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一種高效熱管理汽車動力電池包的制作方法

文檔序號:10658689閱讀:571來源:國知局
一種高效熱管理汽車動力電池包的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效熱管理汽車動力電池包,包括一開設(shè)有蜂窩狀的鉆孔的酚醛泡沫制電池支架;每個鉆孔的內(nèi)壁上均設(shè)有一層硅基底,該硅基底上設(shè)有一層絕緣導(dǎo)熱材料,每個鉆孔內(nèi)均設(shè)有一電池單體,所有電池單體通過鎳片實(shí)現(xiàn)串聯(lián);電池支架的上表面覆蓋有一層硅基底,該硅基底上設(shè)有一層絕緣導(dǎo)熱材料,該絕緣導(dǎo)熱材料上設(shè)有一金屬導(dǎo)熱板。本發(fā)明能夠自我進(jìn)行有效的熱管理,避免電池包中各電池單體之間的溫度出現(xiàn)不均衡,避免了對電池單體的一致性及電池荷電狀態(tài)估計的準(zhǔn)確性的影響,從而大大提高了電池充放電循環(huán)效率,避免電池的功率和能量發(fā)揮受到不良影響,從根本上杜絕了熱失控,大大延長了電池包的壽命、安全性和可靠性。
【專利說明】
一種高效熱管理汽車動力電池包
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于汽車動力電池領(lǐng)域,具體而言,涉及一種高效熱管理汽車動力電池包。
【背景技術(shù)】
[0002]電池作為電動汽車上裝載電池組的主要儲能裝置,是混動/電動汽車的關(guān)鍵部件,其性能直接影響混動/電動汽車的性能。目前電池普遍存在循環(huán)壽命短、使用性能受溫度影響大等缺點(diǎn),加之車輛空間有限,電池工作中產(chǎn)生的熱量累積,會造成電池包中各單元之間的溫度不均衡,影響電池單體的一致性及電池荷電狀態(tài)(soc)估計的準(zhǔn)確性,從而降低電池充放電循環(huán)效率,影響電池的功率和能量發(fā)揮,嚴(yán)重時還將導(dǎo)致熱失控,最終影響到電動汽車的壽命、系統(tǒng)安全性和可靠性。
[0003]據(jù)蓋世汽車網(wǎng)綜合外電報道,2014年福特汽車在北美市場召回7.4萬輛老款混動車,原因是這些車輛的電子混合動力系統(tǒng)可能發(fā)生過熱,并導(dǎo)致車輛發(fā)生突然熄火。根據(jù)鳳凰汽車的報道,此前特斯拉汽車(Tesla)召回其29222輛Model S汽車,原因也是擔(dān)心電池充電器、電線或墻面電源可能過熱。因此,電池包的熱管理成為影響新能源汽車產(chǎn)業(yè)生存和發(fā)展的瓶頸問題,熱管理技術(shù)將成為電動汽車顯學(xué)。
[0004]目前現(xiàn)有的新能源汽車動力電池包熱管理技術(shù)通常采用液冷和風(fēng)冷這兩種手段。例如特斯拉汽車所采用的液冷技術(shù),是通過在電池單體周圍包圍一圈金屬導(dǎo)熱片,并在其中注入形似凝膠般的散熱劑,從而達(dá)到給每支電池單體進(jìn)行散熱的目的;這種方法雖然散熱效果良好,但其成本較高。又例如風(fēng)冷技術(shù),也就是所謂的強(qiáng)制排風(fēng),是通過在電池包的兩側(cè)開孔,將氣流從一側(cè)的開孔中吹入,氣流經(jīng)過電池包內(nèi)部后再由另一側(cè)的開孔吹出;這種方法的缺點(diǎn)是,吹入電池包的氣流會在相鄰的最外側(cè)電池單體之間產(chǎn)生渦流,因此氣流只會沿著最外側(cè)電池單體的表面流動,根本無法出入到位于內(nèi)部的電池單體,從而造成靠外側(cè)的電池單體溫度低,位于內(nèi)部的電池單體溫度高,反而進(jìn)一步導(dǎo)致了電池包溫度不均的情況。
[0005]酚醛泡沫是一種新型難燃、防火低煙保溫材料(限定條件下),其主要成分為苯酚和甲醛,它是由酚醛樹脂加入發(fā)泡劑、固化劑及其它助劑制成的閉孔硬質(zhì)泡沫塑料。它最突出的特點(diǎn)是不燃、低煙、抗高溫歧變,它克服了原有泡沫塑料型保溫材料易燃、多煙、遇熱變形的缺點(diǎn),保留了原有泡沫塑料型保溫材料質(zhì)輕、施工方便等特點(diǎn),其具體的特性如下:
I)防火性能優(yōu)異
保溫層采用酚醛泡沫,并與其他材料復(fù)合用于建筑保溫,基本可以達(dá)到國家防火標(biāo)準(zhǔn)BI級,從根本上杜絕外保溫火災(zāi)發(fā)生的可能性,使用溫度范圍為-250°C~+150°C。
