專利名稱：一種高效散熱動力電池、電動車溫控系統(tǒng)及電動車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高效散熱動力電池、采用該動力電池的電動車散熱系統(tǒng)及電動車。
背景技術：
電動車或混合動力電動車的電池組通常是由幾十或上百個電池單元串聯(lián)而成，電 池組作為電動車中的主要儲能元件，電池組的運行情況直接影響到電動車的整體狀態(tài)。如 果電動車電池組長時間工作在比較惡劣的溫度環(huán)境中，會明顯地降低電池性能。如果電池 組的溫度過高，將會縮短電池組整體的使用壽命，嚴重時會產(chǎn)生電池組的自燃，引發(fā)相當嚴 重的事故；如果電池組的溫度過低，將影響電池組輸出的電壓和功率的穩(wěn)定性，使電動車不 能正常運行。 為了在不同氣候條件下和車輛運行條件下，確保電池組在安全的溫度范圍內(nèi)運 行，并且盡量將電池組的工作溫度保持在最優(yōu)的工作溫度范圍之內(nèi)，需要對電池組的工作 溫度進行控制。目前較為經(jīng)濟和容易實現(xiàn)的電池組冷卻方式為氣冷方式，即令電池組中的 電池單元之間存在一定間隙，并在電池箱上設置入風口和出風口，用風扇將外部的冷氣吹 入電池箱中，通過電池單元之間的間隙帶走熱量。但這種冷卻方式不能夠保證所有的電池 單元均勻受風，部分電池單元的局部升溫導致電池箱內(nèi)溫度場分布不均勻，將造成各部分 電池單元的性能不均衡，引發(fā)短板效應。同時，由于氣冷方式的實現(xiàn)需要使電池箱內(nèi)部和外 部環(huán)境直接相通，而電動車如果在極端溫度環(huán)境下工作，電池箱內(nèi)的氣溫有可能超出電池 組的安全溫度范圍，這樣也可能導致電池組不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中電池組溫度調(diào)節(jié)裝置存在的缺點和不足，提供一種可將電
池單元產(chǎn)生的熱量迅速進行定向傳遞的高效散熱動力電池，進而提供一種可有效調(diào)節(jié)電池
組的溫度，使其在安全的溫度范圍內(nèi)運行，同時保持電池組中的溫度場均勻分布的電動車
溫控系統(tǒng)，進一步該系統(tǒng)能使電池組與外界環(huán)境相隔離，以及一種使用上述動力電池和電
動車溫控系統(tǒng)的電動車。本發(fā)明的動力電池和電動車溫控系統(tǒng)還可應用于各種需要對電池
組進行溫度調(diào)節(jié)的領域。 本發(fā)明的技術方案如下 —種高效散熱動力電池，包括電池單元和一條或一條以上的平板熱管，所述平板 熱管貼合在電池單元的側面上，所述平板熱管貼合在電池單元的側面上的表面為吸熱面； 所述平板熱管的長度大于電池單元的長度形成一多出部分，所述多出部分和所述平板熱管 未貼合在電池單元側面的部分做為散熱面。 所述電池單元為具有結構強度硬質(zhì)殼體的單體電池，或由二個或二個以上軟質(zhì)封 裝單體電池組合構成的外部有結構強度硬質(zhì)殼體的軟包裝電池組合體。 所述電池單元的側面為平面，所述平板熱管貼合在電池單元單面或雙面；或所述
4電池單元的側面為圓柱或圓錐面，所述平板熱管貼合在圓柱或圓錐面上。
所述貼合方式粘貼。 所述平板熱管為微熱管陣列平板熱管，即導熱板材實體內(nèi)平行排布多個微熱管的 平板熱管。 在所述散熱面上設置散熱用的翅片。 —種動力電池組，其特征在于，所述動力電池組由所述動力電池串聯(lián)、疊加而成。 所述動力電池組外設置動力電池組外殼，所述動力電池組外殼上設置有與所述平
板熱管和動力電池組導線對應的穿孔，所述動力電池組外殼為整體密封構件。 —種電動車溫控系統(tǒng)，其特征在于還包括所述動力電池組和與所述散熱面相通
的一風道，所述風道的進風口朝向所述電動車的前進方向，其出風口背向所述電動車的前
進方向。 所述進風口和出風口分別位于所述散熱面橫向長度所對應的前方和后方，且成對 角線設置。 還包括一電池箱，所述動力電池組設置在所述電池箱內(nèi)且兩者之間具有通氣空 間，所述風道的進風口和出風口均伸出所述電池箱之外。
所述風道的進風口和出風口處均設置閥門。 所述電池箱中靠近進風口一側的風道管壁上和/或電池箱側壁上設置制冷片。
所述動力電池組外殼的側壁與電池箱相接的側壁部分為相同的側壁。
