CN205159469U - 电池模组的导热机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电池模组的导热机构，导热机构由高导热率材料制作，导热机构包覆电池模组中的每一个单体电池，导热机构与散热机构接触，高导热率材料具有大于600W/m·K的导热率。在一个实施例中，高导热率材料是石墨，具有600～1600W/m·K的导热率。本实用新型的电池模组的导热机构在电池的主要侧面上包覆高导热材料，利用高导热材料辅助热量传递，在保持较为简单的结构和较低的实现成本的情况下显著提升电池的散热性能和散热的均匀性。

Description

电池模组的导热机构

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车领域，更具体地说，涉及新能源汽车的电池的散热技术。

背景技术

新能源汽车，包括插电式混合动力汽车(PHEV)和电动车，可以采用功率型动力电池作为能量来源。功率型动力电池在工作过程中会产生大量的热量，电池发热会导致电池寿命降低，也存在潜在的安全隐患，因此需要对发热的电池进行冷却。对电池的冷却一般采用液冷的方式，将液冷板与电池接触，以热交换的形式为电池降温。之后，冷却液通过冷却系统进行散热降温，循环后再次进入到液冷板。

功率型动力电池通常由安装在端板之间的数个单体电池组成，单体电池的外轮廓大致呈长方体，相对而言，单体电池中两个面积较大的侧面与底面是散热的主要区域。由此，现有技术中液冷板与电池的布置方式包括两种：

第一种方式，将数个液冷板直接布置在电池模组的单体电池之间，液冷板直接与单体电池的两个面积较大的侧面接触。由于接触的散热面积较大，并且覆盖了全部的电池区域，因此能够达到比较好的散热效果，同时电池整体的温度也比较均匀。但这种布置方式的缺陷是结构复杂，设计要求高，制造成本也较高。

第二种方式，在电池模组的底部布置液冷板，液冷板与每一个单体电池的底面接触，借助于电池自身的热传导能力进行散热。这种方式的结构简单，制造成本低。但这种方式的缺陷也十分明显，即每一个电池的不同部位之间存在较大的温差。图1揭示了采用该种布置方式时，单体电池中存在的温差的示意图。如图1所示，电池102的底面与液冷板接触，电池102的底部区域由于与液冷板的位置近，热量容易传递到液冷板，因此散热降温的效果较好，温度较低，基本是整个电池102上温度最低的区域，在图1中电池102底部区域的温度被标记为T_min。相反，在电池102的顶部区域，由于远离液冷板的位置，热量需要通过电池自身的传导能力才能逐步传导到电池底部，再通过液冷板将热量带走，因此散热降温的效果较差，温度较高，基本是整个电池120上温度最高的区域，在图1中电池102顶部区域的温度被标记为T_max。实际使用中，T_max与T_min之间的温差会达到10℃以上。当单个电池的不同区域中存在的温差达到10℃以上时，会造成不利的结果，电池温度均匀性变差，电池不一致性增强，长期积累会降低电池的使用寿命，严重影响电池的耐久性、可靠性及安全性。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种电池模组的导热机构，能够以简单的结构实现较好的电池的整体散热效果。

根据本实用新型的一实施例，提出一种电池模组的导热机构，导热机构由高导热率材料制作，导热机构包覆电池模组中的每一个单体电池，导热机构与散热机构接触，高导热率材料具有大于600W/m·K的导热率。

在一个实施例中，高导热率材料是石墨，具有600～1600W/m·K的导热率。

在一个实施例中，导热机构包括两片石墨板，每片石墨板的截面成L形，两片石墨板从两侧包覆单体电池，覆盖单体电池的两个主要侧面和底面，两片L形石墨板的底部拼接以覆盖单体电池的全部底面。

在一个实施例中，导热机构用于软包电池模组，两片石墨板包覆在软包的单体电池外，包覆有石墨板的单体电池放置在支撑板内，石墨板与支撑板接触，数个装有单体电池和石墨板的支撑板安装在电池模组的端板之间，支撑板底部与散热机构接触。