[0006]2)保溫節(jié)能效果突出
酚醛保溫板具有良好的保溫隔熱性能,其導(dǎo)熱系數(shù)約為0.023W/(m.k),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場上常用的無機(jī)、有機(jī)外墻保溫產(chǎn)品,可以達(dá)到更高的節(jié)能效果。
[0007]3)質(zhì)輕、不吸水
酚醛保溫板質(zhì)量輕,容重一般為30—80Kg/m3 ο同時酚醛保溫板不吸水,不怕雨淋。
[0008]4)安全環(huán)保
酚醛保溫板為環(huán)保綠色產(chǎn)品,不會刺激皮膚,不會對人體造成任何傷害,燃燒時無毒煙釋放(限定條件下,超過燃燒限定值釋放甲醛、一氧化碳等)。
[0009]5)尺寸穩(wěn)定性好
酚醛保溫板具有非常好的尺寸穩(wěn)定性,無論在什么環(huán)境下,均不會出現(xiàn)收縮、變形等情況。
[0010]6)用途廣泛
酚醛保溫板不僅可以用于建筑外墻外保溫系統(tǒng),還可以應(yīng)用于活動房、凈化車間、冷庫彩鋼夾芯板,空調(diào)風(fēng)管、管道保溫、幕墻保溫、屋頂隔熱、機(jī)房機(jī)柜保溫、設(shè)備保溫、碳晶電熱板保溫及各種需要保溫隔熱的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決現(xiàn)有電動汽車電池包熱管理效果不佳的問題,本發(fā)明旨在提供一種高效熱管理汽車動力電池包,其能夠自我進(jìn)行有效的熱管理,保證電池包內(nèi)電池單體的一致性,提尚其使用壽命和可靠性。
[0012]為達(dá)到上述技術(shù)目的及效果,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種高效熱管理汽車動力電池包,包括一個采用酚醛泡沫制成的電池支架,所述電池支架上開設(shè)有蜂窩狀的鉆孔,每個所述鉆孔均垂直貫穿所述電池支架;每個所述鉆孔的內(nèi)壁上均設(shè)置有一層納米級的第一硅基底,所述第一硅基底上附著有一層第一絕緣導(dǎo)熱材料,每個所述鉆孔內(nèi)均設(shè)置有一支電池單體,構(gòu)成電池單體矩陣,所有所述電池單體通過鎳片實(shí)現(xiàn)串聯(lián),所述第一絕緣導(dǎo)熱材料與所述電池單體的外壁緊密接觸;所述電池支架的上表面覆蓋有一層納米級的第二硅基底,所述第二硅基底將所述電池支架的上表面、所述第一硅基底的上表面、所述第一絕緣導(dǎo)熱材料的上表面以及所述電池單體的上表面全部覆蓋,所述第二硅基底上附著有一層第二絕緣導(dǎo)熱材料,所述第二絕緣導(dǎo)熱材料上設(shè)置有一塊金屬導(dǎo)熱板。
[0013]進(jìn)一步的,所述第一絕緣導(dǎo)熱材料和所述第二絕緣導(dǎo)熱材料均為氧化鋁顆粒、氧化鎂顆粒或氮化硼顆粒中的一種。
[0014]進(jìn)一步的,所述金屬導(dǎo)熱板的材質(zhì)為鋁或銅。
[0015]進(jìn)一步的,所述金屬導(dǎo)熱板上均勻地設(shè)置有散熱鰭片。
[0016]進(jìn)一步的,所述金屬導(dǎo)熱板內(nèi)鋪設(shè)有呈蛇型的加熱管。
[0017]本發(fā)明的工作原理如下:
1、電池支架因其采用酚醛泡沫制成,因此它具備了絕緣、阻燃、隔熱、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易變形的特性。電池支架上的鉆孔的孔徑略大于電池單體的直徑,因此當(dāng)鉆孔的內(nèi)壁依次附著了硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料后,電池單體可以緊密安插在鉆孔內(nèi),并且由于酚醛泡沫的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,電池單體可以長時間的緊密固定在鉆孔內(nèi),即便經(jīng)過無數(shù)次的插拔,也不會出現(xiàn)松動的情況。
[0018]2、當(dāng)電池包工作時,每支電池單體均會產(chǎn)生熱量,由于鉆孔內(nèi)的硅基底具有絕緣性,以及酚醛泡沫電池支架具有的阻燃、隔熱的特性,因此熱量無法向四周擴(kuò)散,其只能沿著電池單體外壁上的絕緣導(dǎo)熱材料往上傳導(dǎo),隨后熱量經(jīng)上部的硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料,由電池包上部的金屬導(dǎo)熱板進(jìn)行散熱。
