CN106654454A - 一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置。所述装置组成如下:铝合金支架,聚丙烯盖板,若干个动力电池,散热、均温、热防护材料,绝缘层,芯片;所述若干个动力电池以串联、并联的方式组成电池组,散热、均温、热防护材料放入电池间的空隙里,电池组底部由绝缘层包裹,电池顶部设有芯片控制电池组的放电量,整个电池组模块顶部有聚丙烯盖板,整个电池组模块由铝合金支架支撑。本发明利用了散热、均温材料快速吸热整热流的特点,对电动车电池组充、放电时释放的热量快速整流,保持整个电动车电池组的温度在50℃以内,配合BMS系统,保障电池组有足够的放电量,保持电动车的稳定性及安全性,同时提高电池组使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车、动力电池管理领域,具体涉及一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置。
背景技术
近年来,国家大力扶持新能源汽车行业的发展。与传统的的燃油车不同,电动汽车是以动力电池为动力源,因此具有无污染、噪声小、结构简单等优点,已成为新能源汽车的最主要发展方向。
电动车的动力源是动力电池组,由成百上千个电池通过串、并联的方式组合,形成数十千瓦时的能量密度模块。电动车结构简单,其性能很大程度上取决于动力电池组的性能。动力电池组的性能主要受两个因素影响:1.单个电池的能量密度、蓄放电速率、寿命等;2.整个电池组的均一性、充放电倍率一致性、温度一致性、可靠性、寿命等。
经过科学界和企业多年的努力,我国电池生产水平大幅度上升。尤其最近几年,电池性能得到了很大提升,具有能量密度大、充放电速率快、寿命好等特点。但我国企业生产的电池均一性差,组装成动力电池组时存在几个缺陷:1.充放电是局部温度过高,威胁整个电池组安全;2.充放电倍率不一致,BMS管理难度大。
动力电池组的温度是电池组性能、寿命的重要指标,温度过低、放电量少、动力不足;温度过高、容易热失控、引起电池过热着火或爆炸。因此在现阶段,动力电池组急需热管控。
散热、均温、热防护材料是一种高导热、阻燃型相变吸热材料,利用材料在固液、液气等相变过程中大量吸收热量,在该材料吸热过程中,由于发生相变,其温度保持在恒定范围。因此,散热、均温材料适用于动力电池组的散热、均温、热防护系统,基于此,本发明开发了电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护一体化方案。
发明内容
本发明的目的是开发一个电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,在动力电池组充放电时作散热、均温、热防护使用,快速吸收动力电池组的热量、把温度控制在50℃以下,保证电池的放电量,提升动力电池组及电动车的安全性。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案,
一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,包括:铝合金支架,聚丙烯盖板,若干个动力电池组成的电池组,散热、均温、热防护材料,绝缘层,芯片;所述若干个动力电池以串联或是串联与并联结合的方式组成电池组,相邻两个动力电池的间隙之间放入散热、均温、热防护材料,电池组底部由绝缘层包裹,电池组顶部设有芯片,控制电池组的放电量,整个电池组模块顶部有聚丙烯盖板,整个电池组模块由铝合金支架支撑。电池组模块是指绝缘层,若干个动力电池组成的电池组,散热、均温、热防护材料以及芯片组成的模块。
所述铝合金支架,用于支撑整个动力电池组单元模块,同时铝合金具有很高的导热能力,可以辅助整个电池组散热。
所述聚丙烯盖板,用于保护动力电池组单元,防冲击。
所述动力电池为方形电池,其电压为1.5V、3.0V、4.5V或5V,可按照电池组实际所需电压进行组合,方形电池外层有一块铝塑膜包裹。6~18只方形电池一组,由串联或是串联与并联结合的方式连接而成,方形电池大小为长8~25cm、宽2~15cm、厚0.3~4cm;相邻两个方形电池之间的间隙为2~3mm。
所述散热、均温、热防护材料由以下质量分数的原料充分混合后,经130~180℃、10~30MPa模压得到:膨胀石墨1.7~10.9%、氯化聚乙烯2~9.1%、聚丙烯6.6~11.3%、石蜡34.8~78.5%、可膨胀石墨2.3~6.1%、聚磷酸铵3.5~8.7%、十溴二苯乙烷3.4~12.9%、碳化硅0.5~2.1%、三氧化二锑1.5~4.1%。
