的流速的截流板，換熱器殼體的兩端還裝設(shè)有蓋板。上述每單個(gè)電池都包括有正、負(fù)兩個(gè)極柱，相鄰兩個(gè)單個(gè)電池采用首尾連接，其中一個(gè)電池的正極柱和另外一個(gè)電池的負(fù)極柱使用螺絲連接，且螺絲的螺紋與電池的極柱螺紋相吻合；單個(gè)電池的外徑與換熱器管的內(nèi)徑相等。上述蓋板通過(guò)螺栓固定在換熱器殼體的兩端，且上述換熱器殼體內(nèi)裝設(shè)的1 10個(gè)圓柱電池單體位于換熱器蓋板附近的電池極柱通過(guò)蓋板內(nèi)部設(shè)置的凸肩固定。[0007]上述換熱器殼體采用銅、或銅鋁合金或者塑料做出。上述裝設(shè)在換熱器殼體內(nèi)的若干截流板等距離安裝。上述換熱器殼體內(nèi)裝設(shè)有1 10個(gè)圓柱電池單體。上述換熱器殼體內(nèi)裝設(shè)的1 10個(gè)圓柱電池單體均勻排布。上述泡沫材料為泡沫銅、泡沫鎳或者泡沫塑料，泡沫材料和換熱器殼體之間通過(guò)導(dǎo)電膠固定。上述電池單體的外側(cè)設(shè)有用于散熱的肋或者翅片。上述蓋板用ABS工程塑料材料制成；上述相變材料采用熔點(diǎn)為40°C 50°C溫度范圍內(nèi)的石蠟以及以石蠟為基體的復(fù)合相變材料或者無(wú)機(jī)鹽相變材料，所述的液體為導(dǎo)熱性良好的冷水或者乙二醇溶液；上述以石蠟為基體的復(fù)合相變材料為石蠟/鋁粉、石蠟/石墨、石蠟/碳納米管；上述石蠟/石墨復(fù)合相變材料中石墨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% ；上述無(wú)機(jī)鹽相變材料為硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽以及醋酸。本實(shí)用新型利用管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和原理，管內(nèi)電池產(chǎn)生的熱量可以與管殼式換熱器殼體內(nèi)的冷水、乙二醇、納米流體等液體進(jìn)行熱交換，也可以先儲(chǔ)存在相變材料或者微膠囊相變材料中進(jìn)行緩沖，也可以使用表面金屬化的泡沫材料，在泡沫材料的空隙中灌入融熔狀態(tài)的相變材料，泡沫材料與換熱器的內(nèi)壁通過(guò)導(dǎo)電膠來(lái)進(jìn)行固定；電池的兩個(gè)極柱之間要使用螺絲等活動(dòng)零件固定，避免動(dòng)力電池裝置在運(yùn)行過(guò)程中顛簸等引起的電池晃動(dòng)，另外，可以在電池單體或者換熱器的外面使用肋或者翅片使散熱效果良好。本實(shí)用新型既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池在比較惡劣的熱環(huán)境下電池模塊整體有效地降溫，又能滿(mǎn)足各電池單體間溫度分布的均衡，將電池內(nèi)部的溫度控制在合理的范圍內(nèi)，從而達(dá)到動(dòng)力設(shè)備的最佳運(yùn)行條件，延長(zhǎng)電池壽命的同時(shí)提高動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力性能。本實(shí)用新型相變材料的選取依據(jù)電池工作適宜溫度范圍，綜合經(jīng)濟(jì)性，材料可靠性，以及可循環(huán)利用性等因素來(lái)選擇，具有相變潛熱大，導(dǎo)熱系數(shù)高，相變時(shí)體積變化小，價(jià)格低廉等特點(diǎn)；液體的選取要具備導(dǎo)熱性良好的，低成本，無(wú)毒等特點(diǎn)。本實(shí)用新型維護(hù)方便，材料選擇范圍廣，故適應(yīng)性強(qiáng)、操作彈性較大，本實(shí)用新型由小型電池組成的電池管束安裝在殼體內(nèi)，結(jié)構(gòu)比較緊湊，單位體積所具有的傳熱面積大，傳熱效果好。