—種電動車，其特征在于還包括溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)控制所述閥門 的開閉和所述制冷片的啟動；所述電池單元的散熱面與所述電動車的速度方向平行。
如動力電池組的安全溫度范圍為a\，T2)，電池箱內(nèi)溫度為T3，外部環(huán)境溫度為T4， 所述溫度控制系統(tǒng)的控制過程包括1)當所述電動車在運行時，T3高于T2且T4低于T2時， 打開閥門，將電池組的溫度保持在L以下；2)當所述電動車在靜止時，T3高于L，關閉閥門， 同時啟動所述制冷片；3)當所述電動車在運行或靜止時，T3高于L且T4高于T2，關閉閥門， 同時啟動制冷片；4)當所述電動車在運行或靜止時，13低于1\，則關閉閥門。
本發(fā)明的技術效果如下 本發(fā)明通過平板熱管優(yōu)選地通過微熱管陣列平板熱管將動力電池中積累的熱量 導出動力電池之外，通過設置風道優(yōu)選地風道穿過裝有動力電池組的電池箱的方式將熱量 發(fā)散到電池箱之外的環(huán)境中，降低了動力電池中的溫度，避免其由于熱量積聚而導致的燃 燒或爆炸。本發(fā)明通過在風道上設置閥門和制冷片的方式，當環(huán)境溫度超過動力電池的安 全溫度范圍時，對電池箱中的溫度進行封閉條件下的智能化控調(diào)控，避免了由于環(huán)境因素 對電池箱中的動力電池的影響。本發(fā)明的電動車由于采用高散熱效率的動力電池和性能優(yōu) 越的電動車溫控系統(tǒng)，因此在各種環(huán)境狀況下均能將動力電池的溫度控制在安全的溫度范 圍內(nèi)，使電動車的性能獲得了極大的改進。


圖1是本發(fā)明的動力電池結構示意圖
圖2是本發(fā)明的動力電池組結構示意圖
圖3是本發(fā)明的電動車溫控系統(tǒng)的主視示意圖
圖4是本發(fā)明的電動車溫控系統(tǒng)的側視示意圖
圖中各標號列示如下 1-電池單元；2-微熱管陣列平板熱管；3-動力電池組外殼；4-電池箱；5-風道； 6-進風管；7-出風管；8-制冷片；9-閥門；10-進風口 ；ll-出風口。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明進行說明。 如圖1所示，本發(fā)明的動力電池包括電池單元1和平板熱管2，圖1中的平板熱管2 為其內(nèi)具有微熱管陣列的平板熱管，即通過擠壓或沖壓方式在導熱板材實體內(nèi)設置平行排 布多個微熱管的平板熱管，當然也可以是其他種類的平板熱管，并具有一定的變形性能，以 成為弧形或其他形狀可貼合的表面。電池單元1為具有結構強度外殼的單體電池，或由二 個或二個以上軟質(zhì)封狀單體電池組合構成的外部有結構強度外殼的軟包裝電池組合體，這 里的外殼指硬質(zhì)外殼。平板熱管2貼合在電池單元1的側面上，電池單元1在本實施例其 側面為平面，當然其側面可為圓柱或圓錐面或其他類型的可貼合的表面，平板熱管2貼合 電池單元1側面的表面為吸熱面。平板熱管2的長度需大于電池單元1的長度形成一多出 部分，該多出部分與平板熱管2未貼合的表面均作為散熱面對電池單元1進行散熱。本實 施例中的電池單元1為鋰電池，兩條平板熱管2沿鋰電池的長度方向，通過導熱硅膠粘貼在 電池殼體的外表面，兩條平板熱管2之間存在一定間隔，也可緊密排在一起設置；平板熱管 2是一種適用面廣、熱阻小、散熱效率高、承壓能力強的具有微孔管陣列的新型熱管，其國際 申請?zhí)枮镻CT/CN2009/072362，國際申請日為2009. 6. 19。平板熱管2包括一導熱體，以及 在導熱體內(nèi)平行設置的兩個或兩個以上的微孔管。優(yōu)選地各微孔管均為獨立熱管結構，在 微孔管內(nèi)密封有起相變換熱作用的工質(zhì)。在平板熱管2的散熱面上特別是多出部分上還可 設置增強散熱作用的翅片，以加強散熱效果。如圖2所示，多個動力電池通過串聯(lián)、疊加的 方式組成動力電池組，動力電池組外設置動力電池組外殼3。動力電池組外殼3上設置有與 平板熱管2和動力電池組導線對應的穿孔，平板熱管穿孔與平板熱管2之間、導線穿孔與導 線之間均設置密封結構，使得動力電池組外殼3為整體密封構件，將動力電池組與外界環(huán) 境隔絕起來。動力電池組外殼3還可作為動力電池組的封裝支架，并對動力電池組提供保 護。