所述的膨胀石墨通过以下步骤制得:将50~150目天然鳞片石墨经质量比2~3:0.5~1的浓硫酸和浓硝酸浸渍后得到的插层石墨,把插层石墨置于1000~2000W的微波发生器中得到。
所述浓硫酸质量浓度为98%,所述浓硝酸质量浓度为65%。
所述石蜡为40、44、48、50、58、62号石蜡中的一种或两种以上的组合。
所述散热、均温、热防护材料,散热、均温、热防护材料长宽与单个方形电池大小一致,其厚度为2~3mm,散热、均温、热防护材料与方形电池贴合紧密,保持较小的界面热阻。
所述绝缘层为绝缘垫片或者绝缘胶布,其作用是防止电池在放电量过大的时候击穿铝塑膜,引起电池组短路。
所述芯片,主要为PCB线路板及连接线,主要用于BMS控制电池组的放电量。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
本发明的动力电池组散热、均温、热防护方案,可以把动力电池组的温度控制在50℃以内,保障动力电池组整个系统的稳定性。本专利中方法简单,经济,在电动车动力电池组中具有应用价值。
附图说明
图1为本发明一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
除非特别说明,本发明采用的材料、设备和方法为本技术领域常规市购的材料、设备和常规使用的方法。
本发明一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,如图1所示,其组成如下:铝合金支架1,聚丙烯盖板2,若干个方形电池3组成的电池组,散热、均温、热防护材料4,绝缘层5,芯片6;所述若干个方形电池3以串联或是串联与并联结合的方式组成电池组,相邻的两个方形电池3之间的间隙为2~3毫米,在此间隙放入散热、均温、热防护材料4,电池组底部由绝缘层5包裹,电池组顶部设有芯片6控制电池组的放电量;整个电池组模块(包括绝缘层5,若干个方形电池3组成的电池组,散热、均温、热防护材料4和芯片6)顶部有聚丙烯盖板2,芯片6位于聚丙烯盖板2下方,整个电池组模块由铝合金支架1支撑。
所述铝合金支架1,用于支撑整个动力电池组单元模块,同时铝合金具有很高的导热能力,可以辅助整个电池组散热。
所述聚丙烯盖板2,用于保护动力电池组单元,防冲击。
所述方形电池3,其电压为1.5V、3.0V、4.5V、5V不等,可按照电池组实际所需电压进行组合,方形电池3外层有一块铝塑膜包裹。6~18只方形电池一组,由串联或是串联与并联结合的方式连接而成,方形电池大小为长8~25cm、宽2~15cm、厚0.3~4cm;相邻两个方形电池之间的间隙为2~3mm不等。
所述散热、均温、热防护材料4由以下质量分数的原料充分混合后经130~180℃、10~30MPa模压得到:膨胀石墨1.7~10.9%、氯化聚乙烯2~9.1%、聚丙烯6.6~11.3%、石蜡34.8~78.5%、可膨胀石墨2.3~6.1%、聚磷酸铵3.5~8.7%、十溴二苯乙烷3.4~12.9%、碳化硅0.5~2.1%、三氧化二锑1.5~4.1%。
所述的膨胀石墨通过以下步骤制得:将50~150目天然鳞片石墨经质量比2~3:0.5~1的浓硫酸和浓硝酸浸渍后得到的插层石墨,把插层石墨置于1000~2000W的微波发生器中得到。
所述浓硫酸质量浓度为98%,所述浓硝酸质量浓度为65%。
所述散热、均温、热防护材料4,散热、均温、热防护材料4长宽与单个方形电池3大小一致,其厚度为2~3mm,散热、均温、热防护材料4与方形电池3贴合紧密,保持较小的界面热阻。
所述绝缘层5为绝缘垫片或者绝缘胶布,其作用是防止电池在放电量过大的时候击穿铝塑膜,引起电池组短路。
所述芯片6,主要为PCB线路板及连接线,主要用于BMS控制电池组的放电量。
实施例1
(1)散热、均温、热防护材料的制备
散热、均温、热防护材料按质量分数组成如下:膨胀石墨1.7g、氯化聚乙烯2g、聚丙烯6.6g、石蜡78.5g、可膨胀石墨2.3g、聚磷酸铵3.5g、十溴二苯乙烷3.4g、碳化硅0.5g、三氧化二锑1.5g。
