CN100527521C - 动力电池组用散热装置及动力电池组 - Google Patents
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Abstract
一种动力电池组用散热装置包括集热板、散热板和泵；集热板中设置有集热板通道，散热板中设置有散热板通道，集热板通道的一个端口与散热板通道的一个端口相连，集热板通道的另一个端口与泵的出液端相连，散热板通道的另一个端口与泵的进液端相连。本发明还提供了使用该散热装置的动力电池组。根据本发明的动力电池组，在散热装置的使用过程中，泵将冷却用液体泵入到集热板通道中，集热板中的热量被冷却用液体吸收，吸收了热量的冷却用液体流入到散热板通道中并在散热板中散发热量，散发热量后的冷却用液体重新被泵入到集热板通道中，因此可以将单体电池产生的热量有效地散发掉。
Description
技术领域
本发明是关于一种散热装置，更具体地是关于一种动力电池组用散热装置以及使用该散热装置的动力电池组。
背景技术
目前动力电池组被广泛应用于各种领域，例如，可以用于电动汽车。随着人们保护环境和节约能源意识的增强，电动汽车的发展受到人们的广泛关注，而作为电动车心脏的动力电池组更是电动汽车研究的重点。
动力电池组由若干单体电池以不同的方式串联或并联，然后经夹紧、固定而成。单体电池可以为传统的镍隔、镍氢等碱性二次电池，也可以为锂离子电池。
例如，CN 2450785Y公开了一种方形密封电池紧固组装结构，它主要由端板、压板和绝缘隔板组成；按一只单体电池相邻放置一片绝缘隔板的顺序依次安放构成电池组；在电池组的首尾两端外侧放置绝缘隔板，然后再放置端板；电池组的两个侧面上各放两条压板，将压板紧固在电池组首尾两个端板的固定位置上，将整个电池组紧密固定，单体电池用连接片串联。
由于动力电池工作电流很大，因此电池组在使用过程中会产生大量热量。但是在上述现有的动力电池组中，产生的热量不能快速有效地散发，会影响电池组的电化学性能并且可能引发电池发热、起火、爆炸等安全事故。
发明内容
本发明的目的是克服现有的动力电池组无法有效散热的缺点，提供一种能有效地散发动力电池组热量的动力电池组用散热装置。
本发明的另外一个目的是提供使用本发明的散热装置的动力电池组。
本发明提供了一种动力电池组用散热装置，其中，该散热装置包括集热板1、散热板2和泵3；集热板1中设置有集热板通道11，散热板2中设置有散热板通道12，集热板通道11的一个端口与散热板通道12的一个端口相连，集热板通道11的另一个端口与泵3的出液端相连，散热板通道12的另一个端口与泵3的进液端相连。
本发明还提供了一种动力电池组，该动力电池组包括多个串联或并联的单体电池4，其中，该动力电池组还包括散热装置，该散热装置包括集热板1、散热板2和泵3，集热板1为多个，单体电池4位于两个集热板1之间；集热板1中设置有集热板通道11，散热板2中设置有散热板通道12，集热板通道11的一个端口与散热板通道12的一个端口相连，集热板通道11的另一个端口与泵3的出液端相连，散热板通道12的另一个端口与泵3的进液端相连；集热板通道11之间并联或串联连接。
根据本发明的动力电池组，在散热装置的使用过程中，泵将冷却用液体泵入到集热板通道中，集热板中的热量被冷却用液体吸收，吸收了热量的冷却用液体流入到散热板通道中并在散热板中散发热量，散发热量后的冷却用液体重新被泵入到集热板通道中，因此可以将单体电池产生的热量有效地散发掉。
附图说明
图1为本发明提供的动力电池组用散热装置的立体示意图；
图2为本发明提供的动力电池组用散热装置的剖视图；
图3为本发明提供的动力电池组用散热装置的剖视图；
图4为本发明提供的动力电池组用散热装置的剖视图；
图5为本发明提供的动力电池组用散热装置的散热板的结构示意图；
图6为本发明提供的动力电池组的立体示意图；
图7为本发明提供的动力电池组的剖视图；
图8为本发明提供的动力电池组的剖视图；
图9为本发明提供的动力电池组的剖视图；和
图10为所述支撑框架的结构示意图。
附图标记说明
1：集热板 2：散热板