動力電池組外殼3可采用防水防潮、保溫隔熱、阻燃抗火、避震防撞和防止電磁輻射的 材料，起到防止動力電池組因撞擊，導致電池單元1內(nèi)短路發(fā)熱進而爆炸燃燒的作用。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明的電動車溫控系統(tǒng)包括動力電池組、電池箱4和風道5， 動力電池組和風道5設置在電池箱4內(nèi)。平板熱管2伸出電池組外殼3的多出部分作為動 力電池組的散熱面，對動力電池組進行散熱，散熱面所在的空間與風道5相通，可進行熱交 換。電池箱4的材料為具有一定強度的金屬或非金屬材料，作為動力電池組的最外層保護， 電池箱4可以是與動力電池組外殼3外再單獨設置的箱體，也可以是電池組外殼3側壁向 上延伸構成具有風道5的空間的箱體，此時電池箱4與動力電池組外殼3具有相同的側壁 部分。風道5包括進風管6、出風管7、制冷片8和閥門9。進風管6、出風管7分別設置在 動力電池組平面熱管2的散熱面橫向長度所對應的前方和后方，并相對成對角線設置，以 延長氣流在電池箱4中的路徑，使氣流均勻地流過每個平板熱管2的散熱面。進風管6的 進風口 10、出風管7的出風口 11從電池箱4的底部伸出，其中進風口 IO朝向電動車的前進方向，出風口 ll背向電動車的前進方向。進風口 IO和出風口 11處均設置閥門9，制冷片8 設置在進風管6位于電池箱4內(nèi)部分的外壁上，也可設置在電池箱4內(nèi)壁上。動力電池組 為制冷片8提供電源，電動車的控制系統(tǒng)對閥門9的開閉和制冷片8的啟動進行控制。平 板熱管2的散熱面、風道5中的氣流方向和電動汽車速度方向之間的關系為氣流方向和電 動汽車速度方向相反，散熱面與電動車速度速度方向平行，為的是使電池箱4中的氣流與 散熱面的熱交換效率達到最大。 當電動車以一定速度行進時，氣流可從進風口 10進入進風管6，以平行于平板熱 管2的散熱面的方向流過每個電池單元1的平板熱管2。之后攜帶有電池單元1導出的熱 量的高溫氣流通過出風管7進行收集后，通過出風口 11排出電池箱4。當電動車靜止時，由 于速度為零，因此沒有氣流流入電池箱4，可通過關閉閥門9并開啟制冷片8的方式，實現(xiàn)對 動力電池組進行有效降溫。在實際工作中，一傳感器采集電池箱4內(nèi)的溫度信息，輸入到電 動車的控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)輸出控制信號，對閥門9的開閉和制冷片8的啟動進行控制。 假設動力電池組的安全溫度范圍為0\，T2)，電池箱內(nèi)溫度為T3，外部環(huán)境溫度為1\，則本發(fā) 明的溫度控制過程如下 (1)當電動車在運行時，電池箱4內(nèi)溫度T3高于T2，且外部環(huán)境溫度T4低于T2時， 打開閥門9，風道5中產(chǎn)生與電動車的行駛方向相反的氣流。氣流帶走電池箱4內(nèi)的熱量， 將電池組的溫度保持在T2以下。 (2)當電動車在靜止時，電池箱4內(nèi)溫度T3高于L，關閉閥門9，同時啟動制冷片8 對電池箱4進行制冷。 (3)當電動車在運行或靜止時，電池箱4內(nèi)溫度T3高于T2，且外部環(huán)境溫度T4高 于T2時，關閉閥門9，同時啟動制冷片8對電池箱4進行制冷。 (4)當電動車在運行或靜止時，當電池箱內(nèi)4溫度1~3低于1\，則關閉閥門9，對電 池箱4進行保溫。 應當指出，以上所述具體實施方式
可以使本領域的技術人員更全面地理解本發(fā)明 創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng) 造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改 或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵 蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當中。
權利要求
一種高效散熱動力電池，包括電池單元和一條或一條以上的平板熱管，所述平板熱管貼合在電池單元的側面上，所述平板熱管貼合在電池單元的側面上的表面為吸熱面；所述平板熱管的長度大于電池單元的長度形成一多出部分，多出部分和所述平板熱管未貼合在電池單元側面的部分做為散熱面。
