专利名称：带有相变材料冷却系统的动力电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有相变材料冷却系统的动力电池装置。
背景技术：
由于动力电池的内部化学反应不太稳定，当在高温下使用时可能会引发电池内部发生剧 烈的化学反应，产生大量的热，若热量来不及散失而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现 漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧且发生爆炸。由于动力设备性能和品质
很大程度上依赖所配置的电池堆的性能，特别是电池的可靠性，循环性能和成本等。在电池 堆进行实际运行的充电和放电过程中引起的温度不均衡是导致电池组失效的重要原因之一，
因此合理有效的电池管理系统成为决定电动汽车和混合动力汽车等动力设备电池商业化的 关键技术，必须加大在该方面的研发力度。目前，市场上动力电池普遍都采用最为简单的空 气冷却方式，极少采用其它的冷却方式。然而，当电池在恶劣的热环境下工作时，仅仅依靠 简单的空气冷却方式很难冷却到电池的最佳工作温度，同时也不能保证各电池间温度的一致 性，从而电池性能难以很好的发挥、导致电池寿命减短，动力性能降低，因此，在此类工作 环境下，动力电池要获得比较好的冷却效果，必须考虑采用高效的冷却方式来保证电池性能 的优化，所以开发高效的、结构紧凑的、成本相对较低的带有相变材料冷却系统的动力电池 装置是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对电动车以及混合动力车等动力设备在比较恶劣的热环境运行过程 中，为了实现电池内部的良好冷却以及达到各电池单体间温度的一致性，提出了一种带有相 变材料冷却系统的动力电池装置。
具体的技术方案是本发明装置包括螺钉301、若干电池单体302、箱盖通风孔303、电极 连接轴304、箱体顶盖305、侧面通风孔306、框体307;上述箱体顶盖305通过螺钉301固定在框体307上，电极连接轴304则通过箱体顶盖305上所开螺孔拧入箱体顶盖内部与电池 极柱紧固，电池单体302之间的串联采用电池连接片203按次序连接，通过箱体顶盖305上 的凸肩对电池连接片203固定，在箱体顶盖开有均匀分布的箱盖通风孔303，框体307采用 空壳结构，内有若干电池单体302对称分列整齐排布，框体侧面设有分布均匀的侧面通风孔 306以保证电池装置内部相变材料蓄积热量的散发。
所述的电池单体302是以电池103作为基体，外部加装壳体101，电池103和壳体101 之间填充相变材料并采用绝缘橡胶密封。电池103和壳体101之间通过填充相变材料将电池 内部产生热量先储存起来，起到热量缓冲的效果。
所述电池单体302通过箱体顶盖305内部所设凸肩固定，以保证电池装置在运行过程中 垂直方向上的固定。
所述的箱体顶盖305采用ABS工程塑料材料制成。
所述的框体307采用纤维增强塑料FRP材料制成。
所述的相变材料采用熔点为4(rC 5(TC温度范围内的石蜡或以石蜡为基体的复合相变材料。
所述的以石蜡为基体的复合相变材料是石蜡与铝粉、石墨或碳纳米管中的任意一种组合 的复合相变材料。
所述的以石蜡为基体的复合相变材料中铝粉、石墨或碳纳米管的质量百分数为20%。 本发明的工作原理为采用相变材料冷却系统动力电池装置，电池103和壳体101之间 填充相变材料，电池103在工作时产生的热量以相变潜热的形式储存于相变材料中，相变材 料根据不同动力设备最佳工作温度范围选取，储存在相变材料中的热量通过箱盖通风孔303 以及侧面通风孔306散发到电池装置外部环境。
本发明的有益效果是所述采用相变材料冷却系统动力电池装置的电池基体上外加壳体， 中间填充相变材料，同时在电池箱体侧面以及顶盖处开设通风孔，通过相变材料先蓄热，进 行热量缓冲，再与外界进行热交换以达到散热目的，同时，电池单体通过箱体顶盖内部所设 凸肩固定，避免动力电池装置在运行过程中颠簸等引起的电池单体晃动。这一设计既能实现动力电池装置在比较恶劣的热环境下整体有效地降温，又能满足各电池单体间温度分布的均 衡，从而达到动力设备的最佳运行条件，延长电池寿命的同时提高动力设备的动力性能。相 变材料的选取依据电池工作适宜温度范围，综合经济性，材料可靠性，以及可循环利用性等 因素来选择。
