電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因其優(yōu)越的性能而廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車中，然而，鋰離子電池工作過程中會產(chǎn)熱，如果不及時(shí)散熱，就容易引起電池內(nèi)部的熱量堆積，導(dǎo)致出現(xiàn)故障甚或發(fā)生安全事故。溫度上升，電池內(nèi)阻減小，一定程度上改善電池性能。但是，溫度的升高，會加速電池內(nèi)部放熱化學(xué)反應(yīng)速率，導(dǎo)致更多熱的產(chǎn)生，可能會破壞電池及誘發(fā)熱失控。電動(dòng)汽車在行駛過程中，因起?；蜃兯俚仍?，動(dòng)力電池負(fù)荷波動(dòng)起伏，電池產(chǎn)熱動(dòng)態(tài)變化，而且，多變的路面狀況及環(huán)境條件意味著散熱條件亦動(dòng)態(tài)變化。電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的提高要求發(fā)展更大容量動(dòng)力電池，還要求電池具備較好的快速充放電能力，實(shí)際使用中也可能存在電池濫用或突發(fā)事件(如撞擊)等情況，這些因素均會進(jìn)一步惡化電池散熱系統(tǒng)工作條件。對于電池組來說，隨著尺寸增大，電堆內(nèi)單體電池產(chǎn)/散熱不均衡更為突出，如果散熱方案設(shè)計(jì)不當(dāng)，電池組內(nèi)不同模塊以及電池模塊內(nèi)部各個(gè)單體電池之間會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的不均衡溫度分布，從而造成單體電池非均衡使用，進(jìn)一步導(dǎo)致導(dǎo)致電池模塊過早失效。因此，開發(fā)合理有效的鋰離子電池組熱管理系統(tǒng)，對于提高電動(dòng)汽車安全性和使用壽命至關(guān)重要。
[0003]目前，圓柱形的鋰離子電池生產(chǎn)已經(jīng)國際標(biāo)準(zhǔn)化，例如18650和26650型號。因?yàn)槠渲谱鳂?biāo)準(zhǔn)化，成本低，性能穩(wěn)定，散熱效果好等優(yōu)點(diǎn)，被許多電動(dòng)汽車企業(yè)采用作為其動(dòng)力電池組單元。
[0004]—般情況下，鋰離子電池工作溫度在20?45°C左右，其效率和壽命最佳，然而隨著電動(dòng)汽車所處環(huán)境的變化，例如行駛到極寒極熱的地區(qū)，以及電動(dòng)汽車工作強(qiáng)度的提高，例如長時(shí)間負(fù)重行駛，鋰離子電池常常處于最佳工作溫度范圍以外，壽命和效率得不到保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)，以提高動(dòng)力電池組的壽命和效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)，包括散熱框架、銅管和換熱片，且散熱框架與換熱片均為金屬材質(zhì)；
[0008]每個(gè)散熱框架對應(yīng)動(dòng)力電池組的一個(gè)單元電池，該單元電池為圓柱形鋰離子電池，且每個(gè)散熱框架包括內(nèi)圓框、外方框，及設(shè)置在內(nèi)圓框和外方框之間的翅片；內(nèi)圓框的內(nèi)徑與單元電池的外徑相吻合，內(nèi)壁可以與置入其中的單元電池的外壁緊密貼合；外方框?yàn)槲暹呅谓Y(jié)構(gòu)，所述五邊形結(jié)構(gòu)為在正方形上拼接一個(gè)以該正方形的一條邊為底邊且頂角為120度的等腰三角形所形成的五邊形；
[0009]每個(gè)散熱框架的內(nèi)圓框中可以插入一個(gè)單元電池，借助所述外方框的外形，多個(gè)散熱框架以最緊密的形式無縫隙的排成兩排電池組，所述的最緊密是指兩排電池組中相鄰單元電池的中心距最??；
