汽车软包锂离子电池强化传热系统

技术领域

本发明涉及动力电池强化传热技术领域，具体为一种新型的汽车软包锂离子电池强化传热系统。

背景技术

电动汽车的安全问题，特别是动力电池的安全问题越来越受到人们的关注。电动汽车动力电池存在一定的不一致性，即每个电池放电时的特性都会有差异。因此，各单体电池在放电工作时的温度上升特性也会不一致。当单体电池间的温度差异过大时，会影响电池的性能，降低电池的寿命。当电池温度上升较快，同时，单体电池间的温度差异较大，会引发电池起火，以及热失控和热蔓延等问题。同时，因为电池工作过程中产生大量热量，热量的积累容易损害电池的使用寿命，提高用户使用成本。

为了能使电池更高效、更均匀的散热，目前提出了很多解决方案，目前现有动力电池的冷却技术有空气冷却、液体冷却和相变材料冷却等。由于空气对流换热系数较低，且单一使用风冷普遍存在进风口侧电池温度低，出风口侧的电池温度高的缺点，不能均匀为电池降温，所以采取液体代替空气成为强化传热的手段之一。单一液冷模式虽然降温效果相对风冷较好，但是若电池大功率放电时，电池瞬间产生的热量也难以保证快速散去。

发明内容

本发明的目的是提供汽车软包锂离子电池强化传热系统。

本发明通过以下技术方案来实现发明目的：汽车软包锂离子电池强化传热系统,包括液冷板、散热器、复合相变材料结构，液冷板为框架结构且内部具有数个用于放置汽车软包锂离子电池的电池槽，各所述电池槽的内壁具有用于包裹汽车软包锂离子电池单体侧面的石墨烯膜，散热器位于液冷板底部，且对应液冷板的电池槽的位置设有石墨烯膜，用于覆盖汽车软包锂离子电池单体底部，复合相变材料结构设置在散热器底部并与散热器贴合。

石墨烯是一种以sp

本发明中，各包裹电池单体底部的石墨烯膜与散热器之间设有第一硅胶垫片，一方面，第一硅胶垫片吸收石墨烯膜的热量，另一方面作为减振元件，第一硅胶垫片减小软包电池受到电动汽车行驶过程中来自地面的振动。

作为本发明的一个实施例，散热器包括铝型材散热结构以及翅片结构，铝型材散热结构朝向液冷板的一面设有数量和位置与液冷板的电池槽对应的凹槽，用于固定软包电池单体，当软包电池单体的底部镶嵌在凹槽内能被牢牢固定；石墨烯膜和第一硅胶垫片设置在凹槽内；翅片结构设置在铝型材散热结构底部，增加散热面积，同时把热量传递至下方的复合相变材料结构，提高整个散热系统的散热效率。

铝型材散热结构为平板状，其长度和宽度均大于液冷板，增加散热面积，提高散热效率。在一个实施例中，铝型材散热结构与液冷板及电池接触的面积为铝型材散热结构顶面面积的50％以上。

翅片结构由排布在铝型材散热结构底部的若干翅片构成。

液冷板包括由4块中空板构成的外框架，内部由数块中空板间隔成数个电池槽，各中空板间相互连通，切内填充有冷却液，对软包电池进行散热。

复合相变材料结构自上而下包括复合相变材料层、铝板和第二硅胶垫片，其中，复合相变材料层由泡沫铝和石蜡构成，基于相变材料的潜热和储热特性，吸收来自散热器的热量，使整个电池传热系统的散热效率，达到理想的散热效果。同时，根据泡沫铝的减振特性，可以降低来自地面和电动汽车纵向的振动激励，增加了软包电池的工作稳定性。铝板用于支撑电池包系统的重量，保障整个电池强化传热系统的稳定性及安全性。而底部的第二硅胶垫片保障了在电池工作过程中的绝缘性，防止出现漏电短路引发的安全问题，增加了纯电动汽车工作的安全性和稳定性。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)通过石墨烯膜对各个软包电池单体进行包裹，利用其高导热性能对软包电池进行强化传热，保证了单体电池各个区域温度的一致性，避免了软包电池单体因各个位置温度不一致导致热失控和热蔓延等问题。

(2)采用一体式液冷板将软包单体电池镶嵌在液冷板中，通过液冷板对软包电池进行强化传热，增加了石墨烯膜的散热效率，同时，液冷板保证了单体电池各区域温度均匀一致，也保证了单体电池之间的温度的一致，降低了热失控的风险。一体式液冷板增加了软包电池系统的刚度和强度，降低了电池受外力损坏的风险。

