CN104124492A - 动力电池热管理装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了动力电池热管理装置及其制作方法，动力电池热管理装置的套管用以容纳电池，套管的尺寸与电池的尺寸相适应；主体由上盖板、下盖板和侧壁构成一密闭结构，用以容纳冷却液体；冲压孔成对的分别形成于上盖板和下盖板上；进水口设置于主体的左侧上部；出水口设置于主体的右侧下部；套管的截面与冲压孔的尺寸相适应，套管的两个端部分别固定于一对冲压孔中，以形成一密闭空间，使套管浸泡于冷却液体中。本发明通过将携带有电池的套管全部浸泡于冷却液中达到了保持电池纵向温度均匀，及电池之间温度均匀的目的；将进水口设置于主体的上部，将出水口设置于主体的下部，有利于冷却液体的流动，提高了电池的换热效率。

Description

动力电池热管理装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及电动汽车、油电混合动力汽车、或者燃料电池汽车动力蓄电池换热设备领域，尤其涉及一种动力电池热管理装置及其该动力电池热管理装置的制作方法。

背景技术

动力电池作为电动汽车的动力来源，是提高整车性能和降低成本的关键一环，其温度特性直接影响汽车的性能、寿命和耐久性，锂离子电池因比能大、循环寿命长、自放电率低、允许工作温度范围宽、低温效应好等优点作为目前首选的动力蓄电池，因此保证电池内各个单电池工作在合理温度范围内的同时需维持各个电池之间的温度均匀性。目前采用的电池冷却方式主要由液体冷却和风冷却，风冷却是通过运动产生的风将电池的热量经过排风风扇带走，但是该冷却方式不适合用于高放电倍率和高温的运行环境中。液冷却系统如图1所示，在水泵D的驱动下冷却液体流经换热器C和电池包A底部的电池导热板B，将电池内部的热量导出，但电池内部的热量需要通过电池内的电极和电解质将热量沿竖直方向传递到电池底部的电池导热板B上，热传导路径长，导致传热热阻大、换热效率低、竖直方向的温差较大、对外部冷却系统性能要求较苛刻；且电池导热板B内部的冷却液体是依次流过每个电池包A底部，流经每个电池导热板B的冷却液体温度不一致，从而导致电池包A与电池包A之间的温差较大，无法保证电池与电池之间的温度的均匀性。

发明内容

针对现有的液冷却系统存在的上述问题，现提供动力电池热管理装置及其制作方法，提高了电池与冷却液之间的换热效率，达到了减小单节电池的上下温差，及电池之间温差的目的。

一种动力电池热管理装置，包括：

电池；

套管，用以容纳所述电池，所述套管的尺寸与所述电池的尺寸相适应；

主体，所述主体由上盖板、下盖板和侧壁构成一密闭结构，用以容纳冷却液体；

冲压孔，成对的分别形成于所述上盖板和所述下盖板上；

进水口，设置于所述主体的左侧上部；

出水口，设置于所述主体的右侧下部；

所述套管的截面与所述冲压孔的尺寸相适应，所述套管的两个端部分别固定于一对所述冲压孔中，以形成一密闭空间，使所述套管浸泡于所述冷却液体中。

优选的，还包括：绝缘层，设置于所述套管与所述电池之间，所述绝缘层采用导热绝缘材料制成。

优选的，还包括：导热硅胶，充盈于所述绝缘层与所述套管之间，或充盈于所述绝缘层与所述电池之间。

优选的，所述电池为复数个，复数个所述电池的尺寸相同，或复数个电池平均分为两类第一类电池的横截面积是第二类电池横截面积的二倍，且第一类电池排列于邻近所述进水口的位置，第二类电池排列于邻近所述出水口的位置，或所述复数个所述电池平均分为三类，所述第一类电池的横截面积是第二类电池横截面积的二分之三倍、第一类电池的横截面积是第三类电池横截面积的三倍，从邻近所述进水口的位置开始依次排列有第一类电池、第二类电池和第三类电池；

