专利名称：一种高效散热动力电池、电动车温控系统及电动车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效散热动力电池、采用该动力电池的电动车散热系统及电动车。
背景技术：
电动车或混合动力电动车的电池组通常是由几十或上百个电池单元串联而成，电 池组作为电动车中的主要储能元件，电池组的运行情况直接影响到电动车的整体状态。如 果电动车电池组长时间工作在比较恶劣的温度环境中，会明显地降低电池性能。如果电池 组的温度过高，将会縮短电池组整体的使用寿命，严重时会产生电池组的自燃，引发相当严 重的事故；如果电池组的温度过低，将影响电池组输出的电压和功率的稳定性，使电动车不 能正常运行。 为了在不同气候条件下和车辆运行条件下，确保电池组在安全的温度范围内运 行，并且尽量将电池组的工作温度保持在最优的工作温度范围之内，需要对电池组的工作 温度进行控制。目前较为经济和容易实现的电池组冷却方式为气冷方式，即令电池组中的 电池单元之间存在一定间隙，并在电池箱上设置入风口和出风口，用风扇将外部的冷气吹 入电池箱中，通过电池单元之间的间隙带走热量。但这种冷却方式不能够保证所有的电池 单元均匀受风，部分电池单元的局部升温导致电池箱内温度场分布不均匀，将造成各部分 电池单元的性能不均衡，引发短板效应。同时，由于气冷方式的实现需要使电池箱内部和外 部环境直接相通，而电动车如果在极端温度环境下工作，电池箱内的气温有可能超出电池 组的安全温度范围，这样也可能导致电池组不能正常工作。
发明内容
本发明针对现有技术中电池组温度调节装置存在的缺点和不足，提供一种可将电
池单元产生的热量迅速进行定向传递的高效散热动力电池，进而提供一种可有效调节电池
组的温度，使其在安全的温度范围内运行，同时保持电池组中的温度场均匀分布的电动车
温控系统，进一步该系统能使电池组与外界环境相隔离，以及一种使用上述动力电池和电
动车温控系统的电动车。本发明的动力电池和电动车温控系统还可应用于各种需要对电池
组进行温度调节的领域。 本发明的技术方案如下 —种高效散热动力电池，包括电池单元和一条或一条以上的平板热管，所述平板 热管贴合在电池单元的侧面上，所述平板热管贴合在电池单元的侧面上的表面为吸热面； 所述平板热管的长度大于电池单元的长度形成一多出部分，所述多出部分和所述平板热管 未贴合在电池单元侧面的部分做为散热面。 所述电池单元为具有结构强度硬质壳体的单体电池，或由二个或二个以上软质封 装单体电池组合构成的外部有结构强度硬质壳体的软包装电池组合体。 所述电池单元的侧面为平面，所述平板热管贴合在电池单元单面或双面；或所述
4电池单元的侧面为圆柱或圆锥面，所述平板热管贴合在圆柱或圆锥面上。
所述贴合方式粘贴。 所述平板热管为微热管阵列平板热管，即导热板材实体内平行排布多个微热管的 平板热管。 在所述散热面上设置散热用的翅片。 —种动力电池组，其特征在于，所述动力电池组由所述动力电池串联、叠加而成。 所述动力电池组外设置动力电池组外壳，所述动力电池组外壳上设置有与所述平
板热管和动力电池组导线对应的穿孔，所述动力电池组外壳为整体密封构件。 —种电动车温控系统，其特征在于还包括所述动力电池组和与所述散热面相通
的一风道，所述风道的进风口朝向所述电动车的前进方向，其出风口背向所述电动车的前
进方向。 所述进风口和出风口分别位于所述散热面横向长度所对应的前方和后方，且成对 角线设置。 还包括一电池箱，所述动力电池组设置在所述电池箱内且两者之间具有通气空 间，所述风道的进风口和出风口均伸出所述电池箱之外。
所述风道的进风口和出风口处均设置阀门。 所述电池箱中靠近进风口一侧的风道管壁上和/或电池箱侧壁上设置制冷片。
所述动力电池组外壳的侧壁与电池箱相接的侧壁部分为相同的侧壁。
