CN107146923B - 由冷板阵列组成的动力电池组均温散热装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由冷板阵列组成的动力电池组均温散热装置，包含散热器壳体、冷板阵列、上盖板、风机导流罩、风机。冷板阵列包括若干并排的散热组件；散热组件包括冷板、电池组、固定条；所述冷板两端加工有翅片组，且冷板背板中封装有热管，热管一直延伸到翅片组底部；散热器壳体两面开有进风口，壳体中放置着若干个散热组件，组成散热阵列。风机导流罩安装在散热器壳体外，风机导流罩内有截面呈梯形的导流腔，较小端与进风口对齐，较大端安装风机。本技术方案可以在保持良好均温性的情况下，高效地带走新能源汽车动力电池组充放电时所产生的热量，使电动车电池维持在较佳的工作温度下可靠工作。本发明中还提供了上述散热装置的加工方法。

Description

由冷板阵列组成的动力电池组均温散热装置及加工方法

技术领域

本发明涉及一种电池组散热冷却装置，具体是一种新能源汽车动力组的高效均温散热装置。

背景技术

随着科技的发展，环保理念逐渐深入人心，为了控制化石燃料的使用，减少废气的排放，传统的内燃机汽车受到了诸多规定条款的限制。相对的电动车和混合动力车逐渐受到了人们的青睐。电池组是电动汽车和混合动力汽车的核心部件之一，其性能的好坏直接影响汽车的性能，而电池的性能和寿命和其工作的温度息息相关。电池组在充放电过程中都会产生热量，从而使得电池组的整体温度升高，过高的温度会严重的影响电池组的性能和寿命。所以，对电池组进行有效的散热，使其工作温度维持在较佳的温度范围内，对提高电池的性能、延长电池的寿命有决定性的作用。

但是传统的电池组风冷散热器存在着缺陷。传统的风冷方法通过与电池表面热对流实现换热，换热系数较小，且受电池包的换热面积的限制，导致冷却效率太低。另外，从结构上说传统风冷散热器的电池组中央区域的电池包表面无法与空气充分接触，造成电池组局部电池单体温度过高，这将最终降低电池组的效率与可靠性。

申请号为20152058437.9名称为“一种电动车电池组散热外壳”的实用新型，公开了一种电动车电池组散热外壳，包括外壳，电池组容纳腔，端盖，导热层，散热板，风机，传感器和散热板。外壳内部为电池组容纳腔，用来放置电池组，容纳腔外侧涂覆导热层，导热层上设有散热板和温度传感器，盖板上有两个风扇。该实用新型通过涂覆导热层强化电池组与容纳腔的传热，通过散热板强化容纳腔与壳体的传热，然后经过壳体波浪状的外表面将热量传递到空气中。但是，没有考虑电池组的堆叠导致的局部高温问题，且热量传递步骤过多，效率堪忧。

申请号为201610246722.4名称为“一种电动汽车电池包的空气散热方法”的发明专利，公开了一种电动汽车电池包的空气散热方法，包括底壳，格栅，导流板，上盖和散热风扇。格栅安装在进风口上，进风口后连接着两块导流板，两块导流板垂直于底壳底面且与底壳等高，安装上盖后，导流板、底壳、上盖组成了风道，风道将散热盒分成了两个部分，形成了两个散热腔，散热腔内安装着电池组；由于导流板长度小于底壳长度，所以风道末端有两个开口，各通向一个散热腔，每个散热腔的外表面上安装有散热风扇各两个，对壳体内的空气进行抽吸。工作时候，冷却空气经格栅进入壳体，然后流经导流板组成的风道，分配到两个散热腔内，对腔内的电池组进行冷却，最后经过抽风扇流出壳体。该发明通过导流板改善了冷却空气的流径，通过抽风扇强化了对流换热。然而，与传统的风冷散热器一样，没有解决电池包散热面积较小的问题；虽然相对没有导流板的散热器风径有所改善，但是冷却空气依然不均匀；且为了保证散热效果，电池排列较为稀松，增大了散热器体积。

