CN202050032U - 具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置。包括电池单体、换热器壳体、截流板，换热器壳体内装有若干个电池单体，电池单体是以若干个单个电池放入换热器管内进行串联或者并联或者混合连接后组成的电池束，换热器壳体上还设有使相变材料或液体进入换热器壳体内的液体进口管或相邻电池单体之间的空隙及电池单体与换热器壳体之间的空隙填充有泡沫材料，换热器壳体内还装有控制流体的流速的截流板，换热器壳体的两端还装有盖板。本实用新型能实现动力电池在恶劣的热环境下电池模块整体有效地降温，又能满足各电池单体间温度分布的均衡，将电池内部的温度控制在合理的范围，达到动力设备的最佳运行条件，延长电池寿命，提高动力设备的动力性能。

Description

具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置

技术领域

本实用新型是一种具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，属于具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置的改造技术。

背景技术

由于动力电池的内部化学反应不太稳定，当在高温下使用时可能会引发电池内部发生剧烈的化学反应和电化学反应，产生大量的热，若热量来不及散失而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧且发生爆炸。由于动力设备性能和品质很大程度上依赖所配置的电池堆的性能，特别是电池的可靠性、循环性能和成本等。在电池堆进行实际运行的充电和放电过程中引起的温度不均衡是导致电池组失效的重要原因之一，因此合理有效的电池管理系统成为决定电动汽车和混合动力汽车等动力设备电池商业化的关键技术，必须加大在该方面的研发力度。目前，市场上动力电池普遍都采用最为简单的空气冷却方式，极少采用其它的冷却方式。然而，当电池在恶劣的热环境下工作时，仅仅依靠简单的空气冷却方式很难冷却到电池的最佳工作温度，同时也不能保证各电池间温度的一致性，从而电池性能难以很好的发挥、导致电池寿命减短，动力性能降低。因此，在此类工作环境下，动力电池要获得比较好的冷却效果，必须考虑采用高效的冷却方式来保证电池性能的优化，所以开发高效的、结构紧凑的动力电池冷却装置是很有必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种既能实现动力电池在比较恶劣的热环境下电池模块整体有效地降温，又能满足各电池单体间温度分布的均衡，将电池内部的温度控制在合理的范围内，从而达到动力设备的最佳运行条件，延长电池寿命的同时提高动力设备的动力性能的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置。

 本实用新型的技术方案是：本实用新型的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置, 包括有电池单体、换热器壳体、单个电池、截流板、盖板，其中换热器壳体所设的中空腔体内装设有若干个电池单体，电池单体是以1～20个小型单个电池放入换热器管内进行串联或者并联或者混合连接后组成的电池束，且换热器壳体上还设有能使相变材料或液体进入换热器壳体内的液体进口管或相邻电池单体之间的空隙及电池单体与换热器壳体之间的空隙填充有泡沫材料，换热器壳体内还装设有控制流体的流速的截流板，换热器壳体的两端还装设有盖板。

上述每单个电池都包括有正、负两个极柱，相邻两个单个电池采用首尾连接，其中一个电池的正极柱和另外一个电池的负极柱使用螺丝连接，且螺丝的螺纹与电池的极柱螺纹相吻合；单个电池的外径与换热器管的内径相等。

上述盖板通过螺栓固定在换热器壳体的两端，且上述换热器壳体内装设的 1～10个圆柱电池单体位于换热器盖板附近的电池极柱通过盖板内部设置的凸肩固定。

上述换热器壳体采用铜、或铜铝合金或者塑料做出。

上述装设在换热器壳体内的若干截流板等距离安装。

上述换热器壳体内装设有 1～10个圆柱电池单体。

上述换热器壳体内装设的 1～10个圆柱电池单体均匀排布。

上述泡沫材料为泡沫铜、泡沫镍或者泡沫塑料，泡沫材料和换热器壳体之间通过导电胶固定。

上述电池单体的外侧设有用于散热的肋或者翅片。

上述盖板用ABS工程塑料材料制成；上述相变材料采用熔点为40℃～50℃温度范围内的石蜡以及以石蜡为基体的复合相变材料或者无机盐相变材料，所述的液体为导热性良好的冷水或者乙二醇溶液；上述以石蜡为基体的复合相变材料为石蜡/铝粉、石蜡/石墨、石蜡/碳纳米管；上述石蜡/石墨复合相变材料中石墨的质量分数为20%；上述无机盐相变材料为硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐以及醋酸。

