CN108258162A - 新能源汽车电池包散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车电池包散热装置，包括上安装架、下安装架、水冷板和用于吸收电芯产生热量的弹性吸热件，所述上安装架与下安装架之间形成电芯安装空间，若干电芯呈矩阵排列的方式布置于电芯安装空间内，所述电芯安装空间内设置有若干弹性吸热件，所述弹性吸热件填充于相邻电芯之间形成的间隙内，所述水冷板设置于下安装架底部，所述水冷板与下安装架底部之间设置有导热件，所述电芯下端穿过下安装架上设有的过孔与导热件接触。本发明实现了高倍率充放电情况下电池包温度的一致性，散热效果好，温度均匀性好，并且整体结构简单，便于装配，无需额外占用空间，空间利用率高，使用方便可靠。

Description

新能源汽车电池包散热装置
技术领域
本发明涉及车辆电池包散热领域，特别涉及一种新能源汽车电池包散热装置。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，对新能源汽车性能和安全性的要求也越来越高。电池包作为新能源汽车的重要组成部件之一，要求电池包能大倍率充放电，以提高汽车功率，缩短充电时间。电芯在大倍率充放电过程中会产生大量热量，加之电池包结构紧凑，热量易积聚，造成电池包局部过热或温度不均匀，进而导致电池包性能下降、容量衰减，甚至会引发热失控，危及车主的人身财产安全。为保证新能源汽车电池包工作的安全、性能和使用寿命，需要一种高效率的电池包冷却散热技术，以控制电池包的温升，保证温度一致性。
传统的电池包冷却技术以风冷和液冷为主。风冷散热方式相对简单，在早期应用较多，但其换热效率低，散热效果差，不能有效降低温度和温差，均温性差，已难以满足当前动力电池包对散热冷却系统的要求。
对于圆柱形电芯，常用的液冷散热方式主要有侧面水冷管方式和底部水冷板方式。侧面水冷管散热方式中，主要采用布设蛇形管，但蛇形管加工工艺相对复杂，成品率低，且蛇形管内流道为微通道管，水阻大，对冷却回路中泵的要求非常高；而底部水冷板散热方式虽然结构较为简单，但由于与电芯接触面积小，高度方向热阻较大，在大倍率充放电情况下，电芯底部和顶部温差大，会加速电芯的衰减，降低电芯寿命。
尽管现有技术中也有采用相变材料散热的方式，因相变材料具有大的潜热，且在相变过程中温度基本维持不变，可以较长时间保持电芯的温度在相变温度范围内。但现有技术中仅采用单纯的相变材料进行冷却散热，而采用单纯的相变材料冷却只是吸收了热量，并没有将热量散到电池包以外，一旦电芯持续放热超过相变材料所能吸收最大热量，电芯温度将快速上升，此时相变材料基本上不再具备冷却效果，具有较大风险；同时若环境温度较高，接近相变材料相变温度，其吸收的热量将较小，冷却效果差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种新能源汽车电池包散热装置，实现了高倍率充放电情况下电池包温度的一致性，散热效果好，温度均匀性好，并且整体结构简单，便于装配，无需额外占用空间，空间利用率高，使用方便可靠。
本发明的新能源汽车电池包散热装置，包括上安装架、下安装架、水冷板和用于吸收电芯产生热量的弹性吸热件，所述上安装架与下安装架之间形成电芯安装空间，若干电芯呈矩阵排列的方式布置于电芯安装空间内，所述电芯安装空间内设置有若干弹性吸热件，所述弹性吸热件填充于相邻电芯之间形成的间隙内，所述水冷板设置于下安装架底部，所述水冷板与下安装架底部之间设置有导热件，所述电芯下端穿过下安装架上设有的过孔与导热件接触。
进一步，所述上安装架为开口向下的盒体结构，所述下安装架为板状结构，所述下安装架固定于上安装架开口端，上安装架内部与下安装架之间形成电芯安装空间。
