一种强制对流动力电池散热装置制造方法及图纸

一种强制对流动力电池散热装置，开口向上的电池包箱体内间隔布置若干个柱形电池，在电池顶部和底部之间的电池包箱体内配置至少一块热扩散板，热扩散板通过套筒紧密外套在电池上；热扩散板下方的电池包箱体空间内填充吸热导热材料层，热扩散板上方，对应电池包箱体相对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，进风口和/或排风口上配置风扇；或者，热扩散板与电池包箱体侧壁留有空隙，遍布电池包箱体相对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，进风口和/或排风口上配置风扇，热扩散板上开设/不开设通风孔。本装置既可以用于主动风冷换热，也可以用于填充相变材料的被动散热，散热效果好，温度分布更均匀，外形紧凑，结构简单，适用于动力电池系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及动力电池冷却
，尤其是涉及一种强制对流动力电池散热装置。
技术介绍
动力电池如锂离子电池能量密度高，体积小，循环寿命较长，在电动乘用车、商务车上应用潜力很大。然而由于锂离子电池在充放电过程中温度升高影响自身性能与循环寿命，过高的温度甚至引起热失控，导致自燃、爆炸等事故，常规的钴酸锂正极材料电池温度需要控制在50摄氏度以内，以避免热失控和起火爆炸，提高安全性。随着电池材料和工艺的进步，以磷酸铁锂为正极材料的电池工作温度虽然可以提升到60摄氏度或更高，但随着温度进一步上升，电池容量衰减明显，在高温下仍然会发生热失控和着火现象。因此动力锂离子电池散热技术的研究和实施尤为迫切。动力锂离子电池散热系统通常采取风冷方式冷却电池通道，常规风冷散热系统体积小，但是散热效果有限，并且电池温度均匀性差。利用相变材料潜热吸热是另外一种电池热管理方式，相变材料如石蜡材料具有相变过程吸收潜热高、温升小、化学稳定性好、体积小、结构简单、价格低廉等优点，应用在动力锂离子电池上能降低电池温升速度、缓和热冲击，提高电池寿命和稳定性，但是相变材料也同时存在导热率低，不能迅速、均匀地传热等缺点。专利201210399617.6公开了一种电池模块，包括：多个方形电池单体；以及限定了大致蜿蜒形状的波纹翅片，所述波纹翅片带有交替的直线段和顶部段，使得所述多组电池单体中的至少一个设置在所述波纹翅片的限定在相邻直线段之间的区域中。该专利虽然具有一定的散热效果，但动力电池向翅片传热没有专门的紧固机制，导致接触缝隙和接触热阻较大，中心向外传热具有较大温差，不适合于大功率动力型电池。专利200910039125.4公开了一种带有相变材料冷却系统的动力电池装置，该装置包括螺钉、若干电池单体、箱盖通风孔、电极连接轴、箱体顶盖、侧面通风孔、框体；所述的电池单体是以电池作为基体，外部加装壳体；电池和壳体之间填充相变材料并采用绝缘橡胶密封；电池箱体开设通风孔散热。该专利通过填充相变材料虽然缓和了电池发热冲击，但是没有解决相变材料导热率低而导致散热速度慢和温度控制不足的缺点。当相变材料完全溶化后，潜热吸热结束，过低的导热系数反而阻挡热量向电池箱体的散热速度。专利201110345442.6公开了一种LED灯太阳花散热器，包括圆形散热座和若干散热鳍片，在圆形散热座的外圆上排列有散热鳍片，其特征在于：还包括散热筋，在相邻两个散热鳍片之间连接有散热筋，所述散热筋为弧形。所述散热座由铜材料制成。该专利的散热鳍片通过挤压工艺制备而成，工艺相对复杂、耗时，且制得的散热鳍片重量过重，体积庞大，不能用于对重量、体积要求高的如汽车等的动力电池系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种强制对流动力电池散热装置，该装置通过热扩散板形成优良导热通路，加装风扇形成强制对流的主动冷却方式，或者，还可以运用强制对流和相变材料吸热等复合散热方式，一方面提高散热速度，降低最大温度，另一方面，电池使用过程中的均温性好，并且装置结构紧凑，体积相对较小，利于在有限的空间内布置。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种强制对流动力电池散热装置，其特征在于：开口向上的电池包箱体内间隔布置若干个柱形电池，在电池顶部和底部之间的电池包箱体内配置至少一块热扩散板，热扩散板上开设与电池对应的通孔，通孔内缘通过套筒紧密外套在电池上；所述热扩散板在电池包箱体内有两种配置方式：第一种，所述热扩散板下方的电池包箱体空间内填充吸热导热材料层，热扩散板与电池包箱体侧壁紧密配合，将吸热导热材料层密封在其下方的电池包箱体空间内，在热扩散板上方，对应电池包箱体相对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，并且，进风口和/或排风口上配置风扇；第二种，所述热扩散板与电池包箱体侧壁留有空隙，遍布电池包箱体相对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，并且，进风口和/或排风口上配置风扇，热扩散板上开设或不开设通风孔，如果开设通风孔，通风孔连通热扩散板上下方的电池包箱体空间。