3：泵 4：单体电池
5：螺柱 6：温度传感器
7：电子控制单元 8：支撑框架
11：集热板通道 12：散热板通道
13：散热片 14：电池连接片
15：横梁 16：固定槽
17：突起 18：凹槽
具体实施方式
下面结合附图来详细描述本发明提供的动力电池组用散热装置及使用该散热装置的动力电池组。
如图1和图2所示，本发明提供的动力电池组用散热装置包括集热板1、散热板2和泵3；集热板1中设置有集热板通道11，散热板2中设置有散热板通道12，集热板通道11的一个端口与散热板通道12的一个端口相连，集热板通道11的另一个端口与泵3的出液端相连，散热板通道12的另一个端口与泵3的进液端相连。
集热板通道11和散热板通道12中还可以包括冷却用液体。所述冷却用液体可以为现有的各种冷却用液体，优选为水。集热板通道11的一个端口通过管道与散热板通道12的一个端口相连，集热板通道11的另一个端口通过管道与泵3的出液端相连，散热板通道12的另一个端口通过管道与泵3的进液端相连。管道与集热板通道、泵和散热板通道的端口的连接方式包括但不限于下述两种方式。一种是集热板通道、泵、散热板通道的端口均设有螺纹，所述管道的两端设有螺纹连接件，连接处通过螺纹组件连接。另一种是将所述管道套入集热板通道、泵和散热板通道的端口后通过密封胶连接起来，在这种情况下，集热板通道、泵和散热板通道端口以及管道的截面形状可以为各种形状如圆形、方形或者多边形。
在本发明提供的散热装置的使用过程中，泵3将冷却用液体泵入到集热板通道11中，冷却用液体吸收集热板1中的热量，吸收了热量的冷却用液体流入到散热板通道12中并在散热板2中散发热量，散发热量后的冷却用液体重新被泵入到集热板通道11中，因此在冷却用液体的循环过程中可以将电池产生的热量有效地散发掉。
本发明对所述集热板1的材料没有特别的限定，优选由热传导性好的材料制成，例如可以由铝合金或铜合金制成。本发明对集热板的个数没有特别的限定，可以根据实际需要增加或减少，优选为多个。如图1所示，集热板1的个数为3个，从上至下依次为顶部集热板、中部集热板和底部集热板。当集热板1为多个时，各个集热板通道11之间为并联或串联连接，优选为并联连接(如图1-4所示)。集热板通道11之间为并联连接时，更有利于带走集热板1中的热量。
按照本发明的一个优选实施方式，集热板1的表面具有突起17和/或凹槽18。集热板1优选为多个，突起17和/或凹槽18位于相邻的两个集热板相对的表面。相邻的两个集热板相对的两个表面上可以都具有突起和/或凹槽，也可以其中一个表面上具有突起和/或凹槽，优选两个表面上都具有突起和/或凹槽。突起和/或凹槽可以位于集热板的一面或两面，如图1所示，集热板从上至下依次为顶部集热板、中部集热板和底部集热板，顶部集热板和底部集热板分别与中部集热板相对的表面具有突起，中部集热板的两面都具有突起。
如图1所示，集热板1的表面具有突起17。所述突起17的个数优选为多个，多个突起17优选在集热板1的表面纵向平行排列。当使用本发明提供的散热装置的动力电池组的单体电池的表面具有凹槽时，集热板1的表面的突起17可以与单体电池的表面的凹槽相配合。
如图4所示，集热板1的表面具有凹槽18。所述凹槽18的个数优选为多个，多个凹槽18优选在集热板1的表面纵向平行排列。当使用本发明提供的散热装置的动力电池组的单体电池为圆柱形单体电池时，集热板1的表面的凹槽18可以与单体电池的表面相配合。
在本发明提供的散热装置的使用过程中，本发明上述的优选实施方式既保证了集热板与单体电池有足够的接触面积来传递单体电池发出的热量，可以提高使用该散热装置的动力电池组的散热性能，又保证了单体电池安装时定位的准确和固定的强度，可以提高使用该散热装置的动力电池组的机械安全性能。
本发明对所述散热板2的材料没有特别的限定，优选由热传导性好的材料制成，例如可以由铝合金或铜合金制成。图5表示散热板的下表面的结构，如图5所示，散热板2的下表面上设置有散热片13。散热片可以增大散热板的散热面积，提高散热效率。对散热片13的数量和散热片在散热板上的设置方式均没有特别的限定，如图5所示，散热片13纵向地设置在散热板2的下表面。本发明对散热板的个数没有特别的限定，可以根据实际需要增加或减少，优选为一个。如图1-4所示，散热板2的个数为1个。当散热板1为多个时，各个散热板通道12之间为并联或串联连接，优选为并联连接。