—种电动车，其特征在于还包括温度控制系统，所述温度控制系统控制所述阀门 的开闭和所述制冷片的启动；所述电池单元的散热面与所述电动车的速度方向平行。
如动力电池组的安全温度范围为a\，T2)，电池箱内温度为T3，外部环境温度为T4， 所述温度控制系统的控制过程包括1)当所述电动车在运行时，T3高于T2且T4低于T2时， 打开阀门，将电池组的温度保持在L以下；2)当所述电动车在静止时，T3高于L，关闭阀门， 同时启动所述制冷片；3)当所述电动车在运行或静止时，T3高于L且T4高于T2，关闭阀门， 同时启动制冷片；4)当所述电动车在运行或静止时，13低于1\，则关闭阀门。
本发明的技术效果如下 本发明通过平板热管优选地通过微热管阵列平板热管将动力电池中积累的热量 导出动力电池之外，通过设置风道优选地风道穿过装有动力电池组的电池箱的方式将热量 发散到电池箱之外的环境中，降低了动力电池中的温度，避免其由于热量积聚而导致的燃 烧或爆炸。本发明通过在风道上设置阀门和制冷片的方式，当环境温度超过动力电池的安 全温度范围时，对电池箱中的温度进行封闭条件下的智能化控调控，避免了由于环境因素 对电池箱中的动力电池的影响。本发明的电动车由于采用高散热效率的动力电池和性能优 越的电动车温控系统，因此在各种环境状况下均能将动力电池的温度控制在安全的温度范 围内，使电动车的性能获得了极大的改进。
图1是本发明的动力电池结构示意图
图2是本发明的动力电池组结构示意图
图3是本发明的电动车温控系统的主视示意图
图4是本发明的电动车温控系统的侧视示意图
图中各标号列示如下 1-电池单元；2-微热管阵列平板热管；3-动力电池组外壳；4-电池箱；5-风道； 6-进风管；7-出风管；8-制冷片；9-阀门；10-进风口 ；ll-出风口。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行说明。 如图1所示，本发明的动力电池包括电池单元1和平板热管2，图1中的平板热管2 为其内具有微热管阵列的平板热管，即通过挤压或冲压方式在导热板材实体内设置平行排 布多个微热管的平板热管，当然也可以是其他种类的平板热管，并具有一定的变形性能，以 成为弧形或其他形状可贴合的表面。电池单元1为具有结构强度外壳的单体电池，或由二 个或二个以上软质封状单体电池组合构成的外部有结构强度外壳的软包装电池组合体，这 里的外壳指硬质外壳。平板热管2贴合在电池单元1的侧面上，电池单元1在本实施例其 侧面为平面，当然其侧面可为圆柱或圆锥面或其他类型的可贴合的表面，平板热管2贴合 电池单元1侧面的表面为吸热面。平板热管2的长度需大于电池单元1的长度形成一多出 部分，该多出部分与平板热管2未贴合的表面均作为散热面对电池单元1进行散热。本实 施例中的电池单元1为锂电池，两条平板热管2沿锂电池的长度方向，通过导热硅胶粘贴在 电池壳体的外表面，两条平板热管2之间存在一定间隔，也可紧密排在一起设置；平板热管 2是一种适用面广、热阻小、散热效率高、承压能力强的具有微孔管阵列的新型热管，其国际 申请号为PCT/CN2009/072362，国际申请日为2009. 6. 19。平板热管2包括一导热体，以及 在导热体内平行设置的两个或两个以上的微孔管。优选地各微孔管均为独立热管结构，在 微孔管内密封有起相变换热作用的工质。在平板热管2的散热面上特别是多出部分上还可 设置增强散热作用的翅片，以加强散热效果。如图2所示，多个动力电池通过串联、叠加的 方式组成动力电池组，动力电池组外设置动力电池组外壳3。动力电池组外壳3上设置有与 平板热管2和动力电池组导线对应的穿孔，平板热管穿孔与平板热管2之间、导线穿孔与导 线之间均设置密封结构，使得动力电池组外壳3为整体密封构件，将动力电池组与外界环 境隔绝起来。动力电池组外壳3还可作为动力电池组的封装支架，并对动力电池组提供保 护。动力电池组外壳3可采用防水防潮、保温隔热、阻燃抗火、避震防撞和防止电磁辐射的 材料，起到防止动力电池组因撞击，导致电池单元1内短路发热进而爆炸燃烧的作用。