电池包箱体具有进风口和排风口，在进风口和/或排风口上配置若干风扇，以形成强制对流的主动式风冷散热结构；热扩散板一方面可增加对流换热面积，从而降低最高温差，另一方面，热扩散板一般由导热系数较高的材料如铝、铜、钛等制成，具有反向导热能力，从而降低电池上游和下游之间的温差，提高电池温度均匀性；热扩散板上的通孔内缘由冲压工艺或其它加工方式形成套筒结构，可增大热扩散板和电池之间的导热面积，提高机械稳定性和导热效率；如果热扩散板下方没有填充吸热导热材料层，热扩散板上可开设若干通风孔，降低风阻，平衡热扩散板上下两侧的风量，从而进一步提升风扇效率和风速、降低电池最高温度；如果热扩散板下方填充了吸热导热材料层，吸热导热材料层除了吸收、传导电池产生的部分热量外，还具有降低电池温度热冲击幅度、减缓机械冲击等作用，热扩散板在导热的同时还要起到密封吸热导热材料层的作用。进一步的，所述吸热导热材料层为相变材料层，或者弹性灌封材料层，或者绝缘导热油，或者具有导热填料的复合绝缘导热油；所述的相变材料层为包含相变温度在30～80℃的石蜡、脂肪酸和无机盐相变材料中的一种或多种的相变材料层；所述弹性灌封材料层为导热率大于0.2W/mK的有机硅、聚氨酯材料层；所述绝缘导热油是导热率大于0.05W/mK的有机导热油；所述导热填料为导热率在10W/mK以上的绝缘颗粒；吸热导热材料层部分填充或者充满在热扩散板下方的电池包箱体空间内。相变材料层或弹性灌封材料层具有一定的导热效果：相变材料在溶化时的潜热可以吸收电池产生的部分热量，并保持温度不变，从而降低电池温度热冲击幅度，此外，通过热扩散板和电池包箱体导出另外部分热量，从而进一步降低电池温度；弹性灌封材料通常具有导热填料，也可以进一步加强导热，降低热冲击，此外，弹性灌封材料具有较好的韧性和延展性能，可降低机械应力，减缓机械冲击。绝缘导热油为普通合成油或者精制矿物油的一种，例如：烷基苯型(苯环型)导热油，联苯和联苯醚低熔导热油，有机硅油，典型品牌如陶氏化学的DowTherm导热油；导热填料的主要选择包括氧化铝、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳化硅等类似的具有导热功能的绝缘颗粒。在车辆行驶过程中，导热油的液态震荡产生的导热、对流综合作用有利于电池向外散热。导热填料可进一步增强传热。再进一步，在热扩散板下方的电池周围间隔配置若干个导热柱，导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强制对流动力电池散热装置，其特征在于：开口向上的电池包箱体内间隔布置若干个柱形电池(1)，在电池顶部和底部之间的电池包箱体内配置至少一块热扩散板(2)，热扩散板(2)上开设与电池(1)对应的通孔，通孔内缘通过套筒(8)紧密外套在电池(1)上；所述热扩散板(2)在电池包箱体内有两种配置方式：第一种，所述热扩散板(2)下方的电池包箱体空间内填充吸热导热材料层，热扩散板(2)与电池包箱体侧壁(11)紧密配合，将吸热导热材料层密封在其下方的电池包箱体空间内，在热扩散板(2)上方，对应电池包箱体相对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，并且，进风口和/或排风口上配置风扇(6)；第二种，所述热扩散板(2)与电池包箱体侧壁(11)留有空隙，遍布电池包箱体,相对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，并且，进风口和/或排风口上配置风扇，热扩散板(2)上开设或不开设通风孔(4)，如果开设通风孔(4)，通风孔(4)连通热扩散板(2)上下方的电池包箱体空间。

【技术特征摘要】
1.一种强制对流动力电池散热装置，其特征在于：
开口向上的电池包箱体内间隔布置若干个柱形电池(1)，在电池顶部和底
部之间的电池包箱体内配置至少一块热扩散板(2)，热扩散板(2)上开设与
电池(1)对应的通孔，通孔内缘通过套筒(8)紧密外套在电池(1)上；
所述热扩散板(2)在电池包箱体内有两种配置方式：
第一种，所述热扩散板(2)下方的电池包箱体空间内填充吸热导热材料
层，热扩散板(2)与电池包箱体侧壁(11)紧密配合，将吸热导热材料层密
封在其下方的电池包箱体空间内，在热扩散板(2)上方，对应电池包箱体相
对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，并且，进风口和/或排风口上配置风
扇(6)；
第二种，所述热扩散板(2)与电池包箱体侧壁(11)留有空隙，遍布电
池包箱体,相对的两侧侧壁分别开设进风口和排风口，并且，进风口和/或排风
口上配置风扇，热扩散板(2)上开设或不开设通风孔(4)，如果开设通风孔
(4)，通风孔(4)连通热扩散板(2)上下方的电池包箱体空间。
2.根据权利要求1所述的强制对流动力电池散热装置，其特征在于：
所述吸热导热材料层为相变材料层(5)，或者弹性灌封材料层，或者绝缘
导热油，或者具有导热填料的复合绝缘导热油；
所述的相变材料层(5)为包含相变温度在30～80℃的石蜡、脂肪酸和无
机盐相变材料中的一种或多种的相变材料层；
所述弹性灌封材料层为导热率大于0.2W/mK的有机硅、聚氨酯材料层；
所述绝缘导热油是导热率大于0.05W/mK的有机导热油；
所述导热填料为导热率在10W/mK以上的绝缘颗粒；
吸热导热材料层部分填充或者充满在热扩散板(2)下方的电池包箱体空
间内。
3.根据权利要求1所述的强制对流动力电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒运，王兆强，许莎，王之伟，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31