李光明 (中国北京市丰台区科学城百强大道宝隆公寓2号楼2613室, Beijing 0, 100070, CN)
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| 权利要求书 1、 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、 一种采用如权利要求 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—— 11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、 一种采用如权利要求 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陶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（！， T2 )， 电池箱内温度为 Τ3， 外部环境温度为 Τ4， 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， Τ3高于！ 且！ 低于 Τ2时， 打开阀门， 将电池组的温度保 持在 Τ2以下； 2) 当所述电动车在静止时， Τ3高于 Τ2， 关闭陶门， 同时启动所述制冷片； 3) 当所述电动车在运行或静止时， Τ3高于！ 且！ 高于 Τ2， 关闭陶门， 同时启动制冷 片； 4) 当所述电动车在运行或静止时， Τ3低于 Ί；， 则关闭陶门。 |
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：
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， 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。
一种动力电池组， 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。
一种电动车温控系统， 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。
一种电动车， 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 （Ί;， Τ 2 ), 电池箱内温度为 Ί， 外部环境温度为 τ 4 ， 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， τ 3 高于 且1 低于 τ 2 时， 打开阔门， 将电池组的温度保持在 以下； 2) 当所述电动车在静止时， T 3 高于 T 2 ， 关闭 闽门， 同时启动所述制冷片； 3) 当所述电动车在运行或静止时， Τ 3 高于 且1 高于 Τ 2 ， 关闭阔门， 同时启动制冷片； 4) 当所述电动车在运行或静止时， Τ 3 低于 Ί， 则关闭阔门。 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。
附图说明
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：
1一电池单元； 2—微热管阵列平板热管； 3—动力电池组外壳； 4一电池箱； 5 风道； 6—进风管； 7—出风管； 8—制冷片； 9 阀门； 10—进风口； 11一出风口。
具体实施方式
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 10朝向电动车的 前进方向， 出风口 11背向电动车的前进方向。 进风口 10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 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 （1；， T 2 )， 电池箱内温度为 Τ 3 ， 外部环境温度为 Τ 4 ， 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 Τ 3 高于 Τ 2 ， 且外部环境温度！ 低于 Τ 2 时， 打开陶门 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 以下。
(2) 当电动车在静止时， 电池箱 4内温度 Τ 3 高于 Τ 2 ， 关闭阔门 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 Τ 3 高于 Τ 2 ，且外部环境温度！ 高于 Τ 2 时， 关闭闽门 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 Τ 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。
Next Patent: RESOURCE ALLOCATION METHOD FOR MULTIMODE TERMINAL AND DEVICE THEREOF