每一类电池与容纳所述电池的所述套管的尺寸相适应。

优选的，所述套管的个数为复数个，与所述冲压孔的对数相同，复数个所述套管呈矩阵型或交错矩阵型设置于所述主体内。

优选的，所述主体为平行六面体，所述六面体中的一对对面为平行四边形，另两对对面为矩形，所述进水口和所述出水口分别设置于一对矩形面的两侧，所述进水口设置于一矩形面的左侧上部，所述出水口设置于另一矩形面的右侧下部。

优选的，所述平行四边形的锐角范围为：60°至90°。

一种制作动力电池热管理装置的方法，动力电池热管理装置包括电池、套管和主体；所述套管的尺寸与所述电池的尺寸相适应；

所述主体由上盖板、下盖板和侧壁构成一密闭结构，用以容纳冷却液体；

所述方法包括下述步骤：

步骤1.在所述上盖板和所述下盖板上形成冲压孔，所述上盖板上的冲压孔与所述下盖板上的冲压孔一一对应；

步骤2.将所述电池放入所述套管内；

步骤3.将导热硅胶灌入所述套管与所述电池之间，或将所述套管压紧，排除所述套管与所述电池之间的气隙或气体；

步骤4.采用焊接的方式将所述套管的一端固定于所述下盖板上的所述冲压孔上；

步骤5.采用焊接的方式将所述套管的另一端固定于所述上盖板上的所述冲压孔上；

步骤6.在所述主体的侧壁的左侧上部设置进水口，在所述主体的侧壁的右侧下部设置出水口。

优选的，步骤1还包括，采用绝缘层包裹于所述电池表面。

优选的，步骤1还包括，在所述套管内表面镀或者喷涂一层绝缘层。

上述技术方案的有益效果：

通过将携带有电池的套管全部浸泡于冷却液中达到了保持电池纵向温度均匀，及电池之间温度均匀的目的；将进水口设置于主体的上部，将出水口设置于主体的下部，有利于冷却液体的流动，提高了电池的换热效率。

附图说明

图1为现有的冷却系统的结构示意图；

图2为本发明所述动力电池热管理装置的一种实施例的俯视图；

图3为本发明所述动力电池热管理装置的一种实施例的主视图；

图4为本发明所述制作动力电池热管理装置的方法的流程图。

附图中：1.进水口；2.主体；3.电池；4.出水口；5.套管；6.冲压孔；A.电池包；B.电池导热板；C.换热器；D.水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图2和图3所示，一种动力电池热管理装置，包括：电池3、套管5、主体2、冲压孔6、进水口1和出水口4；

套管5用以容纳电池3，套管5的尺寸与电池3的尺寸相适应；主体2由上盖板、下盖板和侧壁构成一密闭结构，用以容纳冷却液体；冲压孔6成对的分别形成于上盖板和下盖板上；进水口1设置于主体2的左侧上部；出水口4设置于主体2的右侧下部；套管5的截面与冲压孔6的尺寸相适应，套管5的两个端部分别固定于一对冲压孔6中，以形成一密闭空间，使套管5浸泡于冷却液体中。

在本实施例中通过将携带有电池3的套管5全部浸泡于冷却液中，减小了电池3与冷却液体之间的传热热阻，达到了保持电池3纵向温度均匀，及电池3之间温度均匀的目的；将进水口1设置于主体2的上部，将出水口4设置于主体2的下部，有利于冷却液体的流动，提高了电池3的换热效率。进一步的冲压孔6可仅形成于上盖板上或下盖板上，将套管5的一端固定于冲压孔6中，套管5的另一端悬空于主体2内，以使电池3充分的浸泡于冷却液体中。

本实施例不仅适用于将动力电池3产生的热量高效均匀地导出电池3，也适用于将外部的热量导入电池3，以及适用于对液体PTC电加热器。

在优选的实施例中，还包括：绝缘层，设置于套管5与电池3之间；绝缘层采用导热绝缘材料制成，以提高冷却液体的导热性能。绝缘层可采用特氟龙或者聚酰亚胺制成。进一步的，还包括：防水层，防水层设置于绝缘层外侧用以防水，可代替套管5覆盖于电池3外表面，降低生产成本。

在优选的实施例中，还包括：导热硅胶，导热硅胶充盈于绝缘层与套管5之间，或充盈于绝缘层与电池3之间。进一步的每个套管5内容纳有多个正负极层叠堆叠的电池3，通过绝缘层将多个电池3包裹起来，形成单节电池3，导热硅胶位于套管5与绝缘层之间，以充实电池3与套管5之间的间隙，提高导热性能。

