一种工况稳定的电动汽车配电系统的制作方法

1.本发明涉及电动车技术领域，具体涉及一种工况稳定的电动汽车配电系统。


背景技术：

2.配电系统(狭义的说也就是电池系统)是电动车的核心功能部件，其使用效果的好坏直接关系到电动汽车的终端使用体验。众所周知，电动汽车的电池在充放电的过程中会施放大量的热量，为了维持配电系统供电的稳定性，无论是在行驶过程中还是充电过程中，都需要对配电系统进行散热，以确保其热稳定性。目前，市面上主流的散热方式包括风冷散热和液冷散热，由于风冷散热方式具有空气载热能力差、散热速度慢、温度控制响应速度慢等缺陷，近年来液冷散热成为一个重要的研发方向。
3.液冷散热顾名思义就是通过冷却液吸收电池热量，再利用循环系统将冷却液的热量转移至外界的方式，目前主流的液冷流道结构包括两种：1、折返式流道，也就是通过流道的迂回布置，使其依次经过各电池单元，与电池单元进行热交换，其具有布局方便、结构紧凑的优点；2、多支路对流式流道，也就是通过多条支路，利用多条支路分别经过对应的若干电池单元，与电池单元进行热交换，这种方式散热效率更高；
4.但采用上述两种流道进行液冷散热时，均存在一个问题，冷却液随着散热行程的延续，其温度必然会越来越高，也就是说，冷却液在前段和后段温度差异较大，导致对应的电池单元的散热不均衡，进而各电池单元的温度不同，这会影响配电系统的总体应用。当然，从理论上将，为每一个电池单元配备独立的一个散热支路或设施独立的半导体散热件，是能够解决该问题的。但现实情况是，一个配电系统对应的电池单元数量极大，少则几十上百，多则成百上千。显然，若为每一个电池单元均配备独立的散热控制部件，极为不现实。
5.为此，如何通过一种简单的方式实现对流道前段和后段对应的电池单元的散热均衡控制，是本领域亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种能够进行自适应温度平衡的工况稳定的电动汽车配电系统。
7.为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种工况稳定的电动汽车配电系统，包括电池安装架和呈矩阵形设置在电池安装架上的若干个电池单元；
8.所述电池安装架包括并排设置的多个立式布置的、呈扁平长方体状的、空心的单元架，所述单元架的两端设置有连接端口，单元架的连接端口之间通过弯头连通，以使整个电池安装架内形成迂回的冷却通道；每一个所述单元架上均沿单元架的长度方向设置有多个竖向的安装筒，所述安装筒贯穿单元架的上下表面，且所述电池单元设置在安装筒内；
9.所述安装筒包括内接触膜和外接触膜，与所述安装筒对应的单元架内表面设置有连接边，所述外接触膜的上下两端均粘附在连接边上，并与连接边构成密封配合；所述内接触膜包括与电池单元上下两端的外径相配合的两个定位环，和设置在定位环之间的内外多
层薄膜片；位于上方的定位环底部的边沿和位于下方的定位环顶部的边沿均设置有连接槽，所述薄膜片的上下两端卡设在连接槽内；所述定位环外端的表面还设置有透气孔，所述透气孔与连接槽连通。
10.优选的，所述薄膜片的表面还设置有横向的、凸出的微型棱线。
11.优选的，与所述安装筒相对的单元架外表面设置有定位台，所述定位环的截面呈l形，并搭靠在定位台上。
12.优选的，所述外接触膜和内接触膜的薄膜片均采用导热硅胶制成。
13.优选的，所述单元架的两端上下布置有多个连接端口，每一个连接端口均对应设置一个弯头。
14.优选的，所述连接端口为天圆地方管。
15.优选的，所述单元架之间通过螺栓连接。
16.优选的，所述单元架之间通过耐热胶相互粘接。
17.优选的，所述单元架之间通过不锈钢带捆紧，所述不锈钢带沿电池安装架的长度方向捆扎。
18.优选的，所述单元架内部设置有横向的隔板，所述隔板将冷却通道对应连接端口的数量分隔为上下多层；相邻两层冷却通道内的冷却液的流动方向相反。
