一种电池装置
文献发布时间:2023-06-19 19:27:02
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池装置。
背景技术
随着新能源汽车行业的发展,消费者对动力电池快速充电的要求逐渐提高。然而,动力电池在快速充放电的过程中,伴随着电池产热的增加,如果热量不能及时散发出去,容易影响动力电池的循环寿命。
因此,如何对电池有效换热对于动力电池的循环寿命至关重要。
发明内容
为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷,本发明提供一种电池装置,能够在提升电池装置换热效果的同时降低热失控的风险。
本发明为解决其问题所采用的技术方案是:
一种电池装置,包括:
至少两个单体电池,每个单体电池中表面积最大的面为侧面,两个单体电池相邻设置且二者的侧面相对设置;
换热部件,设在相邻两个单体电池之间并沿侧面的长度方向延伸,且换热部件的相对两侧分别连接相邻两个单体电池的侧面;
相邻两个单体电池的侧面之间的热阻值为R
其中,R
本发明的电池装置,一方面,通过控制单体电池与换热部件之间有较小的热阻值,能够保证二者之间较好的热传递,从而能够通过换热部件对单体电池有效换热;另一方面,控制相邻两个单体电池之间较大的热阻,能够减弱相邻两个单体电池之间的热传递,从而在其中一个单体电池热失控时,对与其相邻的单体电池只有较小的影响,进而降低了与其相邻的单体电池热失控的风险。
附图说明
图1为实施例中电池包的结构示意图。
图2为实施例中电池装置的结构示意图;
图3为图2的分解图;
图4为实施例中单层液冷板的结构示意图;
图5为图4的左视图;
图6为与单层液冷板相适配的集流体的结构示意图;
图7为实施例中一体式双层液体板的结构示意图;
图8为图7的左视图;
图9为与一体式双层液冷板和分体液冷板相适配的集流体的结构示意图;
图10为实施例中分体液冷板的结构示意图;
图11为图10的左视图。
其中,附图标记含义如下:
01、电池包;02、电池模组;1、单体电池;11、侧面;2、换热部件;21、换热板;22、集流体;221、外壳;222、内腔;223、封堵部;224、换液口;23、单层液冷板;231、液体通道;232、非液体通道;24、一体式双层液冷板;241、液体区;242、非液体区;243、缓冲区;25、分体液冷板;251、第一液冷板;252、第二液冷板;253、空腔;254、缓冲部;255、第一缓冲部;256、第二缓冲部;26、加强筋。
具体实施方式
为了更好地理解和实施,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。
本发明提供了一种电池装置,以解决现有电池装置换热效果差且容易热失控的缺陷。在本发明中,电池装置可以是常用于新能源汽车中的电池包01或电池模组02,如图1所示,电池模组02包括堆叠设置的多个单体电池1,电池模组02设在电池包01内,电池包01内可设有多组电池模组02。
本发明以长方体形状的单体电池1为例进行论述,如图2所示,X方向为单体电池1的长度方向,且该方向为电池包01及其内所述部件的长度方向,Y方向为单体电池1的厚度方向,且该方向为电池包01及其内所述部件的厚度方向,Z方向为单体电池1的高度方向,且该方向为电池包01及其内所述部件的高度方向,长度方向和高度方向围成的面为单体电池1表面积最大的面,该表面积最大的面定义为单体电池1的侧面11,多个单体电池1堆叠成电池模组02时,相邻两个单体电池1的侧面11相对设置。其它形状的单体电池1(例如圆形等)可根据实际情况进行调整。
