CN220042000U - 一种防碰撞电池热管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车动力电池技术领域，尤其为一种防碰撞电池热管理装置，包括下箱盖，所述下箱盖上端安装有若干个电池单体，所述电池单体外部包裹有相变材料，所述相变材料两侧设置有金属外壳，所述金属外壳远离相变材料的一侧设置有翅片，所述相变材料同侧上下端均设置与翅片侧面平齐的绝缘块。相比于液冷散热，风冷系统不存在泄漏的风险，会更加的安全，相较于单一散热方式，该装置可以提供更加优良的散热效果。该装置在空气流道的流经面积和翅片的形状方面都采用了可变截面，这样的设计可以逐步提高空气的流速，提高空气的散热能力，并且可以有效的保证电池的最大温度和最大温差处于理想的工作范围内。

Description

一种防碰撞电池热管理装置

技术领域

本实用新型属于汽车动力电池技术领域，具体涉及一种防碰撞电池热管理装置。

背景技术

近些年来，纯电动汽车研发及生产如雨后春笋般迅速发展，锂离子电池以其能量密度大、功率密度大、循环寿命长、无记忆效应、自放电少等优点，逐步取代了铅酸电池和镍氢电池，成为了电动汽车动力电池的首要选择。虽然锂离子电池的优点众多，但是温度会对其工作性能产生较大的影响，因此合适的温度范围就显得极为重要。研究表明，当锂离子电池工作在25℃—40℃时，其工作性能表现最佳。目前，锂离子电池存在的主要温度难题有：

(1)工作温度超出合适的范围；

(2)电池温度一致性较差导致局部恶化，减少电池容量，缩短电池使用寿命；

目前，锂离子动力电池热管理系统可以分为液体冷却系统、热管冷却系统、风冷系统和相变材料冷却系统。液体冷却系统是以冷却液直接或者间接与电池组相接触，通过对流换热带走电池组产热。液体冷却系统具有换热效率高，液流可控性强等优点，但是其结构较复杂，存在漏液的可能。热管冷却系统是利用管内物质的蒸发、冷凝来吸收电池组产热。热管冷却系统具有结构简单、导热系数高等优点，但同时热管需要合理的结构布局、成本高昂的缺点也不可忽视。风冷系统主要是利用汽车在运转过程中所形成的自然风，和空调吹出的低温空气与电池柱之间进行强制对流换热，以实现降温的目的。风冷系统结构简单、成本低。相变材料冷却系统是通过将填充在电池模组内的相变材料相变潜热吸收电池组产热。相变材料冷却系统可有效降低整个电池模组体积、不需要耗费电池组额外能量，但是相变材料导热系数小，循环较差且模组封装困难，在相变材料完全发生相变后即停止工作。若是在风冷系统的基础上耦合相变材料冷却系统将会极大地降低电池的最高温度和最大温差，提高散热效率。因此，如何设计一个高效、紧凑、轻便的热管理系统，同时能兼顾高温冷却和低温加热功能，是当前电动汽车锂离子电池热管理系统开发中的一个核心课题。

为解决上述问题，本申请中提出一种防碰撞电池热管理装置。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种防碰撞电池热管理装置，具有安全高效散热的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种防碰撞电池热管理装置，包括下箱盖，所述下箱盖上端安装有若干个电池单体，所述电池单体外部包裹有相变材料，所述相变材料两侧设置有金属外壳，所述金属外壳远离相变材料的一侧设置有翅片，所述相变材料同侧上下端均设置与翅片侧面平齐的绝缘块，所述下箱盖上端沿电池单体的分布位置外侧设置有两个壳体，两个壳体靠近的一端成型有进风口，靠近的另一端成型有出风口，所述下箱盖上端连接电池单体的外围设置有固定卡扣。

作为本实用新型的一种防碰撞电池热管理装置优选技术方案，所述相变材料将电池单体外环表面完全包裹，同时相变材料中含有泡沫铜。

作为本实用新型的一种防碰撞电池热管理装置优选技术方案，所述翅片为上下均匀并列的若干个，且对立面相邻的翅片为错位排布，每块所述翅片都贯穿相变材料、金属外壳后与电池单体表面接触。

