CN106025436A - 动力电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池组，用于解决散热不佳的问题。它包括电池芯、均温组件和壳体，其特征在于，所述壳体为密闭壳体，在所述壳体中规则放置有：多个彼此叠加的电池芯和均温组件，其中均温组件包括波纹板和上接头、下接头，冷却介质通道的上下两端分别固定一个上接头和一个下接头；在所述下接头的橡胶套筒中插入第一导管；在所述上接头的橡胶套筒中插入第二导管。本发明中均温组件的设置，可以将电池芯产生的热量带走，并可以对均温组件中的冷却介质的流动速度加以控制，达到控制电池芯内部温度的目的。

Description

动力电池组
技术领域
该发明涉及新能源动力电池技术领域，具体地说是一种温控效果更佳的动力电池组。
背景技术
动力电池是电动汽车的核心部件，其性能的高低直接影响电动汽车性能的好坏，其中动力电池一般体积较大，占据在车辆的底盘位置，其散热效果很差。
现在的都更努力电池一般采用自然冷却、风冷或者水冷的方式进行，由于动力电池一般为锂电池，以锂电池为例，其内部最佳充放电温度不能高于140℃，外部温度不能高于80℃，否则就会降低电池的使用寿命和充放电效果。
其中，三种散热方式各有各的优势，自然冷却由于冷却效率低，逐步被淘汰，风冷结构简单，是目前的市场主流，水冷由于结构复杂，但是其冷却效率和可控性是最高的，目前应用较少。
另外，由于现有的冷却通道设计都是简单的夹层设计，冷却介质在流动的过程中，并不能做到将冷的介质直接作用在需要降温的作用点，进一步地降低了对降温点的降温效果，也就是降温效果不够理想。
同时，冷却介质容易泄露，这些都不能够满足使用的要求。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种动力电池组，用于动力电池的温控，尤其是对其主要表面进行降温，解决由于动力电池升温带来的寿命降低、爆炸等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：动力电池组，包括电池芯、均温组件和壳体，其特征在于，所述壳体为密闭壳体，在所述壳体中规则放置有：
多个彼此叠加的电池芯，所述电池芯为平板状，且在电池芯的顶部设置正、负电极；
所述均温组件包括波纹板和上接头、下接头，其中波纹板为金属冲压件，在所述波纹板的波谷处使用压力焊的方式将波纹板焊接在电池芯的两侧面板上，在每一个波纹板和电池芯表层之间形成一个冷却介质通道，所述冷却介质通道的上下两端分别固定一个上接头和一个下接头；
所述上接头所述整体为半圆柱状的陶瓷件，所述上接头包括一个平面、一个大弧形面、一个小弧形面和两个半圆形的端面，其中大弧形面与平面之间构成定位端，所述小弧形面与平面之间构成插入端并与所述冷却介质通道进行插接配合，所述小弧形面的表面涂覆有硅胶层，所述上接头中设置有一个圆孔，所述圆孔的两端分别设置在两个端面上，在圆孔中设置一个橡胶套筒，
上接头和下接头结构、材质相同，
在所述下接头的橡胶套筒中插入第一导管；
在所述上接头的橡胶套筒中插入第二导管，其中，所述第二导管端部具有一个定位块和阀瓣，所述阀瓣采用记忆合金制作，所述阀瓣为三个，三个阀瓣具有两种状态：状态一，在出口处冷却介质的温度低于20摄氏度时，阀瓣是关闭的；状态二，在出口处冷却介质的温度高于20摄氏度时，阀瓣是打开的；
所有第一导管汇集后由总进管引出至壳体外侧，
所有第二导管汇集后由总出管引出至壳体外侧。
进一步地，所述总进管为胶管。
进一步地，所述总出管为胶管。
进一步地，所述上接头与冷却介质通道之间设置有结构密封胶。
进一步地，所述下接头与冷却介质通道之间设置有结构密封胶。
进一步地，所述电池芯为板式锂电电芯。
本发明的有益效果是：
均温组件的设置，可以将电池芯产生的热量带走，并可以对均温组件中的冷却介质的流动速度加以控制，达到控制电池芯内部温度的目的。
制造成本低，可靠性好，其中外侧与电池芯结合的壳体采用金属钣金件，导热性能良好，进行压力焊连接，形成密闭效果，方式冷却介质零泄漏。
壳体本身具有一定的弹性，且结合均温场的空间，可以满足电池芯之间热胀冷缩的要求。
附图说明
图1为本发明的原理图(立体)。