本实用新型利用管壳式换热器的结构和原理，管内电池产生的热量可以与管壳式换热器壳体内的冷水、乙二醇、纳米流体等液体进行热交换，也可以先储存在相变材料或者微胶囊相变材料中进行缓冲，也可以使用表面金属化的泡沫材料，在泡沫材料的空隙中灌入融熔状态的相变材料，泡沫材料与换热器的内壁通过导电胶来进行固定；电池的两个极柱之间要使用螺丝等活动零件固定，避免动力电池装置在运行过程中颠簸等引起的电池晃动，另外，可以在电池单体或者换热器的外面使用肋或者翅片使散热效果良好。本实用新型既能实现动力电池在比较恶劣的热环境下电池模块整体有效地降温，又能满足各电池单体间温度分布的均衡，将电池内部的温度控制在合理的范围内，从而达到动力设备的最佳运行条件，延长电池寿命的同时提高动力设备的动力性能。本实用新型相变材料的选取依据电池工作适宜温度范围，综合经济性，材料可靠性，以及可循环利用性等因素来选择，具有相变潜热大，导热系数高，相变时体积变化小，价格低廉等特点；液体的选取要具备导热性良好的，低成本，无毒等特点。本实用新型维护方便，材料选择范围广，故适应性强、操作弹性较大，本实用新型由小型电池组成的电池管束安装在壳体内，结构比较紧凑，单位体积所具有的传热面积大，传热效果好。

附图说明

图1是本实用新型中单个电池单体的结构图。

图2是本实用新型的主视图。

图3是本实用新型的俯视图。

图4是本实用新型的左视图。

图5是本实用新型中盖板的左视图。

图6是本实用新型单体电池外部使用泡沫材料的左视图。

图7是本实用新型单体电池外部使用肋或者翅片的左视图。

具体实施方式

本实用新型的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置,  包括有电池单体201、换热器壳体202、单个电池103、截流板204、盖板207，其中换热器壳体202所设的中空腔体内装设有若干个电池单体201，电池单体201是以1～20个小型单个电池103放入换热器管102内进行串联或者并联或者混合连接后组成的电池束，且换热器壳体202上还设有能使相变材料或液体进入换热器壳体202内的液体进口管205或相邻电池单体201之间的空隙及电池单体201与换热器壳体202之间的空隙填充有泡沫材料301，换热器壳体202内还装设有控制流体的流速的截流板204，换热器壳体202的两端还装设有盖板207。换热器壳体202上还设有能使相变材料或液体进入换热器壳体202内的液体进口管205，换热器壳体202内还装设有控制流体的流速的截流板204，相邻电池单体201之间的空隙及电池单体201与换热器壳体202之间的空隙填充有泡沫材料301，换热器壳体202的两端还装设有盖板207。将1～20个电池103进行串联、并联或者混合连接后装入换热器的管里形成电池单体201，此结构方便维修和拆卸。液体通过液体进口管205进入换热器壳体202与电池产生的热量进行热交换。电池单体201和换热器壳体202之间可以使用导热性良好的液体如乙二醇、冷水、纳米流体来进行热交换以达到散热的目的，或者使用相变材料进行填充，也可以使用表面金属化的泡沫材料301（如泡沫铜、泡沫镍和泡沫塑料等）制成和换热器内部相同的构造和尺寸，根据电池的尺寸和大小在泡沫材料上进行处理，使电池填充处理过的泡沫材料，然后在泡沫材料的空隙中灌入融熔状态的相变材料，从而产生的热量先储存在相变材料中，进行缓冲，再与外界环境进行热交换从而达到散热的目的，同时泡沫材料和换热器壳体之间通过导电胶(Ag或者Al导电胶等）来进行固定，使结构紧凑，得到良好的散热效果。

上述每单个电池103都包括有正、负两个极柱101、104，相邻两个单个电池103采用首尾连接，其中一个电池的正极柱和另外一个电池的负极柱使用螺丝208连接，且螺丝208的螺纹与单个电池103的极柱螺纹相吻合,这样有利于装置内部的小型单个电池103之间的结构紧凑，而且使用螺丝208进行固定小型单个电池103，使结构紧凑，以方便维修和更换。此外，单个电池103的外径与换热器管102的内径相等，也就是说单个电池103刚好能装进换热器管102内，换热器管102内的小型单个电池103呈一条直线型排列，这样便于采用螺丝来对电池进行连接和固定。

本实施例中，上述换热器壳体202采用铜、或铜铝合金或者塑料做出。使用液体时，换热器壳体202采用铜、铜铝合金等或者塑料来制造；使用相变材料时，换热器壳体202用铜、铜铝合金等来制造。

本实施例中，上述装设在换热器壳体202内的若干截流板204等距离安装。液体通过液体进口管205进入换热器壳体202与电池产生的热量进行热交换已达到良好的散热效果；截流板204通过控制流体的流速使流体更好的进行热交换；截流板204在换热器内部等距离安装使流体更进一步更好的进行热交换，从而达到良好的散热效果。

