控溫型動(dòng)力電池包的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控溫型動(dòng)力電池包，用于解決散熱問題。它包括電池芯、均溫片和殼體，所述殼體包括主殼體、上頂板和端蓋，主殼體內(nèi)部隔板與隔板之間安裝有電池芯，且在電池芯的兩側(cè)分別填充有導(dǎo)熱硅膠和均溫片，隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔，為冷卻通道。所述光熱集熱板安裝在車頂位置，且光熱集熱板的介質(zhì)進(jìn)出口分別通過液泵連接到冷去液出口和冷卻液進(jìn)口，散熱器與所述光熱集熱板并列設(shè)置。本發(fā)明采用陶瓷殼體，具有較好的導(dǎo)熱、抗爆性能，且能夠避免熱張冷縮，給動(dòng)力電池的安全運(yùn)行帶來保證，保證在運(yùn)行的過程中，始終在安全的控制范圍之內(nèi)。
【專利說明】
控溫型動(dòng)力電池包
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有溫控功能的動(dòng)力電池包。 【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，對(duì)于純電動(dòng)汽車的研究已經(jīng)越來越趨于成熟化，由于純電動(dòng)汽車具有高效、環(huán)保的特點(diǎn)，它在未來的幾十年內(nèi)將逐步替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，成為世界各大城市交通線路的主要交通工具。但對(duì)于純電動(dòng)汽車的供能源泉一一動(dòng)力電池的性能卻在很大程度上制約了電動(dòng)汽車的發(fā)展，往往電池的使用壽命、環(huán)保性和安全可靠性決定了電動(dòng)汽車的品質(zhì)和新能源汽車的運(yùn)行狀況。
[0003]動(dòng)力電池是一種能為各種交通工具提供電能的電池，相對(duì)普通對(duì)小型設(shè)備供電的電池而言，它具有較大的電能儲(chǔ)備，能夠滿足較大電能的需求。動(dòng)力鋰離子電池之所以成為當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)，主要是因?yàn)樵谄涫褂眠^程中具有多方面的應(yīng)用特點(diǎn)，如高能量密度， 高安全性，高倍率部分荷電狀態(tài)下的循環(huán)使用，循環(huán)壽命可達(dá)3000次以上，工作溫度范圍寬 (_3(TC ?65。〇 等。
[0004]通常，動(dòng)力電池在各種場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)都需以較高的電流進(jìn)行充放電，過程中常伴有放熱反應(yīng)發(fā)生。溫度對(duì)動(dòng)力電池的性能有至關(guān)重要的影響，動(dòng)力電池對(duì)于溫度的變化往往非常敏感，電池溫度的差異性決定著電池的使用壽命和它的穩(wěn)定性，鋰離子電池最適宜的工作環(huán)境溫度為在〇°C?30°C之間。具體來說，溫度對(duì)于電池的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面:當(dāng)溫度較低時(shí)，限制了動(dòng)力電池的室溫動(dòng)力學(xué)特性，化學(xué)反應(yīng)速度幔，能量易散失，不能滿足使用要求；當(dāng)溫度較高時(shí)，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)明顯加劇，且反應(yīng)速率和溫度成級(jí)數(shù)關(guān)系，溫度每增加1(TC，化學(xué)反應(yīng)速度加倍，會(huì)使得電池內(nèi)阻相對(duì)變小，電池效率得到提升。但是，較高的溫度同樣也加速有害反應(yīng)速率，易損壞極板，也易產(chǎn)生過充，嚴(yán)重影響電池的使用壽命，對(duì)電池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久損壞。尤其在電池使用過程中，當(dāng)受到焦耳熱，反應(yīng)熱，極化熱等影響，大量的熱量聚集，溫度急劇上升，影響電池壽命和循環(huán)效率，嚴(yán)重的甚至引起爆炸，故要有一定的溫度限制。
