本發(fā)明涉及動力電池組的冷卻/加熱裝置，尤其涉及一種動力電池組間接接觸式液體冷卻/加熱裝置與方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池憑借其能量密度和功率密度高，比能量大、循環(huán)壽命長、能量轉(zhuǎn)換率高、自放電率低和無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢，已經(jīng)占據(jù)了電動汽車車用電池的絕大多數(shù)市場份額，但鋰離子電池的性能受溫度影響很大。鋰離子電池在工作過程中由于內(nèi)阻生熱和極化反應(yīng)會累積產(chǎn)生大量的熱，并且在緊湊擺放的車載環(huán)境下熱量更容易聚集。如果這些熱量不能及時排出，就會導(dǎo)致電池包溫度的急劇升高和各電池單體間的溫差加大，進而導(dǎo)致電池包的整體性能下降和使用壽命的縮短，甚至?xí)l(fā)電池包熱失控造成嚴(yán)重的安全事故。因此，良好的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)很大程度上影響單體電池及整個電池包的性能發(fā)揮和循環(huán)壽命，對確保電池包的使用性能和使用安全性具有重要意義。

目前，針對車用電池的熱管理方法和熱管理結(jié)構(gòu)層出不窮，但大部分的研究和應(yīng)用基本采用空冷的熱管理方式，雖然其結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)、成本低，但由于其冷卻效果不佳且電池包的均勻性較差。與氣體相比，液體具有更高的熱容量和導(dǎo)熱系數(shù)，因此，在相同體積和流速下，液體的冷卻效果明顯比空氣好，電池溫度分布也相對較均勻，而且液體介質(zhì)在電池溫度低時也能加熱電池，具有良好的雙向調(diào)節(jié)作用，有利于動力電池包的熱管理，目前液體傳熱在電動汽車的應(yīng)用越來越多。但是采用液體時，必須考慮密封、絕緣、可靠性、以及成本等問題，因為液體一旦發(fā)生泄漏，就可能引起電池內(nèi)部短路，造成嚴(yán)重的安全事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種動力電池組間接接觸式液體冷卻/加熱裝置與方法。在給電池組提供良好冷卻/加熱的基礎(chǔ)上，解決目前現(xiàn)有技術(shù)中容易發(fā)生液體泄漏而導(dǎo)致電池組內(nèi)部短路的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種動力電池組間接接觸式液體冷卻/加熱裝置，包括由電池單體陣列分布而成的多組電池模組4，每組電池模組4之間貼合有導(dǎo)熱片2，導(dǎo)熱片2的兩端分別連接導(dǎo)熱支架3，導(dǎo)熱支架3的兩端分別連接導(dǎo)熱管道1，導(dǎo)熱管道1內(nèi)有循環(huán)流動的液體介質(zhì)。

所述導(dǎo)熱管道1與外界的換熱器或蒸發(fā)器的管道相通，該導(dǎo)熱片2通過吸收電池模組4工作過程中產(chǎn)生的熱量，并通過導(dǎo)熱支架3傳遞給導(dǎo)熱管道1；導(dǎo)熱管道1內(nèi)循環(huán)流動的液體介質(zhì)帶走導(dǎo)熱支架3傳遞過來的熱量；

通過改變液體介質(zhì)在導(dǎo)熱管道1內(nèi)的流速、溫度，實現(xiàn)對電池模組4的溫度控制。

所述導(dǎo)熱支架3的長度方向與導(dǎo)熱管道1的軸線垂直；導(dǎo)熱支架3的長度方向與導(dǎo)熱片2長度方向垂直。

所述電池模組4與導(dǎo)熱片2之間涂覆有導(dǎo)熱絕緣膠；所述導(dǎo)熱管道1的內(nèi)側(cè)為凸臺結(jié)構(gòu)11，該導(dǎo)熱支架3的兩端分別通過該凸臺結(jié)構(gòu)11連接導(dǎo)熱管道1。

所述液體介質(zhì)為水、導(dǎo)熱油或者水—乙二醇。

所述導(dǎo)熱片2的厚度為0.3mm～1.5mm，材質(zhì)為金屬鋁或者氧化鋁；導(dǎo)熱片2設(shè)計成與電池模組外表面完全貼合的結(jié)構(gòu)形狀，面積等于或者大于電池單體或模組的中心發(fā)熱區(qū)域面積。

所述導(dǎo)熱片2的兩端與導(dǎo)熱支架3的連接處，采用焊接或者導(dǎo)熱絕緣膠粘接。

所述導(dǎo)熱支架3的兩端與導(dǎo)熱管道1的連接處，采用焊接或者導(dǎo)熱絕緣膠粘接。

所述導(dǎo)熱管道1的截面形狀為矩形或者圓形。

一種動力電池組間接接觸式液體冷卻/加熱方法，其包括如下步驟：

電池模組冷卻步驟

將導(dǎo)熱管道1的兩端口分別與外界的蒸發(fā)器的管道串聯(lián)，當(dāng)電池模組溫度高于設(shè)定值時，啟動蒸發(fā)器；

該導(dǎo)熱片2吸收電池模組4工作過程中產(chǎn)生的熱量，并通過導(dǎo)熱支架3傳遞給導(dǎo)熱管道5的管壁；再由管壁傳遞給導(dǎo)熱管道5內(nèi)循環(huán)流動的冷卻的液體介質(zhì)，進而將電池模組4工作過程中產(chǎn)生的熱量帶走；