在优选的实施例中，电池3为复数个，复数个电池3的尺寸相同，或复数个电池3平均分为两类第一类电池的横截面积是第二类电池横截面积的二倍(即第一类电池的厚度是第二类电池厚度的二倍)，且第一类电池排列于邻近进水口1的位置，第二类电池排列于邻近出水口4的位置，或复数个电池3平均分为三类，第一类电池的横截面积是第二类电池横截面积的二分之三倍、第一类电池的横截面积是第三类电池横截面积的三倍，从邻近进水口1的位置开始依次排列有第一类电池、第二类电池和第三类电池；

每一类电池与容纳电池的套管5的尺寸相适应。

根据冷却液体的流向可知第一排的电池3周围的冷却温度最低，电池3的温度最低，冷却效果好，因此分批的减小电池3的横截面积，可减小电池3的径向传热热阻，减小电池3芯内部与外部冷却液体之间的温度差，通过减小冷却液体下游电池3横截面积的方式可使主体2内部所有电池3的中心温度平衡，以保持电池3本身的性能达到最佳效果，在实际运行时，也可通过定期(1小时或1天)将冷却液体的进水口1和出水口4进行切换，以保持流道前后的电池3温度分布更均匀。进一步的，电池3之间的间距为均匀的，间距为2mm～5mm之间，邻近侧壁的电池3与侧壁之间的距离为5mm～7mm之间；电池3之间的间距也可是非等间距的。

在优选的实施例中，套管5的个数为复数个，与冲压孔6的对数相同，复数个套管5呈矩阵型或交错矩阵型设置于主体2内。进一步的套管5的结构可为扁管形、圆管形或其他形状。进一步的，在套管5与套管5之间增加翅片，以强化冷却液体侧面换热能力。

在优选的实施例中，主体2为平行六面体，六面体中的一对对面为平行四边形，另两对对面为矩形，进水口1和出水口4分别设置于一对矩形面的两侧，进水口1设置于一矩形面的左侧上部，出水口4设置于另一矩形面的右侧下部，采用平行四边形的结构可使冷却液体横向流量均匀分布，保持横向的电池3温度分布均匀。

在优选的实施例中，如图2所示，平行四边形的锐角范围为：60°至90°；进一步的优选的角度为：80°至85°，导热效果最好。

一种制作动力电池热管理装置的方法，动力电池热管理装置包括电池3、套管5和主体2；套管5的尺寸与电池3的尺寸相适应；

主体2由上盖板、下盖板和侧壁构成一密闭结构，用以容纳冷却液体；

制作动力电池热管理装置的方法包括下述步骤(如图4所示)：

步骤1.在上盖板和下盖板上形成冲压孔6，上盖板上的冲压孔6与下盖板上的冲压孔6一一对应；

步骤2.将电池3放入套管5内；

步骤3.将导热硅胶灌入套管5与电池3之间，或将套管5压紧，排除套管5与电池3之间的气隙或气体，使电池3与套管5内部紧密接触，较少热传导热阻；

步骤4.采用焊接的方式(钎焊或激光焊)将套管5的一端固定于下盖板上的冲压孔6上，以确保密封防水，采用焊接技术装配工艺简单、安全可靠，结构紧凑，节省了主体2的板材材料，成本低；

步骤5.采用焊接的方式将套管5的另一端固定于上盖板上的冲压孔6上；

步骤6.在主体2的侧壁的左侧上部设置进水口1，在主体2的侧壁的右侧下部设置出水口4。

采用上述方法制作的动力电池热管理装置防水性好，安全可靠，传热性能好，采用的冷却液体无需绝缘要求(如：硅基油或矿物油)，只需采用水基冷却液即可。电池3的厚度也可根据实际需要进行调整，保持温度的均匀性。在危险情况时，该装置可用于排放电池3产生的有害气体，提高电池3安全性。