[0005]目前電池包的主要散熱裝置主要采用的是離心式電池散熱風(fēng)扇，即風(fēng)冷，以外轉(zhuǎn)子式的三相永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，散熱風(fēng)口采用的是固定式窗格，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的散熱。在夏天時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度較高，只需要打開散熱風(fēng)扇就可以對(duì)電池進(jìn)行散熱了。然而，當(dāng)進(jìn)入冬天時(shí)，電池的工作環(huán)境溫度較低，固定式窗格依會(huì)將冷氣放入電池箱中。電池中的溫度過低，不利于電池的電化學(xué)反應(yīng)，無法滿足使用要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種帶有溫控結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池包，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的動(dòng)力電池的散熱裝無法根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)散熱性能的問題，以及電池?zé)o法在最佳狀態(tài)工作的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:具有溫控功能的動(dòng)力電池包，包括電池芯、均溫片和殼體，其特征在于，所述電池芯為平板狀，所述電池芯的電極集成在電池芯上側(cè)，
[0008]所述均溫片包括金屬絲網(wǎng)和石墨，所述石墨填充在金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)孔中并通過壓制工藝形成具有一定彈性的均溫片；
[0009]所述殼體包括主殼體、上頂板和端蓋，其中，所述主殼體是由底板和三個(gè)側(cè)板組成的敞口結(jié)構(gòu)，并在主殼體內(nèi)部設(shè)置有若干彼此平行設(shè)置的隔板，所述隔板與隔板之間安裝有電池芯，且在電池芯的兩側(cè)分別填充有導(dǎo)熱硅膠和均溫片，所述端蓋設(shè)置在主殼體一側(cè)； 在所述隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔，所述通孔上端與第一凹槽連通，下端與第二凹槽連通；[〇〇1〇]所述上頂板通過螺釘安裝在主殼體的頂部，且在上頂板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個(gè)第三凹槽，所述第三凹槽與第一凹槽對(duì)應(yīng)設(shè)置，且在第三凹槽的四周設(shè)置有與所述隔板配合的第三密封槽，所述第三密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈；在每一個(gè)第三凹槽對(duì)應(yīng)的上頂板上對(duì)應(yīng)的設(shè)置一個(gè)冷卻液出口，在所述上頂板的四周設(shè)置有第一密封槽，第一密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈;在所述上頂板的頂部設(shè)置有電極缺口，
[0011]在主殼體的下側(cè)安裝固定一個(gè)下端蓋，在下端蓋內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有均流布流槽，所述均流布流槽包括主通道、副通道和穩(wěn)壓通道，條狀所述主通道位于下端蓋的中央位置，在下端蓋的兩側(cè)為兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的穩(wěn)壓通道，所述穩(wěn)壓通道為自主通道向兩側(cè)逐漸傾斜形成的斜槽，所述下端蓋的四周設(shè)置有第二密封槽和橡膠密封圈；
[0012]在主通道兩側(cè)設(shè)置有若干連通主通道和穩(wěn)壓通道的副通道，在穩(wěn)壓通道中均勻的布置有若干圓錐形的紊流突起，所述紊流突起尖部與所述通孔同心且插入到通孔處;在所述主通道中設(shè)置有一個(gè)向下貫穿下端蓋的冷卻液進(jìn)口(46)，
[0013]所述主殼體為陶瓷構(gòu)件；
[0014]所述端蓋、上頂板和下端蓋皆為鋁合金構(gòu)件。
[0015]進(jìn)一步地，所述電池芯為鋰電池電池芯。
[0016]進(jìn)一步地，所述金屬絲網(wǎng)采用10目規(guī)格不銹鋼絲網(wǎng)。
[0017]技術(shù)效果為:
[0018]采用陶瓷殼體，具有較好的導(dǎo)熱、抗爆性能，且能夠避免熱張冷縮，給動(dòng)力電池的安全運(yùn)行帶來保證，保證在運(yùn)行的過程中，始終在安全的控制范圍之內(nèi)。
[0019]整個(gè)系統(tǒng)采用外循環(huán)給動(dòng)力電池降溫，根據(jù)溫控系統(tǒng)調(diào)控，用于控制液栗的速度， 達(dá)到均溫的目的。其中液栗的控制是在電控系統(tǒng)的調(diào)配下完成的。