图1是本发明的带有相变材料冷却系统的动力电池装置的电池单体结构示意图。
图2是本发明的带有相变材料冷却系统的动力电池装置的装配示意图。
图3是本发明的带有相变材料冷却系统的动力电池装置的正面剖面图。
具体实施例方式
本发明是采用相变材料方式来进行冷却，该系统设计不同于传统的空气冷却系统，它能 够使得动力电池在恶劣的热环境下实现电池的最佳冷却效果，同时实现电池单体间温度分布 的均衡，从而达到动力设备最佳的运行条件，保障电池堆稳定的性能，对延长电池寿命、提 高动力设备的动力性能都起着置关重要的作用。
电池单体302结构如附图1所示，是以电池103作为基体，外部加装壳体101紧密配合 并采用绝缘橡胶密封以防止相变材料蓄热过程外溢，电池103和壳体101之间通过填充相变 材料将电池内部产生热量先储存于相变材料中，以实现热量缓冲，达到电池整体降温的目的。
如附图2以及附图3所示，框体307采用空壳结构，内有若干电池单体302对称分列整 齐排布，框体侧面上开有分布均匀的侧面通风孔306，所述的框体307采用纤维增强塑料FRP 材料制成。
箱体顶盖305用ABS工程塑料材料制成，箱体顶盖开有均匀的箱盖通风孔303，内部有 凸肩以固定电池。
权利要求
1. 一种带有相变材料冷却系统的动力电池装置，其特征是该装置包括螺钉(301)、若干电池单体(302)、箱盖通风孔(303)、电极连接轴(304)、箱体顶盖(305)、侧面通风孔(306)、框体(307)；上述箱体顶盖(305)通过螺钉(301)固定在框体(307)上，电极连接轴(304)则通过箱体顶盖(305)上所开螺孔拧入箱体顶盖内部与电池极柱紧固，电池单体(302)之间的串联采用电池连接片(203)按次序连接，通过箱体顶盖(305)上的凸肩对电池连接片(203)固定，在箱体顶盖开有均匀分布的箱盖通风孔(303)，框体(307)采用空壳结构，内有若干电池单体(302)对称分列整齐排布，框体侧面设有分布均匀的侧面通风孔(306)。
2. 如权利要求l所述的动力电池装置，其特征是所述的电池单体(302)是以电池(103) 作为基体，外部加装壳体(101)，电池(103)和壳体(101)之间填充相变材料并采用绝缘 橡胶密封。
3. 如权利要求1所述的动力电池装置，其特征是所述电池单体(302)通过箱体顶盖 (305)内部所设凸肩固定。
4. 如权利要求1所述的动力电池装置，其特征是所述的箱体顶盖(305)采用ABS工 程塑料材料制成。
5. 如权利要求1所述的动力电池装置，其特征是所述的框体(307)采用纤维增强塑 料FRP材料制成。
6. 如权利要求2所述的动力电池装置，其特征是所述的相变材料采用熔点为40°C 5(TC温度范围内的石蜡或以石蜡为基体的复合相变材料。
7. 如权利要求6所述的动力电池装置，其特征是所述的以石蜡为基体的复合相变材料 是石蜡与铝粉、石墨或碳纳米管中的任意一种组合的复合相变材料。
8. 如权利要求7所述的动力电池装置，其特征是所述的以石蜡为基体的复合相变材料 中铝粉、石墨或碳纳米管的质量百分数为20%。
全文摘要
本发明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；上述装置既能实现动力设备在比较恶劣的热环境下电池有效地降温，又能满足各电池单体间温度分布的均衡，从而达到动力设备的最佳运行条件，延长电池寿命的同时提高动力设备的动力性能；所采用的相变材料具有较大的相变潜热，以及理想的相变温度，材料经济安全，循环利用效率高。
文档编号H01M2/02GK101546843SQ20091003912
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者吴忠杰, 张国庆, 饶中浩 申请人:广东工业大学