进一步，所述电芯支撑于上安装架顶壁与下安装架之间，所述上安装架顶壁设有供电芯上端插入的定位孔，所述定位孔为阶梯孔，该阶梯孔的上部为小径段，下部为大径段，所述电芯上端插入阶梯孔大径段内。
进一步，所述弹性吸热件上端与上安装架顶壁接触，下端与下安装架顶部接触，弹性吸热件侧面与电芯侧面接触。
进一步，所述弹性吸热件为相变材料胶囊，该弹性吸热件的横截面为圆形或多边形。
进一步，所述导热件为导热垫片，该导热垫片采用绝缘导热材料制成。
进一步，所述水冷板包括板体、设置于板体内的循环水冷通道以及用于与冷却水供水设备连接的进水口和出水口，进水口和出水口分别与循环水冷通道的进口端和出口端连通。
本发明的有益效果是：本发明的新能源汽车电池包散热装置，通过弹性吸热件与水冷板结合，两者同时散热，即一方面利用弹性吸热件侧面与电芯侧面接触吸收热量，另一方面利用导热件与电芯底部接触并将热量传递给水冷板，由水冷板带走热量，两者相结合，接触面积大，散热效率高，电芯温差小，降低电池包工作时的温升，保证电池包温度一致性；通过将弹性吸热件填充在电芯间的空隙中，无需额外占用空间，空间利用率高，且可利用弹性吸热件的弹性，使其夹紧固定于电芯安装空间，无需额外固定，安全可靠；同时弹性吸热件为相变材料胶囊，相变材料胶囊中相变材料具有大的潜热，在单个电芯发生热失控时可以吸收大量热量，阻止或者延缓热失控向周边电芯蔓延，增加电池包的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A向示意图；
图3为本发明拆分状态示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示：本实施例的新能源汽车电池包散热装置，包括上安装架1、下安装架2、水冷板3和用于吸收电芯产生热量的弹性吸热件5，所述上安装架1与下安装架2之间形成电芯安装空间，若干电芯4呈矩阵排列的方式布置于电芯安装空间内，所述电芯安装空间内设置有若干弹性吸热件5，所述弹性吸热件5填充于相邻电芯4之间形成的间隙内，所述水冷板3设置于下安装架2底部，所述水冷板3与下安装架2底部之间设置有导热件6，所述电芯4下端穿过下安装架2上设有的过孔与导热件6接触，电芯在高倍率充放电时产生大量热量，一部分通过电芯底部传给导热件，并由导热件传给水冷板，通过水冷板中冷却液带走；一部分通过电芯侧面传给弹性吸热件，弹性吸热件吸收大量热量，弹性吸热件吸收的热量部分传递给下安装架，下安装架再通过导热件传递给水冷板，通过水冷板中的冷却液带走，从而通过弹性吸热件与水冷板结合，两者同时散热，两者相结合，接触面积大，散热效率高，电芯温差小，降低电池包工作时的温升，保证电池包温度一致性。由于弹性吸热件填充在电芯间的空隙中，无需额外占用空间，空间利用率高，且可利用弹性吸热件的弹性，使其夹紧固定于电芯安装空间，无需额外固定，安全可靠。
本实施例中，所述上安装架1为开口向下的盒体结构，所述下安装架2为板状结构，所述下安装架2固定于上安装架1开口端，上安装架1内部与下安装架2之间形成电芯安装空间，整体结构牢靠，稳定性好，且可保证电气安全性。
本实施例中，所述电芯4支撑于上安装架1顶壁与下安装架2之间，所述上安装架1顶壁设有供电芯4上端插入的定位孔，所述定位孔为阶梯孔，该阶梯孔的上部为小径段，下部为大径段，所述电芯4上端插入阶梯孔大径段内，实现对电芯定位，且便于装配，也可为电芯顶部提供足够的让位安装空间，便于与其它零部件连接。
本实施例中，所述弹性吸热件5上端与上安装架1顶壁接触，下端与下安装架2顶部接触，弹性吸热件5侧面与电芯4侧面接触，使其不仅能够在热失控时有效吸收热量，将危害降至最低，而且可利用其本身具备的弹性和可压缩性，紧密的填充在电芯间的空隙以及上安装架1顶壁与下安装架之间，无需额外固定措施，结构简单，方便可靠。