[0020]金屬和非金屬各自發(fā)揮各自的性能特點(diǎn)，并解決了電池自膨脹、散熱、加熱、抗爆等一系列容易出現(xiàn)的問題，提高了電池包整體的性能?！靖綀D說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的原理圖。
[0022]圖2為電池包的立體圖。
[0023]圖3為圖2中隔板處的剖視圖。[〇〇24]圖4為主殼體的立體圖。[〇〇25]圖5為主殼體的俯視圖。[0〇26]圖6為底板的立體圖。
[0027]圖7為上頂板的立體圖。
[0028]圖8為本發(fā)明與電動(dòng)轎車的示意圖。[〇〇29] 圖中:1電池芯，2殼體，21主殼體，211底板，212側(cè)板，213隔板，214通孔，22上頂板，221電極缺口，23端蓋，3均溫片，41第一凹槽，42第二凹槽，43第三凹槽，45冷卻液出口，46冷卻液進(jìn)口，51第一密封槽，52第二密封槽，53第三密封槽，54均流布流槽，541主通道，542副通道，543穩(wěn)壓通道，544紊流突起，61微型液栗，62散熱器，63光熱集熱板，64電磁閥?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]如圖1至圖7所示，針對(duì)動(dòng)力電池均溫效果差、冷卻液對(duì)電池芯冷卻不均勻、不抗爆、以及冷卻系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜等缺陷，本發(fā)明的保護(hù)主體如下:
[0031]開發(fā)的是一種具有均溫效果的動(dòng)力電池包，可以使得動(dòng)力電池保持在基本穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，并將波動(dòng)控制在合理的范圍內(nèi)。
[0032]本發(fā)明提供的動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)如下:[0033 ] 包括電池芯1、均溫片3、殼體2，其中電池芯1為平板狀，例如鋰電池電池芯，其中的電池芯1的電極集成在一側(cè)，包括正、負(fù)電極，一般設(shè)計(jì)為平板狀、或者塊狀，并在其上設(shè)置有電極，根據(jù)位置安排，下面重點(diǎn)對(duì)均溫片進(jìn)行詳細(xì)的分析。由于本發(fā)明的重點(diǎn)不在于電池芯的改進(jìn)，故對(duì)電池芯的結(jié)構(gòu)不做詳細(xì)的介紹。
[0034]動(dòng)力電池在充放電過程中由于內(nèi)部溫度的累積，會(huì)有較大的溫度上升現(xiàn)象，尤其是在汽車加速行駛的過程中，更是會(huì)形成較大的升溫，這種升溫的現(xiàn)象在外會(huì)變現(xiàn)為電池芯體積的略微增大，殼體的膨脹，通過溫度測(cè)試，溫度可以升至1〇〇度甚至以上，這種升溫偏離了電池的最佳工作范圍，會(huì)造成動(dòng)力電池的壽命降低，進(jìn)一步地影響其安全性能，例如自燃和自爆。
[0035]另外，在寒冷的冬季，外界氣溫較低，例如零下20度，會(huì)影響動(dòng)力電池的放電，需要增加溫控系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制。[〇〇36]在溫控的過程中，電池芯的體積會(huì)發(fā)生變化，熱脹冷縮，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，一控制其形變。
[0037]在制作均溫片的過程中，需要對(duì)電池芯1升溫過程造成的變形、膨脹進(jìn)行考量，并綜合利用其變形，達(dá)到有效控制溫度升溫的目的。
[0038]均溫片3為石墨薄片，包括金屬絲網(wǎng)和石墨，其中金屬絲網(wǎng)采用10目規(guī)格，石墨填充在金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)孔中，形成具有一定彈性的均溫片，且石墨在金屬絲網(wǎng)的作用下，不易發(fā)生破碎，且能夠具有一定的伸縮性能。[〇〇39] 殼體部分包括主殼體21、上頂板22和端蓋23,其中，主殼體21是由底板211和三個(gè)側(cè)板212組成的，并在底板和一個(gè)側(cè)板之間設(shè)置有若干彼此平行設(shè)置的隔板213,隔板與隔板之間的空腔為電池芯安裝空間，其中隔板與上述的主殼體是一體的成型的，上述的主殼體21為陶瓷構(gòu)件，在隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔214,該通孔214上端與第一凹槽41 連通，下端與第二凹槽42連通，其中第一凹槽和第二凹槽的作用在于提供一個(gè)均流空間，用于液體的均勻分布。
[0040]為控制電池包的整體尺寸，隔板的厚度控制在5毫米左右，通孔直徑在2毫米左右， 并有利于殼體重量的降低。