如图3、图4所示，本发明的电动车温控系统包括动力电池组、电池箱4和风道5， 动力电池组和风道5设置在电池箱4内。平板热管2伸出电池组外壳3的多出部分作为动 力电池组的散热面，对动力电池组进行散热，散热面所在的空间与风道5相通，可进行热交 换。电池箱4的材料为具有一定强度的金属或非金属材料，作为动力电池组的最外层保护， 电池箱4可以是与动力电池组外壳3外再单独设置的箱体，也可以是电池组外壳3侧壁向 上延伸构成具有风道5的空间的箱体，此时电池箱4与动力电池组外壳3具有相同的侧壁 部分。风道5包括进风管6、出风管7、制冷片8和阀门9。进风管6、出风管7分别设置在 动力电池组平面热管2的散热面横向长度所对应的前方和后方，并相对成对角线设置，以 延长气流在电池箱4中的路径，使气流均匀地流过每个平板热管2的散热面。进风管6的 进风口 10、出风管7的出风口 11从电池箱4的底部伸出，其中进风口 IO朝向电动车的前进方向，出风口 ll背向电动车的前进方向。进风口 IO和出风口 11处均设置阀门9，制冷片8 设置在进风管6位于电池箱4内部分的外壁上，也可设置在电池箱4内壁上。动力电池组 为制冷片8提供电源，电动车的控制系统对阀门9的开闭和制冷片8的启动进行控制。平 板热管2的散热面、风道5中的气流方向和电动汽车速度方向之间的关系为气流方向和电 动汽车速度方向相反，散热面与电动车速度速度方向平行，为的是使电池箱4中的气流与 散热面的热交换效率达到最大。 当电动车以一定速度行进时，气流可从进风口 10进入进风管6，以平行于平板热 管2的散热面的方向流过每个电池单元1的平板热管2。之后携带有电池单元1导出的热 量的高温气流通过出风管7进行收集后，通过出风口 11排出电池箱4。当电动车静止时，由 于速度为零，因此没有气流流入电池箱4，可通过关闭阀门9并开启制冷片8的方式，实现对 动力电池组进行有效降温。在实际工作中，一传感器采集电池箱4内的温度信息，输入到电 动车的控制系统中，控制系统输出控制信号，对阀门9的开闭和制冷片8的启动进行控制。 假设动力电池组的安全温度范围为0\，T2)，电池箱内温度为T3，外部环境温度为1\，则本发 明的温度控制过程如下 (1)当电动车在运行时，电池箱4内温度T3高于T2，且外部环境温度T4低于T2时， 打开阀门9，风道5中产生与电动车的行驶方向相反的气流。气流带走电池箱4内的热量， 将电池组的温度保持在T2以下。 (2)当电动车在静止时，电池箱4内温度T3高于L，关闭阀门9，同时启动制冷片8 对电池箱4进行制冷。 (3)当电动车在运行或静止时，电池箱4内温度T3高于T2，且外部环境温度T4高 于T2时，关闭阀门9，同时启动制冷片8对电池箱4进行制冷。 (4)当电动车在运行或静止时，当电池箱内4温度1~3低于1\，则关闭阀门9，对电 池箱4进行保温。 应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明 创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创 造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改 或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵 盖在本发明创造专利的保护范围当中。
权利要求
一种高效散热动力电池，包括电池单元和一条或一条以上的平板热管，所述平板热管贴合在电池单元的侧面上，所述平板热管贴合在电池单元的侧面上的表面为吸热面；所述平板热管的长度大于电池单元的长度形成一多出部分，多出部分和所述平板热管未贴合在电池单元侧面的部分做为散热面。
