CN205609634U - 动力电池包 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种动力电池包，其包括一壳体、设于该壳体内的多个电芯构成的动力电池组和一传热板，每相邻两个电芯间夹设有散热片，该散热片的两端均有折边，该散热片的一端折边与该壳体的内表面接触、另一端折边与该传热板表面接触，该传热板通过紧固件固定于该壳体。本实用新型的动力电池包，散热结构简单、紧凑，安装方便，且散热速度快，提高了散热效率。

Description

动力电池包
技术领域
本实用新型涉及动力电池领域，特别涉及一种动力电池包。
背景技术
随着环境问题、能源危机越来越引起大家的重视，新能源汽车行业得到了飞速的发展。作为新能源汽车的核心部件，动力电池包受到其散热性能的制约。新能源汽车在频繁的启停、加速助力、减速回收能量等过程中需要动力电池包提供大倍率的充放电电流，这会造成电池温度的快速上升。由于动力电池的集中放置，如果没有良好的散热条件，将会导致局部温度过高、温度不均衡、电池包温度失控等问题，这将会加速电池的老化、电池性能的快速下降，严重影响电池包整体性能的发挥。因此，对于动力电池包的热管理成为了动力电池包性能的关键性因素。
目前，用于新能源汽车的动力电池普遍采用风冷、液冷甚至是相变材料带走电池组的热量。通行的强制风冷方案主要有串行和并行散热两种，但是，由于这些方案均要求每块电芯间隔一定的距离，这就导致电池包体积较大的缺点。液冷和相变材料的方案虽然散热效果较好，但是一旦出现泄露的情况，容易导致电池短路破坏。所以采用这两种方案的电池包对于密封提出了极高的要求，这导致电池包结构设计复杂，成本很高。
此外，还有一些在电池组电芯之间夹散热片的方案，由于散热片往往采取高热导率的铝合金材料，因此采用这种方案的动力电池包具有采用体积小、散热性能好的优点。例如，一汽海马申请的ZL201220244491.0中提出了一种两端带有可缠绕冷却管路的环形连接部的散热片方案，这种方案可将电池组电芯的热量集中导出散热，但是该散热片与冷却管路的连接要求环形连接部具备优异的弹性，这就对散热片的加工工艺、装配工艺提出了更加严格的要求，而且仅仅依靠环形连接部的弹性很难保证在之后长期复杂路况工作过程中依然能够保持初始良好的接触状态，这样就会导致散热片与冷却管路之间的界面热阻越来越大。因此，采用散热片方案时减小散热片与连接装置之间的热阻成为了提高动力电池包热性能的重要因素。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是现有的动力电池包的散热结构对散热片要求高，且随着时间的推移散热片与壳体的接触不紧密，进而导致热量散不出去的缺陷，提供一种新型的动力电池包。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本实用新型提供一种动力电池包，其特点在于，其包括一壳体、设于该壳体内的多个电芯构成的动力电池组和一传热板，每相邻两个电芯间夹设有散热片，该散热片的两端均有折边，该散热片的一端折边与该壳体的内表面接触、另一端折边与该传热板表面接触，该传热板通过紧固件固定于该壳体。
在本方案中，动力电池组由一个个电芯串联或并联而成，由于电芯与电芯之间夹设有散热片，所以能够带走电芯所产生的热量；而且，传热板通过紧固件紧固到壳体上后，会迫使与该传热板接触的散热片产生一定的弯曲，这个弯曲所产生的张力迫使散热片折边保持与壳体和传热板紧密接触的能力，从而达到快速传热、散热。
较佳地，该散热片的一端折边与该壳体的内表面间夹设有导热硅胶垫，该散热片的另一端折边与该传热板表面间夹设有导热硅胶垫。
由于加工误差、尺寸公差、粗糙度等的影响，散热片与壳体内表面、传热板表面之间的刚性接触将会导致极大的界面热阻，所以在两个刚性表面之间加上一层导热硅胶垫作为一个缓冲层，一方面可以减小界面热阻，另一方面也可实现散热片与金属壳体之间的电绝缘。
因此，导热硅胶垫的作用是：多个电芯所夹设的散热片安装以后，散热片的折边端不一定对的很齐整，如果其直接与平面接触，难免参差不齐，部分散热片与壳体、传热板产生较大的热阻，导热能力不均，而本方案夹设了导热硅胶垫后使得弹性接触，传热更加均匀。
导热硅胶垫具有一定的弹性，其热导率为1～15W/m.K，导热硅胶垫的厚度可根据加工误差、尺寸公差来进行选择。
较佳地，该壳体紧邻该散热片的折边的外表面设有若干散热翅片，这极大地增加了自然散热表面积，大大提高了散热效果。动力电池包充放电过程中产生的热量主要依靠壳体的外表面与环境空气中的自然对流换热来完成，没有强制风冷的自然对流换热系数为5～25W/㎡.K。
较佳地，该散热片的材料为铝合金。
较佳地，该散热片的厚度为0.3～1.5mm。由于受到安装尺寸的限制，散热片的厚度限制为0.3～1.5mm，一方面可以达到有效传导热量的目标，另一方面可不需明显增加电池组的体积。
较佳地，该传热板的两端均有折边，该传热板的折边上设有供该紧固件连接的安装孔。这种形式的结构使得紧固件将传热板折边固定在壳体内表面上后，能够有较大的接触面积，可以大幅度减小传热板与壳体之间的界面热阻。
较佳地，该紧固件为螺栓螺母。
较佳地，该壳体的材料为铝合金。6063(材料牌号)铝合金是广泛使用的一种铝合金材料，具有优良的加工、铸造性能，其密度约为2.7g/cm3，比热容为900J/kg.K，热导率为201W/m.K。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