[0041]上頂板22為一個(gè)矩形板，采用鋁合金二次機(jī)加工形成，通過螺釘安裝在主殼體的頂部，且在上頂板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個(gè)第三凹槽43，第三凹槽43與第一凹槽對(duì)應(yīng)設(shè)置，且在第三凹槽43的四周設(shè)置有與上述的隔板配合的第三密封槽53，第三密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈，用于隔板處的密封。[〇〇42] 在每一個(gè)第三凹槽43對(duì)應(yīng)的上頂板上對(duì)應(yīng)的設(shè)置一個(gè)冷卻液出口 45,用于外界冷卻液循環(huán)管路。
[0043]在上述的上頂板的四周設(shè)置有第一密封槽51，第一密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈。
[0044]在上述上頂板22的頂部設(shè)置有電極缺口 221，電池芯的電極可以通過該缺口露出， 便于電纜的連接。
[0045]在主殼體21的下側(cè)安裝固定一個(gè)下端蓋5,下端蓋5通過螺釘固定在底部，在下端蓋內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有均流布流槽54，均流布流槽包括主通道541、副通道542和穩(wěn)壓通道543， 其中主通道541位于下端蓋的中央位置，在下端蓋的兩側(cè)為兩個(gè)穩(wěn)壓通道543,兩個(gè)穩(wěn)壓通道對(duì)稱設(shè)置，穩(wěn)壓通道為自主通道向兩側(cè)逐漸傾斜形成的斜槽，也就是說，穩(wěn)壓通道是自下端蓋的中央位置向兩側(cè)逐漸加深的。
[0046]下端蓋的四周設(shè)置有第二密封槽52,用于和上述的底板進(jìn)行配合，防止漏液。
[0047]在主通道兩側(cè)設(shè)置有若干副通道542，用于主通道和穩(wěn)壓通道之間的連通，使得主通道中的冷卻液可以順利的到穩(wěn)壓通道中，由于穩(wěn)壓通道的空腔面積較大，主通道過來的冷卻液到達(dá)后，冷卻液的流速降低，形成穩(wěn)定狀態(tài)的冷卻液。
[0048]在穩(wěn)壓通道中均勻的布置有若干紊流突起544,該紊流突起544與上述隔板中的通孔一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，紊流突起544為圓錐形，且尖部與通孔同心且微微插入到通孔洞孔處，形成紊流作用。
[0049]在主通道541中設(shè)置有一個(gè)向下貫穿下端蓋的冷卻液進(jìn)口 46,用于冷卻液的供給。
[0050]端蓋23,若干個(gè)，設(shè)置在主殼體一側(cè)，用于內(nèi)部電池芯的封堵和檢修，需要檢修時(shí)， 打開側(cè)面的封堵蓋即可。
[0051]上述的端蓋、上頂板、下端蓋采用鋁合金材質(zhì)，質(zhì)輕，且能夠滿足安裝要求。主殼體采用陶瓷構(gòu)件，導(dǎo)熱性能好，便于導(dǎo)熱。[〇〇52]電池芯1安裝在隔板與隔板之間的空間內(nèi)，安裝時(shí)，在電池芯的一側(cè)均勻涂裝導(dǎo)熱硅膠，然后塞入到隔板與熱板之間的縫隙內(nèi)，然后在電池芯的另一側(cè)(無硅膠)，在電池芯與隔板之間塞入均溫片3,均溫片用于實(shí)現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)最大程度的導(dǎo)熱。[〇〇53]上述電池芯多個(gè)彼此并列設(shè)置，并可以在隔板中靠近電池芯位置設(shè)置溫度傳感器，用于采集電池芯的溫度，冷卻介質(zhì)的流速和溫度可控，使得電池包內(nèi)的溫度可控，冷卻液在循環(huán)后將電池芯的熱量帶走，形成冷卻。[〇〇54]且陶瓷構(gòu)件熱膨脹系數(shù)小，在電池發(fā)熱后，電池芯作為一個(gè)單體會(huì)發(fā)生膨脹，均溫片會(huì)在電池芯的壓迫下發(fā)生變形，而主殼體的熱變形幾乎為零，可以保證電池包的總體積不會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而保證電池包的安全。[〇〇55]主殼體為敞口結(jié)構(gòu)，便于制造。
[0056]在發(fā)生爆炸時(shí)，殼體的存在，可是使得電池芯的爆炸沖擊力得到緩解，且電池芯單個(gè)爆炸力度是有限的，隔板的存在使得多個(gè)電池芯之間形成獨(dú)立的空間，不會(huì)造成彼此的影響。