[0019]3、當(dāng)電池包因處于低溫狀態(tài)而無法正常工作時,可以對金屬導(dǎo)熱板內(nèi)的加熱管進(jìn)行通電,加熱管隨之發(fā)熱,熱量經(jīng)金屬導(dǎo)熱板以及其下方的硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料傳遞到鉆孔內(nèi)的絕緣導(dǎo)熱材料,從而給電池單體進(jìn)行加熱,使其能夠正常工作。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明充分利用酚醛泡沫的絕緣、隔熱、阻燃的特性,并通過硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料的配合,能夠成功的將電池單體產(chǎn)生的熱量向電池包上部的金屬導(dǎo)熱板傳遞,進(jìn)行集中散熱;同時,當(dāng)電池包處于低溫狀態(tài)而無法正常工作時,可對金屬導(dǎo)熱板進(jìn)行加熱,熱量亦會沿著硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料向下傳遞給低溫的電池單體,使其得以正常工作。
[0021 ]本發(fā)明能夠自我進(jìn)行有效的熱管理,避免電池包中各電池單體之間的溫度出現(xiàn)不均衡,避免了對電池單體的一致性及電池荷電狀態(tài)(soc)估計的準(zhǔn)確性的影響,從而大大提高了電池充放電循環(huán)效率,避免電池的功率和能量發(fā)揮受到不良影響,從根本上杜絕了熱失控,大大延長了電池包的壽命、安全性和可靠性。
[0022]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段,并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施,以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本申請的一部分,本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明電池支架的立體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明電池支架的俯視圖;
圖3為本發(fā)明電池支架與電池單體組合的俯視圖;
圖4為本發(fā)明電池包的剖視圖;
圖5為本發(fā)明金屬導(dǎo)熱板內(nèi)加熱管的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6為本發(fā)明金屬導(dǎo)熱板的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中標(biāo)號說明:1、電池支架;2、鉆孔;3、第一硅基底;4、第一絕緣導(dǎo)熱材料;5、電池單體;6、第二硅基底;7、第二絕緣導(dǎo)熱材料;8、金屬導(dǎo)熱板;9、鎳片;10、散熱鰭片;11、加熱管。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例,來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0026]參見圖1-4所示,一種高效熱管理汽車動力電池包,包括一個采用酚醛泡沫制成的電池支架I,所述電池支架I上開設(shè)有蜂窩狀的鉆孔2,每個所述鉆孔2均垂直貫穿所述電池支架I;每個所述鉆孔2的內(nèi)壁上均設(shè)置有一層納米級的第一硅基底3,所述第一硅基底3上附著有一層第一絕緣導(dǎo)熱材料4,每個所述鉆孔2內(nèi)均設(shè)置有一支電池單體5,構(gòu)成電池單體矩陣,所有所述電池單體5通過鎳片9實(shí)現(xiàn)串聯(lián),所述第一絕緣導(dǎo)熱材料4與所述電池單體5的外壁緊密接觸;所述電池支架I的上表面覆蓋有一層納米級的第二硅基底6,所述第二硅基底6將所述電池支架I的上表面、所述第一硅基底3的上表面、所述第一絕緣導(dǎo)熱材料4的上表面以及所述電池單體5的上表面全部覆蓋,所述第二硅基底6上附著有一層第二絕緣導(dǎo)熱材料7,所述第二絕緣導(dǎo)熱材料7上設(shè)置有一塊金屬導(dǎo)熱板8。
[0027]進(jìn)一步的,所述第一絕緣導(dǎo)熱材料4和所述第二絕緣導(dǎo)熱材料7均為氧化鋁、氧化鎂或氮化硼中的一種。
[0028]進(jìn)一步的,所述金屬導(dǎo)熱板8的材質(zhì)為鋁或銅。
