一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置的制作方法

本发明属于新能源汽车、动力电池管理领域，具体涉及一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置。

背景技术：

近年来，国家大力扶持新能源汽车行业的发展。与传统的的燃油车不同，电动汽车是以动力电池为动力源，因此具有无污染、噪声小、结构简单等优点，已成为新能源汽车的最主要发展方向。

电动车的动力源是动力电池组，由成百上千个电池通过串、并联的方式组合，形成数十千瓦时的能量密度模块。电动车结构简单，其性能很大程度上取决于动力电池组的性能。动力电池组的性能主要受两个因素影响：1.单个电池的能量密度、蓄放电速率、寿命等；2.整个电池组的均一性、充放电倍率一致性、温度一致性、可靠性、寿命等。

经过科学界和企业多年的努力，我国电池生产水平大幅度上升。尤其最近几年，电池性能得到了很大提升，具有能量密度大、充放电速率快、寿命好等特点。但我国企业生产的电池均一性差，组装成动力电池组时存在几个缺陷：1.充放电是局部温度过高，威胁整个电池组安全；2.充放电倍率不一致，BMS管理难度大。

动力电池组的温度是电池组性能、寿命的重要指标，温度过低、放电量少、动力不足；温度过高、容易热失控、引起电池过热着火或爆炸。因此在现阶段，动力电池组急需热管控。

散热、均温、热防护材料是一种高导热、阻燃型相变吸热材料，利用材料在固液、液气等相变过程中大量吸收热量，在该材料吸热过程中，由于发生相变，其温度保持在恒定范围。因此，散热、均温材料适用于动力电池组的散热、均温、热防护系统，基于此，本发明开发了电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护一体化方案。

技术实现要素：

本发明的目的是开发一个电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置，在动力电池组充放电时作散热、均温、热防护使用，快速吸收动力电池组的热量、把温度控制在50℃以下，保证电池的放电量，提升动力电池组及电动车的安全性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，

一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置，包括：铝合金支架，聚丙烯盖板，若干个动力电池组成的电池组，散热、均温、热防护材料，绝缘层，芯片；所述若干个动力电池以串联或是串联与并联结合的方式组成电池组，相邻两个动力电池的间隙之间放入散热、均温、热防护材料，电池组底部由绝缘层包裹，电池组顶部设有芯片，控制电池组的放电量，整个电池组模块顶部有聚丙烯盖板，整个电池组模块由铝合金支架支撑。电池组模块是指绝缘层，若干个动力电池组成的电池组，散热、均温、热防护材料以及芯片组成的模块。

所述铝合金支架，用于支撑整个动力电池组单元模块，同时铝合金具有很高的导热能力，可以辅助整个电池组散热。

所述聚丙烯盖板，用于保护动力电池组单元，防冲击。

所述动力电池为方形电池，其电压为1.5V、3.0V、4.5V或5V，可按照电池组实际所需电压进行组合，方形电池外层有一块铝塑膜包裹。6～18只方形电池一组，由串联或是串联与并联结合的方式连接而成，方形电池大小为长8～25cm、宽2～15cm、厚0.3～4cm；相邻两个方形电池之间的间隙为2～3mm。

所述散热、均温、热防护材料由以下质量分数的原料充分混合后，经130～180℃、10～30MPa模压得到：膨胀石墨1.7～10.9％、氯化聚乙烯2～9.1％、聚丙烯6.6～11.3％、石蜡34.8～78.5％、可膨胀石墨2.3～6.1％、聚磷酸铵3.5～8.7％、十溴二苯乙烷3.4～12.9％、碳化硅0.5～2.1％、三氧化二锑1.5～4.1％。

所述的膨胀石墨通过以下步骤制得：将50～150目天然鳞片石墨经质量比2～3:0.5～1的浓硫酸和浓硝酸浸渍后得到的插层石墨，把插层石墨置于1000～2000W的微波发生器中得到。

所述浓硫酸质量浓度为98％，所述浓硝酸质量浓度为65％。

所述石蜡为40、44、48、50、58、62号石蜡中的一种或两种以上的组合。

所述散热、均温、热防护材料，散热、均温、热防护材料长宽与单个方形电池大小一致，其厚度为2～3mm，散热、均温、热防护材料与方形电池贴合紧密，保持较小的界面热阻。

所述绝缘层为绝缘垫片或者绝缘胶布，其作用是防止电池在放电量过大的时候击穿铝塑膜，引起电池组短路。

所述芯片，主要为PCB线路板及连接线，主要用于BMS控制电池组的放电量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明的动力电池组散热、均温、热防护方案，可以把动力电池组的温度控制在50℃以内，保障动力电池组整个系统的稳定性。本专利中方法简单，经济,在电动车动力电池组中具有应用价值。

附图说明

图1为本发明一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

除非特别说明，本发明采用的材料、设备和方法为本技术领域常规市购的材料、设备和常规使用的方法。

本发明一种电动汽车动力电池组的散热、均温、热防护装置，如图1所示，其组成如下：铝合金支架1，聚丙烯盖板2，若干个方形电池3组成的电池组，散热、均温、热防护材料4，绝缘层5，芯片6；所述若干个方形电池3以串联或是串联与并联结合的方式组成电池组，相邻的两个方形电池3之间的间隙为2～3毫米，在此间隙放入散热、均温、热防护材料4，电池组底部由绝缘层5包裹，电池组顶部设有芯片6控制电池组的放电量；整个电池组模块(包括绝缘层5，若干个方形电池3组成的电池组，散热、均温、热防护材料4和芯片6)顶部有聚丙烯盖板2，芯片6位于聚丙烯盖板2下方，整个电池组模块由铝合金支架1支撑。