本发明的电池装置为池包01或电池模组02,其包括堆叠设置的多个单体电池1,每相邻两个单体电池1的侧面11相对设置。每相邻两个单体电池1之间设有换热部件2,且换热部件2沿单体电池1的侧面11的长度方向延伸,从而使得多组相邻单体电池1共用一个换热部件2。换热部件2中相对的两侧面分别连接该相邻两个单体电池1的侧面11,该连接方式可以是二者直接贴合,或者通过导热胶等进行连接。换热部件2包括换热板21和集流体22,换热板21沿侧面11的长度方向延伸且其相对两侧分别贴靠相邻两个单体电池1的相对侧面11,集流体22设在换热板21延伸方向的两端部。
换热板21包括相邻设置的液体部和非液体部,液体部和非液体部均沿换热板21的延伸方向贯穿换热板21。集流体22包括外壳221、内腔222和封堵部223,沿换热板21的厚度方向,外壳221设有贯穿的换液口224,内腔222和封堵部223均设在外壳221内,且换液口224通过内腔222与液体部连通,封堵部223对应非液体部设置。非液体部内填充有空气、隔热件和相变材料中的至少一种,所述液体部内填充有换热液。
换热部件2可以是加热部件,也可以是冷却部件,根据电池装置的使用环境决定。如电池装置在超低温环境中使用,为了提高电池装置的性能,换热部件2为加热部件,反之,换热部件2为冷却部件,本发明以冷却部件为例进行论述,相应地,换热板21为液冷板,液体部内填充有冷却液,非液体部内填充有空气、隔热件和相变材料中的至少一种,其中相变材料可以吸收热量,以减少相邻两个单体电池1之间的热传递,隔热件可以阻隔热量传递,空气具有较大的热阻,能够减少相邻两个单体电池1之间的热传递。其中,空气对热传递的阻隔效果最好,本发明中均以填充空气为例进行论述。
冷却部件用于将单体电池1产生的热量散发出去,因此,需要保证冷却部件与单体电池1之间有较小的热阻,本发明设置单体电池1的侧面11与冷却部件之间的热阻值为R
其中,R
并且,本发明的电池装置还满足如下条件:冷却部件的高度为单体电池1高度的85%-99%,该高度范围保证了冷却部件与单体电池1的侧面11有较大的接触面积,从而有效散热,避免因接触面积太小而减弱了冷却部件的散热效果。此外,接触面积太小,在电池模组02或电池包01中,单体电池1的紧固效果太差,即每个单体电池1只有一小部分区域被紧固,而其他未被紧固的区域很容易因产热膨胀,不仅单体电池1各位置受力不均匀,而且会影响单体电池1的循环性能降低。
冷却部件的厚度为4-8mm,该厚度范围能够有效减弱对应设置的两个单体电池1之间的热传递,且不会过厚而占用过大空间。
下面通过具体实施例论述本发明的冷却部件的详细结构。
实施例1
参阅图4至图6,本实施例的液冷板为单层液冷板23,其内设有液体通道231和非液体通道232,液体通道231和非液体通道232均沿单层液冷板23的延伸方向贯穿单层液冷板23,液体通道231和非液体通道232的相对两侧均分别贴靠相邻两个电池单体1的侧面11。液体通道231内填充有冷却液,以通过冷却液将单体电池1产生的热量散发出去,非液体通道232内为空气,空气的热阻较大,其设在对应设置的两个单体电池1之间,能够减弱该两个单体电池1之间的热传递,从而降低连带热失控的风险。
较佳的,非液体通道232设在单层液冷板23的中部区域,即在高度方向上,非液体通道232的位置处于单体电池1高度的35%-65%区间内。由于单体电池1膨胀主要发生在中部,非液体通道232设在该位置,一方面,单体电池1膨胀挤压该非液体通道232变形,减轻了对液体通道231的挤压,保证了液体通道231的散热效果;另一方面,单体电池1热失控时中部热量较为集中,非液体通道232设在中部能够有效减弱对应设置的两个单体电池1之间的热传递,降低电池模组02热失控风险。
进一步地,为了避免非液体通道232的设置影响液体通道231的散热效果,控制非液体通道232的体积为液体通道231体积的10%-30%,换句话说,若非液体通道232和液体通道231在其延伸方向上形状相同,可理解为非液体通道232的横截面积为液体通道231横截面积的10%-30%,由此,即可保证良好的散热效果,又能减弱对应设置的两个单体电池1之间的热传递。
