CN213278179U - 一种基于柔性相变材料的电池热管理系统 - Google Patents

一种基于柔性相变材料的电池热管理系统 Download PDF

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黄启秋
李新喜
张国庆
熬庭禹
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Abstract

本实用新型实施例公开了一种基于柔性相变材料的电池热管理系统，包括：电池箱体、散热风扇、石蜡/苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述电池箱体内设有动力电池模组，所述动力电池模组具有若干个呈阵列分布的动力电池，所述动力电池的侧壁包裹有所述石蜡/苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述散热风扇设于所述电池箱体的侧部，所述散热风扇的出风方向朝向所述石蜡/苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物复合相变层。通过上述技术方案，既提高了散热效率，又延长了电池热管理系统的使用寿命。

Description

一种基于柔性相变材料的电池热管理系统
技术领域
本实用新型涉及电池散热技术领域，尤其涉及一种基于柔性相变材料的电池热管理系统。
背景技术
随着社会经济，科技的快速发展，人们逐渐意识到能源短缺危机以及环境污染问题的严重性，特别是温室气体的大量排放导致的全球变暖问题。
其中，汽车作为人类日常的交通工具，传统燃油汽车不仅仅是消耗化石能源的重要组成成分，也是温室气体排放的主要来源之一。新能源汽车的是减少化石能源消耗以及缓解环境污染的有效途径，而动力电池作为纯电动汽车的核心，其热安全问题制约着纯电动汽车的发展。这是因为动力电池在长时间的使用中，如果电池的温度不能及时传递，就会在电池内部积累，并加快电池内部的化学反应，产生更多的热量，形成恶性循环，影响电池的使用寿命，甚至发生爆炸，众多的电动汽车安全事故发生也是因为动力电池的热滥用导致的。
电池热管理系统，是能够保证电池正常工作温度，有效提高电池使用寿命的方法，是纯电动汽车的重要组成部分。目前，常用的动力电池热管理系统有空冷、液冷以及相变材料冷却，其中，空冷系统简单，但是冷却效果不佳；液冷冷却效果较好，但是存在漏液问题；传统相变材料为刚性材料，力学性能差，从而会导致易泄漏，循环寿命较短。温度是动力电池在工作时最敏感的环境因素之一，温度控制不佳，是动力电池有效使用的重大阻碍。
实用新型内容
本实用新型实施例公开了一种基于柔性相变材料的电池热管理系统，用于解决现有的电池热管理系统冷却效果差与使用寿命较短的技术问题。
本实用新型实施例提供了一种基于柔性相变材料的电池热管理系统，包括：电池箱体、散热风扇、石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述电池箱体内设有动力电池模组，所述动力电池模组具有若干个呈阵列分布的动力电池，所述动力电池的侧壁包裹有所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述散热风扇设于所述电池箱体的侧部，所述散热风扇的出风方向朝向所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层。
优选地，所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层的外壁沿圆周方向向外延伸设有若干个翅片。
优选地，还包括温控模块与温度探头，所述温度探头与所述温控模块电连接，所述温控模块与所述散热风扇电连接，所述温度探头设于所述电池箱体内部。
优选地，相邻的所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层之间的间隔均等，且其间隔形成通风通道，所述散热风扇为两个，两个所述散热风扇相对应且分别设置于所述电池箱体的两侧，其中，一个所述散热风扇的出风方向与所述通风通道对应设置，另一个所述散热风扇的出风方向与所述通风通道对应反向设置。
优选地，还包括报警器与温度显示器，所述报警器与所述温度显示器均与所述温控模块电连接。
优选地，所述报警器包括指示灯与扬声器。
优选地，所述电池箱体设有开口，所述开口设有箱盖，所述箱盖上开有用于走线的预置孔。
优选地，所述动力电池模组的两端均设有保护板，所述保护板开有若干个呈阵列分布的电池孔，所述电池孔与所述动力电池的侧壁结构相吻合，所述动力电池的端部置于所述电池孔内。
优选地，所述电池箱体内还设有固定支架，两个所述保护板之间通过所述固定支架固定连接。
优选地，所述电池箱体、所述箱盖、所述保护板与所述固定支架均采用绝缘材料制成。
从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：
