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难道电动汽车的电池散热问题真的解决不了吗?

难道电动汽车的电池散热问题真的解决不了吗? RideIP玩转知识产权
2019-06-27
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导读:近期,乘法君在系统性研究电动汽车行业的相关专利技术。特斯拉作为行业翘首,备受关注,其最新的专利技术也确实具有重要的学习借鉴意义。



近期,乘法君在系统性研究电动汽车行业的相关专利技术。特斯拉作为行业翘首,备受关注,其公开的诸多专利技术具有重要的学习借鉴意义。


昨天乘法君分析了特斯拉续航方面的最新专利技术,今天就来叭叭特斯拉的电池散热技术。

1

 现有技术
 


电动汽车通过采用电池为其提供运行所需能量。为保证电动汽车能够远距离行驶,以满足用户的使用需求,通常需要设置多个电池组以保证电动汽车在远距离行驶过程中的电能供应。


 然而,在电动汽车远距离行驶过程中,电池的温度急剧上升,再者,所搭载的电池数量越多,电池组的温度过高就显得尤其严重。


 若电池在温度较高的情况下工作,其工作寿命将会大幅降低,同时也会影响电动汽车整车的可靠性和工作性能。电池系统内部的热量如果得不到有效的控制,会引起电池的热失控。


 电池温度过高,会造成电池循环寿命降低,同时电池在充放电过程中也会发热,存在失火等风险。此外,电芯之间的温差也会使电池一致性降低。


 因此,电池冷却系统对于保证电池寿命,安全性和一致性至关重要。在电动汽车“火热”的背后,需要电池冷却系统来“降降温”。


据了解现有技术中,日本丰田公司的混合动力电动汽车Prius、本田公司的Insight,日产聆风、通用Volt等汽车公司研制的热管理系统都采用过强制风冷的形式。


 国内的各种类型的电动车用电源系统基本上也是采用风冷散热系统。风冷方式重量相对较小,没有发生漏液的可能,有害气体产生时能有效通风,成本较低。


 风冷散热系统缺点在于其与电池表面之间的热交换系数低,冷却、加热速度慢,电池箱内部温度均匀性不容易控制,电池箱的密封设计较难,防尘、防水效果较差。因此,通过风冷方式对其电池进行散热,效率较低,散热效果也并不理想。


综上,如何解决电池散热问题就成为提高电动汽车可靠性和工作性能的关键。


2

 特斯拉的技术发明
 


鉴于电动汽车的电池散热问题广受关注,乘法君特意扒出特斯拉的一项基础专利,其对电池散热问题进行了改进,被引用次数高达60次,该专利具有欧局、WO同族,具体信息如下:

公告号:US7433794B1

专利名称:Mitigation of propagation of thermal runaway in a multi-cell battery pack

申请日:2010年4月13日


     1、改进点


本专利通过在电池组中设置冷却管,由冷却管中的所流通的冷却液实现对电池组的散热,通过液冷形式实现对电池的散热。


电动汽车中的电力系统包括多个电池单元组,每个电池单元组又包括多个锂离子电池,由电池单元组实现对电动汽车的电能供应。


电池单元组的结构如下图所示,其包括电池18和集电板28。集电板28分别连接于电池18的两端,且集电板28由铜和铝合金的高导电材料所构成,由集电板28将电能用电模块进行输送。



为实现对电池单元组的散热,防止电池的温度较高以影响电动汽车的工作性能。本专利提出,封装基底24中设置冷却管26,封装基底24为导热介质,电池18的热量经封装基底24传导至冷却管26。


 冷却管26中设置冷却通道32,通过在冷却通道32中所流动的冷却剂将封装基底24的热量向外传导,实现对封装基底24和电池18的散热。


其中,冷却管26的材料优选采用铝质,金属,陶瓷,复合材料,塑料,天然材料等也可作为其选用材料。


为进一步地提高散热效果,使得冷却通道32中冷却剂可充分与封装基底24所接触,在冷却管26中设置多个冷却通道32,使得冷却剂在多个冷却通道32内交叉流动,使得冷却剂充分与封装基底24所接触,提高散热效率。



 冷却管26中的冷却剂为HVAC(空调系统)中所冷媒,通过泵提供输送动力,经由由分歧管路将冷却剂输送至冷却管26中,由流通的冷却剂实现热量的传导,以实现对电池单元组的换热。


 本专利对电池组中各电池的布设位置进行改进,具体如下图所示,将电池按照预设间隔距离进行布设,在保证各电池18之间相互隔离且不影响散热,又保证电池18与封装基底2可充分接触,提高电池18对封装基底2的使用效率,使得封装基底2尽可能多地实现对电池18的散热作用。



      2、技术效果


通过在电池组中设置冷却管,由冷却管中的所流通的冷却液实现对电池组的散热。通过液冷形式实现对电池的散热,较现有技术中的风冷散热而言,该种散热方式效率更高且散热效果更好。


 提供全球最新技术参考,启迪创新思路!乘法君一直在努力,想了解更多国内外最新专利技术,请保持关注,非常感谢!


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