而对于上述的液体通道231和非液体通道232结构,本实施例是通过在单层液冷板23内间隔设置多条加强筋26实现的,多条加强筋26沿单层液冷板23的高度方向间隔设置,且加强筋26均为倾斜设置,即加强筋26与水平方向存在夹角,此结构的设置能够在单体电池1膨胀时起到一定的缓冲作用,避免单体电池1的快速膨胀使加强筋26断裂,从而破坏单层液冷板23的内部结构。由于加强筋26将单层液冷板23内部分隔为多个通道,因此,液体通道231、非液体通道232的位置、数量可根据实际需求进行调整,并不是单一情况。
由此,本实施例通过上述单层液冷板23实现了在提升电池模组02冷却效果的同时降低电池模组02热失控的风险。
每个电池模组02内设有多个单层液冷板23,每个单层液冷板23的两端部均设有集流体22,同端部的集流体22之间依次连接,并且连接冷却系统,从而通过集流体22将冷却液依次运送至每个单层液冷板23内。需要注意的是,由于存在非液体通道232,其内不走液体,因此,集流体22的冷却液出入口只与液体通道231连通。
具体的,如图6所示,集流体22的封堵部223设在外壳221内的中部并与非液体通道232对应设置,内腔222与液体通道231连通,换液口224不仅连通内腔222,且相邻单层液冷板23之间的换液口224依次连通,以通过集流体22将冷却液依次运送至每个单层液冷板23内。
值得强调的是,各个单层液冷板23内的冷却液的流量可不同,尤其是靠近电池模组02边部的单层液冷板23,由于边部产热相对较少,也减小单层液冷板的23的流量。
本实施例中,单层液冷板的23与单体电池1的侧面11之间设有导热胶层,导热胶层的厚度为0.2mm,导热胶层的导热系数为0.8W/m·K,因此,单层液冷板23与单体电池1的侧面11之间的热阻为导热胶层的热阻,R
相邻两个单体电池1之间的热传递方式为单体电池1→导热胶层→液冷板壁Al3003→非液体通道232(空气热阻大于冷却液热阻)→Al3003→导热胶层→单体电池1,其中,两个导热胶层的热阻已知,液冷板壁Al3003和非液体通道232中空气的导热系数为公知技术,二者的导热热阻根据公式δ/λ计算。单层液冷板的23的厚度为6.6mm,单层液冷板23的壁厚为0.5mm,非液体通道232的厚度为6.1mm,由此,R
本实施例中冷却液为乙二醇溶液。
本实施例中单体电池1升温速率的测试方法为:
1)常温下调整电池包01至SOC为5%;
2)25℃达到热平衡,通过温度检测器测定电池的温度均在25℃±2℃;
3)按照快充MAP窗口进行充电至80%;
4)Tmax≥32℃通入冷却液体,Tmax≤29℃停止通入;
5)根据NTC实时监控单体电池1温度变化得出温升速率。
注:冷却液进入时的恒定温度22℃,14L/min。
实施例2
本实施例同样提供了一种单层液冷板23,本实施例与实施例1的区别在于:非液体通道232的厚度为4.5mm,单层液冷板的23的厚度为5mm,其他条件不变,因此,R
实施例3
本实施例同样提供了一种单层液冷板23,本实施例与实施例1的区别在于:非液体通道232的厚度为5mm,单层液冷板的23的厚度为5.5mm,其他条件不变,因此,R
实施例4
本实施例同样提供了一种单层液冷板23,本实施例与实施例1的区别在于:非液体通道232的厚度为6mm,单层液冷板的23的厚度为6.5mm,其他条件不变,因此,R
对比例1
本对比例同样提供了一种单层液冷板23,本对比例与实施例1的区别在于:非液体通道232的厚度为0.7mm,单层液冷板的23的厚度为1.2mm,其他条件不变,因此,R
将对比例1与实施例1对比可知,非液体通道232对相邻两个单体电池1之间的热传递起到决定性作用,换言之,合理设置非液体通道232的厚度能够通孔空气较好的减弱相邻两个单体电池1之间的热传递。
将实施例1-4进行对比可知,适当增加非液体通道232可提高相邻两个单体电池1之间的热传递效果。
