复合热管理结构、电池模组及电池包的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池领域，具体地涉及一种复合热管理结构、电池模组及电池包。


背景技术：

2.动力电池是新能源汽车的唯一动力源，其性能的优劣直接影响到整车的动力性、安全性和经济性。动力电池的性能、寿命和安全性对温度十分敏感，温度过高、过低以及在各电池模块间或电池单体间分布不均都将对电池产生影响，尤其在温度过高时，甚至还会引起燃烧、爆炸等安全性问题。因此对电池进行热管理是十分必要的，电池包的热管理技术也成为了制约电动汽车发展的关键技术。
3.传统的电池模组一般采用口琴管式水冷板或冲压板作为散热结构，口琴管式水冷板或冲压板设置在电池模组底部和电池包的壳体之间，如果直接设置在壳体内，则口琴式水冷板或冲压板与壳体之间接触面积较大，热量很容易通过口琴式水冷板或冲压板传递给壳体，造成热量损失。为此，口琴式水冷板或冲压板底部通常设置有一层隔热泡棉，设置隔热泡棉可以减少口琴管式水冷板和电池包的壳体之间的热量传递。然而，由于隔热泡棉需要支撑口琴式水冷板或冲压板，对隔热泡棉的材质要求较高，导致成本较高，同时还增加了电池包的z向高度。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种复合热管理结构、电池模组及电池包。
5.本实用新型提供了一种复合热管理结构，复合热管理结构包括导热层，导热层的两侧分别设有半导体制冷片，半导体制冷片的远离导热层的端部上连接有供电装置。
6.优选地，导热层为弹性导热层。
7.优选地，导热层为石墨烯气凝胶层。
8.优选地，导热层的厚度为1-2mm。
9.优选地，导热层与半导体制冷片之间通过粘胶连接或者热熔连接或者卡扣连接。
10.优选地，导热层与半导体制冷片的面积相同。
11.本实用新型还提供了一种电池模组，电池模组包括壳体，壳体的内部设有多个并列设置的电芯模块，每相邻的两个电芯模块之间设有上述复合热管理结构。
12.优选地，多个电芯模块与多个复合热管理结构交替设置组成模组本体，模组本体与壳体的底板之间通过导热胶层连接。
13.优选地，电芯模块和复合热管理结构的两端均与壳体的内壁抵接。
14.本实用新型还提供了一种电池包，电池包包括多个并列设置的上述电池模组。
15.本实用新型实施方式提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
16.本实用新型的复合热管理结构包括导热层和半导体制冷片，若环境温度较低时，
半导体制冷片不通电，电池产生的热量通过半导体制冷片传到导热层，再传递到相应的接触部件上进行散热，若电池模组的环境温度较高时，半导体制冷片中通入电流，使得半导体制冷片进行制冷，半导体制冷片吸收电池产生的热量，并向导热层放热，再传递到相应的接触部件上，将热量散去，起到快速散热的效果，且复合热管理结构设置在两个电芯模块之间，进而减少了电池包的z向高度。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施方式，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
18.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施方式所述电池模组的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施方式所述电池模组的分解图；
21.图3为本实用新型实施方式所述复合热管理结构与电芯模块的位置关系的示意图；
22.图4为本实用新型实施方式所述复合热管理结构的分解图。
23.附图标记说明
24.1、电池模组；2、上盖；3、复合热管理结构；4、端板；5、电芯模块；6、侧板；7、导热胶层；8、底板；9、半导体制冷片；10、导热层。
具体实施方式
25.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面将对本实用新型的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
26.下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施方式只是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
27.如图4所示，本实用新型实施方式提供的复合热管理结构包括导热层10，导热层10的两侧分别设有半导体制冷片9，即导热层10位于中间，半导体制冷片9位于两侧，形成一个三明治结构。导热层10与半导体制冷片9之间通过粘胶连接或者热熔连接或者卡扣连接以形成一个完整的结构。其中，导热层10与半导体制冷片9之间的连接方式不受限制，只要能够满足连接强度需求，同时，不会影响导热层10与半导体制冷片9的正常使用即可。半导体制冷片9的远离导热层10的端部上连接有供电装置，供电装置的具体设置位置和设置形式不受限制，只要满足能够为半导体制冷片9提供电流，且保证电流大小可调即可。