(3)软包电池安装固定在铝型材散热结构的凹槽中，凹槽中设置有石墨烯膜和硅胶垫片。石墨烯膜与软包电池底面贴合，吸收了软包电池底部的热量，硅胶垫片除吸收石墨烯膜的热量外，还可以利用其减振特性来减小软包电池的振动。

(4)散热器的翅片增加了散热面积，增加了热量传递，加快了石墨烯膜、液冷板和硅胶垫片的散热效率。

(5)泡沫铝和石蜡构成的复合相变材料层在吸收翅片的热量的同时，根据泡沫铝的减振特性，可以降低电动汽车来自地面和电动汽车纵向的振动激励，增加了软包电池系统的工作稳定性。

(6)铝板在支撑电池包系统重量的同时，其底部的硅胶垫片可以防止软包电池出现漏电，增加了纯电动汽车工作的安全性和稳定性。

附图说明

图1为本发明汽车软包锂离子电池强化传热系统的立体图；

图2为本发明汽车软包锂离子电池强化传热系统的侧视图；

图3为本发明汽车软包锂离子电池强化传热系统的侧视图；

图4为包裹石墨烯膜且底部设有硅胶垫片的电池组立体图；

图5为液冷板与散热器的立体图；

图6为本发明的散热器的立体图；

图7为本发明的复合相变材料结构的立体图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。应当说明的是，下文所描述的实施例仅为本发明实施例之一，而并非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下对本发明的技术方案所作出的任何变形和改进，均属于本发明保护的范围。

图1-7所示的汽车软包锂离子电池强化传热系统为本发明的一个实施例,包括液冷板4、散热器5、复合相变材料结构6。液冷板4为框架结构且内部具有数个用于放置汽车软包锂离子电池1的电池槽41。具体地，液冷板4包括由4块中空板构成的外框架，外框架内部由数块中空板间隔成数个电池槽，各中空板间相互连通，切内填充有冷却液，对电池进行散热。

各电池槽41的内壁具有用于包裹汽车软包锂离子电池单体1外周面的石墨烯膜2。软包电池单体1置于电池槽41内，并由石墨烯膜2包裹。基于液冷板4的吸热特性，吸收石墨烯膜2传来的软包锂离子电池单体1发热量较大的两侧面的热量，加快石墨烯膜对软包锂离子电池的散热效率，通过液冷板的散热可以使电池单体的温度均匀一致。液冷板4包裹软包锂离子电池形成一个整体式的结构，将软包锂离子电池牢牢固定，增加了电池包整体的刚度和强度。散热器5位于液冷板4底部，包括铝型材散热结构51以及翅片结构52。铝型材散热结构51为平板状，其长度和宽度均大于液冷板4，增加散热面积，提高散热效率。铝型材散热结构51与液冷板4及软包锂离子电池接触的面积为铝型材散热结构51顶面面积的55％。翅片结构52由排布在铝型材散热结构51底部的若干翅片构成。

铝型材散热结构51与液冷板4接触的一面设有数量和位置与液冷板4的电池槽41对应的凹槽511，用于固定汽车软包锂离子电池单体1。当汽车软包锂离子电池单体1的底部镶嵌在凹槽511内能被牢牢固定。各凹槽511内均设有石墨烯膜2和第一硅胶垫片3，第一硅胶垫片3位于石墨烯膜2与凹槽511底部之间。当汽车软包锂离子电池单体1镶嵌在凹槽511内，其底部被石墨烯膜2覆盖，该部位的热量被石墨烯吸收传导，得到降温。第一硅胶垫片3一方面吸收石墨烯膜2的热量，另一方面作为减振元件，第一硅胶垫片3减小汽车软包锂离子电池单体1受到电动汽车行驶过程中来自地面的振动。翅片结构52设置在铝型材散热结构51的底部，由数个翅片平行排布构成，增加散热面积，同时把热量传递至下方的复合相变材料结构6，提高整个散热系统的散热效率。

复合相变材料结构6设置在散热器5底部并与散热器5的翅片结构52贴合。

复合相变材料结构6自上而下包括复合相变材料层61、铝板7和第二硅胶垫片62，其中，复合相变材料层61由泡沫铝和石蜡构成，基于相变材料的潜热和储热特性，吸收来自散热器的吸收铝型材散热器翅片的热量，使整个电池传热系统的散热效率，提升了石墨烯膜2和液冷板4的传热特性，达到理想的散热效果。同时，根据泡沫铝的减振特性，可以降低电动汽车来自地面和电动汽车纵向的振动激励，增加了软包电池的工作稳定性。铝板7用于支撑电池包系统的重量，保障整个电池强化传热系统的稳定性及安全性。而底部的第二硅胶垫片62保障了在电池工作过程中的绝缘性，防止出现漏电短路引发的安全问题，增加了纯电动汽车工作的安全性和稳定性。