圖1是本實(shí)用新型中單個(gè)電池單體的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型的主視圖。圖3是本實(shí)用新型的俯視圖。圖4是本實(shí)用新型的左視圖。圖5是本實(shí)用新型中蓋板的左視圖。圖6是本實(shí)用新型單體電池外部使用泡沫材料的左視圖。圖7是本實(shí)用新型單體電池外部使用肋或者翅片的左視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，包括有電池單體 201、換熱器殼體202、單個(gè)電池103、截流板204、蓋板207，其中換熱器殼體202所設(shè)的中空腔體內(nèi)裝設(shè)有若干個(gè)電池單體201，電池單體201是以1 20個(gè)小型單個(gè)電池103放入換熱器管102內(nèi)進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)或者混合連接后組成的電池束，且換熱器殼體202上還設(shè)有能使相變材料或液體進(jìn)入換熱器殼體202內(nèi)的液體進(jìn)口管205或相鄰電池單體201之間的空隙及電池單體201與換熱器殼體202之間的空隙填充有泡沫材料301，換熱器殼體202 內(nèi)還裝設(shè)有控制流體的流速的截流板204，換熱器殼體202的兩端還裝設(shè)有蓋板207。換熱器殼體202上還設(shè)有能使相變材料或液體進(jìn)入換熱器殼體202內(nèi)的液體進(jìn)口管205，換熱器殼體202內(nèi)還裝設(shè)有控制流體的流速的截流板204，相鄰電池單體201之間的空隙及電池單體201與換熱器殼體202之間的空隙填充有泡沫材料301，換熱器殼體202的兩端還裝設(shè)有蓋板207。將1 20個(gè)電池103進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)或者混合連接后裝入換熱器的管里形成電池單體201，此結(jié)構(gòu)方便維修和拆卸。液體通過(guò)液體進(jìn)口管205進(jìn)入換熱器殼體202 與電池產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱交換。電池單體201和換熱器殼體202之間可以使用導(dǎo)熱性良好的液體如乙二醇、冷水、納米流體來(lái)進(jìn)行熱交換以達(dá)到散熱的目的，或者使用相變材料進(jìn)行填充，也可以使用表面金屬化的泡沫材料301 (如泡沫銅、泡沫鎳和泡沫塑料等)制成和換熱器內(nèi)部相同的構(gòu)造和尺寸，根據(jù)電池的尺寸和大小在泡沫材料上進(jìn)行處理，使電池填充處理過(guò)的泡沫材料，然后在泡沫材料的空隙中灌入融熔狀態(tài)的相變材料，從而產(chǎn)生的熱量先儲(chǔ)存在相變材料中，進(jìn)行緩沖，再與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換從而達(dá)到散熱的目的，同時(shí)泡沫材料和換熱器殼體之間通過(guò)導(dǎo)電膠OVg或者Al導(dǎo)電膠等)來(lái)進(jìn)行固定，使結(jié)構(gòu)緊湊，得到良好的散熱效果。上述每單個(gè)電池103都包括有正、負(fù)兩個(gè)極柱101、104，相鄰兩個(gè)單個(gè)電池103采用首尾連接，其中一個(gè)電池的正極柱和另外一個(gè)電池的負(fù)極柱使用螺絲208連接，且螺絲 208的螺紋與單個(gè)電池103的極柱螺紋相吻合，這樣有利于裝置內(nèi)部的小型單個(gè)電池103 之間的結(jié)構(gòu)緊湊，而且使用螺絲208進(jìn)行固定小型單個(gè)電池103，使結(jié)構(gòu)緊湊，以方便維修和更換。此外，單個(gè)電池103的外徑與換熱器管102的內(nèi)徑相等，也就是說(shuō)單個(gè)電池103剛好能裝進(jìn)換熱器管102內(nèi)，換熱器管102內(nèi)的小型單個(gè)電池103呈一條直線型排列，這樣便于采用螺絲來(lái)對(duì)電池進(jìn)行連接和固定。本實(shí)施例中，上述換熱器殼體202采用銅、或銅鋁合金或者塑料做出。使用液體時(shí)，換熱器殼體202采用銅、銅鋁合金等或者塑料來(lái)制造；使用相變材料時(shí)，換熱器殼體202 用銅、銅鋁合金等來(lái)制造。本實(shí)施例中，上述裝設(shè)在換熱器殼體202內(nèi)的若干截流板204等距離安裝。液體通過(guò)液體進(jìn)口管205進(jìn)入換熱器殼體202與電池產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱交換已達(dá)到良好的散熱效果；截流板204通過(guò)控制流體的流速使流體更好的進(jìn)行熱交換；截流板204在換熱器內(nèi)部等距離安裝使流體更進(jìn)一步更好的進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到良好的散熱效果。