28.半导体制冷片9利用帕尔贴效应，当电流通过不同半导体材料串联而成的电偶时，可以实现一端从外界吸热、另一端向外界放热，而且当电流方向相反时，热端会变为冷端，并从外界吸热。其制冷量和制冷速度可以通过电流的大小来调节，由于帕尔贴效应为公知技术，因此，在此未做过多的描述，且电流的调节可基于反馈系统，即需要制冷量多时，电流
增加，反之减少，该反馈系统也为现有技术，因此，在此未做过多的描述。
29.本实用新型的复合热管理结构3包括导热层10和半导体制冷片9，若环境温度较低时，半导体制冷片9不通电，电池产生的热量通过半导体制冷片9传到导热层10，再传递到相应的接触部件上进行散热。若电池模组1的环境温度较高时，半导体制冷片9中通入电流，使得半导体制冷片9进行制冷，半导体制冷片9吸收电池产生的热量，并向导热层10放热，再传递到相应的接触部件上，将热量散去，起到快速散热的效果，且复合热管理结构3设置在两个电芯模块5之间，电池包不需要在z向上设置液冷结构，节省z向空间和成本，提高空间利用率，降低壳体重量，提高能量密度，提升整车的驾驶体验。
30.导热层10为弹性导热层，即导热层10采用弹性材质，进而使得导热层10可在自身的厚度方向伸缩，进而能够为电芯充放电过程提供呼吸空间，延长电池使用寿命。优选的，导热层10为石墨烯气凝胶层，且导热层10的厚度优选为1-2mm。石墨烯气凝胶材质既有优异的散热能力，又具有良好的压缩性，而且质量很轻。石墨烯的导热系数很高，是目前导热系数最高的碳材料，散热性能优异，能解决电芯模块5工作过程中的散热问题。石墨烯气凝胶内部为三维多空结构，有很好的压缩性，可以吸收电芯模块5充放电过程中的膨胀，而且这种高比表面积和三维多孔结构使得石墨烯气凝胶质量很轻，能提高电池包的能量密度。目前制备石墨烯的主要方法有：机械剥离法、氧化还原法、取向附生法、碳化硅外延法、hummer法和化学气相沉积法。由于石墨烯气凝胶为现有材质，生产石墨烯气凝胶的技术也为现有技术，因此，在此未做过多的描述。
31.进一步优化地，导热层10与半导体制冷片9的面积相同，该种设计方式可有效增加导热层10与半导体制冷片9之间的热量传递效果，进而便于电芯模块5的散热。
32.结合图1至图3所示，本实用新型还提供了一种电池模组，电池模组1包括壳体，壳体的内部设有多个并列设置的电芯模块5，每相邻的两个电芯模块5之间设有上述复合热管理结构3，使得复合热管理结构3与电芯模块5的大面直接接触，其中，该处复合热管理结构3包括上述复合热管理结构3的全部技术特征，因此，在此未做过多的描述。
33.具体地，如图2所示，壳体包括上盖2、底板8、两个端板4和两个侧板6，两个端板4相对设置，两个侧板6相对设置，两个端板4与两个侧板6交替设置围成围板结构，上盖2和底板8分别设置在围板结构的顶部和底部，电芯模块5为多个，多个电芯模块5沿着侧板6的长度方向间隔设置，每两个电芯模块5之间设有一个复合热管理结构3。多个电芯模块5与多个复合热管理结构3交替设置组成模组本体，模组本体与壳体的底板8之间通过导热胶层7连接。并且，电芯模块5和复合热管理结构3的两端均与壳体的内壁抵接。该种设计方式便于复合热管理结构3的散热。
34.工作时，若环境温度较低时，半导体制冷片9不通电，电池产生的热量通过半导体制冷片9传到导热层10，再由导热层10传递到导热胶和底板8以及两个侧板6，最后由底板8和侧板6将热量散去。若电池模组1的环境温度较高时，半导体制冷片9中通入电流，使得半导体制冷片9进行制冷，半导体制冷片9吸收电池产生的热量，并向导热层10放热，再传递到导热胶和底板8以及两个侧板6，最后由底板8和侧板6将热量散去。
35.采用该种设计方式的电池模组1具有以下优点：
36.(1)复合热管理结构3设置在两个电芯模块5之间，热量通过复合热管理结构3传递给壳体，使得电池包不需要在z向上设置液冷结构，节省z向空间和成本，提高空间利用率，
降低壳体重量，提高能量密度，提升整车的驾驶体验。
37.(2)不会发生液冷板与壳体之间的接触，造成冷量的浪费，能使电芯模块5在合适的温度区间工作，提升电芯模块5的均温性。
38.(3)不需要在电池模组1底部和箱体之间设置隔热泡棉，减少了材料，从而降低成本。
39.(4)导热层10采用弹性材质，进而使得导热层10可在自身的厚度方向伸缩，进而能够为电芯充放电过程提供呼吸空间，延长电池使用寿命。
40.本实用新型还提供了一种电池包，电池包包括多个并列设置的上述电池模组1，该处电池模组1包括上述电池模组1的全部技术特征，进而包括上述复合热管理结构3的全部技术特征，因此，在此未做过多的描述。
41.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施方式的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施方式中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所述的这些实施方式，而是要符合与本文所实用新型的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。