一种用于圆柱电芯的热量控制、辅助安装装置及工作方法与流程

1.本发明涉及电池散热技术领域，具体涉及一种用于圆柱电芯的热量控制、辅助安装装置及工作方法。


背景技术：

2.随着能源越来越紧缺，人们越来越重视新能源汽车的发展，而纯电动汽车是一个大方向，动力电池又是纯电动车的最重要的组成部分，如今的动力电池相关技术有了一定的提高，但还远没有成熟，尤其是在电池热管理技术，急需提高。
3.现有的圆柱电芯成组后，因结构限制，电芯之间会留有较大空隙，目前少有专利考虑到这个问题。
4.发明专利cn201711335083.x提出了一种圆柱电芯支架，该发明专利存在的不足有：没有热量控制功能，无法对热失控起到延缓作用；发明专利cn201610628573.8提出了一种有机发泡支架及圆柱电芯动力电池包，该发明存在的不足：没有热量控制功能，无法提高空间利用率；发明专利cn201710817264.x提出了一种圆柱电芯模块，该发明专利存在的不足有：没有合适的辅助安装固定装置。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于圆柱电芯的热量控制、辅助安装装置及工作方法，以解决现有技术中圆柱电芯成组后无法控制电芯热量、空间利用率较低、无法延缓其热失控进程以及安装固定的技术问题。
6.本发明提供了一种用于圆柱电芯的热量控制、辅助安装装置，包括：电池箱、数个散热管、水冷板、导热块、温度监测传感器、控制器；
7.数个所述散热管竖直的以阵列方式排布在所述电池箱中，所述散热管成边为圆弧的中空正四角星形，所述散热管密封内部注有冷却液，相邻两个所述散热管之间的顶角贴合，四个所述散热管构成一个供圆柱电芯插入的圆柱形空间，圆柱电芯与所述散热管管壁贴合；所述温度监测传感器设置于所述散热管与圆柱电芯之间；所述导热块一端与所述散热管贴合连接，另一端插入所述水冷板中；所述水冷板中有冷却液流通；所述控制器与所述温度监测传感器连接，用于控制所述冷却板中冷却液的流通速度。
8.进一步地，所述散热管包括两层管壁，内、外管壁由熔点不同材料制成，外管壁的熔点低于内管壁的熔点。
9.进一步地，所述外管壁的材料为熔点在140℃左右的相变材料。
10.进一步地，所述内管壁的材料为熔点在于200℃的晶体材料制成。
11.进一步地，所述水冷板包括：进液口、进液分流口、数条流道、数个导热块插口、出液汇集口、出液口；所述导热块插口设置在所述流道上，冷却液从所述进液口进入所述水冷板，通过所述进液分流口分流进入数条所述流道，冷却液在所述流道中与插入所述导热块插口的导热块接触，最后在所述出液汇集口汇集，从所述出液口流出所述冷水板。
12.本发明还提供了一种用于圆柱电芯的热量控制、辅助安装装置的工作方法，包括：
13.当所述温度监测传感器采集圆柱电芯表面温度低于预设正常工作温度时，水冷板中冷却液的流速为正常流速，圆柱电芯的热量通过散热管的管壁依次传递给散热管中的冷却液、导热块，水冷板中的冷却液与导热块之间进行热量交换，实现圆柱电芯热量传导；
14.当所述温度监测传感器采集圆柱电芯表面温度高于预设高温工作温度时，增加水冷板中冷却液的流速达到正常流速的数倍，直至圆柱电芯表面温度低于预设正常工作温度，圆柱电芯的热量通过散热管的管壁依次传递给散热管中的冷却液、导热块，水冷板中的冷却液与导热块之间进行热量交换，实现圆柱电芯热量传导；
15.当所述温度监测传感器采集某一圆柱电芯表面温度高于预设超高温工作温度时，增加水冷板中冷却液的流速达到正常流速的数倍，直至该圆柱电芯表面温度低于预设正常工作温度，散热管的外管壁产生相变，外管壁相变吸收热量。
16.进一步地，所述预设超高温工作温度与所述散热管外管壁的相变温度相同。