本实用新型实施例提供了一种基于柔性相变材料的电池热管理系统，包括：电池箱体、散热风扇、石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述电池箱体内设有动力电池模组，所述动力电池模组具有若干个呈阵列分布的动力电池，所述动力电池的侧壁包裹有所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述散热风扇设于所述电池箱体的侧部，所述散热风扇的出风方向朝向所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层。其中，通过采用石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层包裹动力电池，由于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段弹性共聚物与石蜡的相变温度差异较大，使得能够在石蜡熔化时依然保持其致密结构，通过利用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物对石蜡进行均匀包覆，有效防止石蜡泄漏。同时，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物具有优异的力学性能，使得在动力电池正常的使用温度情况下，其物理化学特性不会改变，因此，能够为相变材料提供良好的抗拉强度与弹性，能够有效缓冲外力的冲击作用，实现对动力电池的防冲击保护，从而提高了电池热管理系统的使用寿命。同时，在动力电池将使用热量转移到石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层后，可以提高散热性能，同时，通过散热风扇对石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层进行散热，可以及时对蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层中的热量进行散热，既可以石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层的结构稳定性，又可以提高系统的散热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例中提供的一种基于柔性相变材料的电池热管理系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中提供的一种基于柔性相变材料的电池热管理系统中的两保护板之间结构的爆炸图；
图3为本实用新型实施例中提供的一种基于柔性相变材料的电池热管理系统中的保护板配合动力电池的俯视图。
具体实施方式
为了方便理解，请参阅图1，本实用新型实施例中提供的一种基于柔性相变材料的电池热管理系统的一个实施例包括：电池箱体7、散热风扇8、石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层5，电池箱体7内设有动力电池模组，动力电池模组具有若干个呈阵列分布的动力电池4，动力电池4的侧壁包裹有石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层5，散热风扇8设于电池箱体7的侧部，散热风扇8的出风方向朝向石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层5。
需要说明的是，石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层是通过石蜡填充苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层制成，其中，石蜡为相变材料，而苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为支撑材料，由于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段弹性共聚物与石蜡的相变温度差异较大，使得能够在石蜡熔化时依然保持其致密结构，通过利用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物对石蜡进行均匀包覆，有效防止石蜡泄漏。同时，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物具有优异的力学性能，使得在动力电池正常的使用温度情况下，其物理化学特性不会改变，因此，能够为相变材料提供良好的抗拉强度与弹性，能够有效缓冲外力的冲击作用，实现对动力电池的防冲击保护。
在动力电池将使用热量转移到石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层后，可以提高散热性能，同时，通过散热风扇对石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层进行散热，可以及时对蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层中的热量进行散热，既可以石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层的结构稳定性，又可以提高散热效率。
进一步地，石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层5的外壁沿圆周方向向外延伸设有若干个翅片。
需要说明的是，单个翅片沿石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层长度方向设置。
可以理解的是，设置若干个翅片可以增加散热面积，提高散热效率，有效保证石蜡对电池热量的吸收与释放传递，同时，在外力碰撞时，翅片结构能够为电池提供缓冲，保护电池不被破坏。
进一步地，基于柔性相变材料的电池热管理系统还包括温控模块1与温度探头，温度探头与温控模块1电连接，温控模块1与散热风扇8电连接，温度探头设于电池箱体7内部。
温度探头采集电池箱体内的动力电池温度，并将温度数据传输给温控模块，温控模块根据预设的温度阈值与温度探头所采集的温度数据进行对比，当所采集的温度数据超过预设的温度阈值则对散热风扇的使用功率进行调高，以使得既可以对动力电池及时散热，又可以节能。
而温控模块可采用程序可编辑PLC控制器，散热风扇采用功率可调风扇。