[0010]每組所述兩排電池組的兩邊形成兩個(gè)長的平面，在平面與平面之間豎直放置若干換熱片，且若干換熱片依次排列，換熱片兩端的折邊支撐起兩片換熱片之間的間距，折邊組合形成的平面與兩排電池組形成的平面相貼合，每片換熱片的相同位置設(shè)有至少一個(gè)孔，銅管連接電動(dòng)汽車內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)的冷媒流入銅管，銅管穿過每片換熱片的孔，單元電池與冷媒通過散熱框架、換熱片和銅管進(jìn)行換熱。
[0011]本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)，利用散熱框架支撐單元電池并排列陣列，增加了換熱面積，又在每兩排電池組之間設(shè)置換熱片，且裝載了空調(diào)冷媒的銅管穿過每一片換熱片，從而可以利用車內(nèi)空調(diào)為電池組進(jìn)行加熱或降溫，使電池組工作在最佳溫度范圍內(nèi)，進(jìn)而提高電池組的性能并延長其壽命。
【附圖說明】
[0012]圖1為散熱框架的示意圖；
[0013]圖2為單元電池的示意圖；
[0014]圖3為散熱框架的俯視圖；
[0015]圖4為單元電池與散熱框架的裝配示意圖；
[0016]圖5為套入單元電池后的散熱框架排成的兩排電池組；
[0017]圖6為換熱片的示意圖；
[0018]圖7為本發(fā)明電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]本發(fā)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)，如圖7所不，包括散熱框架1、銅管3和換熱片4，2是圓柱形鋰離子單元電池，簡稱單元電池。
[0021]從圖7可知，散熱框架有若干個(gè)，每個(gè)散熱框架對應(yīng)一個(gè)單元電池。如圖3所示，散熱框架1包括內(nèi)圓框lb，翅片Id和外方框le，內(nèi)圓框lb圍成中心圓孔la，內(nèi)圓框lb與外方框le之間為翅片Id及翅片間隙lc。其中，如圖1、2、3所示，中心圓孔la的半徑與單元電池2的外徑相當(dāng)，單元電池2可以適當(dāng)涂上導(dǎo)熱膏或膠緊密套入到中心圓孔la當(dāng)中。單元電池2外表面可以不用絕緣，有利于將熱量從電池2傳導(dǎo)至框架1中。而在散熱框架1的外方框le外表面進(jìn)行絕緣。外方框?yàn)槲暹呅谓Y(jié)構(gòu)，且該五邊形結(jié)構(gòu)不是正五邊形，而是在正方形上拼接一個(gè)以該正方形的一條邊為底邊且頂角為120度的等腰三角形所形成的五邊形。每個(gè)散熱框架的內(nèi)圓框中可以插入一個(gè)單元電池，借助所述外方框的外形，多個(gè)散熱框架以最緊密的形式無縫隙的排成兩排電池組，所述的最緊密的形式如圖5所示，此時(shí)，兩排電池組中相鄰單元電池的中心距最小。這樣有利于各個(gè)框架之間換熱，和組合成結(jié)實(shí)的整體結(jié)構(gòu)。基于換熱的需求，散熱框架須是金屬材質(zhì)，最佳的選擇時(shí)銅，但出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，一般選擇鋁材。
[0022]散熱框架內(nèi)的熱傳遞過程是:單元電池2的熱量傳導(dǎo)至內(nèi)圓框lb，再傳給翅片ld，翅片ld與流經(jīng)翅片間隙lc的空氣換熱，空氣將熱量帶走，剩余的熱量傳給外方框le，如果電池組各框之間有溫差，熱量將通過外框le從溫度較高的單元傳導(dǎo)至溫度較低的單元，使得電池組溫度趨于均勻。
[0023]如圖5所示，所述兩排電池組兩邊形成了兩個(gè)長的平面，在相鄰兩組所述兩排電池組之間豎直放置換熱片，如圖6所示，換熱片兩端有折邊4a，折邊的高度剛好與相鄰換熱片之間的間距相等，多個(gè)換熱片的折邊組成的平面與兩排散熱框架組成的平面正好吻合以進(jìn)行接觸換熱。換熱片與換熱片疊放在一起，每片換熱片的相同位置設(shè)有小孔4b，銅管從小孔中穿過，且銅管連接車內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)冷媒從銅管中流過。