在一个实施例中，支撑板底部与散热机构之间垫有导热硅胶垫片。

在一个实施例中，支撑板为金属材质。

在一个实施例中，导热机构用于硬包电池模组，两片石墨板包覆在硬包的单体电池外，数个包覆有石墨板的单体电池安装在电池模组的端板之间，石墨板的底部与散热机构接触。

在一个实施例中，石墨板底部与散热机构之间垫有导热硅胶垫片。

在一个实施例中，散热机构是液冷板。

本实用新型的电池模组的导热机构在电池的主要侧面上包覆高导热材料，利用高导热材料辅助热量传递，在保持较为简单的结构和较低的实现成本的情况下显著提升电池的散热性能和散热的均匀性。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了现有技术的电池模组中单个电池的温差的示意图。

图2揭示了根据本实用新型的一实施例的电池模组的导热机构的结构示意图。

图3揭示了根据本实用新型的一实施例的电池模组的导热机构包覆在电池上的结构示意图。

图4揭示了采用本实用新型的导热机构的电池模组的结构示意图，该电池模组是软包电池模组。

图5揭示了采用本实用新型的导热机构的电池模组的结构示意图，该电池模组是硬包电池模组。

图6揭示了采用本发明的导热机构的电池模组中单个电池的温差的示意图。

具体实施方式

本实用新型提出一种电池模组的导热机构，导热机构由高导热率材料制作，导热机构包覆电池模组中的每一个单体电池，导热机构与散热机构接触，借助于导热机构来辅助电池将热量传递到散热机构，其中高导热率材料具有大于600W/m·K的导热率。在一个实施例中，高导热率材料是石墨，具有600～1600W/m·K的导热率。

图2揭示了根据本实用新型的一实施例的电池模组的导热机构的结构示意图。图3揭示了根据本实用新型的一实施例的电池模组的导热机构包覆在电池上的结构示意图。如图2和图3所示，导热机构包括两片石墨板101，图2示出了其中单片石墨板101的结构。石墨板101的截面成L形。如图3所示，两片石墨板101从两侧包覆单体电池102，覆盖单体电池的两个主要侧面和底面，两片L形石墨板101的底部拼接以覆盖单体电池102的全部底面，单体电池的两侧采用L形石墨板101的拼接形式可以有效的避免了电池在工作时由于胀鼓现象而引起结构破损的风险。在一个实施例中，可以通过具有高耐热性的导热胶带107将石墨板101粘附到单体电池102上。导热胶带107也要求具有较高的导热率，同时也需要有较好的耐热性，导热胶带107需要提供石墨板101与电池102之间的可靠连接，但是也不能显著影响电池102与石墨板101之间的热传递性能。

图4揭示了采用本实用新型的导热机构的电池模组的结构示意图，该电池模组是软包电池模组。该导热机构用于软包电池模组，对于每一个单体电池102而言，两片石墨板101包覆在软包的单体电池102外。包覆有石墨板的单体电池放置在支撑板104内。软包电池需要使用支撑板104，起到支承电池和加强电池模组强度的作用。石墨板101与支撑板104接触，或者说，石墨板101嵌入在电池102与支撑板104之间。支撑板104为金属材质，金属可以提供足够的强度，同时也具有较高的导热率，有助于电池的散热，在一实施例中可以是铝板材质。数个装有单体电池和石墨板的支撑板104安装在电池模组的端板103之间，组成电池模组。支撑板104底部与散热机构106接触。散热机构106可以是液冷系统的液冷板。在一个实施例中，支撑板104底部与散热机构106之间垫有导热硅胶垫片105。导热硅胶垫片105具有良好的热传导性，且具有较好的弹性，能够起到缓冲和固定的作用。

图5揭示了采用本实用新型的导热机构的电池模组的结构示意图，该电池模组是硬包电池模组。该导热机构用于硬包电池模组，对于每一个单体电池102而言，两片石墨板101包覆在硬包的单体电池102外。数个包覆有石墨板的单体电池102安装在电池模组的端板103之间，石墨板101的底部与散热机构106接触。散热机构106是液冷系统的液冷板。在一个实施例中，石墨板101的底部与散热机构106之间垫有导热硅胶垫片105。导热硅胶垫片105具有良好的热传导性，有具有较好的弹性，能够起到缓冲和固定的作用。