实施例5
本实施例同样提供了一种单层液冷板23,本实施例与实施例1的区别在于:导热胶层的厚度为0.8mm,其他条件不变,导热胶层的热阻为1*10
实施例6
本实施例同样提供了一种单层液冷板23,本实施例与实施例1的区别在于:导热胶层的厚度为0.5mm,其他条件不变,导热胶层的热阻为6.25*10
将实施例1与实施例5-6进行对比可知,根据公式R=δ/λ,导热胶层的厚度和导热系数均影响热阻值,本发明中虽然未提供导热系数的实施例,但其影响热阻值的原理是相同的。
为了使单体电池1与液冷板之间的热阻较小,且保持相邻两个单体电池1之间具有较大的热阻,需要提高导热胶层的导热系数和/或降低导热胶层的厚度,并且导热胶层厚度的降低有利于节省空间,同时需要保证非液体通道232具有较大的热阻。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于:本实施例提供了一种一体式双层液冷板24。
具体的,参阅图7-9,一体式双层液冷板24包括非液体区241和两个液体区242,两个液体区241分别贴靠相邻两个所述单体电池1的相对侧面11,非液体区242设在两个液体区241之间。液体区241和非液体区242均沿一体式双层液冷板24的延伸方向贯穿该一体式双层液冷板24。
本实施例中,液体区241内填充有冷却液,以通过冷却液将单体电池1产生的热量散发出去,非液体区242内为空气,空气的热阻较大,其设在左右两个液体区之间能够减弱热量的传递,从而降低了一个单体电池1热失控,与其对应设置的单体电池1也热失控的风险。同时,非液体区242可起到缓冲作用,当一体式双层液冷板24两侧的单体电池1产热膨胀并挤压该一体式双层液冷板24时,非液体区242先于液体区241受挤压变形,从而保证了液体区242结构的稳定性,避免了其被挤压变形,导致冷却液的流动受阻,从而使散热效果受到影响。
进一步地,一体式双层液冷板24内还设有沿其延伸方向贯穿的缓冲区243,缓冲区243与液体区241和非液体区242均相邻设置,且缓冲区243的紧贴一体式双层液冷板24的相对两内侧壁设置,从而贴靠相邻两个电池单体1的侧面11。具体的,缓冲区243设在一体式双层液冷板24内的高度方向的至少一端部,或者设在一体式双层液冷板24的中部区域以将液体区241和非液体区242分隔为至少上下两部分,缓冲区243内为空气。当一体式双层液冷板24两侧的单体电池1产热膨胀并挤压该一体式双层液冷板24时,非液体区242先于液体区241受挤压变形,左右两侧的液体区241相向靠近,同时缓冲区243也被挤压变形,从而保证了液体区241不易受挤压变形,从而不会影响液体区241内冷却液的流动,进而保证了散热效果。若缓冲区243内填充有冷却液,由于其没有空气的缓冲作用,当单体电池1膨胀挤压缓冲区243时,缓冲区243极易变形,而大大增加冷却液的流阻,影响一体式双层液冷板24的散热效果。
液体区241和缓冲区243内均沿其高度方向间隔设有多条加强筋26,以通过加强筋26以将液体区241内分隔为多个通道,并提高液体区241和缓冲区243的强度。
值得注意的是,本实施例的一体式双层液冷板24主要包括三个区域,液体区241、非液体区242和缓冲区243,由于只有液体区241走冷却液,因此,集流体22套设在一体式双层液冷板24的延伸方向的两端部时,其冷却液出入口只与液体区241连通。
参阅图9,集流体22的封堵部223设在外壳221内并与缓冲区243和非液体区242的位置相对应,内腔222与液体区241连通,换液口224不仅连通内腔222,且相邻一体式双层液冷板24之间的换液口224依次连通,以通过集流体22将冷却液依次运送至每个一体式双层液冷板24内。
本实施例中,一体式双层液冷板24与单体电池1的侧面11之间设有导热胶层,导热胶层的厚度为0.2mm,导热胶层的导热系数为0.8W/m·K,因此,一体式双层液冷板24与单体电池1的侧面11之间的热阻为导热胶层的热阻,R