本实施例中，所述弹性吸热件5为相变材料胶囊，相变材料胶囊为封装好的胶囊结构，即发生相变之后不会有液体渗出到电芯之间，相变材料胶囊可以是橡胶包覆相变材料，也可以是其他具有一定弹性的柔性材料包覆相变材料，采用相变材料具有比较大的潜热，且相变温度可以根据实际需求设置成不同值，可极大地提高散热效率，使其能够在单个电芯发生热失控时可以吸收大量热量，阻止或者延缓热失控向周边电芯蔓延，增加电池包的安全性；该弹性吸热件5的横截面为圆形或多边形，本实施例的弹性吸热件5的横截面可为圆形，也可为多边形，其中多边形可采用正六边形或正八边形的结构，不仅能够增加接触面积，进而增加散热效率，而且能够保证与电芯间的间隙贴合更加紧密，防止其产生滑动，当然多边形也可采用非正多边形或其它异形结构。
本实施例中，所述导热件6为导热垫片，该导热垫片采用绝缘导热材料制成，如采用硅胶或丙烯酸材料制成，具有高绝缘、高导热特性，并具有一定的压缩性，在传导热量的同时对电池组有一定缓冲的作用，还具有轻量化的优点。本实施例的导热垫片表面通常不涂胶，当然，其表面也可以涂胶，使电芯和导热垫片粘结更紧密。
本实施例中，所述水冷板3包括板体、设置于板体内的循环水冷通道以及用于与冷却水供水设备连接的进水口和出水口，进水口和出水口分别与循环水冷通道的进口端和出口端连通，实现水冷散热。本实施例的进水口和出水口可并排设置于板体一侧，也可分别设置于板体两侧，进水口和出水口的布置位置根据实际使用情况而定，以便于连接和使用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种新能源汽车电池包散热装置，其特征在于：包括上安装架、下安装架、水冷板和用于吸收电芯产生热量的弹性吸热件，所述上安装架与下安装架之间形成电芯安装空间，若干电芯呈矩阵排列的方式布置于电芯安装空间内，所述电芯安装空间内设置有若干弹性吸热件，所述弹性吸热件填充于相邻电芯之间形成的间隙内，所述水冷板设置于下安装架底部，所述水冷板与下安装架底部之间设置有导热件，所述电芯下端穿过下安装架上设有的过孔与导热件接触。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池包散热装置，其特征在于：所述上安装架为开口向下的盒体结构，所述下安装架为板状结构，所述下安装架固定于上安装架开口端，上安装架内部与下安装架之间形成电芯安装空间。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车电池包散热装置，其特征在于：所述电芯支撑于上安装架顶壁与下安装架之间，所述上安装架顶壁设有供电芯上端插入的定位孔，所述定位孔为阶梯孔，该阶梯孔的上部为小径段，下部为大径段，所述电芯上端插入阶梯孔大径段内。
4.根据权利要求2所述的新能源汽车电池包散热装置，其特征在于：所述弹性吸热件上端与上安装架顶壁接触，下端与下安装架顶部接触，弹性吸热件侧面与电芯侧面接触。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车电池包散热装置，其特征在于：所述弹性吸热件为相变材料胶囊，该弹性吸热件的横截面为圆形或多边形。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车电池包散热装置，其特征在于：所述导热件为导热垫片，该导热垫片采用绝缘导热材料制成。
7.根据权利要求1所述的新能源汽车电池包散热装置，其特征在于：所述水冷板包括板体、设置于板体内的循环水冷通道以及用于与冷却水供水设备连接的进水口和出水口，进水口和出水口分别与循环水冷通道的进口端和出口端连通。
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