石墨材料在其平面方向上导热率能达到600～1600W/m·K，是铝导热率的3～8倍。并且石墨材料耐高温，可承受400℃的高温。通过石墨板101能够将电池102产生的热量迅速高效地传递给散热机构106，即液冷板，通过液冷板106内的冷却液将热量带走。同时，石墨板101可以贴附与电池的主要侧面的全部区域，有利于电池整体散热，可以使得电池温度更加均匀，减小单个电池中的温差。图6揭示了采用本实用新型的导热机构的电池模组中单个电池的温差的示意图。虽然存在石墨板，但电池102上的温度分布依旧与其区域和底部液冷板之间的距离有关。电池102的底部区域由于与液冷板的位置近，是整个电池102上温度最低的区域，在图6中电池102底部区域的温度被标记为T_{opt_min}。在电池102的顶部区域，由于远离液冷板的位置，基本是整个电池120上温度最高的区域，在图6中电池102顶部区域的温度被标记为T_{opt_max}。在采用本实用新型的导热机构的情况下，T_{opt_max}与T_{opt_min}之间的温差能够控制在2℃以内。

本实用新型的电池模组的导热机构在电池的主要侧面上包覆高导热材料，利用高导热材料辅助热量传递，在保持较为简单的结构和较低的实现成本的情况下显著提升电池的散热性能和散热的均匀性，而且降低了电池最高温度，使电池温度更好的控制在合理范围以内；

本实用新型采用了一种具有高导热率的石墨薄片新型材料，对电池进行强化传热，当电池采用液冷方式散热时，也可以显著增强电池温度的均匀性，并且明显降低电池最高温度；同时也设计了一种L型的导热结构，粘贴于电池表面，该导热结构不仅适用于软包电池，也适用于硬壳电池；同时也提出了一种提高电池温度均匀性的设计理念以及实现的途径。

本实用新型的优点在于：

第一：提高了电池寿命：该设计一方面减小了电池单体温差，显著提高了电池单体的温度均匀性，改善电池一致性；另一方面降低了电池最高温度，可以使电池温度更好的控制住合适的范围以内。这两方面会大大提高电池的使用寿命。

第二：原有设计改动小：安装布置简单易行，石墨薄片柔软性好，能够平滑贴附在任何平面和弯曲的表面，并可按照客户尺寸要求进行切割；石墨薄片占有空间小，重量轻，几乎不增加电池模组的尺寸和重量；

第三：该结构使用寿命长：石墨薄片不易老化，耐高温(400℃)，化学性质稳定，制造工艺成熟；

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (9)

1.一种电池模组的导热机构，其特征在于，所述导热机构由高导热率材料制作，所述导热机构包覆电池模组中的每一个单体电池，所述导热机构与散热机构接触，所述高导热率材料具有大于600W/m·K的导热率。

2.如权利要求1所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述高导热率材料是石墨，具有600～1600W/m·K的导热率。

3.如权利要求2所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述导热机构包括两片石墨板，每片石墨板的截面成L形，两片石墨板从两侧包覆单体电池，覆盖单体电池的两个主要侧面和底面，两片L形石墨板的底部拼接以覆盖单体电池的全部底面。

4.如权利要求3所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述导热机构用于软包电池模组，所述两片石墨板包覆在软包的单体电池外，包覆有石墨板的单体电池放置在支撑板内，石墨板与支撑板接触，数个装有单体电池和石墨板的支撑板安装在电池模组的端板之间，支撑板底部与散热机构接触。

5.如权利要求4所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述支撑板底部与散热机构之间垫有导热硅胶垫片。

6.如权利要求4所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述支撑板为金属材质。

7.如权利要求3所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述导热机构用于硬包电池模组，所述两片石墨板包覆在硬包的单体电池外，数个包覆有石墨板的单体电池安装在电池模组的端板之间，石墨板的底部与散热机构接触。

8.如权利要求7所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述石墨板底部与散热机构之间垫有导热硅胶垫片。

9.如权利要求1所述的电池模组的导热机构，其特征在于，所述散热机构是液冷板。