CN202997007U - 一种锂离子电池模块散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种锂离子电池模块散热结构，包括底板、锂离子电池和散热片，相邻锂离子电池之间设置有散热片，在锂离子电池和散热片底部设置有底板。所述散热片上部设置有至少两道散热肋条，各散热肋条相互平行，相邻两道散热肋条中间的风道呈梯形形状。本实用新型的优点在于相对于现有技术增强散热效果的同时提高了模块内部各个部位温度的均匀性，模块内部各个部位的风道的形状根据模块热分析的结果进行优化设计，使得模块内部各个部位的温度均匀。
Description
技术领域
本实用新型属于蓄电池散热技术领域，特别涉及一种锂离子电池模块的散热结构。
背景技术
锂离子电池由于具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、适应工作温度范围宽等特点，在电动汽车、电动工具、UPS、储能电站各个领域均得到了广泛的应用。在实际应用中为了达到各种不同的电压、功率等级的需求，通常需要将多个小电池进行串并联组合，再由多个这种串并联组合组成电池组。但当其工作时间较长或者进行大电流充放电时热量较易累积，一旦模块的通风散热条件差，极易造成模块内各部位发热升温的不均匀，从而抑制了其性能的发挥，更严重的会直接构成安全隐患，甚至导致电池爆燃。
并且锂离子电池的抗滥用能力要逊于镉镍和氢镍电池等，因此需要通过锂离子电池管理电路来管理其使用。一般管理电路主要负责锂离子电池的采样、均衡以及充放电保护等，通常为了实现模块的可维修性以及采样的准确性，每个模块均设置有独立的管理电路。当管理电路启控时，一些功率器件会产生大量的热，长期过应力使用必将降低管理电路的可靠性，增加了安全隐患。
相关专利如申请号为CN201120282474.1，申请日为2011-8-5，名称为“软包装电芯模块”的实用新型专利，其技术方案为：一种软包装电芯模块，包括：软包装电芯和散热片，软包装电芯紧密贴合于散热片的中心部分，散热片的表面积大于软包电芯的表面积，其特征在于，散热片延伸出软包电芯的边缘部分在极耳面的截面为曲线。再如专利申请号为CN201120337182.3，申请日为2011-9-8，名称为“电池组散热结构”的实用新型专利，其技术方案为：一种电池组散热结构，其特征在于，包括：电池模块；和散热组件，所述电池模块设置在所述散热组件之上，其中所述电池模块进一步包括多个电池单元，每两个相邻的电池单元之间设有散热片，所述散热组件进一步包括：进风口和出风口；和分别和所述进风口和所述出风口相连的风道，其中，所述散热片的与空气热交换部分设置在所述风道之中。但是上述两则专利保护的电池组结构中，远离进风口处的电池组散热性不好，容易使得热量堆积在电池组远离进风口的一端，从而对电池的正常工作造成影响。
实用新型内容
为了克服现有的锂离子电池存在的散热性差、以及远离进风口处的电池组一端容易堆积热量的问题，现在提出一种锂离子电池模块散热结构，通过散热结构的采用能够对电池组内部进行均匀散热。
为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：
一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：包括底板、锂离子电池和散热片，相邻锂离子电池之间设置有散热片，在锂离子电池和散热片底部设置有底板。所述散热片上部设置有至少两道散热肋条，各散热肋条相互平行，相邻两道散热肋条中间的风道呈梯形形状。
所述各散热肋条上设置有凹槽,每道散热肋条上的凹槽个数均保持一致。
所述各散热肋条上断开为至少两节, 每道散热肋条上的断开后节数、断开后每一节的长度均保持一致。
所述的散热片上设置至少两个固定杆孔，便于通过固定杆实现整个模块的紧固连接以及导线的固定。
所述锂离子电池、散热片与底板外均设置有绝缘层，锂离子电池和相邻的散热片之间还设置有导热硅胶，锂离子电池和底板之间设置有导热硅胶。
电池和散热片之间或电池与安装底板之间贴合有热敏电阻，与热敏电阻相对应的散热片上设置有凹槽，热敏电阻使用导热硅胶贴于于所述凹槽内。
所述散热片两侧设置有固定孔，位于右侧的散热片旁设置有壁板，壁板与各散热片通过固定杆连接固定，所述固定杆穿过固定孔，所述的固定杆同时作为电池采样线路的引出固定
所述的散热片和底板采用金属材料或具有相变散热功能的材料制成。
所述底板上设计有便于散热片插拔安装的插槽。
所述的散热片顶部打有用于直接安装固定或架起安装管理电路板的螺纹孔，在壁板外侧设置有后端板，位于左侧的散热片旁设置有前端板，后端板处还设置有散热风机。
所述管理电路板安装器件的一面朝向散热片形成的风道，管理电路板的另外一面进行绝缘防尘处理。
所述热敏电阻，测温范围不小于-40℃~+100℃，测温精度不低于±2℃。
本实用新型的优点在于：