相邻两个单体电池1之间的热传递方式为单体电池1→导热胶层→液冷板壁Al3003→乙二醇溶液→非液体区242内空气→乙二醇溶液→Al3003→导热胶层→单体电池1,其中,两个导热胶层的热阻已知,液冷板壁Al3003、乙二醇溶液和非液体区242中空气的导热系数为公知技术,二者的导热热阻根据公式δ/λ计算。一体式双层液冷板24的厚度为6.6mm,液冷板的壁厚为0.5mm,非液冷区242内腔厚度为1mm,由此,R
实施例8
本实施例同样提供了一种一体式双层液冷板24,本实施例与实施例7的区别在于:非液冷区242的厚度为1.2mm,其他条件不变,因此,R
实施例9
本实施例同样提供了一种一体式双层液冷板24,本实施例与实施例7的区别在于:非液冷区242的厚度为1.5mm,其他条件不变,因此,R
与前述分析相同,导热胶层的厚度和导热系数主要影响单体电池1与液冷板之间的热阻值,填充空气的厚度主要影响相邻两个单体电池之间的热阻值。
在液冷板总体厚度相同的条件下,该一体式双层液冷板24的热阻大于单层液冷板23的热阻,说明冷却液和空气的叠加作用能够进一步减弱热传递效果。
实施例10
本实施例同样提供了一种一体式双层液冷板24,本实施例与实施例7的区别在于:缓冲区243内通入乙二醇溶液,R
这说明该结构的液冷板的热阻主要取决于液冷区241和非液冷区242,同时也验证了缓冲区243内通入冷却液,容易因变形而影响冷却液的流动,进而降低散热效果。
对比例2
本对比例同样提供了一种一体式双层液冷板24,本对比例与实施例7的区别在于:非液冷区242的厚度为4mm,R
将对比例2与实施例8进行比较可知,适度提高非液冷区242的厚度有利于减弱相邻两个单体电池之间的热传递,而非液冷区242的厚度过度提高,虽然热阻值仍在增加,但已过饱和,且明显浪费了电池包内空间。
实施例11
本实施例与实施例1的区别在于:本实施例提供了一种分体液冷板25。
具体的,参阅图10-11,分体液冷板25包括第一液冷板251和第二液冷板252,第一液冷板251和第二液冷板252均沿单体电池1的侧面11的长度方向延伸,且二者分别贴靠相邻两个单体电池1的侧面11。第一液冷板251和第二液冷板252为两个独立的板体,二者可粘接、焊接或者无连接关系,二者之间形成有空腔253。第一液冷板251和第二液冷板252内填充有冷却液,空腔23内为空气,从而在单体电池1产热膨胀挤压分体液冷板25时,空腔253首先被挤压,保证了第一液冷板251和第二液冷板252不易被挤压变形,避免了对冷却液的流动产生阻力,从而保证了散热效果。
空腔253是通过将第一液冷板251和第二液冷板252经由缓冲部254连接得到的。具体的,第一液冷板251的高度方向的两端部设有第一缓冲部255,第二液冷板252的高度方向的两端部设有第二缓冲部256,两个第一缓冲部255和两个第二缓冲部256一一对应设置。第一缓冲部255和与其对应的第二缓冲部256连接方式可以是对接、搭接、钎焊、胶粘等,由于为分体结构,当只有第一液冷板251或第二液冷板252损坏时,只需对应更换即可,无需更换整套分体液冷板25。在分体液冷板25的厚度方向上,至少一个缓冲部254超出其对应的单个液冷板的宽度并向另一个液冷板的宽度方向延伸,当然,为了分体液冷板25结构的稳定性,本实施例两个第一缓冲部255和两个第二缓冲部256为对称结构,并超出第一液的冷板251和第二液冷板252相向延伸的宽度,从而在两个第一缓冲部255和两个第二缓冲部256连接时,第一液冷板251和第二液冷板252之间存在距离以形成空腔253。可选择的,第一缓冲部254和第二缓冲部255可为水平延伸结构,或者为倾斜相向延伸结构,或者圆弧过渡相向延伸结构等,第一缓冲部254与第一液冷板251之间的夹角、第二缓冲部255余第二液冷板之间的夹角可在90-160°范围内选择,其宽度可设置为4-10mm,以根据实际需求调整空腔253的大小,且避免过度占用空间。