[0057]冷卻介質(zhì)外循環(huán)采用液栗和散熱模式，其中液栗采用微型液栗61，散熱與汽車自帶的散熱器62進(jìn)行連通，利用汽車散熱器將熱量散發(fā)掉，散熱器充當(dāng)冷水箱的作用，參考圖 8〇[〇〇58]加熱介質(zhì)外循環(huán)采用液栗和光熱加熱模式，其中，液栗采用微型液栗61，加熱與光熱集熱板63進(jìn)行連通，光熱集熱板采用太陽能光熱集熱板，安裝在車頂位置，利用太陽能進(jìn)行加熱，對(duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行加熱，便于溫度的迅速提升，參考圖8。[〇〇59]上述的冷卻和加熱是在電磁閥64的控制下進(jìn)行切換的。
[0060]冬季采用光熱集熱板給電池包加熱，夏季利用散熱器給電池包降溫，并配合轎車的溫控控制系統(tǒng)，控制其溫度。
[0061]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)擴(kuò)如本發(fā)明權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.控溫型動(dòng)力電池包，包括電池芯(1)、均溫片(3)和殼體(2)，其特征在于，所述電池芯 (1)為平板狀，所述電池芯(1)的電極集成在電池芯上側(cè)，所述均溫片(3)包括金屬絲網(wǎng)和石墨，所述石墨填充在金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)孔中并通過壓制 工藝形成具有一定彈性的均溫片；所述殼體包括主殼體(21)、上頂板(22)和端蓋(23)，其中，所述主殼體(21)是由底板 (211)和三個(gè)側(cè)板(212)組成的敞口結(jié)構(gòu)，并在主殼體內(nèi)部設(shè)置有若干彼此平行設(shè)置的隔板 (213)，所述隔板與隔板之間安裝有電池芯，且在電池芯的兩側(cè)分別填充有導(dǎo)熱硅膠和均溫 片，所述端蓋(23)設(shè)置在主殼體一側(cè)；在所述隔板中設(shè)置有若干上下通透的通孔(214)，所 述通孔(214)上端與第一凹槽(41)連通，下端與第二凹槽(42)連通；所述上頂板(22)通過螺釘安裝在主殼體的頂部，且在上頂板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個(gè)第三 凹槽(43)，所述第三凹槽(43)與第一凹槽對(duì)應(yīng)設(shè)置，且在第三凹槽(43)的四周設(shè)置有與所 述隔板配合的第三密封槽(53)，所述第三密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈；在每一個(gè)第三凹槽 (43)對(duì)應(yīng)的上頂板上對(duì)應(yīng)的設(shè)置一個(gè)冷卻液出口(45)，在所述上頂板的四周設(shè)置有第一密 封槽(51)，第一密封槽內(nèi)填充有橡膠密封圈；在所述上頂板(22)的頂部設(shè)置有電極缺口 (221)，在主殼體(21)的下側(cè)安裝固定一個(gè)下端蓋(5)，在下端蓋內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有均流布流槽 (54 )，所述均流布流槽包括主通道(541 )、副通道(542)和穩(wěn)壓通道(543 )，條狀所述主通道 (541)位于下端蓋的中央位置，在下端蓋的兩側(cè)為兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的穩(wěn)壓通道(543)，所述穩(wěn) 壓通道為自主通道向兩側(cè)逐漸傾斜形成的斜槽，所述下端蓋的四周設(shè)置有第二密封槽(52) 和橡膠密封圈；在主通道兩側(cè)設(shè)置有若干連通主通道和穩(wěn)壓通道的副通道(542)，在穩(wěn)壓通道中均勻 的布置有若干圓錐形的紊流突起(544)，所述紊流突起(544)尖部與所述通孔同心且插入到 通孔處;在所述主通道(541)中設(shè)置有一個(gè)向下貫穿下端蓋的冷卻液進(jìn)口(46)，所述主殼體(21)為陶瓷構(gòu)件；所述端蓋(23)、上頂板(22)和下端蓋(5)皆為鋁合金構(gòu)件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控溫型動(dòng)力電池包，其特征在于，所述電池芯為鋰電池電池 芯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控溫型動(dòng)力電池包，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)采用10目規(guī)格 不銹鋼絲網(wǎng)。
【文檔編號(hào)】H01M10/653GK105977579SQ201610592446
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月26日
【發(fā)明人】張福謙
【申請(qǐng)人】張福謙