17.进一步地，所述增加水冷板中冷却液的流速达到正常流速的数倍，具体为增加水冷板中冷却液的流速达到正常流速的1.5倍至2倍。
18.本发明的有益效果：
19.1.由于增加了温度监测传感器，根据圆柱电芯表面温度控制水冷板中冷却液的流速，能够对圆柱电芯成组后电芯热量问题进行有效控制；
20.2.由于散热管采用边为圆弧形的正四角星形，能够增大圆柱电芯成组后的空间利用率；
21.3.由于采用外壁可以相变的双壁层的散热管，当电池热失控后，通过散热管外壁的相变，能够有效延缓其热失控的进程；
22.4.由于散热管的外形，相互之间的组合可以形成一个完美的供圆柱电芯插入的圆形空间，能够辅助圆柱电芯成组后的安装固定。
附图说明
23.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
24.图1为本发明安装结构示意图；
25.图2为散热管安装结构示意图；
26.图3为散热管结构示意图；
27.图4为水冷板结构示意图；
28.图5为圆柱电芯热量控制系统工作流程图；
29.图中：1-电池箱、2-圆柱电芯、3-散热管、4-水冷板、5-散热管外壁、6-散热管内壁、7-冷却液、8-导热块、9-温度监测传感器、10-进液口、11-进液分流口、12-流道、13-导热块插口、14-出液汇集口、15-出液口。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.如图1、3所示，一种用于圆柱电芯的热量控制、辅助安装装置及工作方法，包括电池安装固定系统、电池热量控制系统，电池安装固定系统包括电池箱1、圆柱电芯2、散热管3，电池热量控制系统包括散热管3、水冷板4、导热块8、温度监测传感器9。
32.如图2、3所示，散热管3与圆柱电芯2紧密贴合，导热块8通过螺纹结构与散热管3连接，导热块8直接插入水冷板4中，温度监测传感器9分布于圆柱电芯2上表面，用于实时监测圆柱电芯2温度。
33.如图3所示：散热管3包括散热管外壁5、散热管内壁6、冷却液7；散热管外壁5使用熔点在140℃左右的相变材料制成；散热管内壁6使用熔点在于200℃的晶体材料制成；冷却液7为水。
34.如图4所示：水冷板4包括进液口10、进液分流口11、5条流道12、导热块插口13、出液汇集口14、出液口15；冷却液7从进液口10进入，通过进液分流口11后，冷却液7分成均等的五股流向流道12，最后在出液汇集口14汇集，从出液口15流出，形成循环。
35.下面结合图1、图2、图3、图4、图5来具体描述本发明的工作流程：
36.在圆柱电芯2安装时，散热管3可以作为定位支架辅助圆柱电芯2的安装电池热量控制系统的三种运行模式如下：
37.1)模式一：温度监测传感器9采集圆柱电芯2上表面温度，当温度低于75℃时，水冷板4处于正常状态，五条流道12正常运行，吸收圆柱电芯2底部热量，并通过散热管内壁6中部流通的冷却液7将圆柱电芯2侧面的热量传输到导热块8，吸收导热块外圈的热量，实现圆柱电芯2与水冷板4的热量交换；
38.2)模式二：温度监测传感器9采集圆柱电芯2上表面温度，当温度高于95℃时，水冷板4处于加速状态，5条流道12以1.5倍速运行，加快吸收圆柱电芯2底部热量，并通过散热管内壁6中部流通的冷却液7将圆柱电芯2侧面的热量传输到导热块8，加快吸收导热块外圈的热量，实现圆柱电芯2与水冷板4的热量交换；
39.3)模式三：温度监测传感器9采集圆柱电芯2上表面温度，当某圆柱电芯2温度达到140℃时，该圆柱电芯2即将发生热失控，水冷板4处于加速状态，散热管外壁5达到相变温度点，发生相变，带走大量的热，进而降低热失控电芯的温度，延缓热失控的发生时间。
40.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。