專利名稱：基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，屬于基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
在石油越來(lái)越緊缺的今天，傳統(tǒng)的汽車已經(jīng)不再適合當(dāng)今的社會(huì)，現(xiàn)在一種新的汽車電動(dòng)車已經(jīng)成為主流，而新的電動(dòng)的汽車動(dòng)力提供者是電池。電池要為動(dòng)力設(shè)備提供動(dòng)力，所以電池的性能對(duì)動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行狀況有很大的影響，目前磷酸鐵鋰電池被廣泛應(yīng)用在純電動(dòng)汽車上，但是由于鋰離子電池在高倍率放電的情況下會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而使電池溫度升高，致使電池的性能與循環(huán)壽命下降，所以在使用電池的同時(shí)一定要保證電池模塊溫度保持在電池理想工作溫度下和電池單體間的溫差不應(yīng)大于5°C。目前電池的散熱主 要有空氣冷卻與液體冷卻兩種方式，對(duì)于空氣冷卻而言雖然成本低廉但因其冷卻效果差而不被廣泛使用，而液體冷卻效果好，但因其系統(tǒng)復(fù)雜與系統(tǒng)本身存在著很多潛在的危險(xiǎn)而致使用受限。而泡沫金屬?gòu)?fù)合相變材料冷卻系統(tǒng)即可以使電池模塊的溫度保持在理想工作溫度下又可以使電池單體間的溫度差保持在5°C范圍內(nèi)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種在沒(méi)有增大電池模塊體積的情況下能使模塊的溫度保持在電池理想工作溫度范圍內(nèi)，又能使模塊中單體電池間的溫差保持在幾度以內(nèi)的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型對(duì)于防止電動(dòng)汽車中電池的熱失控是一個(gè)很好的解決方案。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，包括有單體電池、電池連接極、相變材料、泡沫金屬、高導(dǎo)熱絕緣膠、電池外殼、電池上檔板、電池下檔板；單體電池與電池外殼之間填充有以泡沫金屬為骨架材料和以相變材料為基體復(fù)合而成的復(fù)合相變材料，相變材料灌注到泡沫金屬中，單體電池與灌注后的泡沫金屬用高導(dǎo)熱絕緣膠連接，電池上檔板及電池下檔板分別裝設(shè)在單體電池的上端及下端，電池連接極與單體電池連接。上述電池連接極與單體電池之間用點(diǎn)焊連接。上述電池上檔板及電池下檔板分別裝設(shè)在單體電池上端及下端所設(shè)的安裝孔中。上述電池上檔板及電池下檔板與單體電池所設(shè)的安裝孔之間采用過(guò)盈配合。上述單體電池與電池上檔板及電池下檔板之間設(shè)有防止熔融后的相變材料泄漏的絕緣密封膠。上述電池外殼的外表面設(shè)有增大電池模塊與外部環(huán)境的換熱面積、降低電池模塊的溫度的三角形肋片。本實(shí)用新型針對(duì)鋰離子電池在高倍率放電情況下產(chǎn)生了大量的熱，為了保證電池在理想工作溫度下工作以保證電池的性能與循環(huán)壽命，而提出的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型是采用泡沫金屬?gòu)?fù)合相變材料冷卻電池的裝置，本實(shí)用新型泡沫金屬和相變材料是主要的暫時(shí)儲(chǔ)存熱量的部件，外殼所設(shè)的肋片的主要作用是將熱量散失到環(huán)境中和保持電池模塊的穩(wěn)定。本實(shí)用新型采用泡沫金屬?gòu)?fù)合相變材料來(lái)冷卻電池，相變材料能使電池保持在其熔點(diǎn)范圍內(nèi)，使電池溫度保持在其設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，但是由于相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)低的原因，不能及時(shí)的將熱量導(dǎo)出，所以要加入高的導(dǎo)熱物質(zhì)，將相變材料灌注在泡沫金屬中，以泡沫金屬為骨架解決了導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨相變材料的循環(huán)次數(shù)的增加而出現(xiàn)不均一的現(xiàn)象。本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)。
