CN110247001A - 一种热管理电池组合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热管理电池组合装置,包括若干单体电池组成的电池模组,所述电池模组的外侧以及单体电池之间均设有复合板;所述复合板包括外壳,所述外壳内设有中空的容置腔,所述容置腔内填充相变层,所述相变层由相变材料组成;所述复合板内还设有若干均匀分布的散热管。本发明提供了一种热管理电池组合装置,通过设置具有散热管和相变层的复合板,在平衡单体电池温度差的同时控制电池模组的最高温度,避免因电池模组内的热量不断聚集而带来的各种安全隐患,从而提高了电池模组的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池散热技术领域,尤其涉及一种热管理电池组合装置。
背景技术
中国的汽车市场近十年来发展迅猛,而燃油汽车过分依赖石油资源,随 着化石能源的不停消耗,汽车尾气带来的污染愈发严重,尤其是重度雾霾、 地球变暖和臭氧空洞环境问题对人类生活造成了极其恶劣的影响。
基于上述问题,寻找汽车的替代能源目前非常必要和紧迫,纯电动汽车 就是一个很好的替代方案。与传统燃油汽车相比,纯电动汽车是以电能为唯 一驱动能源的车辆。纯电动汽车以其低噪音、尾气零排放以及能源利用效率 高等优点,受到全世界政府和汽车厂商的重视,被视为车辆工业未来的发展 方向,在世界范围内逐步流行。
但纯电动汽车仍然面临着一定的技术问题:由于动力电池是纯电动汽车 的唯一的能量来源,其性能的优劣直接影响整车性能,而温度又是影响电池 性能的主要因素之一,温度过高或者过低都会引起电池性能的衰减。
动力电池在使用过程中需将大量单体电池串并连接起来,以满足整车的 能量和功率需求;电池在充放电过程中会产生大量的热,如若电池包内电池 结构布置不当导致散热性能较差,不仅电池自身的温度均匀性会受到影响, 不同电池单体之间的温度差异性也会受到影响,进而影响电池之间的温度一 致性,造成充放电时电池包内的热量会不断聚集;这些热量如果得不到及时 的处理会导致电池温度急剧的上升容易引发热失控;此外,当汽车与外界发 生刮擦或碰撞时,可能导致的电池挤压或穿刺情况会引起电池内部出现短路, 短时间产生的大量热量会引起电池燃烧或爆炸,给整车安全带来威胁。
基于上述考虑,改善电池组的温度一致性并提高其整体热控性能成为本 领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种热管理电池组合装置,解决现有 技术中电池组中单体电池间温度不一致或电池组热控性能差的问题。
为实现上述目的,本发明提供以下的技术方案:
一种热管理电池组合装置,包括若干单体电池组成的电池模组,所述电 池模组的外侧以及单体电池之间均设有复合板;所述复合板包括外壳,所述 外壳内设有中空的容置腔,所述容置腔内填充相变层,所述相变层由相变材 料组成;
所述复合板内还设有若干均匀分布的散热管。
可选的,所述外壳采用导热硅胶制成。
可选的,所述散热管贯穿所述复合板,且所述散热管的两端向外连通有 储料箱,形成循环回路;所述储料箱内填充有冷却液。
可选的,所述储料箱内设有节流阀,所述节流阀装设于所述储料箱的出 料口处。
可选的,述散热管在所述复合板内呈波浪形。
可选的,所述相变材料为固态相变材料。
可选的,所述散热管为铜管。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种热管理电池组合装置,通过设置具有散热管和相变层 的复合板,在平衡单体电池温度差的同时控制电池模组的最高温度,避免因 电池模组内的热量不断聚集而带来的各种安全隐患,从而提高了电池模组的 安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种热管理电池组合装置的结构示意图;
图2为本发明提供的一种热管理电池组合装置中复合板的结构示意图。
上述图中:10、复合板;11、外壳;12、相变层;13、散热管;20、单 体电池。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,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,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实 施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明旨在于针对电池组换热结构进行设计与优化,以减小电池成组可 能引起的温度不一致性,提高其整体热控性能。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请结合参考图1和图2,本发明实施例提供一种热管理电池组合装置,包 括若干单体电池20组成的电池模组,通过该电池模组对电动汽车进行供电, 从而为电动汽车的动作提供能源。