上述換熱器殼體202內(nèi)裝設(shè)有1 10個(gè)圓柱電池單體201。本實(shí)施例中，上述換熱器殼體202內(nèi)裝設(shè)的1 10個(gè)圓柱電池單體201均勻排布。本實(shí)施例中，上述蓋板207通過(guò)螺栓206固定在換熱器殼體202的兩端，且上述換熱器殼體202內(nèi)裝設(shè)的1 10個(gè)圓柱電池單體201位于換熱器蓋板207附近的電池極柱通過(guò)蓋板207內(nèi)部設(shè)置的凸肩固定，從而使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單和緊湊。本實(shí)施例中，上述泡沫材料301為泡沫銅、泡沫鎳或者泡沫塑料，泡沫材料301和換熱器殼體202之間通過(guò)導(dǎo)電膠固定。如附圖6所示，使用泡沫材料301來(lái)填充電池單體
5201外部的空隙，并使泡沫材料301緊緊包圍在電池單體201的外側(cè)，從而電池產(chǎn)生的熱量先在泡沫材料里進(jìn)行緩沖，然后再與空氣進(jìn)行熱交換已達(dá)到良好的散熱效果。此外，上述電池單體201的外側(cè)設(shè)有用于散熱的肋或者翅片401。通過(guò)在電池單體 201外面使用肋或者翅片401使散熱效果更好，從而使電池的性能和壽命達(dá)到良好。本實(shí)施例中，上述蓋板207用ABS工程塑料材料制成；上述相變材料采用熔點(diǎn)為 40°C 50°C溫度范圍內(nèi)的石蠟以及以石蠟為基體的復(fù)合相變材料或者無(wú)機(jī)鹽相變材料，所述的液體為導(dǎo)熱性良好的冷水或者乙二醇溶液；上述以石蠟為基體的復(fù)合相變材料為石蠟 /鋁粉、石蠟/石墨、石蠟/碳納米管；上述石蠟/石墨復(fù)合相變材料中石墨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20% ；上述無(wú)機(jī)鹽相變材料為硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽以及醋酸。本實(shí)用新型的工作原理是本實(shí)用新型的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，電池單體201和換熱器殼體202之間通過(guò)液體入口管205使用導(dǎo)熱性良好的液體， 電池單體201在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量與液體進(jìn)行熱交換從而達(dá)到散熱的目的；或者使用相變材料填充，電池單體201在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量以相變潛熱的形式儲(chǔ)存于相變材料中，相變材料根據(jù)不同動(dòng)力設(shè)備最佳工作溫度范圍選取，儲(chǔ)存在相變材料中的熱量與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換以達(dá)到散熱的目的，也可以使用表面金屬化的泡沫材料301 (如泡沫銅、泡沫鎳和泡沫塑料等)，然后在泡沫材料的空隙中灌入融熔狀態(tài)的相變材料，從而使熱量得到緩沖，得到良好的散熱效果，或者在電池單體的外邊使用肋或者翅片401以達(dá)到散熱的效果。
權(quán)利要求1.一種具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于包括有電池單體 001)、換熱器殼體002)、單個(gè)電池(103)、截流板004)、蓋板007)，其中換熱器殼體 (202)所設(shè)的中空腔體內(nèi)裝設(shè)有若干個(gè)電池單體OO1)，電池單體(201)是以1 20個(gè)小型單個(gè)電池(103)放入換熱器管(102)內(nèi)進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)或者混合連接后組成的電池束， 且換熱器殼體(202)上還設(shè)有能使相變材料或液體進(jìn)入換熱器殼體(202)內(nèi)的液體進(jìn)口管 (205)或相鄰電池單體(201)之間的空隙及電池單體(201)與換熱器殼體(202)之間的空隙填充有泡沫材料(301)，換熱器殼體Q02)內(nèi)還裝設(shè)有控制流體的流速的截流板(204)， 換熱器殼體O02)的兩端還裝設(shè)有蓋板(207)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述每單個(gè)電池(103)都包括有正、負(fù)兩個(gè)極柱(101、104)，相鄰兩個(gè)電池采用首尾連接， 其中一個(gè)電池的正極柱和另外一個(gè)電池的負(fù)極柱使用螺絲(208)連接，且螺絲(208)的螺紋與電池的極柱螺紋相吻合；單個(gè)電池(103)的外徑與換熱器管(102)的內(nèi)徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述蓋板(207)通過(guò)螺栓(206)固定在換熱器殼體Q02)的兩端，且上述換熱器殼體(202) 內(nèi)裝設(shè)的1 10個(gè)圓柱電池單體(201)位于換熱器蓋板(207)附近的電池極柱通過(guò)蓋板 (207)內(nèi)部設(shè)置的凸肩固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述換熱器殼體(202 )采用銅、或銅鋁合金或者塑料做出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述裝設(shè)在換熱器殼體O02)內(nèi)的若干截流板(204)等距離安裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置， 其特征在于上述換熱器殼體(202)內(nèi)裝設(shè)有1 10個(gè)圓柱電池單體(201)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述換熱器殼體(202)內(nèi)裝設(shè)的1 10個(gè)圓柱電池單體(201)均勻排布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述泡沫材料(301)為泡沫銅、泡沫鎳或者泡沫塑料，泡沫材料(301)和換熱器殼體(202) 之間通過(guò)導(dǎo)電膠固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述電池單體(201)的外側(cè)設(shè)有用于散熱的肋或者翅片(401)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置，其特征在于上述蓋板(207)用ABS工程塑料材料制成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種具有強(qiáng)化散熱功能的管殼式電動(dòng)汽車(chē)電池裝置。包括電池單體、換熱器殼體、截流板，換熱器殼體內(nèi)裝有若干個(gè)電池單體，電池單體是以若干個(gè)單個(gè)電池放入換熱器管內(nèi)進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)或者混合連接后組成的電池束，換熱器殼體上還設(shè)有使相變材料或液體進(jìn)入換熱器殼體內(nèi)的液體進(jìn)口管或相鄰電池單體之間的空隙及電池單體與換熱器殼體之間的空隙填充有泡沫材料，換熱器殼體內(nèi)還裝有控制流體的流速的截流板，換熱器殼體的兩端還裝有蓋板。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池在惡劣的熱環(huán)境下電池模塊整體有效地降溫，又能滿(mǎn)足各電池單體間溫度分布的均衡，將電池內(nèi)部的溫度控制在合理的范圍，達(dá)到動(dòng)力設(shè)備的最佳運(yùn)行條件，延長(zhǎng)電池壽命，提高動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力性能。
文檔編號(hào)H01M10/42GK202050032SQ20102069054
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者張國(guó)慶, 張江云, 張磊, 王長(zhǎng)宏, 袁韓生, 饒中浩 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)