进一步的制作动力电池热管理装置的方法还可以是：在上盖板或下盖板上形成冲压孔6；将电池3放入套管5内；将导热硅胶灌入套管5与电池3之间，或将套管5压紧，排除套管5与电池3之间的气隙或气体，使电池3与套管5内部紧密接触，较少热传导热阻；采用焊接的方式(钎焊或激光焊)将套管5的一端固定于上盖板或下盖板上的冲压孔6上，使套管5的另一端悬空于主体2内，以确保密封防水；在主体2的侧壁的左侧上部设置进水口1，在主体2的侧壁的右侧下部设置出水口4。

在优选的实施例中，步骤1还包括，采用绝缘层包裹于电池3表面。

在优选的实施例中，步骤1还包括，在套管5内表面镀或者喷涂一层绝缘层。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池热管理装置，其特征在于，包括：

电池；

套管，用以容纳所述电池，所述套管的尺寸与所述电池的尺寸相适应；

主体，所述主体由上盖板、下盖板和侧壁构成一密闭结构，用以容纳冷却液体；

冲压孔，成对的分别形成于所述上盖板和所述下盖板上；

进水口，设置于所述主体的左侧上部；

出水口，设置于所述主体的右侧下部；

所述套管的截面与所述冲压孔的尺寸相适应，所述套管的两个端部分别固定于一对所述冲压孔中，以形成一密闭空间，使所述套管浸泡于所述冷却液体中。

2.如权利要求1所述动力电池热管理装置，其特征在于，还包括：绝缘层，设置于所述套管与所述电池之间，所述绝缘层采用导热绝缘材料制成。

3.如权利要求2所述动力电池热管理装置，其特征在于，还包括：导热硅胶，充盈于所述绝缘层与所述套管之间，或充盈于所述绝缘层与所述电池之间。

4.如权利要求1所述动力电池热管理装置，其特征在于，所述电池为复数个，复数个所述电池的尺寸相同，或复数个电池平均分为两类第一类电池的横截面积是第二类电池横截面积的二倍，且第一类电池排列于邻近所述进水口的位置，第二类电池排列于邻近所述出水口的位置，或所述复数个所述电池平均分为三类，所述第一类电池的横截面积是第二类电池横截面积的二分之三倍、第一类电池的横截面积是第三类电池横截面积的三倍，从邻近所述进水口的位置开始依次排列有第一类电池、第二类电池和第三类电池；

每一类电池与容纳所述电池的所述套管的尺寸相适应。

5.如权利要求1所述动力电池热管理装置，其特征在于，所述套管的个数为复数个，与所述冲压孔的对数相同，复数个所述套管呈矩阵型或交错矩阵型设置于所述主体内。

6.如权利要求5所述动力电池热管理装置，其特征在于，所述主体为平行六面体，所述六面体中的一对对面为平行四边形，另两对对面为矩形，所述进水口和所述出水口分别设置于一对矩形面的两侧，所述进水口设置于一矩形面的左侧上部，所述出水口设置于另一矩形面的右侧下部。

7.如权利要求6所述动力电池热管理装置，其特征在于，所述平行四边形的锐角范围为：60°至90°。

8.一种制作动力电池热管理装置的方法，其特征在于，动力电池热管理装置包括电池、套管和主体；所述套管的尺寸与所述电池的尺寸相适应；

所述主体由上盖板、下盖板和侧壁构成一密闭结构，用以容纳冷却液体；

所述方法包括下述步骤：

步骤1.在所述上盖板和所述下盖板上形成冲压孔，所述上盖板上的冲压孔与所述下盖板上的冲压孔一一对应；

步骤2.将所述电池放入所述套管内；

步骤3.将导热硅胶灌入所述套管与所述电池之间，或将所述套管压紧，排除所述套管与所述电池之间的气隙或气体；

步骤4.采用焊接的方式将所述套管的一端固定于所述下盖板上的所述冲压孔上；

步骤5.采用焊接的方式将所述套管的另一端固定于所述上盖板上的所述冲压孔上；

步骤6.在所述主体的侧壁的左侧上部设置进水口，在所述主体的侧壁的右侧下部设置出水口。

9.如权利要求8所述制作动力电池热管理装置的方法，其特征在于，步骤1还包括，采用绝缘层包裹于所述电池表面。

10.如权利要求8述制作动力电池热管理装置的方法，其特征在于，步骤1还包括，在所述套管内表面镀或者喷涂一层绝缘层。