图2为本发明的原理图(正面)。
图3为本发明的剖视图。
图4为接头的立体图。
图5为上接头的剖视图。
图6为下接头的剖视图。
图7为阀瓣的关闭状态。
图8为阀瓣的打开状态。
图9为阀瓣的关闭状态。
图10为电池散热系统的原理图
图11为新能源车中的电池散热系统。
图中：1电池芯，2波纹板，21冷却介质通道，3接头，3’上接头，3”下接头，31平面，32大弧形面，33小弧形面，331硅胶层，34端面，35圆孔，36橡胶套筒，37导管，371第一导管，372第二导管，3721定位块，3722阀瓣，4总进管，41第一电磁阀，51冷水箱，52热水箱，6总出管，61安全蓄压泄压装置，62第二电磁阀。
具体实施方式
如图1至图10所示，针对动力电池均温效果差、冷却液对电池芯冷却不均匀、以及冷却系统构造复杂等缺陷，本发明的保护主体如下：
开发的是一种具有均温效果的动力电池组，可以使得动力电池保持在基本稳定的温度范围内，并将波动控制在合理的范围内。
同时本发明提供的动力电池组结构如下：
包括电池芯1、均温组件、壳体，其中电池芯1为平板状，例如锂电池电池芯，其中的电池芯的电极集成在一侧，包括正负电极，一般设计为平板状、或者块状，并在其上设置有电极，根据位置安排，下面重点对均温组件进行详细的分析。由于本发明的重点不在于电池芯的改进，故对电池芯的结构不做详细的介绍。
动力电池在充放电过程中由于内部温度的累积，会有较大的温度上升现象，尤其是在汽车加速行驶的过程中，更是会形成较大的升温，这种升温的现象在外会变现为电池芯体积的略微增大，壳体的膨胀，通过温度计进行测试，温度可以升至100度甚至以上，这种升温会造成动力电池的寿命降低，进一步地影响其安全性能，例如自燃。
在制作均温组件的过程中，需要对电池芯1升温过程造成的变形、膨胀进行考量，并综合利用其变形，达到有效控制温度升温的过程目的。
均温组件包括波纹板2和接头3，其中波纹板2为金属冲压件，波纹板上具有多个波纹和波谷，在波谷处使用压力焊的方式将波纹板焊接在电池芯的两侧面板上，这样在每一个波纹和电池芯表层之间形成一个冷却介质通道21，这种结构的冷却介质通道密封性较好，且压力焊连接强度可靠。其中冷却介质通道的两端为敞口，用于和接头进行插接配合，并可以根据需要使用结构密封胶进行密封。
接头3，整体为半圆柱状，为陶瓷构件，包括一个平面31、一个大弧形面32、一个小弧形面33和两个半圆形的端面34，其中大弧形面与平面之间构成一个半圆柱状，用于定位，形成定位端，小弧形面33与平面之间构成一个插入端，用于和上述的冷却介质通道21进行配合，在上述的的小弧形面的表面涂覆有硅胶层331，硅胶层和冷却介质通道之间形成密封构造。
上述的接头根据安装位置的不同被划分为上接头3’和下接头3”，其中上接头3’安装在冷却介质通道的上端，下接头3”安装在冷却介质通道的下端，其中上端为冷却介质出口，下端为冷却介质进口。
即，冷却介质是自下而上循环的。
上述的两个接头结构上是相同的，在上述的接头中设置有一个圆孔35，圆孔35的两端分别设置在两个端面上，形成两个敞口结构，在圆孔35中设置一个橡胶套筒，并在橡胶套筒36中插入一个导管37，导管根据进出功能的不同结构有所区别，其中设置在进口处的下接头中的第一导管371的结构如下：第一导管具有一个定位块，通过插接的方式固定。
位于出口处的上接头中的导管定义为第二导管372，其中第二导管端部具有一个定位块3721和阀瓣3722，其中阀瓣采用记忆合金制作，包括三个阀瓣，阀瓣具有两种状态，在出口处冷却液的温度低于20摄氏度时，阀瓣是关闭的，在温度高于20摄氏度时，阀瓣是打开的，打开状态下，冷却介质流动阻力较小，且流量变大，可以迅速的对锂电池的表面进行降温，当冷却介质低于设定温度时，冷却介质的通道被关闭，形成保温效果，避免电池温度过低。同时，冷却介质和冷却介质通道可以形成有效的保温层，对电池芯形成有效的保护。
上述的阀瓣3722可以对通道进行启闭控制，采用具有记忆功能的合金制作，利用电池发热的热量进行自动控制阀瓣的启闭，安全可靠。
上述的下接头外端彼此并列设置，并通过一个总进管4进行汇集，汇集后与液泵进行连接，液泵与冷水箱51和热水箱52进行同时连接，并在冷水箱和热水箱的出水口分别设置第一电磁阀41。