作为本实用新型的一种防碰撞电池热管理装置优选技术方案，相邻两个所述电池单体之间形成有空气流道，且空气流道部分由进风口向出风口的方向逐渐变窄。

作为本实用新型的一种防碰撞电池热管理装置优选技术方案，所述壳体内部设置有吸能柱，所述壳体内侧设置有气凝胶毡。

作为本实用新型的一种防碰撞电池热管理装置优选技术方案，所述金属外壳外侧底部设有与固定卡扣配合的卡扣，且所述下箱盖上表面设有用于电池单体、相变材料、金属外壳嵌合的沉槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：相比于液冷散热，风冷系统不存在泄漏的风险，会更加的安全，相较于单一散热方式，该装置可以提供更加优良的散热效果。该装置在空气流道的流经面积和翅片的形状方面都采用了可变截面，这样的设计可以逐步提高空气的流速，提高空气的散热能力，并且可以有效的保证电池的最大温度和最大温差处于理想的工作范围内。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型主视的结构示意图；

图2为本实用新型图1中两个壳体去除时的结构示意图；

图3为本实用新型局部主视的结构示意图；

图4为本实用新型局部俯视的结构示意图；

图5为本实用新型中壳体中吸能柱和气凝胶毡的结构示意图；

图中：1、电池单体；2、相变材料；3、金属外壳；4、翅片；5、壳体；6、进风口；7、出风口；8、下箱盖；9、绝缘块；10、吸能柱；11、固定卡扣；12、气凝胶毡。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参阅图1-5，本实用新型提供以下技术方案：一种防碰撞电池热管理装置，包括下箱盖8，下箱盖8上端安装有若干个电池单体1，电池单体1外部包裹有相变材料2，相变材料2两侧设置有金属外壳3，金属外壳3远离相变材料2的一侧设置有翅片4，相变材料2同侧上下端均设置与翅片4侧面平齐的绝缘块9，下箱盖8上端沿电池单体1的分布位置外侧设置有两个壳体5，两个壳体5靠近的一端成型有进风口6，靠近的另一端成型有出风口7，下箱盖8上端连接电池单体1的外围设置有固定卡扣11。

具体的，相变材料2将电池单体1外环表面完全包裹，同时相变材料2中含有泡沫铜，本实施例中相变材料2中加入了6vol％的泡沫铜，加入泡沫铜后可以显著的提高相变材料2的导热系数，提高电池单体1的散热速率。考虑到相变材料2在吸收热量之后会发生相变和翅片4的安装问题，在相变材料2的外面还设计了一层很薄的金属外壳3用以防止相变材料2发生相变而导致泄漏的现象。

具体的，翅片4为上下均匀并列的若干个，且对立面相邻的翅片4为错位排布，每块翅片4都贯穿相变材料2、金属外壳3后与电池单体1表面接触，本实施例中这样一方面可以增大翅片与电池单体的接触面积，另一方面也可以增大翅片与相变材料的接触面积，可以增强翅片与相变材料之间的热传导，提高电池散加热的效率，翅片4上下端的绝缘块9可以对翅片4起到保护作用，错位排布的翅片4既增加了散热效果，又有利于翅片的实际安装。

具体的，相邻两个电池单体1之间形成有空气流道，且空气流道部分由进风口6向出风口7的方向逐渐变窄，本实施例中进风口6片在空气流道内的部分随着空气的流动方向而面积逐渐减小，这样的设计有助于逐步提高空气在空气流道内的流速，增大散热量，使得电池散热更加的均匀，有利于降低电池的温差并延长电池的使用寿命。

具体的，壳体5内部设置有吸能柱10，壳体5内侧设置有气凝胶毡12，本实施例中吸能柱10为蜂窝状铝制构件，在与气凝胶毡12配合下，当发生碰撞时，吸能柱10可以发生纵向压溃而吸收碰撞能量，从而保护壳体5内部的电池单体1不受到损伤。气凝胶毡12具有非常出色的隔热性和防火性，可以起到优秀的防火隔热效果，可以在电池模组发生热失控或者着火的情况下保护电池，不会将热量或者火焰传递到其他的电池模组上，极大的提高了电池模组的安全性能。

