CN111786056B - 用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，包括主板体，主板体的上侧设有至少一处电池安装区，下侧分布有冷却液管路系统，主板体在对应各个电池安装区与冷却液管路系统之间的位置均设有装配腔，所述装配腔内均安装有单向导热结构和蓄热体，其中单向导热结构位于靠近电池安装区的一侧，用于将电池产生的热量单向传导给蓄热体，蓄热体位于靠近冷却液管路系统的一侧，用于以间隙方式向冷却液管路系统释放热量。本发明的有益效果是：能够及时地将电池热量单向转移给蓄热体，避免了电池长时间处于高温，且蓄热体避免了冷却液管路系统中的冷却液长时间处于高温状态，保证冷却液持续具有较好的冷却效率。

Description

用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板
技术领域
本发明涉及新能源汽车电池技术领域，具体涉及一种用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板。
背景技术
新能源汽车动力电池作为汽车的动力源，其充电、放电的发热会一直存在，动力电池的性能和电池温度密切相关。为了尽可能延长动力电池的使用寿命并获得最大功率，需在规定温度范围内使用蓄电池。原则上在-40℃至+55℃范围内(实际电池温度)动力电池单元处于可运行状态。因此目前新能源的动力电池单元都装有冷却装置。
水冷式动力电池冷却系统是一种应用较为广泛的电池冷却系统，水冷式动力电池冷却系统是使用特殊的冷却液在动力电池内部的冷却液管路中流动，将动力电池产生的热量传递给冷却液，从而降低动力电池的温度。
在现有技术中，水冷式冷却系统完全依靠冷却液吸热降温，车身负荷较大和车辆长时间行驶时，电池产生的持续高温会导致冷却液长时间处于高温，使得水冷系统的冷却效率急速下降，进而导致电池不能得到及时散热，严重影响电池的正常供电。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，以解决现有技术中，电池产生的持续高温会导致冷却液长时间处于高温状态，使得冷却效率急速下降的技术问题。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，包括主板体，所述主板体的上侧设有至少一处电池安装区，下侧分布有冷却液管路系统，其关键在于：所述主板体在对应各个电池安装区与冷却液管路系统之间的位置均设有装配腔，所述装配腔内均安装有单向导热结构和蓄热体，其中单向导热结构位于靠近电池安装区的一侧，用于将电池产生的热量单向传导给蓄热体，蓄热体位于靠近冷却液管路系统的一侧，用于以间隙方式向冷却液管路系统释放热量。
采用上述结构，汽车电池安装在电池安装区后，电池产生的热量经过单向导热结构传递给蓄热体，并收集在蓄热体内，蓄热体再以间隙方式向冷却液管路系统放热，可以避免冷却液管路系统中的冷却液长时间处于高温环境，确保冷却液具有较好的冷却效率。同时，单向导热结构能够及时地将电池热量单向转移给蓄热体，也避免了电池长时间处于高温，确保电池的正常使用环境，有利于提升新能源汽车电池的供电性能。
作为优选：所述单向导热结构包括由上至下依次接触的上传热层、中间导热层和下传热层，其中所述中间导热层上分布有贯穿其厚度方向的通孔，通孔内均放置有膨胀球，膨胀球采用弹性材料制成，且其内部填充有导热气体或导热液体。采用上述结构，电池的热量先传递给上传热层，上传热层再传递给膨胀球，膨胀球因受热膨胀致其体积增大，膨胀球的下端与下传热层接触，从而将热量单向传递给下传热层，下传热层再将热量传导给蓄热体。
作为优选：所述通孔为圆柱孔，膨胀球的上端固定连接在上传热层的下侧。采用上述结构，能够确保膨胀球在未受热状态下，其下端与下传热层分离，即保证热量不会从下传热层逆向传递给上传热层。
作为优选：所述通孔为锥形孔，其上端直径大于下端直径。采用上述结构，能够确保膨胀球在未受热状态下，其下端与下传热层分离，即保证热量不会从下传热层逆向传递给上传热层。