圖I為本實(shí)用新型電池電極連接的俯視圖；圖2為本實(shí)用新型的電池電極連接的仰視圖；圖3為本實(shí)用新型帶有泡沫金屬相變材料冷卻的電池裝置散熱的原理圖；圖4為本實(shí)用新型帶有泡沫金屬相變材料冷卻的電池模塊的俯視圖；圖5為本實(shí)用新型帶有泡沫金屬相變材料冷卻的電池模塊的主視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3、4所示，本實(shí)用新型的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，包括有單體電池301、電池連接極302、相變材料303、泡沫金屬304、高導(dǎo)熱絕緣膠305、電池外殼306、電池上檔板307、電池下檔板308 ;單體電池301與電池外殼306之間填充有以泡沫金屬304為骨架材料和以相變材料303為基體復(fù)合而成的復(fù)合相變材料，相變材料303灌注到泡沫金屬304中，單體電池301與灌注后的泡沫金屬304用高導(dǎo)熱絕緣膠305連接，電池上檔板307及電池下檔板308分別裝設(shè)在單體電池301的上端及下端，電池連接極302與單體電池301連接。相變材料灌注到泡沫金屬中，泡沫金屬起支撐電池與提高導(dǎo)熱系數(shù)的作用，相變材料起吸收和儲(chǔ)存熱量的作用。加入泡沫金屬304后的相變材料303導(dǎo)熱系數(shù)得到了很大的提高，并且單體電池在高倍率放電時(shí)所放出的熱量可以暫時(shí)被相變材料通過(guò)相變潛熱吸收并儲(chǔ)存后通過(guò)外殼通過(guò)對(duì)流換熱散到周圍環(huán)境中去。本實(shí)施例中，上述電池外殼306選用導(dǎo)熱系數(shù)比較大的金屬，其目的是將相變材料中儲(chǔ)存的熱量盡快的散到周圍環(huán)境中去，外殼的內(nèi)表面要經(jīng)過(guò)電絕緣處理，可以用陽(yáng)極氧化法或噴高導(dǎo)熱電絕緣漆。在將本實(shí)用新型動(dòng)力電池放置在電動(dòng)汽車中應(yīng)用時(shí)，要設(shè)計(jì)良好的風(fēng)口和導(dǎo)流道，利用車行駛的自然風(fēng)將各個(gè)電池模塊中的熱量散出去。在沒(méi)有增加耗電的裝置下，將電池的溫度保持在理想工作溫度范圍內(nèi)。本實(shí)施例中，上述電池連接極302與單體電池301之間用點(diǎn)焊連接。本實(shí)施例中，上述相變材料303所需的熔點(diǎn)在35 55°C范圍內(nèi)。其具體的溫度范圍可以根據(jù)實(shí)際需要自行選擇，不受具體材料規(guī)格的限制，有很大的可調(diào)空間。本實(shí)施例中，上述電池上檔板307及電池下檔板308分別套裝在單體電池301上端及下端所設(shè)的安裝孔中，電池上檔板307及電池下檔板308與單體電池301所設(shè)的安裝孔之間采用過(guò)盈配合。上述單體電池301與電池上檔板307及電池下檔板308所設(shè)的安裝孔之間設(shè)有防止熔融后的相變材料泄漏的絕緣密封膠。本實(shí)施例中，所述泡沫金屬304是采用聚氨脂泡沫上鍍金屬的辦法做成的，電池連接極302是用純度為99. 99%的鎳加工而成，相變材料303采用石蠟，其熔點(diǎn)的選擇要電池理想的工作溫度保持一致，電池外殼306用鋁合金加工而成，電池上檔板307及電池下檔板308采用ABS工程塑料材料制成。 上述電池外殼306的外表面設(shè)有增大電池模塊與外部環(huán)境的換熱面積、降低電池模塊的溫度的三角形肋片。電池外殼306的外表面加上三角形肋片增大了電池模塊與外部環(huán)境的換熱面積，強(qiáng)化了傳熱效果，對(duì)降低電池模塊的溫度具有很重要的作用。本實(shí)用新型在安裝時(shí)，如圖4中的單體電池301通過(guò)高導(dǎo)熱電絕緣膠305與注入相變材料303的泡沫金屬304連接，與圖5中的電池上檔板307及電池下檔板308配合，并用絕緣的密封膠密封，用點(diǎn)焊的方式將電池連接極302中的正負(fù)極連接極片焊在單體電池301上，連接好后將單體電池301放入電池外殼306中，后將電池外殼蓋蓋上，電池的外殼蓋與電池外殼306之間用焊接的方式連接。