缓冲部254可选择为弹性部件,其内可填充有空气,缓冲部254的设置使得第一液冷板251和第二液冷板252之间留有空腔253,当单体电池1膨胀挤压分体液冷板25时,缓冲部254变形使得空腔253优先于第一液冷板251和第二液冷板252变形以吸收单体电池1的膨胀空间,从而保证第一液冷板251和第二液冷板252结构的稳定性,避免第一液冷板251和第二液冷板252变形阻碍冷却液的流动,从而影响散热效果。
由于第一液冷板251和第二液冷板252的底部也设有缓冲部254,当装入电池包内时,为了保证电池模组结构的稳定,底部的缓冲部254与电池包01内底粘贴连接。并且,第一液冷板251和第二液冷板252顶部的缓冲部254的高度不得高于单体电池1,以免影响电池模组02在电池包01内的组装。
两个第一缓冲部255的总高度与第一换热板251的高度比、两个第二缓冲部256的总高度与第二换热板252的高度比均为0.08-0.2。若缓冲部254太高,第一液冷板251和第二液冷板252内流道冷却面积减少,影响散热效果;若缓冲部254太低,缓冲区域减小,即空气层减少,热阻减小,且缓冲区域减少,还会导致流道容易变形,进而影响冷却液的流阻和流量大小。
第一液冷板251和第二液冷板252内均垂直于其延伸方向间隔设有多条加强筋26,以使第一液冷板251和第二液冷板252内均形成多个流道,并提高第一液冷板251和第二液冷板252的强度。
需要说明的是,虽然本实施例为分体液冷板25,但是其延伸方向的两端部均各安装一个集流体22以套设住第一液冷板251和第二液冷板252的同一端部,但是,需要注意,集流体22的冷却液出入口只与第一液冷板251和第二液冷板252内的流道连通。
参阅图9,集流体22的封堵部223设在外壳221内并与缓冲部254和空腔253的位置相对应,内腔222与流道连通,换液口224不仅连通内腔222,且相邻分体液冷板25之间的换液口224依次连通,以通过集流体22将冷却液依次运送至每个分体液冷板25内。
本实施例中,分体液冷板25与单体电池1的侧面11之间设有导热胶层,导热胶层的厚度为0.2mm,导热胶层的导热系数为0.8W/m·K,因此,分体液冷板25与单体电池1的侧面11之间的热阻为导热胶层的热阻,R
相邻两个单体电池1之间的热传递方式为单体电池1→导热胶层→液冷板壁Al3003→乙二醇溶液→Al3003→空腔253内空气→Al3003→乙二醇溶液→Al3003→导热胶层→单体电池1,其中,两个导热胶层的热阻已知,液冷板壁Al3003、乙二醇溶液和空腔253中空气的导热系数为公知技术,二者的导热热阻根据公式δ/λ计算。分体液冷板25的内腔厚度为6.6mm,液冷板的壁厚为0.5mm,空腔253内腔厚度为1mm,由此,R
实施例12
本实施例同样提供了一种分体液冷板25,本实施例与实施例11的区别在于:空腔的厚度为1.2mm,其他条件不变,因此,R
实施例13
本实施例同样提供了一种分体液冷板25,本实施例与实施例11的区别在于:空腔的厚度为1.5mm,其他条件不变,因此,R
与前述分析相同,导热胶层的厚度和导热系数主要影响单体电池1与液冷板之间的热阻值,填充空气的厚度主要影响相邻两个单体电池之间的热阻值。
在液冷板总体厚度相同的条件下,该分体液冷板25的热阻大于一体式双层液冷板24的热阻,是因为分体液冷板25的第一液冷板251和第二液冷板252之间存在接触电阻。由此可知,在其他条件相同的情况下,三种结构的液冷板中,分体液冷板25更有利于阻止相邻两个单体电池1之间的热传递。
对比例3
本对比例同样提供了一种分体液冷板25,本对比例与实施例11的区别在于:无空腔253结构,液冷板的总厚度为1.4mm,其他条件不变,因此,R
将对比例3与实施例12进行对比,进一步说明了填充空气对阻止相邻两个单体电池1之间热传递的重要性。