所述铝合金支架1，用于支撑整个动力电池组单元模块，同时铝合金具有很高的导热能力，可以辅助整个电池组散热。

所述聚丙烯盖板2，用于保护动力电池组单元，防冲击。

所述方形电池3，其电压为1.5V、3.0V、4.5V、5V不等，可按照电池组实际所需电压进行组合，方形电池3外层有一块铝塑膜包裹。6～18只方形电池一组，由串联或是串联与并联结合的方式连接而成，方形电池大小为长8～25cm、宽2～15cm、厚0.3～4cm；相邻两个方形电池之间的间隙为2～3mm不等。

所述散热、均温、热防护材料4由以下质量分数的原料充分混合后经130～180℃、10～30MPa模压得到：膨胀石墨1.7～10.9％、氯化聚乙烯2～9.1％、聚丙烯6.6～11.3％、石蜡34.8～78.5％、可膨胀石墨2.3～6.1％、聚磷酸铵3.5～8.7％、十溴二苯乙烷3.4～12.9％、碳化硅0.5～2.1％、三氧化二锑1.5～4.1％。

所述的膨胀石墨通过以下步骤制得：将50～150目天然鳞片石墨经质量比2～3:0.5～1的浓硫酸和浓硝酸浸渍后得到的插层石墨，把插层石墨置于1000～2000W的微波发生器中得到。

所述浓硫酸质量浓度为98％，所述浓硝酸质量浓度为65％。

所述散热、均温、热防护材料4，散热、均温、热防护材料4长宽与单个方形电池3大小一致，其厚度为2～3mm，散热、均温、热防护材料4与方形电池3贴合紧密，保持较小的界面热阻。

所述绝缘层5为绝缘垫片或者绝缘胶布，其作用是防止电池在放电量过大的时候击穿铝塑膜，引起电池组短路。

所述芯片6，主要为PCB线路板及连接线，主要用于BMS控制电池组的放电量。

实施例1

(1)散热、均温、热防护材料的制备

散热、均温、热防护材料按质量分数组成如下：膨胀石墨1.7g、氯化聚乙烯2g、聚丙烯6.6g、石蜡78.5g、可膨胀石墨2.3g、聚磷酸铵3.5g、十溴二苯乙烷3.4g、碳化硅0.5g、三氧化二锑1.5g。

首先把石蜡与可膨胀石墨、聚磷酸铵、十溴二苯乙烷、碳化硅、三氧化二锑充分搅拌混合得到混合体系；然后把50目天然鳞片石墨经质量比2～3：0.5～1的浓硫酸(质量浓度为98％)和浓硝酸(质量浓度为65％)浸渍后得到的插层石墨，把插层石墨置于1000W的微波发生器中得到膨胀石墨。把混合体系、膨胀石墨、氯化聚乙烯、聚丙烯充分搅拌均匀；置于140℃的模压机中20MPa模压成型，得到散热、均温、热防护材料。

(2)组装动力电池组装置

分别由6块4.5V方形电池串联成一组，然后两组并联组成电池组；该电池尺寸为长19.5cm，宽13.5cm，厚3.0cm，相邻两个方形电池之间的间隙为2mm，因此在电池间插入长19.5cm、宽13.5cm，厚度为2mm的片状散热、均温、热防护材料。电池组底部贴上长28cm、宽19.5cm、厚度为3mm的绝缘片，电池组顶部电焊焊接导线和PCB线路板，组成整个电池组。整个电池组长28cm、宽19.5cm、高21cm。测试电池组分别在0.5C、1.5C放电的时候添加散热、均温、热防护材料电池组的温度。同时按照上述方法，组装除了不加散热、均温、热防护材料的电池组测试0.5C、1.5C放电时电池组的温度。

实施例2

参考实施例1，区别之处在于：12块4.5V方形电池串联成一组即得到电池组，相邻两个方形电池之间的电池间隙为3mm，散热、均温、热防护材料厚度为3mm。

实施例3

参考实施例1，区别之处在于：散热、均温、热防护材料按质量分数组成如下：膨胀石墨10.9g、氯化聚乙烯9.1g、聚丙烯11.3g、石蜡34.8g、可膨胀石墨6.1g、聚磷酸铵8.7g、十溴二苯乙烷12.9g、碳化硅2.1g、三氧化二锑4.1g。

实施例4

参考实施例1，区别之处在于：散热、均温、热防护材料按质量分数组成如下：膨胀石墨7.9g、氯化聚乙烯6.1g、聚丙烯8.3g、石蜡58.8g、可膨胀石墨4.1g、聚磷酸铵4.7g、十溴二苯乙烷6.9g、碳化硅1.1g、三氧化二锑2.1g。

表1为实施例电池组降温效果、表2为实施例电池组均温效果

动力电池组测试依据国标GB/T 31485-2015、GB/T 31486-2015、GB/T 31484-2015。

表1动力电池组降温效果

表2动力电池组均温效果

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。