電池模組加熱步驟

將導(dǎo)熱管道1的兩端口分別與外界的換熱器的管道串聯(lián)，當(dāng)電池模組溫度低于設(shè)定值時，啟動換熱器；

導(dǎo)熱管道1內(nèi)循環(huán)流動的加熱的液體介質(zhì)，通過導(dǎo)熱管道1的管壁將熱量依次傳遞給導(dǎo)熱支架3、導(dǎo)熱片2；由導(dǎo)熱片2將熱量傳遞給電池模組4內(nèi)的電池單體；

通過改變液體介質(zhì)在導(dǎo)熱管道1內(nèi)的流速、溫度，實現(xiàn)對電池模組4的溫度控制。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

本發(fā)明每組電池模組4之間貼合有導(dǎo)熱片2，導(dǎo)熱片2的兩端分別連接導(dǎo)熱支架3，導(dǎo)熱支架3的兩端分別連接導(dǎo)熱管道1，導(dǎo)熱管道1內(nèi)有循環(huán)流動的液體介質(zhì)。導(dǎo)熱管道1與外界的換熱器或蒸發(fā)器的管道相通，該導(dǎo)熱片2通過吸收電池模組4工作過程中產(chǎn)生的熱量，并通過導(dǎo)熱支架3傳遞給導(dǎo)熱管道1；導(dǎo)熱管道1內(nèi)循環(huán)流動的液體介質(zhì)帶走導(dǎo)熱支架3傳遞過來的熱量；通過改變液體介質(zhì)在導(dǎo)熱管道1內(nèi)的流速、溫度，實現(xiàn)對電池模組4的溫度控制。本發(fā)明通過導(dǎo)熱管路的熱傳輸功能，實現(xiàn)對電池模組的熱交換，從而避免了液體和電池的直接接觸，降低了發(fā)生液體泄漏而導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的概率。

本發(fā)明導(dǎo)熱管道通過閥的控制實現(xiàn)與外界的換熱器或蒸發(fā)器的管道相通，實現(xiàn)電池模組的雙向溫度控制，即當(dāng)電池組溫度過熱時，由經(jīng)過蒸發(fā)器降溫的低溫液體對電池模組進行冷卻；當(dāng)電池模組溫度過冷時，由經(jīng)過換熱器升溫的高溫液體對電池模組進行加熱，還可以通過改變液體的流速，實現(xiàn)對電池包的溫度合理控制。

本發(fā)明導(dǎo)熱支架的兩端與外界進行熱交換的導(dǎo)熱管道固接，中部與導(dǎo)熱片固接，將導(dǎo)熱片吸收的熱量傳遞給導(dǎo)熱管道。導(dǎo)熱片的兩側(cè)與導(dǎo)熱支架直接固接，導(dǎo)熱片設(shè)計成與電池外表面完全貼合的結(jié)構(gòu)形狀，緊緊包裹著電池模組的中心發(fā)熱區(qū)域，將電池模組工作產(chǎn)生的熱量快速傳遞給導(dǎo)熱支架。

本發(fā)明導(dǎo)熱片、導(dǎo)熱支架和導(dǎo)熱管道三者通過焊接或?qū)峤^緣粘接料相互固接，減少了因電動汽車行駛而造成電池單體與導(dǎo)熱管路之間的碰撞和滑移，提高了電池組熱管理系統(tǒng)的機械強度。

本發(fā)明采用導(dǎo)熱片、導(dǎo)熱支架和導(dǎo)熱管道固定連接的方式，導(dǎo)熱元件緊貼電池模組的中心表面，盡可能地排除了電池模組和導(dǎo)熱管路之間的空氣，使得界面熱阻大大減少，有助于電池的快速熱交換。同時，由于導(dǎo)熱片與電池模組中心區(qū)域緊密接觸且接觸面積大，加上導(dǎo)熱片的高導(dǎo)熱率，對電池有很好的散熱效果，同時也有助于提高電池模組溫度的整體均一性。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕便、易組裝。導(dǎo)熱支架、導(dǎo)熱片和導(dǎo)熱管道可以事先組裝，待加入電池單體并由導(dǎo)熱片和導(dǎo)熱支架定位后，便可進行電池電極間的串并聯(lián)連接，安裝十分方便。

如上所述，本發(fā)明技術(shù)手段簡便易行，既保證了動力電池組的換熱效果又避免了液體和電池模組的直接接觸，降低了電池模組因液體泄漏而發(fā)生內(nèi)部短路的概率，提高了動力電池的使用安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明動力電池組間接接觸式液體冷卻/加熱裝置的俯視示意圖。