[0024]本熱管理系統(tǒng)的工作過程是:當(dāng)電池組的溫度過高時(shí)，進(jìn)入冷卻模式，單元電池2發(fā)出的熱量傳遞給散熱框架1，散熱框架1再將熱量傳遞給換熱片4，換熱片4將熱量導(dǎo)致銅管3，最后熱量被流經(jīng)銅管內(nèi)部的冷媒吸收帶走。這時(shí)，熱管理系統(tǒng)相當(dāng)于汽車空調(diào)的蒸發(fā)器，吸收了電池組產(chǎn)生的熱量，冷媒蒸氣經(jīng)過空調(diào)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷凝器將熱量散發(fā)至大氣環(huán)境中。相反，電池組溫度較低時(shí)，進(jìn)入加溫模式，熱管理系統(tǒng)為汽車空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器，通過蒸發(fā)器吸收環(huán)境熱量或電加熱等方式為電池組提供熱量。
[0025]上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)，其特征在于， 包括散熱框架、銅管和換熱片，且散熱框架與換熱片均為金屬材質(zhì)； 每個(gè)散熱框架對應(yīng)動(dòng)力電池組的一個(gè)單元電池，該單元電池為圓柱形鋰離子電池，且每個(gè)散熱框架包括內(nèi)圓框、外方框，及設(shè)置在內(nèi)圓框和外方框之間的翅片；內(nèi)圓框的內(nèi)徑與單元電池的外徑相吻合，內(nèi)壁可以與置入其中的單元電池的外壁緊密貼合；外方框?yàn)槲暹呅谓Y(jié)構(gòu)，所述五邊形結(jié)構(gòu)為在正方形上拼接一個(gè)以該正方形的一條邊為底邊且頂角為120度的等腰三角形所形成的五邊形； 每個(gè)散熱框架的內(nèi)圓框中可以插入一個(gè)單元電池，借助所述外方框的外形，多個(gè)散熱框架以最緊密的形式無縫隙的排成兩排電池組，所述的最緊密是指兩排電池組中相鄰單元電池的中心距最??； 每組所述兩排電池組的兩邊形成兩個(gè)長的平面，在平面與平面之間豎直放置若干換熱片，且若干換熱片依次排列，換熱片兩端的折邊支撐起兩片換熱片之間的間距，折邊組合形成的平面與兩排電池組形成的平面相貼合，每片換熱片的相同位置設(shè)有至少一個(gè)孔，銅管連接電動(dòng)汽車內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)的冷媒流入銅管，銅管穿過每片換熱片的孔，單元電池與冷媒通過散熱框架、換熱片和銅管進(jìn)行換熱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)，其特征在于， 所述散熱框架與所述換熱片均為鋁材。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)，其特征在于， 所述外方框的外表面涂有絕緣材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的熱管理系統(tǒng)，其特征在于， 每片換熱片的中間位置設(shè)有兩個(gè)孔。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)，包括散熱框架、換熱片和銅管，利用散熱框架支撐單元電池并排列陣列，增加了換熱面積，又在每兩排電池組之間設(shè)置換熱片，且裝載了空調(diào)冷媒的銅管穿過每一片換熱片，從而可以利用車內(nèi)空調(diào)為電池組進(jìn)行加熱或降溫，使電池組工作在最佳溫度范圍內(nèi)，進(jìn)而提高電池組的性能并延長其壽命。
【IPC分類】H01M10/663, H01M10/613, H01M10/6557, H01M10/6555, H01M10/615, H01M10/625, H01M2/10
【公開號】CN105244462
【申請?zhí)枴緾N201510623355
【發(fā)明人】蔣方明, 岑繼文, 李志斌, 彭鵬
【申請人】中國科學(xué)院廣州能源研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月25日