泵3可以采用现有的各种循环泵，本发明对此没有特别的限定。
如图3所示，本发明提供的散热装置还可以包括温度传感器6和电子控制单元7；电子控制单元7包括A/D转换卡、可编程控制器(PLC)和变频器；温度传感器6安装在集热板1上，电子控制单元7的A/D转换卡与温度传感器6电连接，A/D转换卡与电子控制单元7的可编程控制器电连接，可编程控制器与电子控制单元7的变频器电连接，变频器与泵3电连接。本发明对温度传感器6的种类没有特别的限定，可以为现有的各种温度传感器，例如红外线温度探头。温度传感器6可以通过粘结剂如硅胶粘结安装在集热板1上，当集热板为多个时，每个集热板上安装一个温度传感器。电子控制单元7内的PLC编程设定了不同温度信号下的泵转速。
温度传感器6可以探测到集热板1的温度，并将探测到的温度值传送到电子控制单元7内的A/D转换卡，A/D转换卡将模拟信号转换为数字信号传送给PLC，PLC根据预先编写好的程序发出指令，变频器根据指令控制泵3以不同的转速进行转动。泵3的转速与集热板1的温度有关，当集热板1的温度值高时，表明电池产生的热量多，则泵3的转速较快，可以迅速地将产生的热量带走，从而确保动力电池组的安全性能；当集热板2的温度值低时，表明电池产生的热量少，则泵3的转速较慢甚至停止转动，以节约电能。
如图6和图7所示，本发明提供的动力电池组包括多个串联或并联的单体电池4，其中，该动力电池组还包括散热装置，该散热装置包括集热板1、散热板2和泵3，集热板1为多个，单体电池4位于两个集热板1之间；集热板1中设置有集热板通道11，散热板2中设置有散热板通道12，集热板通道11的一个端口与散热板通道12的一个端口相连，集热板通道11的另一个端口与泵3的出液端相连，散热板通道12的另一个端口与泵3的进液端相连；集热板通道11之间并联或串联连接。
集热板通道11之间优选并联连接。在这种情况下，更有利于带走集热板1中的热量(即单体电池4产生的热量)。集热板1、散热板2、泵3、集热板通道11以及散热板通道12已经在散热装置的描述中进行了详细的说明，在此不再赘述。
如图6所示，多个单体电池4可以通过电池连接片14进行串联或并联。
如图6所示，本发明提供的动力电池组还可以包括支撑框架8，集热板1和散热板2分别固定在支撑框架8上。所述固定的方式可以采用现有的各种固定方式，按照本发明的一个优选实施方式，所述动力电池组还包括螺柱5，集热板1和支撑框架8上分别设置有通孔，螺柱5穿过集热板1和支撑框架8的通孔并用固定螺母固定，所述螺柱5优选为阶梯螺柱。按照本发明的该优选实施方式，每个单体电池4位于两个集热板之间，两个集热板之间通过阶梯螺柱固定连接，可以在保证单体电池与集热板之间没有挤压应力的前提下将单体电池稳定地夹持在集热板之间，防止在外部震荡等作用力冲击下单体电池发生窜动，从而避免电池内部短路，因此提高了动力电池组的机械安全性能。
优选情况下，所述集热板1与单体电池4接触的表面涂覆有导热粘合剂。导热粘合剂既可以增强集热板与单体电池之间的连接强度即提高动力电池组的机械安全性能，又可以起到导热的作用，将单体电池产生的热量传递到集热板中，从而提高动力电组的散热效果。所述导热粘合剂可以使用现有的各种已知的导热粘合剂，优选为导热硅胶。
如图10所示，支撑框架8包括横梁15和固定槽16。散热板2通过固定槽16固定在支撑框架8上，集热板1固定在散热板2上。
本发明对单体电池的种类没有特别的限定。所述单体电池可以为现有的各种电池，例如可以为碱性二次电池或锂离子二次电池。碱性二次电池的种类包括镍镉二次电池、镍锌二次电池和镍氢二次电池。
本发明对单体电池的数量没有特别的限定。可以根据实际需要增加或者减少，对应的集热板层数也可以根据具体需要进行增加或减少。如图7和图8所示，单体电池的个数为8个，单体电池分成两层，集热板的个数为6个，散热板的个数为2个；如图9所示，单体电池的个数为40个，单体电池分成两层，集热板的个数为6个，散热板的个数为2个。