具体的，金属外壳3外侧底部设有与固定卡扣11配合的卡扣，且下箱盖8上表面设有用于电池单体1、相变材料2、金属外壳3嵌合的沉槽，本实施例中当电池单体1安装在下箱盖8上时，相互配合的卡扣会被固定扣紧，起到固定电池单体1的作用。当电池单体1出现故障或者是需要更换时，只需打开卡扣便能进行拆卸，在起到固定作用的同时又极大的方便了电池单体1的拆卸工作。

本实用新型的工作原理及使用流程：

当电池模组遭遇到碰撞时，模组壳体夹层中的蜂窝状铝制吸能柱会发生纵向压溃吸收碰撞能量，从而保护模组内部的电池单体不受损伤；

当电池或者是单个的电池模组出现故障发生热失控或着火时，模组壳体夹层中布置有气凝胶毡材料，这种材料具有优良的隔热性和防火性，它可以极大程度上的将失控的热量和火焰抑制在单个的电池模组内，不会将热量和火焰传递到其他的电池模组上；

当电池在充放电时，电池单体的温度上升。一方面，相变材料吸收电池单体表面的温度，相变材料既可以通过发生相变降低温度，也可以将从电池单体表面吸收的温度传递给翅片，以使得电池单体保持的理想的工作温度范围内。另一方面，在电池温度上升时，与电池单体直接接触的翅片部分会吸收电池单体的温度，并传递到处于空气流道内的翅片部分，与空气发生热传导，将热量传递出去，从而降低电池表面的温度；

当电池的温度过低时，在电池模组的进风口处通入高温的空气，高温的空气进入空气流道内，流经翅片时会将温度传递给翅片，翅片则会迅速的将从高温空气中吸收的热量传递给电池单体，使得电池单体的温度迅速升高并保持在理想的温度范围内。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防碰撞电池热管理装置，其特征在于：包括下箱盖(8)，所述下箱盖(8)上端安装有若干个电池单体(1)，所述电池单体(1)外部包裹有相变材料(2)，所述相变材料(2)两侧设置有金属外壳(3)，所述金属外壳(3)远离相变材料(2)的一侧设置有翅片(4)，所述相变材料(2)同侧上下端均设置与翅片(4)侧面平齐的绝缘块(9)，所述下箱盖(8)上端沿电池单体(1)的分布位置外侧设置有两个壳体(5)，两个壳体(5)靠近的一端成型有进风口(6)，靠近的另一端成型有出风口(7)，所述下箱盖(8)上端连接电池单体(1)的外围设置有固定卡扣(11)。

2.根据权利要求1所述的一种防碰撞电池热管理装置，其特征在于：所述相变材料(2)将电池单体(1)外环表面完全包裹，同时相变材料(2)中含有泡沫铜。

3.根据权利要求1所述的一种防碰撞电池热管理装置，其特征在于：所述翅片(4)为上下均匀并列的若干个，且对立面相邻的翅片(4)为错位排布，每块所述翅片(4)都贯穿相变材料(2)、金属外壳(3)后与电池单体(1)表面接触。

4.根据权利要求1所述的一种防碰撞电池热管理装置，其特征在于：相邻两个所述电池单体(1)之间形成有空气流道，且空气流道部分由进风口(6)向出风口(7)的方向逐渐变窄。

5.根据权利要求1所述的一种防碰撞电池热管理装置，其特征在于：所述壳体(5)内部设置有吸能柱(10)，所述壳体(5)内侧设置有气凝胶毡(12)。

6.根据权利要求1所述的一种防碰撞电池热管理装置，其特征在于：所述金属外壳(3)外侧底部设有与固定卡扣(11)配合的卡扣，且所述下箱盖(8)上表面设有用于电池单体(1)、相变材料(2)、金属外壳(3)嵌合的沉槽。