1、本实用新型相对于现有技术增强散热效果的同时提高了模块内部各个部位温度的均匀性，模块内部各个部位的风道的形状根据模块热分析的结果进行优化设计，使得模块内部各个部位的温度均匀。
2、改善了管理电路板的散热，提高了管理电路的可靠性。管理电路板通过螺钉紧固安装在散热片上面，管理电路板安装器件的一面朝向散热片形成的风道，充分利用冷却风进行散热。
3、热敏电阻采用本申请中的贴装位置，提高了温度测量的真实性和代表性。
4、本实用新型采用的散热片设置有肋条，增加了散热片的散热面积。
5、本实用新型的散热片肋条上设置有凹槽或者断开，相当于增加了风道，进一步提高了散热能力。
6、本实用新型的散热片相邻肋条之间的空间为梯形，使得风道为梯形形状，通过减小远离进风口的风道面积来加快冷却风的流速从而达到更好的散热的效果，使得整个电池的温度均匀，极柱一侧也就是电池的上半部分在工作时候的温度比下半部分低，风首先冷却下半部分，但是随着风的吹动，风本身的温度是不断升高的，这样就会给上半部分加热，电池工作时温度较低的那一半称为极柱端。
7、在底板、散热片和锂离子电池表面设置有绝缘层。绝缘层可防止漏电情况的发生，保证使用人和电池本身的安全。
附图说明
图1为本实用新型实施例锂离子电池结构示意图。
图2为本实用新型实施例散热片结构示意图。
图3为本实用新型实施例测温热敏电阻贴装示意图。
图4为本实用新型散热片上设置有凹槽的结构示意图。
图5为本实用新型实施例模块内部示意图。
图6为本实用新型实施例模块外形示意图。
图7为本实用新型实施例模块爆炸示意图。
附图中：电池1，散热片2，固定杆3，底板4，壁板5，顶盖6，前端板7，后端板8，管理电路板9，热敏电阻10。
具体实施方式
一种锂离子电池模块散热结构包括底板4、锂离子电池1和散热片2，相邻锂离子电池1之间设置有散热片2，在锂离子电池1和散热片2底部设置有底板4。所述散热片2上部设置有至少两道散热肋条，各散热肋条相互平行，各散热肋条上设置至少零个凹槽或断开为至少一节，有凹槽散热效果会更好，肋条断开与不断开都可以，断开的散热效果会更好，主要还是根据电池1模块发热的程度进行设计，毕竟电池1稳定工作的温度是一个带上下限的范围，而非越低越好，每道散热肋条上的凹槽个数、断开后节数、断开后每一节的长度均保持一致，相邻两道散热肋条中间的风道呈梯形形状。
散热片2上设置至少两个固定杆3孔，便于通过固定杆3实现整个模块的紧固连接以及导线的固定。锂离子电池1、散热片2与底板4外均设置有绝缘层，绝缘层通过外加绝缘材料比如粘绝缘胶等或者对电池1、散热片2和安装底板4在加工时直接进行绝缘处理比如喷绝缘漆等或者两种方法混用实现。锂离子电池1和相邻的散热片2之间还设置有导热硅胶，锂离子电池1和底板4之间设置有导热硅胶。
在模块中特定地需要进行温度采集的部位设置有热敏电阻10，为了避开冷却风等的干扰真实地反映电池1模块的温度水平，将热敏电阻10贴于电池1和散热片2或安装底板4之间贴合的不受外界干扰的面上，该位置上的散热片2上设置有凹槽，热敏电阻10使用导热硅胶贴于于所述凹槽内。
散热片2两侧设置有固定孔，位于右侧的散热片2旁设置有壁板5，壁板5与各散热片2通过固定杆3连接固定，所述固定杆3穿过固定孔，所述的固定杆3同时作为电池1采样线路的引出固定。散热片2和底板4采用导热系数高、加工性能好且强度较好的金属材料或具有相变散热功能的材料制成。优选地，所述散热片2和底板4的材质为防锈铝。底板4上设计有便于散热片2插拔安装的插槽。散热片2顶部打有螺纹孔，用于直接安装固定或架起安装管理电路板9。在壁板5外侧设置有后端板8，位于左侧的散热片2旁设置有前端板7，后端板8处还设置有散热风机。
管理电路板9安装器件的一面朝向散热片2形成的风道，管理电路板9的另外一面进行绝缘防尘处理。绝缘防尘处理的具体采用贴膜等现有方法。热敏电阻10，测温范围不小于-40℃~+100℃，测温精度不低于±2℃。
下面结合附图1~附图7再对本实用新型进行进一步介绍：
本实施例中的锂离子电池1紧密贴合于散热片2上，每个电池1和每片散热片2都进行了喷绝缘漆处理，二者之间还涂有导热硅胶，导热硅胶可保证电池1和散热片2之间良好的热传导。
本实施例中在需要测温的电池1上使用导热硅橡胶紧密贴有测温热敏电阻10，贴装位置避开了外界干扰可以真实反映模块的温度水平，对应的散热片2上设计凹槽用于热敏电阻10的粘贴和引线。
本实施例中的散热片采用导热系数高、加工性能好且强度较好的铝合金板材制成，在散热片上部设计有四道散热肋条，各肋条相互平行，这样为了增加散热面积。
散热风机安装在后端板8一侧，通过后端板8上的散热槽往模块内部输送冷却风，送出的冷却风经过空气过滤等处理。因为根据热成像分析电池的底部（远离极柱）发热量较大，所以冷却风从后端板8吹向前端板7，首先降低了温度最高的底部的温度。很显然随着冷却风的行进冷却风自身的温度将逐渐升高，为了改善远离散热风机一侧的散热效果，将散热片2的相邻两个肋条中间加工成直角梯形，保证风道成梯形形状，通过减小极柱端的风道面积来加快冷却风的流速从而达到更好的散热的效果，使得整个电池的温度均匀。