实施例14
本实施例同样提供了一种分体液冷板25,本实施例与实施例11的区别在于:导热胶层的厚度为0.2mm,导热胶层的导热系数为0.8W/m·K,由此,R
实施例15
本实施例同样提供了一种分体液冷板25,本实施例与实施例11的区别在于:导热胶层的厚度为0.2mm,导热胶层的导热系数为0.8W/m·K,由此,R
实施例16
本实施例同样提供了一种分体液冷板25,本实施例与实施例11的区别在于:导热胶层的厚度为6mm,导热胶层的导热系数为0.2W/m·K,由此,R
实施例17
本实施例同样提供了一种分体液冷板25,本实施例与实施例11的区别在于:导热胶层的厚度为0.04mm,导热胶层的导热系数为2.5W/m·K,由此,R
值得注意的是,本发明中的每个液冷板的流量均可单独调节,以适应实际工作需求。
性能测试与分析
1、测试对象:实施例1-13、对比例1-3的电池装置。
2、测试项目
1)采用国标GB/T10294-2008中热阻值的测试方法,测试相邻两个单体电池1之间的热阻值R
2)单体电池1的升温速率:
1)常温下调整电池包01至SOC为5%;
2)25℃达到热平衡,通过温度检测器测定电池的温度均在25℃±2℃;
3)按照快充MAP窗口进行充电至80%;
4)Tmax≥32℃通入冷却液体,Tmax≤29℃停止通入;
5)根据NTC实时监控单体电池1温度变化得出温升速率。
注:冷却液进入时的恒定温度22℃,14L/min。
3)根GB38031-2020对电池进行热扩散测试。
3、测试结果:参见表1。
注:表1中,以S表示实施例,以D表示对比例;
以a表示热胶层的厚度,单位为mm;
以b表示导热胶层的导热系数,单位为W/m·K;
以R
以c表示单体电池的升温速率,单位为℃/min;
以d表示液冷板的厚度,单位为mm;
以e表示液冷板壁总厚度,单位为mm;
以f表示非液体通道、非液冷区或空腔的厚度,单位为mm;
以R
以g表示电池是否发生热扩散。
表1
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将对比例1与实施例1对比可知,非液体通道232对相邻两个单体电池1之间的热传递起到决定性作用,换言之,合理设置非液体通道232的厚度能够通孔空气较好的减弱相邻两个单体电池1之间的热传递。
将实施例1-4进行对比可知,适当增加非液体通道232可提高相邻两个单体电池1之间的热传递效果。
将实施例1与实施例5-6进行对比可知,根据公式R=δ/λ,导热胶层的厚度和导热系数均影响热阻值,本发明中虽然未提供导热系数的实施例,但其影响热阻值的原理是相同的。
为了使单体电池1与液冷板之间的热阻较小,且保持相邻两个单体电池1之间具有较大的热阻,需要提高导热胶层的导热系数和/或降低导热胶层的厚度,并且导热胶层厚度的降低有利于节省空间,同时需要保证非液体通道232具有较大的热阻。
参见实施例1、实施例7、实施例11可知,在液冷板总体厚度相同的条件下,一体式双层液冷板24的热阻大于单层液冷板23的热阻,说明冷却液和空气的叠加作用能够进一步减弱热传递效果,分体液冷板25的热阻大于一体式双层液冷板24的热阻,是因为分体液冷板25的第一液冷板251和第二液冷板252之间存在接触电阻。由此可知,在其他条件相同的情况下,三种结构的液冷板中,分体液冷板25更有利于阻止相邻两个单体电池1之间的热传递。
参见实施例7和实施例10可知,一体式双层液冷板24的热阻主要取决于液冷区241和非液冷区242。
将对比例3与实施例12进行对比,进一步说明了填充空气对阻止相邻两个单体电池1之间热传递的重要性。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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