19.本发明的有益效果集中体现在：能够自动平衡冷却通道前段和后段的散热效率，缩小各电池单元的散热效果差异，使所有电池单元的温度趋于一致，且结构简单，无需增加各种复杂的温控系统。具体来说，本发明在使用过程中，冷却液在冷却通道内流动时，电池单元散发的热量能够通过内接触膜和外接触膜传递至冷却液，并由冷却液将热量带走。由于本发明的内接触膜包括多层薄膜片，温度经过多层薄膜片进行传递。在冷却通道的前段：冷却液由于吸收的热量还较少，其吸热效果较强，此时冷却液和电池温度均处于较低的水平，多层薄膜片之间、外接触膜与内接触膜之间实质上还存在一定的微小缝隙，该微小缝隙的存本质上一定程度降低了薄膜片之间、内外接触膜之间直接接触面积，也就是直接进行热量传递的导热面积；进而能够避免冷却通道前段的电池单元温度降低到过高的水平。而在冷却通道的后段：伴随着冷却液吸收的热量越来越多，其吸热效果逐渐变弱，此时冷却液和电池温度均有所升高，受到电池单元、薄膜片、外接触膜、冷却液热胀冷缩的影响，此时内外接触膜之间、内接触膜的薄膜片之间存在的微小缝隙在挤压作用下变小，使得内外接触膜之间、内接触膜的薄膜片之间的直接接触面积变大，也就是导热面积变大；进而使得冷却通道后段的电池单元也能相对快速的进行散热。其该作用伴随着冷却液温度的上升，逐渐明显。因此，本发明通过这种简单的结构，能够对冷却通道前段和后段的散热效果进行自动平衡，缓解了电池单元散热不均匀的问题。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；
21.图2为图1的俯视图；
22.图3为图2中a
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a向视图；
23.图4为图3中一个单元架的结构示意图；
24.图5为图4中b部放大图；
25.图6为内接触膜的结构示意图；
26.图7为连接槽的结构示意图；
27.图8为微型棱线的结构示意图。
具体实施方式
28.如图1
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8所示的，一种工况稳定的电动汽车配电系统，包括电池安装架0和呈矩阵形设置在电池安装架0上的若干个电池单元1。所述电池安装架0顾明思意就是用于安装电动汽车的电池单元1的器件，其作为电池单元1的安装基础，通常电池安装架0通过连接支架安装在汽车的底盘上，其具体安装方式可参照现有的各种设计，由于其在汽车上的安装结构与传统方式并无太大差异，在本发明中不再对此进行赘述。
29.相较于风冷式电池安装架而言，本发明电池安装架0包括并排设置的多个立式布置的、呈扁平长方体状的、空心的单元架2，单元架2通常采用耐高温塑料或陶瓷原料制成，其具有质量轻、强度高、便于加工等特点。单元架2内部的空腔作为冷却液的流通路径，如图1和2中所示，单元架2的两端设置有连接端口3，连接端口3的形状可以是圆形、方形等，当然为了进一步提高连接端口3的强度，也可以是所述连接端口3为天圆地方管。单元架2的连接端口3之间通过弯头4连通，以使整个电池安装架0内形成迂回的冷却通道。单元架2的一端可以设置1个连接端口3，一个连接端口3对应安装一个弯头4。当然，为了提高冷却液在单元1内腔中流动和分布的均匀性，降低流动死角，更好的做法还可以是，所述单元架2的两端上下布置有多个连接端口3，每一个连接端口3均对应设置一个弯头4。如图1中所示，每一个单元架2的两端各设置有3个连接端口3。实际上，根据单元架2的高度，连接端口3的数量还可以适当增减。
30.关于各单元架2之间的连接问题，本发明最好每个单元架2是独立加工，在使用时，根据电池单元1的总数量进行灵活组配。为此单元架2之间采用组合式结构，在这种情况下，单元架2之间的连接方式可以是，通过螺栓连接。也可以是通过耐热胶相互粘接，在采用相互粘接的方式时，为了确保整体的结构稳定性，如图2中所示，所述单元架2之间通过不锈钢带14捆紧，所述不锈钢带14沿电池安装架0的长度方向捆扎。
31.关于电池单元1在电池安装架0上的安装结构问题，本发明每一个所述单元架2上均沿单元架2的长度方向设置有多个竖向的安装筒，所述安装筒贯穿单元架2的上下表面，且所述电池单元1设置在安装筒内。以图2中所示为例，本发明总计包括75个电池单元1，包括15个单元架2，则可以是每个单元架2上设置5个安装筒，从而总计构成75个安装筒。从使用上来看，电池单元1的上下两端可与汇流排连接，汇流排可作为电池单元1上下方向的限位支撑，多个电池单元1通过汇流排的合理布置，形成串联、并联、混联等多种模式，以为电动汽车正常供电。其在充放电过程中产生的热量，通过冷却液在安装筒处与其完成热交换，带走其热量。
32.若单独采用这种方式，由于冷却液在流动的过程中，随着其吸热的增加，其温度会越来越高，而在其他条件相同的情况下，就会导致冷却通道后段的电池单元1散热程度与冷却通道前段的电池单元1的散热程度不同。为此，本发明还通过改变冷却通道前段和后段的热传导面积，使得前后段的散热速率区域一致，减少热失衡。而本发明具体采用的方式为，对安装筒进行独创性革新设计，改变了传统思路下通过一层筒壁进行热传导的形式，而是