作为优选：所述上传热层和下传热层均由石墨烯制成。采用上述结构，能够增加热量传导效率。
作为优选：所述蓄热体内填充有相变材料。采用上述结构，能够在热量富余时，起到储存热量并以间隙方式传递给冷却液管路系统的作用。
作为优选：所述相变材料为固-固相变材料，其内部混合有金属、陶瓷材料或热解石墨。采用上述结构，固-固形式的相变材料可以直接加工形成蓄热体，便于生产和安装蓄热体，且固-固相变材料还具有体积变化小，不存在过冷和相分离现象，无需加入防过冷剂和防相分离剂的技术优势。相变材料内部混合的金属、陶瓷材料或热解石墨填料可以提升相变材料的导热性能。
作为优选：所述电池安装区上分布有与装配腔连通的至少两排安装孔，且相邻两排安装孔交替分布，所述安装孔内均卡装有第一铜片。采用上述结构，第一铜片能够确保电池的热量快速传导至单向导热结构的上传热层，避免电池长时间处于高温环境中。各排安装孔交替分布能够确保冷却板的任何截面上都有铜片，使得第一铜片的导热更加均匀，可防止电池局部过热。
作为优选：所述蓄热体的下侧设有第二铜片。采用上述结构，能够增加蓄热体与冷却液管路系统之间的热传导效率。
作为优选：所述主板体在对应各个电池安装区的两侧设有插槽。采用上述结构，以便于安装电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，可以防止冷却液管路系统中的冷却液长时间处于高温状态，确保冷却液持续具有较好的冷却效率。同时，单向导热结构能够及时地将电池热量单向转移给蓄热体，避免了电池长时间处于高温，确保电池的正常使用环境，有利于提升新能源汽车电池的供电性能。
附图说明
图1为电池冷却板的结构示意图(电池安装区朝上视角)；
图2为电池冷却板的另一结构示意图(冷却液管路系统朝上视角)；
图3为主板体的局部结构示意图；
图4为冷却板装上电池后的剖视图；
图5为冷却板装上电池后的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图2和3所示，一种用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其结构主要涉及主板体1，主板体1的上侧设有至少一处电池安装区1a，下侧分布有冷却液管路系统1b，主板体1在对应各个电池安装区1a与冷却液管路系统1b之间的位置均设有装配腔1c。主板体1在对应各个电池安装区1a的两侧设有插槽1e。
再如图1和4所示，上述装配腔1c内自上而下依次安装有单向导热结构2和蓄热体3，其中单向导热结构2包括由上至下依次接触的上传热层2a、中间导热层2b和下传热层2c，上传热层2a和下传热层2c由石墨烯制成，中间导热层2b上分布有贯穿其厚度方向的通孔2b1，通孔2b1内均放置有膨胀球2d，在未受热状态下，膨胀球2d的上端与上传热层2a接触，下端与下传热层2c分离，膨胀球2d采用弹性材料制成，且其内部填充有导热气体或导热液体。
如图5所示，电池6通过插槽1e固定安装在主板体1上后，电池6工作产生的热量先传递给上传热层2a，上传热层2a再传递给膨胀球2d，膨胀球2d因受热膨胀体积增大，膨胀球2d的下端逐渐与下传热层2c接触，从而将热量传递给下传热层2c，下传热层2c再将热量传导给蓄热体3。膨胀球2d内的热量被下传热层2c吸收后，膨胀球2d的体积会重新缩小，此时膨胀球2d下端再次离开下传热层2c，从而保证热量不会从下传热层2c逆向传递给上传热层2a。单向导热结构2及时将电池热量单向转移给蓄热体3，避免电池6长时间处于高温，确保电池6的正常使用环境，有利于提升新能源汽车电池的供电性能。
在未受热状态下，为保证膨胀球2d的上端与上传热层2a持续接触，下端与下传热层2c持续分离，本实施例提供以下两种方式来实现：
方式一：通孔2b1为锥形孔，其上端直径大于下端直径，在未受热状态下，膨胀球2d处于锥形孔的上端。
方式二：通孔2b1为圆柱孔，膨胀球2d的上端固定连接在上传热层2a的下侧。