2. 如权利要求1所述的一种动力电池，其特征在于所述平板热管为微热管阵列平板热 管，即导热板材实体内平行排布多个微热管的平板热管。
3. 如权利要求1或2所述的一种动力电池，其特征在于所述电池单元为具有结构强 度硬质壳体的单体电池，或由二个或二个以上软质封装单体电池组合构成的外部有结构强 度硬质壳体的软包装电池组合体。
4. 如权利要求1或2或3所述的一种动力电池，其特征在于所述电池单元的侧面为 平面，所述平板热管贴合在电池单元单面或双面；或所述电池单元的侧面为圆柱或圆锥面， 所述平板热管贴合在圆柱或圆锥面上。
5. 如权利要求1或2所述的一种动力电池，其特征在于所述贴合方式粘贴。
6. 如权利要求1或2所述的一种动力电池，其特征在于在所述散热面上设置散热用 的翅片。
7. —种采用如权利要求1 6所述动力电池的动力电池组，其特征在于所述动力电 池组由所述动力电池串联、叠加而成。
8. 如权利要求7所述的动力电池组，其特征在于所述动力电池组外设置动力电池组 外壳，所述动力电池组外壳上设置有与所述平板热管和动力电池组导线对应的穿孔，所述 动力电池组外壳为整体密封构件。
9. 一种采用如权利要求7 8所述动力电池组的电动车温控系统，其特征在于包括所述动力电池组和与所述散热面相通的一风道，所述风道的进风口朝向所述电动车的前进 方向，其出风口背向所述电动车的前进方向。
10. 如权利要求9所述的电动车温控系统，其特征在于所述进风口和出风口分别位于 所述散热面横向长度所对应的前方和后方，且成对角线设置。
11. 如权利要求9或10所述的电动车温控系统，其特征在于还包括一电池箱，所述动 力电池组设置在所述电池箱内且两者之间具有通气空间，所述风道的进风口和出风口均伸 出所述电池箱之外。
12. 如权利要求9——ll所述的电动车温控系统，其特征在于所述风道的进风口和出 风口处均设置阀门。
13. 如权利要求11所述的电动车温控系统，其特征在于所述电池箱中靠近进风口一 侧的风道管壁上和/或电池箱侧壁上设置制冷片。
14. 如权利要求11所述的电动车温控系统，其特征在于所述动力电池组外壳的侧壁 与电池箱相接的侧壁部分为相同的侧壁。
15. —种采用如权利要求9 14所述电动车温控系统的电动车，其特征在于还包括 温度控制系统，所述温度控制系统控制所述阀门的开闭和所述制冷片的启动；所述电池单 元的散热面的方向与所述电动车的速度方向平行。
16. 如权利要求15所述的电动车，其特征在于如动力电池组的安全温度范围为(1\， T2)，电池箱内温度为T3，外部环境温度为L，所述温度控制系统的控制过程包括1) 当所述电动车在运行时，T3高于T2且T4低于T2时，打开阀门，将电池组的温度保持 在T2以下;2) 当所述电动车在静止时，13高于12，关闭阀门，同时启动所述制冷片；3) 当所述电动车在运行或静止时，13高于12且1\高于12，关闭阀门，同时启动制冷片；4) 当所述电动车在运行或静止时，13低于1\，则关闭阀门。
全文摘要
本发明提供一种高效散热动力电池、电动车温控系统及电动车，其中动力电池包括电池单元和一条或一条以上的微热管阵列平板热管，平板热管粘贴在电池单元的单面或双面；通过平板热管将动力电池中积累的热量导出动力电池之外，通过在电池箱中设置风道的方式将热量发散到电池箱之外的环境中，降低了动力电池中的温度，避免其由于热量积聚而导致的燃烧或爆炸。本发明通过在风道上设置阀门和制冷片的方式，当环境温度超过动力电池的安全温度范围是，对电池箱中的温度进行封闭条件下的智能化控调控，避免了由于环境因素对电池箱中的动力电池的影响。
文档编号H01M10/50GK101764249SQ20101000060
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者李光明, 赵耀华 申请人:李光明;赵耀华