本发明对单体电池的形状没有特别的限定。单体电池可以为图7所示六边形组合体，也可以是图8所示方形单体电池，或者图9所示圆柱形单体电池。
按照本发明一个优选的实施方案，如图7所示，单体电池4的表面具有凹槽，集热板1与单体电池4接触的表面具有与所述凹槽相配合的突起17。相邻的两个集热板与单体电池接触的两个表面上可以都具有突起，也可以其中一个表面上具有突起，优选两个表面上都具有突起。
按照本发明另一个优选的实施方案，如图9所示，单体电池4为圆柱形单体电池，集热板1与单体电池4接触的表面具有与单体电池表面相配合的凹槽18。相邻的两个集热板与单体电池的两个表面上可以都具有凹槽，也可以其中一个表面上具有凹槽，优选两个表面上都具有凹槽。
本发明上述两个优选的实施方案既保证了集热板1与单体电池4有足够的接触面积来传递单体电池4发出的热量，又保证了单体电池安装时定位的准确和固定的强度，因此可以提高本发明提供的动力电池组的机械安全性能和散热性能。
如图7-9所示，本发明提供的散热装置还可以包括电子控制单元7和多个温度传感器6；电子控制单元7包括A/D转换卡、可编程控制器(PLC)和变频器；温度传感器6安装在每个单体电池4或集热板1上，电子控制单元7的A/D转换卡与温度传感器6电连接，A/D转换卡与电子控制单元7的可编程控制器连接，可编程控制器与电子控制单元7的变频器接接，变频器与泵3连接。本发明对温度传感器6的种类没有特别的限定，可以为现有的各种温度传感器，例如红外线温度探头。温度传感器6优选安装在单体电池4上，可以通过粘结剂如硅胶粘结安装在各个单体电池4上。电子控制单元7内的PLC编程设定了不同温度信号下的泵转速。温度传感器和电子控制单元的工作原理在上文已经作了详细的描述，在此不再赘述。
下面以图7所示的动力电池组为例，说明本发明提供的动力电池组的装配过程。
1、将两块散热板2通过横梁15上的固定槽16固定在支撑框架8上；然后将六根螺柱5(阶梯螺柱)拧进横梁上的螺纹孔内，通过阶梯螺柱的第一级台阶将集热板1固定在散热板2上，并用第一级固定螺母紧固；
2、在集热板1的表面涂敷导热硅胶后，将四只单体电池4对齐集热板1的突起17，放在集热板1上，在单体电池4的表面涂覆导热硅胶，对齐单体电池4的凹槽在其上面放上集热板1，并安装阶梯螺柱上的第二级固定螺母；
3、重复上述步骤2，放置第二层单体电池，并在第二层单体电池的上面放置集热板，并安装阶梯螺柱上的第三级固定螺母；
4、用两端带有螺纹连接件的绝热管道将各个集热板通道11的一个端口与散热板通道12的一个端口连通，各个集热板通道11的另一端口与泵3的出水端连通，散热板通道12的另一端口与泵3的进水端连通，其中集热板通道、泵和散热板通道的端口均设有螺纹；
5、在每个单体电池4上用导热硅胶粘结温度传感器6(红外线温度探头)；
6、将各个红外线温度探头与电子控制单元7的各输入端口用信号线连接起来；
7、将电子控制单元7的输出端与泵3用信号线连接起来；
8、用电池连接片14将单体电池4连接起来，这样就完成了动力电池组的装配过程。
Claims (14)
1、一种动力电池组用散热装置，其特征在于，该散热装置包括集热板(1)、散热板(2)和泵(3)；集热板(1)中设置有集热板通道(11)，散热板(2)中设置有散热板通道(12)，集热板通道(11)的一个端口与散热板通道(12)的一个端口相连，集热板通道(11)的另一个端口与泵(3)的出液端相连，散热板通道(12)的另一个端口与泵(3)的进液端相连，其中，集热板(1)为多个，集热板通道(11)之间并联或串联连接。
2、根据权利要求1所述的散热装置，其中，集热板通道(11)和散热板通道(12)中包括冷却用液体。
3、根据权利要求1所述的散热装置，其中，所述集热板(1)的表面具有突起(17)和/或凹槽(18)。
4、根据权利要求3所述的散热装置，其中，突起(17)和/或凹槽(18)位于相邻的两个集热板(1)相对的表面。