本實(shí)用新型的工作原理如下單體電池301工作時(shí)放出的熱量先經(jīng)泡沫金屬304經(jīng)導(dǎo)熱的方式傳到電池的四周再被相變材料303吸收，相變材料303中吸收的熱量再傳到電池外殼306上，電池外殼306與周圍環(huán)境中的空氣的對(duì)流換熱,將整個(gè)模塊的溫度降低。上述裝置在沒(méi)有增大電池模塊體積的情況下能使模塊的溫度保持在電池理想工作溫度范圍內(nèi)，又能使模塊中單體電池間的溫差保持在幾度以內(nèi)，所以帶有泡沫金屬相變材料冷卻的電池裝置對(duì)于防止電動(dòng)汽車中電池的熱失控是一個(gè)很好的解決方案。
權(quán)利要求1.一種基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括有單體電池(301)、電池連接極(302)、相變材料(303)、泡沫金屬(304)、高導(dǎo)熱絕緣膠(305)、電池外殼(306)、電池上檔板(307)、電池下檔板(308);單體電池(301)與電池外殼(306)之間填充有以泡沫金屬(304)為骨架材料和以相變材料(303)為基體復(fù)合而成的復(fù)合相變材料，相變材料(303 )灌注到泡沫金屬(304 )中，單體電池(301)與灌注后的泡沫金屬(304 )用高導(dǎo)熱絕緣膠(305 )連接，電池上檔板(307 )及電池下檔板(308 )分別裝設(shè)在單體電池(301)的上端及下端，電池連接極(302)與單體電池(301)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于上述電池連接極(302)與單體電池(301)之間用點(diǎn)焊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于上述電池上檔板(307)及電池下檔板(308)分別裝設(shè)在單體電池(301)上端及下端所設(shè)的安裝孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于上述電池上檔板(307)及電池下檔板(308)與單體電池(301)所設(shè)的安裝孔之間采用過(guò)盈配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于上述單體電池(301)與電池上檔板(307)及電池下檔板(308)之間設(shè)有防止熔融后的相變材料泄漏的絕緣密封膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于上述電池外殼(306)的外表面設(shè)有增大電池模塊與外部環(huán)境的換熱面積、降低電池模塊的溫度的三角形肋片。
專利摘要本實(shí)用新型是一種基于泡沫金屬/復(fù)合相變材料的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)。包括有單體電池、電池連接極、相變材料、泡沫金屬、高導(dǎo)熱絕緣膠、電池外殼、電池上檔板、電池下檔板；單體電池與電池外殼之間填充有以泡沫金屬為骨架材料和以相變材料為基體復(fù)合而成的復(fù)合相變材料，相變材料灌注到泡沫金屬中，單體電池與灌注后的泡沫金屬用高導(dǎo)熱絕緣膠連接，電池上檔板及電池下檔板分別裝設(shè)在單體電池的上端及下端，電池連接極與單體電池連接。本實(shí)用新型在沒(méi)有增大電池模塊體積的情況下能使模塊的溫度保持在電池理想工作溫度范圍內(nèi)，又能使模塊中單體電池間的溫差保持在幾度以內(nèi)的。本實(shí)用新型的動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)對(duì)于防止電動(dòng)汽車中電池的熱失控是一個(gè)很好的解決方案。
文檔編號(hào)H01M10/50GK202384449SQ20112057146
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者張?jiān)圃? 張國(guó)慶, 張文靜, 熊中瓊, 饒中浩 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)