所有第一导管汇集后由总进管引出至壳体外侧，
所有第二导管汇集后由总出管引出至壳体外侧。
上述的上接头3”外端彼此并列设置，并通过一个总出管6进行汇集，汇集后与冷水箱和热水箱进行同时连接，并在冷水箱和热水箱的进水口分别设置第二电磁阀62。
通过上述电磁阀的切换，可以实现冷却介质的更换，实现冷却和加热的功能。
进一步地，上述的冷水箱采用风冷强制冷却，对冷水箱中的冷却介质进行冷却，进而实现对电池芯的温控。
上述电池芯多个彼此并列设置，冷却介质的温度可控，使得电池包内的温度可控，并在出口处设计阀瓣，可以在一定温度下自动打开，冷却液在循环后将电池芯的热量带走，形成冷却。
上述的电池芯和均温组件彼此间隔叠加，且波纹板的存在可以使得两个电池芯之间的间隙可以微微自动适应，最后放置在壳体内即可，形成一体，也就是本发明所称的动力电池组。
冷却介质外循环采用液泵和散热模式，其中液泵采用微型液泵，散热与汽车自带的散热器进行连通，利用汽车散热器将热量散发掉，散热器充当冷水箱的作用，参考图11。
为保证系统的安全性能，在外循环中设置有一个安全蓄压泄压装置61，该装置为一个液压囊，在外界重大冲击下具有自动泄压的功能，降低冷却液的自身压力，更加安全，防止爆管。
液压囊安装在汽车前方，并通过橡胶带等柔性带进行捆绑固定，形成一种柔性安装，在液压囊的正上侧设置有一个泄压阀。
上述的冷却液可以采用水，使用在南方等冬季温度不低于0摄氏度的地区。也可以采用低粘度混合油，具有防爆效果，其成分包括：由质量比为95-99％的150N三类基础油，1.0-5.0％的乙醇，0.005％甲基硅油或甲基硅油酯，0.05％磷酸三甲酚酯，以及0.2-0.3％的琥珀酸酯磺酸盐组成，该专用混合油具有良好的高温稳定性，具有防爆性能，能够满足动力电池在高温、低温情况下的使用要求，尤其是能够降低动力电池闪爆引发的危险，适用于广大的北方低于。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.动力电池组，包括电池芯(1)、均温组件和壳体，其特征在于，所述壳体为密闭壳体，在所述壳体中设有：
多个彼此叠加的电池芯，所述电池芯(1)为平板状，且在电池芯的顶部设置正、负电极；
所述均温组件包括波纹板(2)和上接头(3’)、下接头(3”)，其中波纹板(2)为金属冲压件，在所述波纹板的波谷处使用压力焊的方式将波纹板焊接在电池芯的两侧面板上，在每一个波纹板和电池芯表层之间形成一个冷却介质通道(21)，所述冷却介质通道的上下两端分别固定一个上接头和一个下接头；
所述上接头所述整体为半圆柱状的陶瓷件，所述上接头包括一个平面(31)、一个大弧形面(32)、一个小弧形面(33)和两个半圆形的端面(34)，其中大弧形面与平面之间构成定位端，所述小弧形面(33)与平面之间构成插入端并与所述冷却介质通道(21)进行插接配合，所述小弧形面的表面涂覆有硅胶层(331)，所述上接头中设置有一个圆孔(35)，所述圆孔(35)的两端分别设置在两个端面上，在圆孔(35)中设置一个橡胶套筒，
所述上接头和下接头结构、材质相同，
在所述下接头的橡胶套筒中插入第一导管(371)；
在所述上接头的橡胶套筒中插入第二导管(372)，其中，所述第二导管端部具有一个定位块(3721)和阀瓣(3722)，所述阀瓣为记忆合金制件，所述阀瓣为三个，三个阀瓣具有两种状态：状态一，在出口处冷却介质的温度低于20摄氏度时，阀瓣是关闭的；状态二，在出口处冷却介质的温度高于20摄氏度时，阀瓣是打开的；
所有第一导管汇集后由总进管引出至壳体外侧，
所有第二导管汇集后由总出管引出至壳体外侧。
2.根据权利要求1所述的动力电池组，其特征在于，所述总进管为胶管。
3.根据权利要求1所述的动力电池组，其特征在于，所述总出管为胶管。
4.根据权利要求1所述的动力电池组，其特征在于，所述上接头与冷却介质通道之间设置有结构密封胶。
5.根据权利要求1所述的动力电池组，其特征在于，所述下接头与冷却介质通道之间设置有结构密封胶。
6.根据权利要求1所述的动力电池组，其特征在于，所述电池芯为板式锂电电芯。
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