首先把石蜡与可膨胀石墨、聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、碳化硅、三氧化二锑充分搅拌混合得到混合体系;然后把50目天然鳞片石墨经质量比2~3:0.5~1的浓硫酸(质量浓度为98%)和浓硝酸(质量浓度为65%)浸渍后得到的插层石墨,把插层石墨置于1000W的微波发生器中得到膨胀石墨。把混合体系、膨胀石墨、氯化聚乙烯、聚丙烯充分搅拌均匀;置于140℃的模压机中20MPa模压成型,得到散热、均温、热防护材料。
(2)组装动力电池组装置
分别由6块4.5V方形电池串联成一组,然后两组并联组成电池组;该电池尺寸为长19.5cm,宽13.5cm,厚3.0cm,相邻两个方形电池之间的间隙为2mm,因此在电池间插入长19.5cm、宽13.5cm,厚度为2mm的片状散热、均温、热防护材料。电池组底部贴上长28cm、宽19.5cm、厚度为3mm的绝缘片,电池组顶部电焊焊接导线和PCB线路板,组成整个电池组。整个电池组长28cm、宽19.5cm、高21cm。测试电池组分别在0.5C、1.5C放电的时候添加散热、均温、热防护材料电池组的温度。同时按照上述方法,组装除了不加散热、均温、热防护材料的电池组测试0.5C、1.5C放电时电池组的温度。
实施例2
参考实施例1,区别之处在于:12块4.5V方形电池串联成一组即得到电池组,相邻两个方形电池之间的电池间隙为3mm,散热、均温、热防护材料厚度为3mm。
实施例3
参考实施例1,区别之处在于:散热、均温、热防护材料按质量分数组成如下:膨胀石墨10.9g、氯化聚乙烯9.1g、聚丙烯11.3g、石蜡34.8g、可膨胀石墨6.1g、聚磷酸铵8.7g、十溴二苯乙烷12.9g、碳化硅2.1g、三氧化二锑4.1g。
实施例4
参考实施例1,区别之处在于:散热、均温、热防护材料按质量分数组成如下:膨胀石墨7.9g、氯化聚乙烯6.1g、聚丙烯8.3g、石蜡58.8g、可膨胀石墨4.1g、聚磷酸铵4.7g、十溴二苯乙烷6.9g、碳化硅1.1g、三氧化二锑2.1g。
表1为实施例电池组降温效果、表2为实施例电池组均温效果
动力电池组测试依据国标GB/T 31485-2015、GB/T 31486-2015、GB/T 31484-2015。
表1动力电池组降温效果
表2动力电池组均温效果
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,其特征在于,其包括:铝合金支架,聚丙烯盖板,若干个动力电池组成的电池组,散热、均温、热防护材料,绝缘层,芯片;所述若干个动力电池以串联或是串联与并联结合的方式组成电池组,相邻两个动力电池的间隙之间放入散热、均温、热防护材料,电池组底部由绝缘层包裹,电池组顶部设有芯片控制电池组的放电量,整个电池组模块顶部有聚丙烯盖板,整个电池组模块由铝合金支架支撑。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,其特征在于,所述动力电池为方形电池,其电压为1.5V、3.0V、4.5V或5V,按照电池组实际所需电压进行组合,方形电池外层有一块铝塑膜包裹。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,其特征在于,所述散热、均温、热防护材料由以下质量分数的原料充分混合后,经130~180℃、10~30MPa模压得到:膨胀石墨1.7~10.9%、氯化聚乙烯2~9.1%、聚丙烯6.6~11.3%、石蜡34.8~78.5%、可膨胀石墨2.3~6.1%、聚磷酸铵3.5~8.7%、十溴二苯乙烷3.4~12.9%、碳化硅0.5~2.1%、三氧化二锑1.5~4.1%。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,其特征在于,所述的膨胀石墨通过以下步骤制得:将50~150目的天然鳞片石墨经质量比2~3:0.5~1的浓硫酸和浓硝酸浸渍后得到的插层石墨,把插层石墨置于1000~2000W的微波发生器中微波处理得到膨胀石墨。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,其特征在于,所述浓硫酸质量浓度为98%,所述浓硝酸质量浓度为65%。
6.根据权利要求3所述的一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置,其特征在于,所述石蜡为40、44、48、50、58和62号石蜡中的一种或两种以上的组合。
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