2. 如權利要求1所述的一種動力電池，其特征在于所述平板熱管為微熱管陣列平板熱 管，即導熱板材實體內(nèi)平行排布多個微熱管的平板熱管。
3. 如權利要求1或2所述的一種動力電池，其特征在于所述電池單元為具有結構強 度硬質(zhì)殼體的單體電池，或由二個或二個以上軟質(zhì)封裝單體電池組合構成的外部有結構強 度硬質(zhì)殼體的軟包裝電池組合體。
4. 如權利要求1或2或3所述的一種動力電池，其特征在于所述電池單元的側面為 平面，所述平板熱管貼合在電池單元單面或雙面；或所述電池單元的側面為圓柱或圓錐面， 所述平板熱管貼合在圓柱或圓錐面上。
5. 如權利要求1或2所述的一種動力電池，其特征在于所述貼合方式粘貼。
6. 如權利要求1或2所述的一種動力電池，其特征在于在所述散熱面上設置散熱用 的翅片。
7. —種采用如權利要求1 6所述動力電池的動力電池組，其特征在于所述動力電 池組由所述動力電池串聯(lián)、疊加而成。
8. 如權利要求7所述的動力電池組，其特征在于所述動力電池組外設置動力電池組 外殼，所述動力電池組外殼上設置有與所述平板熱管和動力電池組導線對應的穿孔，所述 動力電池組外殼為整體密封構件。
9. 一種采用如權利要求7 8所述動力電池組的電動車溫控系統(tǒng)，其特征在于包括所述動力電池組和與所述散熱面相通的一風道，所述風道的進風口朝向所述電動車的前進 方向，其出風口背向所述電動車的前進方向。
10. 如權利要求9所述的電動車溫控系統(tǒng)，其特征在于所述進風口和出風口分別位于 所述散熱面橫向長度所對應的前方和后方，且成對角線設置。
11. 如權利要求9或10所述的電動車溫控系統(tǒng)，其特征在于還包括一電池箱，所述動 力電池組設置在所述電池箱內(nèi)且兩者之間具有通氣空間，所述風道的進風口和出風口均伸 出所述電池箱之外。
12. 如權利要求9——ll所述的電動車溫控系統(tǒng)，其特征在于所述風道的進風口和出 風口處均設置閥門。
13. 如權利要求11所述的電動車溫控系統(tǒng)，其特征在于所述電池箱中靠近進風口一 側的風道管壁上和/或電池箱側壁上設置制冷片。
14. 如權利要求11所述的電動車溫控系統(tǒng)，其特征在于所述動力電池組外殼的側壁 與電池箱相接的側壁部分為相同的側壁。
15. —種采用如權利要求9 14所述電動車溫控系統(tǒng)的電動車，其特征在于還包括 溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)控制所述閥門的開閉和所述制冷片的啟動；所述電池單 元的散熱面的方向與所述電動車的速度方向平行。
16. 如權利要求15所述的電動車，其特征在于如動力電池組的安全溫度范圍為(1\， T2)，電池箱內(nèi)溫度為T3，外部環(huán)境溫度為L，所述溫度控制系統(tǒng)的控制過程包括1) 當所述電動車在運行時，T3高于T2且T4低于T2時，打開閥門，將電池組的溫度保持 在T2以下;2) 當所述電動車在靜止時，13高于12，關閉閥門，同時啟動所述制冷片；3) 當所述電動車在運行或靜止時，13高于12且1\高于12，關閉閥門，同時啟動制冷片；4) 當所述電動車在運行或靜止時，13低于1\，則關閉閥門。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效散熱動力電池、電動車溫控系統(tǒng)及電動車，其中動力電池包括電池單元和一條或一條以上的微熱管陣列平板熱管，平板熱管粘貼在電池單元的單面或雙面；通過平板熱管將動力電池中積累的熱量導出動力電池之外，通過在電池箱中設置風道的方式將熱量發(fā)散到電池箱之外的環(huán)境中，降低了動力電池中的溫度，避免其由于熱量積聚而導致的燃燒或爆炸。本發(fā)明通過在風道上設置閥門和制冷片的方式，當環(huán)境溫度超過動力電池的安全溫度范圍是，對電池箱中的溫度進行封閉條件下的智能化控調(diào)控，避免了由于環(huán)境因素對電池箱中的動力電池的影響。
文檔編號H01M10/50GK101764249SQ20101000060
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權日2010年1月11日
發(fā)明者李光明, 趙耀華 申請人:李光明;趙耀華