圖2為圖1的側(cè)視示意圖(從電池中部拋開)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細(xì)描述。

實施例

如圖1、2所示。本發(fā)明公開了一種動力電池組間接接觸式液體冷卻/加熱裝置，包括由電池單體陣列分布而成的多組電池模組4，每組電池模組4之間貼合有導(dǎo)熱片2，導(dǎo)熱片2的兩端分別連接導(dǎo)熱支架3，導(dǎo)熱支架3的兩端分別連接導(dǎo)熱管道1，導(dǎo)熱管道1內(nèi)有循環(huán)流動的液體介質(zhì)。導(dǎo)熱管道1可采用金屬鋁、銅、鐵等易加工的高導(dǎo)熱率材料。

所述導(dǎo)熱管道1與外界的換熱器或蒸發(fā)器的管道相通，該導(dǎo)熱片2通過吸收電池模組4工作過程中產(chǎn)生的熱量，并通過導(dǎo)熱支架3傳遞給導(dǎo)熱管道1；導(dǎo)熱管道1內(nèi)循環(huán)流動的液體介質(zhì)帶走導(dǎo)熱支架3傳遞過來的熱量；從而避免了液體介質(zhì)和電池單體的直接接觸，降低了發(fā)生液體泄漏而導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的概率。

通過改變液體介質(zhì)在導(dǎo)熱管道1內(nèi)的流速、溫度，實現(xiàn)對電池模組4的溫度控制。

所述導(dǎo)熱支架3的長度方向與導(dǎo)熱管道1的軸線垂直；導(dǎo)熱支架3的長度方向與導(dǎo)熱片2長度方向垂直。當(dāng)然具體布局可根據(jù)實際情況而定。

所述電池模組4與導(dǎo)熱片2之間涂覆有導(dǎo)熱絕緣膠。導(dǎo)熱絕緣膠可采用聚氨醋、有機硅、環(huán)氧樹脂等粘結(jié)材料，其導(dǎo)熱率應(yīng)不小于0.5W/mK，確保其良好的導(dǎo)熱性能。

所述導(dǎo)熱管道1的內(nèi)側(cè)為凸臺結(jié)構(gòu)11，該導(dǎo)熱支架3的兩端分別通過該凸臺結(jié)構(gòu)11連接導(dǎo)熱管道1。

所述液體介質(zhì)為水、導(dǎo)熱油或者水—乙二醇。

所述導(dǎo)熱片2的厚度為0.3mm～1.5mm，導(dǎo)熱率不低于10W/mK，材質(zhì)可以是金屬鋁或者氧化鋁；導(dǎo)熱片2與電池單體外表面完全貼合，且形狀相應(yīng)，面積等于或者大于電池單體或電池模組的中心發(fā)熱區(qū)域面積，其表面可進行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，如鈍化處理，使其有一定的電絕緣強度。所述導(dǎo)熱片2的兩端與導(dǎo)熱支架3的連接處，采用焊接或者導(dǎo)熱絕緣膠粘接。

導(dǎo)熱支架3可與導(dǎo)熱片2的材質(zhì)相同，其形狀為扁平狀，厚度在0.8～1.5mm，其高度可根據(jù)電池模組4的整體高度或厚度具體而定。

所述導(dǎo)熱支架3的兩端與導(dǎo)熱管道1的連接處，采用焊接或者導(dǎo)熱絕緣膠粘接。

所述導(dǎo)熱管道1的截面形狀為矩形或者圓形，當(dāng)然其形狀、大小可根據(jù)電池模組的功率大小和散熱需要進行設(shè)計。

本發(fā)明動力電池組間接接觸式液體冷卻/加熱方法，可通過如下步驟實現(xiàn)：

電池模組冷卻步驟：將導(dǎo)熱管道1的兩端口分別與外界的蒸發(fā)器的管道串聯(lián)，當(dāng)電池模組溫度過高時，啟動蒸發(fā)器；

該導(dǎo)熱片2吸收電池模組4工作過程中產(chǎn)生的熱量，并通過導(dǎo)熱支架3傳遞給導(dǎo)熱管道5的管壁；再由管壁傳遞給導(dǎo)熱管道5內(nèi)循環(huán)流動的冷卻的液體介質(zhì)，進而將電池模組4工作過程中產(chǎn)生的熱量帶走；

電池模組加熱步驟：將導(dǎo)熱管道1的兩端口分別與外界的換熱器的管道串聯(lián)，當(dāng)電池模組溫度過低時，啟動換熱器；

導(dǎo)熱管道1內(nèi)循環(huán)流動的加熱的液體介質(zhì)，通過導(dǎo)熱管道1的管壁將熱量依次傳遞給導(dǎo)熱支架3、導(dǎo)熱片2；由導(dǎo)熱片2將熱量傳遞給電池模組4內(nèi)的電池單體；

通過改變液體介質(zhì)在導(dǎo)熱管道1內(nèi)的流速、溫度，實現(xiàn)對電池模組4的溫度控制。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。