电动汽车动力电池组的散热系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车动力电池组的散热系统。
【背景技术】
[0002]锂离子电池因其优越的性能而广泛应用于电动汽车中，然而，锂离子电池工作过程中会产热，如果不及时散热，就容易引起电池内部的热量堆积，导致出现故障甚或发生安全事故。温度上升，电池内阻减小，一定程度上改善电池性能。但是，温度的升高，会加速电池内部放热化学反应速率，导致更多热的产生，可能会破坏电池及诱发热失控。电动汽车在行驶过程中，因起停或变速等原因，动力电池负荷波动起伏，电池产热动态变化，而且，多变的路面状况及环境条件意味着散热条件亦动态变化。电动汽车续航里程的提高要求发展更大容量动力电池，还要求电池具备较好的快速充放电能力，实际使用中也可能存在电池滥用或突发事件(如撞击)等情况，这些因素均会进一步恶化电池散热系统工作条件。对于电池组来说，随着尺寸增大，电堆内单体电池产/散热不均衡更为突出，如果散热方案设计不当，电池组内不同模块以及电池模块内部各个单体电池之间会产生非常严重的不均衡温度分布，从而造成单体电池非均衡使用，进一步导致导致电池模块过早失效。因此，开发合理有效的锂离子电池组热管理系统，对于提高电动汽车安全性和使用寿命至关重要。
[0003]目前，圆柱形的锂离子电池生产已经国际标准化，例如18650和26650型号。因为其制作标准化，成本低，性能稳定，散热效果好等优点，被许多电动汽车企业采用作为其动力电池组单元。
[0004]解决圆柱形锂离子电池散热问题，主要注意解决两个矛盾，一是热量必须从电池内部导出；二是热量最终要散发到环境空气当中，需要较大的面积跟空气接触。目前，圆柱形电池结构形状决定了其热量必须经过圆柱面导出，仅仅依靠圆柱面本身与空气接触进行热量散发，显然面积是固定，有限的，会出现热阻较大，散热不及时等问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电动汽车动力电池组的散热系统，以提电池组的散热效果。
[0006]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0007]—种电动汽车动力电池组的散热系统，包括若干金属材质的散热框架，每个散热框架对应动力电池组的一个单元电池，该单元电池为圆柱形锂离子电池，且每个散热框架包括内圆框、外方框，及设置在内圆框和外方框之间的翅片；
[0008]所述内圆框的内径与单元电池的外径相吻合，内壁可以与置入其中的单元电池的外壁紧密贴合；
[0009]所述外方框为正方形、正六边形或五边形结构，所述五边形结构为在正方形上拼接一个以该正方形的一条边为底边且顶角为120度的等腰三角形所形成的五边形；
[0010]每个散热框架的内圆框中可以插入一个单元电池，借助所述外方框的外形，各个散热框架紧密无缝隙地排成电池组阵列，单元电池的热量依次传导到所述内圆框、所述翅片和所述外方框，相邻散热框架的所述外方框相互传递热量。
[0011]与其它空冷方式中空气与电池外表面直接换热相比，本发明的电动汽车动力电池组的散热系统，一、充分利用了电池的外表面，将热量从电池中导出到散热框架中，而电池外表面可以不用绝缘，将绝缘位置放在铝框的外表面，这样更加有利于导热，因为绝缘层一般都是热的不良导体；二、翅片扩大了与空气换热的换热面积，可以根据需要设计所需的翅片面积，充分满足动力电池组的散热功率需求，通过设计外框的大小和翅片的密度很方便的实现；三、将圆形电池套上散热框变成了方形或六边形利于他们之间的无缝隙紧密排列和个框之间的传热，有利于整个电池组的温度均衡。
【附图说明】
[0012]图1为方形散热框架的示意图；
[0013]图2为单元电池示意图；
[0014]图3为图1所示方形散热框架的俯视图；
[0015]图4为单元电池与散热框架的装配示意图；
[0016]图5为套入单元电池后的散热框架排成的阵列；
[0017]图6为外形为六边形的散热框架的示意图；
[0018]图7为六边形散热框架的俯视图；
[0019]图8为套入电源电池的六边形散热框架排成的阵列；
[0020]图9为五边形散热框架的俯视图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0022]本发明电动汽车动力电池组的散热系统，如图1、2、4所示，包括多个散热框架1，每个散热框架对应一个圆柱形锂离子电池(单元电池)2。以图1所示的外形为方形的散热框架1为例，如图3所示，散热框架1包括内圆框lb，翅片Id和外方框le，内圆框lb围成中心圆孔la，内圆框lb与外方框le之间为翅片Id及翅片间隙lc。其中，中心圆孔la的半径与单元电池2的外径相当，单元电池2可以适当涂上导热膏或胶紧密套入到中心圆孔la当中，如图3所示。单元电池2外表面可以不用绝缘，有利于将热量从电池2传导至框架1中。而在散热框架1的外方框le外表面进行绝缘。如图5所示，多个方框利用其方形外形紧密无缝隙的排列成电池组阵列，这样有利于各个框架之间换热，和组合成结实的整体结构。