进一步地，相邻的石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层5之间的间隔均等，且其间隔形成通风通道，散热风扇为两个，两个散热风扇相对应且分别设置于电池箱体7的两侧，其中，一个散热风扇的出风方向与通风通道对应设置，另一个散热风扇的出风方向与通风通道对应反向设置。
需要说明的是，其在包裹有石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层的动力电池内部间隔形成通风通道，有利于散热空气流通，又将散热风扇对应通风通道设置，可以提高散热效率，同时，设置两个散热风扇对应，且两个散热风扇的出风方向相同，可以使得电池箱体内的热量快速散出。
进一步地，还包括报警器与温度显示器，报警器与温度显示器均与温控模块1电连接。
可以理解的是，当温度探头采集的温度数据大于温控模块中预设的预警温度阈值，则可以通知报警器进行报警提醒，而温度显示器则可以显示当前温度，实现精准监控。
进一步地，报警器包括指示灯与扬声器。
进一步地，电池箱体7设有开口，开口设有箱盖2，箱盖2上开有用于走线的预置孔。
可以理解的是，电池箱体与箱盖配合可以将电池箱体形成密闭箱体，以保护电池箱体内的动力电池不被破坏，而预置孔则可以走线。
进一步地，参考图2与图3，动力电池模组的两端均设有保护板3，保护板3开有若干个呈阵列分布的电池孔，电池孔与动力电池4的侧壁结构相吻合，动力电池4的端部置于电池孔内。
在实际应用中，其中，一个保护板设置在电池箱体底部，而动力电池的正极或负极端设置在相应的电池孔内，另一个保护板则设置在动力电池上端，而动力电池的负极或正极端设置在相应的电池孔内，两个保护板的结构均与电池箱体内侧壁结构吻合，从而固定动力电池位置。
进一步地，参考图2与图3，电池箱体7内还设有固定支架6，两个保护板3之间通过固定支架6固定连接。
可以理解的是，固定支架可设置为四个，同时，两个保护板的四角之间通过四个固定支架固定连接，可以限制两个保护板之间的相对位置不变，从而稳定动力电池的位置，同时，其与传统的螺丝固定相比，可以有效的避免了在长时间震动下会出现松脱的现象。
进一步地，电池箱体7、箱盖2、保护板3与固定支架6均采用绝缘材料制成。
可以理解的是，电池箱体、箱盖、保护板与固定支架均采用绝缘材料制成，有效避免了动力电池在工作时候发生外短路的现象。
以上对本实用新型所提供的一种基于柔性相变材料的电池热管理系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，包括：电池箱体、散热风扇、石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述电池箱体内设有动力电池模组，所述动力电池模组具有若干个呈阵列分布的动力电池，所述动力电池的侧壁包裹有所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层，所述散热风扇设于所述电池箱体的侧部，所述散热风扇的出风方向朝向所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层。
2.根据权利要求1所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层的外壁沿圆周方向向外延伸设有若干个翅片。
3.根据权利要求1所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，还包括温控模块与温度探头，所述温度探头与所述温控模块电连接，所述温控模块与所述散热风扇电连接，所述温度探头设于所述电池箱体内部。
4.根据权利要求3所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，相邻的所述石蜡/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合相变层之间的间隔均等，且其间隔形成通风通道，所述散热风扇为两个，两个所述散热风扇相对应且分别设置于所述电池箱体的两侧，其中，一个所述散热风扇的出风方向与所述通风通道对应设置，另一个所述散热风扇的出风方向与所述通风通道对应反向设置。
5.根据权利要求4所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，还包括报警器与温度显示器，所述报警器与所述温度显示器均与所述温控模块电连接。
6.根据权利要求5所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，所述报警器包括指示灯与扬声器。
7.根据权利要求1所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，所述电池箱体设有开口，所述开口设有箱盖，所述箱盖上开有用于走线的预置孔。
8.根据权利要求1或7所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，所述动力电池模组的两端均设有保护板，所述保护板开有若干个呈阵列分布的电池孔，所述电池孔与所述动力电池的侧壁结构相吻合，所述动力电池的端部置于所述电池孔内。
9.根据权利要求8所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，所述电池箱体内还设有固定支架，两个所述保护板之间通过所述固定支架固定连接。
10.根据权利要求9所述的基于柔性相变材料的电池热管理系统，其特征在于，所述电池箱体、所述箱盖、所述保护板与所述固定支架均采用绝缘材料制成。
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