上述换热器壳体202内装设有 1～10个圆柱电池单体201。本实施例中，上述换热器壳体202内装设的 1～10个圆柱电池单体201均匀排布。

本实施例中，上述盖板207通过螺栓206固定在换热器壳体202的两端，且上述换热器壳体202内装设的 1～10个圆柱电池单体201位于换热器盖板207附近的电池极柱通过盖板207内部设置的凸肩固定，从而使结构更简单和紧凑。

本实施例中，上述泡沫材料301为泡沫铜、泡沫镍或者泡沫塑料，泡沫材料301和换热器壳体202之间通过导电胶固定。如附图6所示，使用泡沫材料301来填充电池单体201外部的空隙，并使泡沫材料301紧紧包围在电池单体201的外侧，从而电池产生的热量先在泡沫材料里进行缓冲，然后再与空气进行热交换已达到良好的散热效果。

此外，上述电池单体201的外侧设有用于散热的肋或者翅片401。通过在电池单体201外面使用肋或者翅片401使散热效果更好,从而使电池的性能和寿命达到良好。

本实施例中，上述盖板207用ABS工程塑料材料制成；上述相变材料采用熔点为40℃～50℃温度范围内的石蜡以及以石蜡为基体的复合相变材料或者无机盐相变材料，所述的液体为导热性良好的冷水或者乙二醇溶液；上述以石蜡为基体的复合相变材料为石蜡/铝粉、石蜡/石墨、石蜡/碳纳米管；上述石蜡/石墨复合相变材料中石墨的质量分数为20%；上述无机盐相变材料为硝酸盐、 磷酸盐、碳酸盐以及醋酸。

本实用新型的工作原理是：本实用新型的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，电池单体201和换热器壳体202之间通过液体入口管205使用导热性良好的液体，电池单体201在工作时产生的热量与液体进行热交换从而达到散热的目的；或者使用相变材料填充，电池单体201在工作时产生的热量以相变潜热的形式储存于相变材料中，相变材料根据不同动力设备最佳工作温度范围选取，储存在相变材料中的热量与外界环境进行热交换以达到散热的目的，也可以使用表面金属化的泡沫材料301（如泡沫铜、泡沫镍和泡沫塑料等），然后在泡沫材料的空隙中灌入融熔状态的相变材料，从而使热量得到缓冲，得到良好的散热效果，或者在电池单体的外边使用肋或者翅片401以达到散热的效果。

Claims (10)

1.一种具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于包括有电池单体(201)、换热器壳体(202)、单个电池(103)、截流板(204)、盖板(207)，其中换热器壳体(202)所设的中空腔体内装设有若干个电池单体(201)，电池单体（201）是以1～20个小型单个电池（103）放入换热器管（102）内进行串联或者并联或者混合连接后组成的电池束，且换热器壳体（202）上还设有能使相变材料或液体进入换热器壳体（202）内的液体进口管（205）或相邻电池单体（201）之间的空隙及电池单体（201）与换热器壳体(202)之间的空隙填充有泡沫材料（301），换热器壳体(202)内还装设有控制流体的流速的截流板（204），换热器壳体(202)的两端还装设有盖板（207）。

2.根据权利要求1所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述每单个电池（103）都包括有正、负两个极柱（101、104)，相邻两个电池采用首尾连接，其中一个电池的正极柱和另外一个电池的负极柱使用螺丝（208）连接，且螺丝（208）的螺纹与电池的极柱螺纹相吻合；单个电池（103）的外径与换热器管（102）的内径相等。

3.根据权利要求1所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述盖板（207）通过螺栓（206）固定在换热器壳体(202)的两端，且上述换热器壳体（202）内装设的 1～10个圆柱电池单体（201）位于换热器盖板（207）附近的电池极柱通过盖板（207）内部设置的凸肩固定。

4.根据权利要求1所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述换热器壳体（202）采用铜、或铜铝合金或者塑料做出。

5.根据权利要求1所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述装设在换热器壳体(202)内的若干截流板（204）等距离安装。

6.根据权利要求1至5任一项所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述换热器壳体（202）内装设有 1～10个圆柱电池单体（201）。

7.根据权利要求6所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述换热器壳体（202）内装设的 1～10个圆柱电池单体（201）均匀排布。

8.根据权利要求7所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述泡沫材料（301）为泡沫铜、泡沫镍或者泡沫塑料，泡沫材料（301）和换热器壳体（202）之间通过导电胶固定。

9.根据权利要求8所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述电池单体（201）的外侧设有用于散热的肋或者翅片（401）。

10.根据权利要求9所述的具有强化散热功能的管壳式电动汽车电池装置，其特征在于上述盖板（207）用ABS工程塑料材料制成。

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