[0023]本散热系统的工作过程是:单元电池2工作时产生的热传递给散热框架1。热量在散热框架上的传导路径是单元电池2传导至内圆框lb，再传给翅片ld，翅片Id与流经翅片间隙lc的空气换热，空气将热量带走，剩余的热量传给外方框le，如果电池组各框之间有温差，热量将通过外框le从温度较高的单元传导至温度较低的单元，使得电池组温度趋于均勾。
[0024]综合考虑导热性和经济型，本散热系统的散热框架优选地采用铝材。
[0025]如图6、7、8和9所示，散热框架1的外方框除了正方形结构外，还可以是五边形和六边形。若是六边形，则是正六边形，正六边形的结构使得各个单元之间的排列更加紧密，两排电池之间间距更短，如图8所示，组成的电池组更紧凑。六边形蜂窝阵列的整体结构也更为稳固，各排之间不容易振动而发生移动错位。若是五边形，为了排列的紧凑型和稳定性，该五边形不宜为正五边形，而应当是图9所示的五边形，即在正方形上拼接一个以该正方形的一条边为底边且顶角为120度的等腰三角形所形成的五边形。
[0026]作为一个优选的实施例，如果电池组功率较小，无需在翅片间隙中进行强制风冷的情况下，即在被动冷却使用情况下，可以在缝隙中添充石蜡等固液相变材料。石蜡可以在电池组合理的温度范围内融化吸热，使电池在动态工作条件下仍能一定程度地维持在较优运行温度。由于石蜡融化后导热系数比较小，此时的翅片充当增强导热路径，弥补了石蜡融化以后导热系数较低的缺点。
[0027]上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【主权项】
1.一种电动汽车动力电池组的散热系统，其特征在于， 包括若干金属材质的散热框架，每个散热框架对应动力电池组的一个单元电池，该单元电池为圆柱形锂离子电池，且每个散热框架包括内圆框、外方框，及设置在内圆框和外方框之间的翅片； 所述内圆框的内径与单元电池的外径相吻合，内壁可以与置入其中的单元电池的外壁紧密贴合； 所述外方框为正方形、正六边形或五边形结构，所述五边形结构为在正方形上拼接一个以该正方形的一条边为底边且顶角为120度的等腰三角形所形成的五边形； 每个散热框架的内圆框中可以插入一个单元电池，借助所述外方框的外形，各个散热框架紧密无缝隙地排成电池组阵列，单元电池的热量依次传导到所述内圆框、所述翅片和所述外方框，相邻散热框架的所述外方框相互传递热量。2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池组的散热系统，其特征在于， 所述散热框架为铝质的金属框架。3.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力电池组的散热系统，其特征在于， 所述外方框的外表面通过氧化处理成为一层绝缘层或涂覆绝缘材料。4.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力电池组的散热系统，其特征在于， 在被动冷却使用情况下，在所述翅片之间的间隙填充固液相变储热材料。5.根据权利要求4所述的电动汽车动力电池组的散热系统，其特征在于， 所述固液相变储热材料为石蜡。
【专利摘要】本发明公开了一种圆柱形锂离子电池组的散热系统，包括多个金属材质的散热框架，每个散热框架对应一个单元电池，并包括内圆框和外方框，及中间的翅片，内圆框的内径与单元电池的外径相吻合，电池的热量依次传递给内圆框、翅片和外方框。充分利用了电池的外表面，将热量从电池中导出到散热框架中；翅片扩大了与空气换热的换热面积，可以根据需要设计所需的翅片面积，充分满足动力电池组的散热功率需求，通过设计外框的大小和翅片的密度很方便的实现；将圆形电池套上散热框变成了方形或六边形利于他们之间的无缝隙紧密排列和个框之间的传热，有利于整个电池组的温度均衡。
【IPC分类】H01M10/613, H01M10/625, H01M10/655
【公开号】CN105280983
【申请号】CN201510623286
【发明人】蒋方明, 岑继文, 李志斌, 彭鹏
【申请人】中国科学院广州能源研究所
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月25日