因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

为了解决电池组的发热问题，改善传统风冷散热器的缺陷，提高散热效率，本发明提供一种新的冷板阵列组成的动力电池组均温散热装置的技术方案。

同时本发明还提供了上述散热装置的加工方法的技术方案。

为达到上述目的，本发明散热装置可采用如下技术方案：

一种由冷板阵列组成的动力电池组均温散热装置，包含：散热器壳体、冷板阵列、风机导流罩、位于风机导流罩内的风机；所述冷板阵列包括并排设置的若干冷板散热组件；所述的冷板散热组件包括冷板、固定在冷板上的电池组；所述冷板的两端均设有一组带有圆弧形且同心的翅片阵列；电池组位于两组翅片阵列之间；冷板的背板中封装有导热管，热管两端分别延伸到圆弧翅片阵列底部；所述冷板阵列位于散热器壳体内，而散热器壳体的两端均设有风机导流罩。

有益效果：

相对于现有技术，用将新能源汽车动力电池系统分成多个电池小组，每个电池小组由若干个独立的电池组成，电池小组被固定在冷板上组成一个散热组件，若干个散热组件组成散热阵列，一起被固定在散热器壳体中；电池组所产生的热量首先传给冷板表面，经由冷板内嵌的热管元件大幅度拉平电池间的温度分布，然后利用风机送风，利用风机导流罩引流，使得冷风通过散热阵列的翅片，及时将经由冷板所带走的电池组充放电热量传给外部环境以大幅提高散热效果。圆弧翅片不仅增加了散热面积，并且在组装之后起到充当风道的作用，强化了散热效果。

另外，本发明提供的散热装置的加工方法可以采用以下技术方案：

所述冷板背板的热管封装工艺通过摩擦搅拌焊工艺实现，其包含了以下步骤：

步骤1，按照冷板外形制备基板毛坯、盖板毛坯；

步骤2，在基板毛坯上加工出盖板槽、热管槽；

步骤3，将热管用导热胶固定热管槽中；

步骤4，利用橡皮锤将盖板毛坯打入盖板槽；

步骤5，使用摩擦搅拌焊的方法沿盖板毛坯与盖板槽的缝隙将其焊接成一个整体；

步骤6，去除多余材料，加工冷板外形。

附图说明

图1是本发明散热装置的立体图。

图2是本发明散热装置的立体分解图。

图3是散热组件的立体分解图。

图4是散热组件的立体图。

图5是冷板的结构示意图。

图6是图5中沿A-A方向的剖视图。

图7是散热器壳体的俯视图。

图8是散热器壳体的侧视图。

图9是图7中沿A-A方向的剖视图。

图10是盖板的俯视图。

图11是图10中沿A-A方向的剖视图。

图12是风机罩的主视图。

图13是图10中沿A-A方向的剖视图

图14是图10中沿B-B方向的剖视图

图15是冷板加工工艺示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图及实施案例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，本发明实例中包含了散热器壳体1、冷板散热阵列5、上盖板2、风机导流罩3和风机4。冷板散热阵列5，由若干冷板散热组件并列组成。冷板散热组件包括冷板6、电池组7、固定条8。如图8所示，平头螺钉穿过固定条8将电池组7与冷板6固定成整体。

冷板6由导热良好的铝合金材料加工，两端均加工有等距翅片61，每条翅片的两端之间的夹角为90°，中间通过圆弧过度，同组翅片的过度圆弧均同心，冷板上设有一组螺纹孔64，用于连接固定条，固定条对应的开孔为平头螺钉孔，连接时使用平头螺钉固定。电池组7位于两组翅片61之间。冷板上设有一组通孔63，在组成冷板阵列5时，两边的通孔会呈等距的两列孔，在散热器壳体1上设有螺纹孔11与之对应；冷板的背板中封装有超导热管62，热管两端一直延伸到翅片底端，目的是将中间电池组7产生的热量快速传导到两侧翅片。

如图5及图6所示，冷板散热组件通过冷板两侧伸出的短边搭在壳体1的壁上，若干个组件并列组成冷板散热阵列5。

如图7至图9所示，壳体中正对散热阵列翅片组的两面设有进风口13，进风口正对冷板阵列的翅片组，且尺寸相同。壳壁上设有螺纹孔11，作用为连接冷板散热组件和盖板2，两个侧面上设有螺纹孔12，作用为连接风机罩。

如图10及图11所示，上盖板侧视图呈凹形，靠近长边一侧较厚，其余部分较薄，厚度差为冷板两侧伸出短边的厚度，盖板上设有一组通孔22，目的是为了连接散热阵列5和壳体1。