蓄热体3内填充有相变材料，电池6安装在电池安装区1a后，电池产生的热量经过单向导热结构2传递给蓄热体3，蓄热体3内的相变材料将热量收集，然后根据冷却液管路系统1b内冷却液的温度，以间隙方式向冷却液管路系统1b放热。即：当冷却液温度过高时，蓄热体3不向冷却液管路系统1b放热，在冷却液温度有所下降后，再将热量释放给冷却液管路系统1b。这样的冷却方式可以避免冷却液管路系统1b中的冷却液长时间处于高温，确保冷却液具有较好的冷却效率。相变材料收集能量和释放能量的工作原理属于现有成熟技术，此处不再赘述。
本实施例中，相变材料优选采用固-固相变材料，固-固形式的相变材料可以直接加工形成蓄热体3，有利于生产和安装蓄热体3，且固-固相变材料还具有体积变化小，不存在过冷和相分离现象，无需加入防过冷剂和防相分离剂的技术优势。进一步的，为提升相变材料的导热性能，相变材料内部混合有金属、陶瓷或热解石墨填料。
为增加热量传导效率，电池6与上传热层2a之间设有第一铜片4，蓄热体3的下侧与冷却液管路系统1b之间设有第二铜片5。通过设置第一铜片4和第二铜片5壳提高冷却板的结构强度。为便于装配第一铜片4，电池安装区1a上分布有与装配腔1c连通的至少两排安装孔1d，第一铜片4设置在安装孔1d内。
为使冷却板的任何截面上都有铜片，相邻两排安装孔1d交替分布，这样不仅能够保证第一铜片4导热的均匀性，防止电池局部过热，而且还可以进一步提升冷却板的结构强度。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，包括主板体（1），所述主板体（1）的上侧设有至少一处电池安装区（1a），下侧分布有冷却液管路系统（1b），其特征在于：所述主板体（1）在对应各个电池安装区（1a）与冷却液管路系统（1b）之间的位置均设有装配腔（1c），所述装配腔（1c）内均安装有单向导热结构（2）和蓄热体（3），其中单向导热结构（2）位于靠近电池安装区（1a）的一侧，用于将电池产生的热量单向传导给蓄热体（3），蓄热体（3）位于靠近冷却液管路系统（1b）的一侧，用于以间隙方式向冷却液管路系统（1b）释放热量；
所述单向导热结构（2）包括由上至下依次接触的上传热层（2a）、中间导热层（2b）和下传热层（2c），其中所述中间导热层（2b）上分布有贯穿其厚度方向的通孔（2b1），通孔（2b1）内均放置有膨胀球（2d），膨胀球（2d）采用弹性材料制成，且其内部填充有导热气体或导热液体，在未受热状态下，膨胀球（2d）的上端与上传热层（2a）接触，下端与下传热层（2c）分离。
2.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其特征在于：所述通孔（2b1）为锥形孔，其上端直径大于下端直径。
3.根据权利要求2所述的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其特征在于：所述上传热层（2a）和下传热层（2c）均由石墨烯制成。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其特征在于：所述蓄热体（3）内填充有相变材料。
5.根据权利要求4所述的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其特征在于：所述相变材料为固-固相变材料，其内部混合有金属、陶瓷或热解石墨。
6.根据权利要求5所述的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其特征在于：所述电池安装区（1a）上分布有与装配腔（1c）连通的至少两排安装孔（1d），且相邻两排安装孔（1d）交替分布，所述安装孔（1d）内均卡装有第一铜片（4）。
7.根据权利要求5所述的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其特征在于：所述蓄热体（3）的下侧设有第二铜片（5）。
8.根据权利要求5所述的用于纯电动汽车动力单元的电池冷却板，其特征在于：所述主板体（1）在对应各个电池安装区（1a）的两侧设有插槽（1e）。
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