[0029]進(jìn)一步的,參見圖6所示,所述金屬導(dǎo)熱板8上均勻地設(shè)置有散熱鰭片10。
[0030]進(jìn)一步的,參見圖5所示,所述金屬導(dǎo)熱板8內(nèi)鋪設(shè)有呈蛇型的加熱管11。
[0031]本發(fā)明的工作原理如下:
電池支架因其采用酚醛泡沫制成,因此它具備了絕緣、阻燃、隔熱、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易變形的特性。電池支架上的鉆孔的孔徑略大于電池單體的直徑,因此當(dāng)鉆孔的內(nèi)壁依次附著了硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料后,電池單體可以緊密安插在鉆孔內(nèi),并且由于酚醛泡沫的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,電池單體可以長時間的緊密固定在鉆孔內(nèi),即便經(jīng)過無數(shù)次的插拔,也不會出現(xiàn)松動的情況。
[0032]當(dāng)電池包工作時,每支電池單體均會產(chǎn)生熱量,由于鉆孔內(nèi)的硅基底具有絕緣性,以及酚醛泡沫電池支架具有的阻燃、隔熱的特性,因此熱量無法向四周擴(kuò)散,其只能沿著電池單體外壁上的絕緣導(dǎo)熱材料往上傳導(dǎo),隨后熱量經(jīng)上部的硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料,由電池包上部的金屬導(dǎo)熱板進(jìn)行散熱。
[0033]當(dāng)電池包因處于低溫狀態(tài)而無法正常工作時,可以對金屬導(dǎo)熱板內(nèi)的加熱管進(jìn)行通電,加熱管隨之發(fā)熱,熱量經(jīng)金屬導(dǎo)熱板以及其下方的硅基底和絕緣導(dǎo)熱材料傳遞到鉆孔內(nèi)的絕緣導(dǎo)熱材料,從而給電池單體進(jìn)行加熱,使其能夠正常工作。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效熱管理汽車動力電池包,其特征在于:包括一個采用酚醛泡沫制成的電池支架(I),所述電池支架(I)上開設(shè)有蜂窩狀的鉆孔(2),每個所述鉆孔(2)均垂直貫穿所述電池支架(I);每個所述鉆孔(2)的內(nèi)壁上均設(shè)置有一層納米級的第一硅基底(3),所述第一硅基底(3)上附著有一層第一絕緣導(dǎo)熱材料(4),每個所述鉆孔(2)內(nèi)均設(shè)置有一支電池單體(5),構(gòu)成電池單體矩陣,所有所述電池單體(5)通過鎳片(9)實(shí)現(xiàn)串聯(lián),所述第一絕緣導(dǎo)熱材料(4)與所述電池單體(5)的外壁緊密接觸;所述電池支架(I)的上表面覆蓋有一層納米級的第二硅基底(6),所述第二硅基底(6)將所述電池支架(I)的上表面、所述第一硅基底(3)的上表面、所述第一絕緣導(dǎo)熱材料(4)的上表面以及所述電池單體(5)的上表面全部覆蓋,所述第二硅基底(6)上附著有一層第二絕緣導(dǎo)熱材料(7),所述第二絕緣導(dǎo)熱材料(7)上設(shè)置有一塊金屬導(dǎo)熱板(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包,其特征在于:所述第一絕緣導(dǎo)熱材料(4)和所述第二絕緣導(dǎo)熱材料(7)均為氧化鋁顆粒、氧化鎂顆?;虻痤w粒中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包,其特征在于:所述金屬導(dǎo)熱板(8)的材質(zhì)為鋁或銅。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包,其特征在于:所述金屬導(dǎo)熱板(8 )上均勻地設(shè)置有散熱鰭片(1 )。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效熱管理汽車動力電池包,其特征在于:所述金屬導(dǎo)熱板(8)內(nèi)鋪設(shè)有呈蛇型的加熱管(11)。
【文檔編號】H01M10/6556GK106025126SQ201610359946
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】管飛, 張揚(yáng)軍
【申請人】蘇州太浦新能源科技有限公司
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