在本实施例中,为了平衡各单体电池20之间的温差,并有效各电池的最 高温度,电池模组的外侧以及单体电池20之间均设有用于实现温度管理的复 合板10。
具体地,该复合板10包括外壳11,外壳11中心形成中空的容置腔,容 置腔内填充有相变层12,相变层12由相变材料组成。相变材料(PCM-Phase Change Material)是一种温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物 质;转变物理性质的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的 潜热。本发明实施例利用相变材料的上述特性,在电池模组温度过高时吸收 热量,以达到平衡单体电池20温差以及散热的目的。
进一步的,本发明实施例中采用固态相变材料,从而在确保导热均匀的 同时控制相变材料的体积膨胀。
可以理解的是,相变材料可选用石蜡、脂肪酸及其衍生物等有机相变材 料,或碳酸钠结晶水化合物、氯化钙结晶水化合物等无机相变材料等,在此 不做过多限定。
为了进一步提高电池模组的散热效果,复合板10内还设有若干均匀分布 的散热管13;该散热管13贯穿复合板10,且散热管13的两端向外连通有储 料箱,形成循环回路。储料箱内填充有冷却液。冷却液在散热管13与储料箱 形成的循环回路中循环流动,以带走电池模组内部聚集的热量,因而提高了 电池模组的散热效果。
在本实施例中,储料箱的出料口处设有用于调节冷却液流速的节流阀, 在使用过程中通过设置节流阀的参数以调节冷却液流苏,从而能够根据需要 调节散热管13的导热效率。
具体地,本实施例中冷却液的流速为3m/s。
此外,复合板10的外壳11采用导热硅胶制成。导热硅胶与外壳11内的 相变层12相辅相成,从而将单体电池20间的温度差控制在±3.5℃之间,将 单体电池20的最高温度控制在48℃内,有效地避免了电池模组内的热量聚集。
具体的,本实施例采用水作为冷却液,水的比热容约为4200 J/(kg·K), 能够达到优秀的散热效果,且价格低廉,能够在提高散热效果的同时控制成 本的涨幅。
基于上述实施例,为了进一步提高该电池模组的散热效果,散热管13采 用铜管。此外,散热管13在复合板10内的部分呈波浪形,从而大大增加了 散热管13与单体电池20的作用面积,进而有效提高了电池模组的散热性能。
综上,本发明提供的一种集合了导热硅胶及相变材料的电池热管理装置, 其中将用导热硅胶包裹相变材料,然后将散热管13嵌入到构造好的平板中形 成复合板10,最终将复合板10穿插于单体电池20之间,并设置于单体电池 20组合而成的电池模组外侧,形成三明治样式复合结构。本发明装置充分利 用导热硅胶和相变材料良好导热性以及电绝缘性,并最终通过水流带走电池 产生的热量,使得各个电池的最高温度和温差控制在48℃和3.5℃的范围内; 而此时水流速仅为3m/s,能够避免电池的热失控,提高其安全性稳定性、降低功耗的同时有效地实现了电池模组的散热效果,进而提高了电池模组的性 能。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制; 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应 当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其 中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案 的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种热管理电池组合装置,包括若干单体电池组成的电池模组,其特征在于,所述电池模组的外侧以及单体电池之间均设有复合板;所述复合板包括外壳,所述外壳内设有中空的容置腔,所述容置腔内填充有相变层,所述相变层由相变材料组成;
所述复合板内还设有若干均匀分布的散热管。
2.根据权利要求1所述的热管理电池组合装置,其特征在于,所述外壳采用导热硅胶制成。
3.根据权利要求1所述的热管理电池组合装置,其特征在于,所述散热管贯穿所述复合板,且所述散热管的两端向外连通有储料箱,形成循环回路;所述储料箱内填充有冷却液。
4.根据权利要求3所述的热管理电池组合装置,其特征在于,所述储料箱内设有节流阀,所述节流阀装设于所述储料箱的出料口处。
5.根据权利要求1所述的热管理电池组合装置,其特征在于,所述散热管在所述复合板内呈波浪形。
6.根据权利要求1所述的热管理电池组合装置,其特征在于,所述相变材料为固态相变材料。
7.根据权利要求1所述的热管理电池组合装置,其特征在于,所述散热管为铜管。
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