本实用新型的积极进步效果在于：
本实用新型的动力电池包，散热结构简单、紧凑，安装方便，且散热速度快，提高了散热效率。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的动力电池包的结构示意图。
图2为本实用新型较佳实施例的夹设有散热片的动力电池组的结构示意图。
图3为本实用新型较佳实施例的传热板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
如图1-3所示，本实施例提供一动力电池包，包括：壳体1、多个电芯串联或者并联而成的动力电池组2和传热板5，该动力电池组2设于该壳体1的内部，该动力电池组2电芯之间夹有散热片3，该散热片3两端有折弯的折边4，该散热片3的一端折边4与该壳体1的内表面接触，该散热片3的另一端折边4与该传热板5表面接触，该传热板5两端也有弯折的折边6，该传热板5的折边6上有供紧固件连接的安装孔9，该传热板5通过紧固件(例如螺栓螺母)将其固定在该壳体1的固定孔8中。
为减小该散热片3与该壳体1内表面、该传热板5表面之间的接触热阻，在该散热片3末端与该壳体1内表面、该传热板5表面之间均加上导热硅胶垫(图中未示出)，可以显著减小界面热阻和实现电芯与金属壳体1之间的电绝缘。
如图1所示，该动力电池组2的每两个电芯之间夹有一块散热片3，该动力电池组2安装完成后需要加载一定的压紧力再进行固定，这样可使得该散热片3与电芯表面之间具有良好的接触；该散热片3的末端折边4与该壳体1内表面接触面之间夹有一块导热硅胶垫，另一个末端折边4与该导热板5之间同样也夹有一块导热硅胶垫，在该散热片3与该壳体1内表面接触面的法向上施加一定的压力迫使硅胶垫厚度方向上进行压缩，这样可使得散热片折边4与壳体1内表面、传热板5之间具有良好的接触，同时，通过紧固件将该传热板5紧紧固定在该壳体1内部。
上述结构在进行安装时的顺序是：电芯之间夹散热片3，再进行动力电池组2压紧固定，接着将动力电池组2放入壳体1安装位置，然后在两个散热片折边4末端放入导热硅胶垫，之后另一个散热片折边4放入传热板5，在传热板5与散热片折边4接触面的法向上施加压力将硅胶垫压缩，最后通过紧固件固定传热板5。
本实用新型的动力电池包的散热原理如下：动力电池包正常充放电过程中，动力电池组2电芯产生大量的热量，通过夹在电芯之间的散热片3导出至散热片折边4，然后再由紧挨散热片折边4的导热硅胶垫传导至壳体1、传热板5中。其中，传导至传热板5中的热量再通过热传导的方式传至壳体1上，然后通过壳体1的外表面特别是紧邻接触面处的翅片7来进行高效散热，此时的散热方式主要为自然对流换热。
例如，一款混合动力汽车用的48V动力电池包，其采用21个钛酸锂电芯LTO串联而成，单个电芯尺寸为200X105X6mm3，内阻约为2mΩ，设定LTO电芯生热的体积功率为65000W/m3，则单个电芯的生热功率为8.19W，21串电芯组成的电池组的生热功率约为172W。
散热片伸出电芯外的长度设为11mm，散热片厚度设为0.8mm，其宽度与电芯同为105mm，根据实验可知，散热片外沿与电芯中心温度相差约3℃，则散热片的传热功率约为9.2W，20个散热片的传热功率为184W。
设定导热硅胶垫的厚度为1mm，安装压缩后的厚度为0.8mm，热导率为6W/m.K,导热硅胶垫两端的平均温差为1℃，则导热硅胶垫的传热功率约为189W。
根据上述电芯尺寸设计的壳体外表面面积为0.61㎡，壳体外表面平均温度与环境空气温度相差20℃，壳体与环境空气的自然对流换热系数为15W/㎡.K，则壳体的自然换热功率为183W。
因此，上述设计可以达到极大地减小界面热阻的目的，因而能够使得动力电池包有效散热。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种动力电池包，其特征在于，其包括一壳体、设于该壳体内的多个电芯构成的动力电池组和一传热板，每相邻两个电芯间夹设有散热片，该散热片的两端均有折边，该散热片的一端折边与该壳体的内表面接触、另一端折边与该传热板表面接触，该传热板通过紧固件固定于该壳体。
2.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，该散热片的一端折边与该壳体的内表面间夹设有导热硅胶垫，该散热片的另一端折边与该传热板表面间夹设有导热硅胶垫。
3.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，该壳体紧邻该散热片的折边的外表面设有若干散热翅片。
4.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，该散热片的材料为铝合金。
5.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，该散热片的厚度为0.3～1.5mm。
6.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，该传热板的两端均有折边，该传热板的折边上设有供该紧固件连接的安装孔。
7.如权利要求6所述的动力电池包，其特征在于，该紧固件为螺栓螺母。
8.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，该壳体的材料为铝合金。
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