为了实现模块的紧装配，在每片散热片2左右各设置两个固定杆孔，通过四根固定杆3的拧紧将电池1、散热片2和壁板5紧固在一起，固定杆3还可以用于导线的固定。
散热片2顶部打有螺纹孔，用于安装固定管理电路板9。
底板4同样采用了导热系数高、加工性能好且强度较好的铝合金板材制成，底板4进行了喷绝缘漆处理，电池1和底板4之间还涂有导热硅胶。为了实现模块的快速维修，底板4上设计有便于散热片2插拔安装的插槽。
管理电路9板通过螺钉紧固安装在散热片2上面，管理电路板9安装器件的一面朝向电池1，这样可以充分利用冷却风进行散热，管理电路板9的另外一面覆盖绝缘膜进行保护。
最后在顶部加盖顶盖6，顶盖6上设置有电连接器用于和外界实现电连接，比如实现模块间的连接、采集信号的输出等。
Claims (10)
1.一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：包括底板（4）、锂离子电池（1）和散热片（2），相邻锂离子电池（1）之间设置有散热片（2），在锂离子电池（1）和散热片（2）底部设置有底板（4）；
所述散热片（2）上部设置有至少两道散热肋条，各散热肋条相互平行，相邻两道散热肋条中间的风道呈梯形形状。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述各散热肋条上设置有凹槽,每道散热肋条上的凹槽个数均保持一致。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述各散热肋条上断开为至少两节, 每道散热肋条上的断开后节数、断开后每一节的长度均保持一致。
4.根据权利要求2或3所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述的散热片（2）上设置至少两个固定杆（3）孔，便于通过固定杆（3）实现整个模块的紧固连接以及导线的固定。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述锂离子电池（1）、散热片（2）与底板（4）外均设置有绝缘层，锂离子电池（1）和相邻的散热片（2）之间还设置有导热硅胶，锂离子电池（1）和底板（4）之间设置有导热硅胶。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：电池（1）和散热片（2）之间或电池（1）与安装底板（4）之间贴合有热敏电阻（10），与热敏电阻（10）相对应的散热片（2）上设置有凹槽，热敏电阻（10）使用导热硅胶贴于于所述凹槽内。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述散热片（2）两侧设置有固定孔，位于右侧的散热片（2）旁设置有壁板（5），壁板（5）与各散热片（2）通过固定杆（3）连接固定，所述固定杆（3）穿过固定孔，所述的固定杆（3）同时作为电池（1）采样线路的引出固定。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述底板（4）上设计有便于散热片（2）插拔安装的插槽。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述的散热片（2）顶部打有用于直接安装固定或架起安装管理电路板（9）的螺纹孔，在壁板（5）外侧设置有后端板（8），位于左侧的散热片（2）旁设置有前端板（7），后端板（8）处还设置有散热风机。
10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池模块散热结构，其特征在于：所述热敏电阻（10），测温范围不小于-40℃~+100℃，测温精度不低于±2℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180419 Address after: 610000, No. 18, West core road, hi tech West District, Sichuan, Chengdu Patentee after: DONGFANG ELECTRIC Co.,Ltd. Address before: Jinniu District Chengdu City, Sichuan province 610036 Shu Road No. 333 Patentee before: DONGFANG ELECTRIC Corp. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130612 |