一種應用高導熱泡沫碳材料的三明治動力電池布置裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及動力電池的固定及散熱結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種應用高導熱泡沫碳材料的三明治動力電池布置裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]動力電池作為儲能裝置元件，是電動汽車最為關鍵的核心部件，其性能直接決定了電動汽車產(chǎn)品的可靠性、循環(huán)性能和成本。相比其他新能源汽車，純電動汽車在實際應用中往往需要搭載更大容量的電池。為此，需要將小型鋰離子電池電芯通過串并聯(lián)方式緊密布置組成大容量、高功率的動力電池組，這導致了電池組內(nèi)部更產(chǎn)生電池熱量的積累和溫度不均衡等安全問題。在動力電池進行實際運行的充電和放電過程中，溫度不均衡是導致電池組失效以及電池壽命變短的重要原因之一。因此，合理有效的電池熱管理已成為制約電動汽車產(chǎn)業(yè)化推廣的重要瓶頸。
[0003]目前電池組中電池單體一般采用方殼式或管殼式的固定方式，利用熱固性塑料制作成一個密閉的方殼或管殼，將若干片單體電池夾緊在殼體中間，再將多個殼體串聯(lián)形成一個電池模組。該方式能保證電池間絕緣良好，電池均為豎直放置，電池間連線方便，為目前電動汽車動力電池主流的布置方式。但在電動汽車微型化、輕量化的背景下，特別是大容量的電池組均需要布置在車身底盤底下，該方式導致汽車地板中電池布置位置突起超過100mm，嚴重影響整車的布置，并且受材料限制，塑料的導熱性不足以為電池提供有效的散熱，需要在塑料殼體中伸出銅片、熱管等其他散熱結(jié)構(gòu)，散熱效率難以提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效率高、輕量化、拆卸方便、安全可靠的應用高導熱泡沫碳材料的三明治動力電池布置裝置。
[0005]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種應用高導熱泡沫碳材料的三明治動力電池布置裝置，包括框架、置于框架內(nèi)的多組動力電池組和設置在框架側(cè)的用于給動力電池組散熱的散熱機構(gòu)；
[0007]所述各動力電池組由多個串聯(lián)或并聯(lián)的電池單體I構(gòu)成;在各相鄰的電池單體I之間夾持有泡沫碳夾層2和電阻發(fā)熱片15;所述泡沫碳夾層2的一端與散熱機構(gòu)緊密貼合。
[0008]所述散熱機構(gòu)為液冷散熱機構(gòu)或風冷散熱機構(gòu)。
[0009]所述液冷散熱機構(gòu)包括液冷管11和用于固定液冷管11的液冷管支撐架12，通過液冷管支撐架12將液冷管11固定在架側(cè)的一側(cè);所述液冷管11的表面與泡沫碳夾層2緊密貼合，使各電池單體I中部產(chǎn)生的熱量傳導至液冷管11，通過其內(nèi)循環(huán)流動的冷液，實現(xiàn)電池單體I的散熱。
[0010]所述風冷散熱機構(gòu)包括風冷管14和安裝在風冷管14一端的散熱風機;所述風冷管14的表面與泡沫碳夾層2緊密貼合，使各電池單體I中產(chǎn)生的熱量傳導至風冷管14，通過散熱風機在風冷管14內(nèi)形成的氣流，實現(xiàn)電池單體I的散熱。
[0011]所述框架包括頂部固定架4、側(cè)部固定架3和底部安裝架5;通過螺栓13依次穿過頂部固定架4和側(cè)部固定架3并與底部安裝架5連接，動力電池組固定在框架內(nèi)。
[0012]所述側(cè)部固定架3上還設有連接結(jié)構(gòu)6，連接結(jié)構(gòu)6上安裝有用于連接電池單體I電極10的正負極接口。
[0013]所述電阻發(fā)熱片15位于開設在泡沫碳夾層2中相應的凹槽中。
[0014]所述底部安裝架5為鋁合金框架結(jié)構(gòu)。
[0015]所述側(cè)部固定架3和連接結(jié)構(gòu)6均由熱固性塑料注塑成形。
[0016]所述動力電池組為兩組或者兩組以上。
[0017]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0018]本實用新型框架包括頂部固定架4、側(cè)部固定架3和底部安裝架5;通過螺栓13依次穿過頂部固定架4和側(cè)部固定架3并與底部安裝架5連接，動力電池組固定在框架內(nèi)。解決了電動汽車電池包的布置緊湊性和熱安全性問題，采用半鏤空式的布置形式，電池單體均通過頂部固定架4、側(cè)部固定架3和底部安裝架5這種籠式安裝架固定，相比電池殼體固定方式，該方案的電池單體具有更好的緊湊性和更高效的散熱性能。
[0019]本實用新型根據(jù)泡沫碳材料的特點，利用泡沫碳定向高導熱率的特點，在各相鄰的電池單體I之間夾持有泡沫碳夾層2和電阻發(fā)熱片15;所述泡沫碳夾層2的一端與散熱機構(gòu)緊密貼合。該方案能將各電池單體的熱量通過泡沫碳夾層2定向?qū)У缴釞C構(gòu)中。相比已有的電池間夾銅片的散熱方案，以及液冷板(或液冷管)直接穿過電池單體中間的已有液冷方案相比，本實用新型安裝方式更加簡單，液冷管不易發(fā)生泄漏，推動制冷液流動的能源損耗更小。
[0020]本實用新型的各電池單體采用平鋪式的布置方式，框架限制了電池的移動，電極的連接均在電池側(cè)面。該布置方式有效降低了電池模塊整體的高度，使得框架能夠以平板式的方式布置在汽車地板下方，更有利于電池箱體在整車中的總布置。
[0021]本實用新型能實現(xiàn)模塊化的設計方式，動力電池組與散熱機構(gòu)之間沒有復雜的接觸關系，可將兩部分各自根據(jù)不同電池單體和散熱機構(gòu)單獨設計，實現(xiàn)多種方案的選型和匹配。
[0022]采用泡沫碳夾層作為傳熱部件，具有密度低、導熱性好、熱穩(wěn)定性高、加工性好、原料廉價等特點。泡沫碳材料能通過制造工藝實現(xiàn)定向高導熱的特性，通過在結(jié)構(gòu)中形成細長型碳材料(如碳纖維、納米碳管等)，即在軸向形成結(jié)構(gòu)取向良好的高導熱材料，垂直于軸向方向僅僅依靠物理搭接實現(xiàn)低熱導率，能實現(xiàn)各向異性程度很高的特性。該特性能使得電池中部產(chǎn)生的熱量能定向傳導至散熱管，避免了銅片散熱方式中由于各向同性而造成的電池單體間熱量相互累加的問題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為動力電池組及泡沫碳夾層組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為液冷散熱機構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為風冷散熱機構(gòu)示意圖。
[0028]圖6為多個電池單體I串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成的動力電池組示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
[0030]實施例
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