5、根据权利要求3所述的散热装置，其中，所述突起(17)和/或凹槽(18)为多个，多个突起(17)和/或凹槽(18)在集热板(1)的表面纵向平行排列。
6、根据权利要求1所述的散热装置，其中，该散热装置还包括温度传感器(6)和电子控制单元(7)；电子控制单元(7)包括A/D转换卡、可编程控制器和变频器；温度传感器(6)安装在集热板(1)上，电子控制单元(7)的A/D转换卡与温度传感器(6)电连接，A/D转换卡与电子控制单元(7)的可编程控制器电连接，可编程控制器与电子控制单元(7)的变频器电连接，变频器与泵(3)电连接。
7、根据权利要求6所述的散热装置，其中，每个集热板(1)上安装一个温度传感器(6)。
8、一种动力电池组，该动力电池组包括多个串联或并联的单体电池(4)，其特征在于，该动力电池组还包括散热装置，该散热装置包括集热板(1)、散热板(2)和泵(3)，集热板(1)为多个，单体电池(4)位于两个集热板(1)之间；集热板(1)中设置有集热板通道(11)，散热板(2)中设置有散热板通道(12)，集热板通道(11)的一个端口与散热板通道(12)的一个端口相连，集热板通道(11)的另一个端口与泵(3)的出液端相连，散热板通道(12)的另一个端口与泵(3)的进液端相连；集热板通道(11)之间并联或串联连接。
9、根据权利要求8所述的动力电池组，其中，集热板通道(11)和散热板通道(12)中包括冷却用液体。
10、根据权利要求8所述的动力电池组，其中，该动力电池组还包括支撑框架(8)，集热板(1)和散热板(2)分别固定在支撑框架(8)上。
11、根据权利要求8所述的动力电池组，其中，所述集热板(1)与单体电池(4)接触的表面涂覆有导热粘合剂。
12、根据权利要求8所述的动力电池组，其中，单体电池(4)的表面具有凹槽，集热板(1)与单体电池(4)接触的表面具有与所述凹槽相配合的突起(17)。
13、根据权利要求8所述的动力电池组，其中，单体电池(4)为圆柱形单体电池，集热板(1)与单体电池(4)接触的表面具有与单体电池表面相配合的凹槽(18)。
14、根据权利要求8所述的动力电池组，其中，所述散热装置还包括电子控制单元(7)和多个温度传感器(6)；电子控制单元(7)包括A/D转换卡、可编程控制器(PLC)和变频器；温度传感器(6)安装在每个单体电池(4)或集热板(1)上，电子控制单元(7)的A/D转换卡与温度传感器(6)电连接，A/D转换卡与电子控制单元(7)的可编程控制器电连接，可编程控制器与电子控制单元(7)的变频器电连接，变频器与泵(3)电连接。
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2006
- 2006-03-30 CN CNB2006100665284A patent/CN100527521C/zh active Active
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| Publication number | Publication date |
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| CN101047274A (zh) | 2007-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Huizhou BYD Battery Co., Ltd. Assignor: Biyadi Co., Ltd. Contract record no.: 2010440020081 Denomination of invention: Cooling device for power battery and power battery Granted publication date: 20090812 License type: Exclusive License Open date: 20071003 Record date: 20100603 |