如图12至图14所示，风机导流罩3的外形为长方体，长度与壳体1的宽度相等，宽度与风机宽度相等，高度至少20mm；足够的高度是为了保证进风口处的风压均匀。在风机导流罩3中设有导流腔，导流腔31中较小的两个面垂直于壳体壁面，较大的两个面成10°的倾角向外延伸，截面呈梯形。导流腔的较小端正对着进风口，且尺寸相同，较大端设置两个独立的开口，尺寸与风机尺寸相同。风机罩上设置一组螺纹孔32，为了连接风机；还设置了一组通孔33，为了通过螺钉将风机罩与壳体连接。

装配工艺见图4，利用平头螺钉将散热组件组装好；将若干个散热组件逐个放入壳体中，散热组件两侧的通孔63与壳体壁上的螺纹孔11对其；安装上盖板，将两侧的通孔22与通孔63与螺纹孔11对其，另外四个通孔与壳壁上相对应的螺纹孔对其，使用十字头盘头螺钉，配上平垫，弹垫，往复逐渐旋紧，将散热组件、盖板、壳体三者连接在一起，不仅可以缓解风机工作时引起部件间振动产生噪声，而且拆卸时仅拆除上盖板即可取出散热组件。风机导流罩与壳体、风机与风机导流罩的连接均采用十字槽盘头螺钉，配上平垫、弹垫。

本发明的工作原理是：将新能源汽车动力电池系统设计成若干个电池小组，每个电池小组都安装在冷板大表面上，组成一个散热组件，若干个散热组件并列在一起，组成散热阵列，电池产生的热量通过内置热管的冷板快速而均匀地向冷板传递，通过风机和冷板两侧的翅片来强化风侧的换热，从而迅速地将电池生热传给周围环境。

请参阅图13所示，为冷板背板的热管封装工艺，该热管封装工艺通过摩擦搅拌焊工艺实现，其包含了以下步骤：

步骤1，按照冷板外形制备基板毛坯91、盖板毛坯95；

步骤2，在基板毛坯上加工出盖板槽92、热管槽93；

步骤3，将热管94用导热胶固定热管槽93中；

步骤4，利用橡皮锤将盖板毛坯95打入盖板槽92；

步骤5，使用摩擦搅拌焊的方法沿盖板毛坯95与盖板槽92的缝隙将其焊接成一个整体；

步骤6，去除多余材料，加工冷板外形。

以上所述，仅为本发明的一种具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的改变和变形。凡采用等同替换或等效变换所形成的技术方案，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种由冷板阵列组成的动力电池组均温散热装置，其特征在于，包含：散热器壳体、冷板阵列、风机导流罩、位于风机导流罩内的风机；所述冷板阵列包括并排设置的若干冷板散热组件；所述的冷板散热组件包括冷板、固定在冷板上的电池组；所述冷板的两端均设有一组带有圆弧形且同心的翅片阵列；电池组位于两组翅片阵列之间；冷板的背板中封装有导热管，热管两端分别延伸到圆弧翅片阵列底部；所述冷板阵列位于散热器壳体内，而散热器壳体的两端均设有风机导流罩；

每组翅片阵列中具有数条等距设置的翅片，每条翅片的两端之间的夹角为90°，中间通过圆弧过度，同组翅片的过度圆弧均同心。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的冷板为铝合金材质。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的散热器壳体具有两个进风口，进风口尺寸与冷板散热组件的翅片组相同；设有进风口的面上各有四个螺纹孔，用于安装风机导流罩；在壳壁上，沿着垂直于壳底的方向开设有若干个螺纹孔，孔的数量与冷板散热组件数量相同。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的风机导流罩与壳体通过螺钉连接，风机导流罩中有一梯形截面的导流通腔，较小端与壳体进风口对齐，较大端安装风机。

5.一种根据权利要求1至4中任一项散热装置的加工方法，其特征在于，所述冷板背板的热管封装工艺通过摩擦搅拌焊工艺实现，其包含了以下步骤：

步骤1，按照冷板外形制备基板毛坯、盖板毛坯；

步骤2，在基板毛坯上加工出盖板槽、热管槽；

步骤3，将热管用导热胶固定热管槽中；

步骤4，利用橡皮锤将盖板毛坯打入盖板槽；

步骤5，使用摩擦搅拌焊的方法沿盖板毛坯与盖板槽的缝隙将其焊接成一个整体；

步骤6，去除多余材料，加工冷板外形。