采用多层膜式设计，利用热胀冷缩远离，改变多层热交换膜之间的微间隙，进而改变热传导面积，最终使冷却通道前后段更接近热平衡。
33.具体来看，如图2
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4所示，所述安装筒包括内接触膜5和外接触膜6。所述内接触膜5用于与电池单元1的侧壁直接接触，外接触膜6用于与冷却液直接接触，为了确保其导热的良好性能，保证其受热障冷缩的弹性变形裕度，所述内接触膜5和外接触膜6的均采用导热硅胶制成，在内接触膜5热交换面主要由薄膜片9构成时，也就是薄膜片9采用导热硅胶制成。由于单元架2内需要流动冷却液，为了保证其与外接触膜6之间的密封，如图5中所示，与所述安装筒对应的单元架2内表面设置有连接边7，连接边7的厚度不易过后，一面造成内外接触膜直接留下过大的缝隙，造成其无直接的接触；所述外接触膜6的上下两端均粘附在连接边7上，并与连接边7构成密封配合。当然，由于使用环境温度相对较高，为了防止外接触膜6与连接边7的粘黏失效，其应当采用耐高温胶黏剂。
34.关于内接触膜5的具体结构，如图6中所示，所述内接触膜5包括与电池单元1上下两端的外径相配合的两个定位环8，和设置在定位环8之间的内外多层薄膜片9。一般薄膜片9的数量在3
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5层左右，单层的厚度在0.1
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0.2mm左右。位于上方的定位环8底部的边沿和位于下方的定位环8顶部的边沿均设置有连接槽10，所述薄膜片9的上下两端卡设在连接槽10内。所述定位环8外端的表面还设置有透气孔11，所述透气孔11与连接槽10连通，透气孔11作为薄膜片9之间的微小间隙内空气的排出口，具有呼吸作用，当温度升高，受热膨胀时，薄膜片9之间的微小缝隙减小，将空气排出；形成更加紧密的接触，此时具有更良好的导热性。反之，这微小缝隙增多，具有相对较低的导热性。
35.本发明在使用过程中，冷却液在冷却通道内流动时，电池单元1散发的热量能够通过内接触膜5和外接触膜6传递至冷却液，并由冷却液将热量带走。由于本发明的内接触膜5包括多层薄膜片9，温度经过多层薄膜片9进行传递。在冷却通道的前段：冷却液由于吸收的热量还较少，其吸热效果较强，此时冷却液和电池温度均处于较低的水平，多层薄膜片9之间、外接触膜6与内接触膜5之间实质上还存在一定的微小缝隙，该微小缝隙的存本质上一定程度降低了薄膜片9之间、内外接触膜之间直接接触面积，也就是直接进行热量传递的导热面积；进而能够避免冷却通道前段的电池单元温度降低到过高的水平。而在冷却通道的后段：伴随着冷却液吸收的热量越来越多，其吸热效果逐渐变弱，此时冷却液和电池温度均有所升高，受到电池单元1、薄膜片9、外接触膜6、冷却液热胀冷缩的影响，此时内外接触膜之间、内接触膜6的薄膜片9之间存在的微小缝隙在挤压作用下变小，使得内外接触膜之间、内接触膜的薄膜片9之间的直接接触面积变大，也就是导热面积变大；进而使得冷却通道后段的电池单元1也能相对快速的进行散热。该作用伴随着冷却液温度的上升，逐渐明显。因此，本发明通过这种简单的结构，能够对冷却通道前段和后段的散热效果进行自动平衡，缓解了电池单元散热不均匀的问题。
36.为了确保薄膜片9具备满足需要的呼吸作用，保证其微小缝隙的稳定性，所述薄膜片9的表面还设置有横向的、凸出的微型棱线12。在此基础上，为了便于对内接触膜5整体进行安装，同时保证对电池单元1上下端的横向定位稳定性，与所述安装筒相对的单元架2外表面设置有定位台13，所述定位环8的截面呈l形，并搭靠在定位台13上。
37.另外，本发明还可以采用的进行热平衡的方式为，所述单元架2内部设置有横向的隔板，所述隔板将冷却通道对应连接端口3的数量分隔为上下多层。例如：本发明单元架2内
部可以设置三张隔板，隔板将单元架2内部分隔为上下共计四个腔室，对应的则单元架2的两端各设置4个连接端口3，在形成的4个冷却通道内，相邻两层冷却通道内的冷却液的流动方向相反。例如：第一层和第三层冷却液由左至右流动，第二层和第四层冷却液由右至左流动，最终达到缓解热失衡的目的。