一种基于风冷结构的弹性力持续提供的方法与流程

本发明涉及新能源，具体来说涉及一种基于风冷结构的弹性力持续提供的方法。

背景技术：

1、目前风冷翅片厚度过大，整体质量过重，这样大大降低了成本的把控。同时，现有的风冷翅片的厚度偏大，对电芯的散热不是很理想。

2、硬壳电池无论是再bol阶段(生命初期)还是在eol(生命末期)阶段，都面临着电芯在厚度方向上的膨胀问题。如果膨胀力不能够释放，在膨胀过程中电芯被挤压的太紧，也就是模组壳体刚度过大，导致不能抵消电芯在整个生命周期的膨胀，这种情况会加速电芯容量的衰减，使用寿命大大缩短。

3、同时，风冷结构中没有有效的方法对风冷翅片的厚度进行把控。

技术实现思路

1、为了解决上述技术方案的不足，本发明的目的在于提供一种基于风冷结构的弹性力持续提供的方法。

2、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

3、一种基于风冷结构的弹性力持续提供的方法，包括以下步骤：

4、步骤1，风冷结构包括2个端板、泡棉、多个风冷翅片和多个电芯，多个所述风冷翅片沿风冷结构长度方向间隔设置，所述电芯位于2个风冷翅片之间，最外端的两个风冷翅片的外表面均设置一泡棉，所述泡棉的外表面连接所述端板，所述风冷翅片和电芯之间设置导热硅胶；

5、获得所述泡棉的压缩回弹曲线，获得所述导热硅胶的压缩应力值，获得电芯在eol阶段的膨胀力曲线和膨胀位移曲线，以及电芯在bol阶段的膨胀力曲线。

6、步骤2，对风冷结构中的电芯进行测试，得到电芯最适合的预紧力为f1；根据步骤1获得的电芯在bol阶段的膨胀力曲线，得到电芯单次充放电的最大膨胀力为f2，由此，可以算出风冷结构中一块泡棉在f1的预紧力下变形量为l1。

7、步骤3，电芯在经过步骤2的bol阶段后，随着风冷结构不断充放电电芯就会进入到eol阶段，根据步骤1获得的电芯在eol阶段的膨胀力曲线，得到电芯的最大膨胀力为f3；

8、由步骤2可知电芯最适合的预紧力为f1，且膨胀力和预紧力的方向相反，因此，电芯剩余的最大膨胀力为f4＝f3-f1，电芯的最大膨胀压强p2＝f4/s2，式中，s2为电芯的接触面积(单位mm2)；

9、根据泡棉的压缩回弹曲线可得出泡棉最大的变形压强，而电芯的最大膨胀压强p2大于泡棉最大的变形压强，因此，在电芯的bol阶段泡棉被压到最大变形量，计算导热硅胶的压强p3＝f4/s3，式中，s3为一块导热硅胶与电芯的接触面积，该压强大于电芯的最大膨胀压强p2，若在电芯eol阶段时，导热硅胶的行程应变为c，则，导热硅胶的变形量l3＝t×c×n，式中，t为导热硅胶的厚度mm，n为风冷结构中导热硅胶的面数；

10、电芯在bol阶段，根据导热硅胶的压缩应力表得到在p3下，导热硅胶的行程应变为d，因此导热硅胶总的变形量l4＝t×d×n,则导热硅胶的剩余变形量l5＝l4-l3。

11、步骤4，根据步骤2得出的泡棉的剩余变形量l2和步骤3得出的导热硅胶的剩余变形量l5，求出除去预紧力，电芯膨胀至最后状态还需吸收的变形量为l6＝e×h×f-l2-l5，式中，e为电芯在eol阶段的单电芯实验最大压缩量，h为电芯的厚度，f为风冷结构中电芯的个数，l2为泡棉剩余变形量，l5为步骤3得到的导热硅胶的剩余变形量；

12、而该变形量l6就需要利用风冷翅片的结构进行调节，若设计风冷结构中风冷翅片一共有n片，每个风冷翅片的可变形量应为l7＝l6/n，针对该可变形量l7，则需风冷翅片既可以吸收掉这些变形量，风冷翅片又不能被完全压馈失去对电芯的挤压力。

13、步骤5，针对步骤4得到的风冷翅片的可变形量进行非线性结构仿真，查看风冷翅片在电芯的剩余最大膨胀力f4下是否能够抵消电芯的膨胀变形，为了得到安全系数，设定单片风冷翅片的变形量大于l7，并且风冷翅片的强度没有超过其最大屈服强度；如果计算结果不能满足要求就回到步骤4调整结构；经过多次计算，最后确定风冷翅片的结构。

14、在上述技术方案中，所述步骤5中确定的所述风冷翅片包括两块散热板和多个连接筋，多个所述连接筋至上而下设置在两块散热板之间，所述连接筋呈u型且u型的开口端设有呈90°向外延伸的折弯边，向外延伸的折弯边的折弯处呈弧形平滑过渡形成折弯边，单片所述风冷翅片的厚度为dmm，并且当变形到大于等于l7后，风冷翅片的结构会因为连接筋的折弯边与散热板接触不再发生变形，由此保证了风冷翅片的结构不会被压馈。

15、在上述技术方案中，所述步骤2中，所述变形量l1的计算方法如下：

16、在f1预紧力下，单块泡棉所受到的压强p1＝f1/s1，式中，s1为风冷结构中单块泡棉与风冷翅片的接触面积；

17、根据步骤1获得的泡棉的压缩回弹曲线，得出泡棉受到压强p1时泡棉的压缩量为a，泡棉最大压缩量为a1，若泡棉的厚度为b，则，泡棉的变形量l1＝ab，则泡棉的剩余变形量为l2＝(a1-a)b；

18、若风冷结构的首尾两端各有一块泡棉，则风冷结构的剩余的总变形量为2l2，因此，风冷结构的剩余的总变形量可以将电芯在bol阶段的变形相抵消，让电芯初期的呼吸自由。

19、在上述技术方案中，一个连接筋设置在两块所述散热板的顶端，一个连接筋设置在两块所述散热板的末端，剩余两个连接筋分布在两块散热板的中间部位，两块散热板上方的两个连接筋呈倒u型，下方的两个连接筋呈u型。

20、在上述技术方案中，两块所述散热板的内表面设置多个散热凸起，两块所述散热板外表面之间的距离d为1.1mm。

21、本发明的优点和有益效果为：

22、1、本发明的风冷翅片在两块散热板之间的连接筋上设置有折弯边，当风冷翅片达到电芯最大膨胀变形时，其折弯边能够抵住风冷翅片的继续变形，保证了风冷翅片不会被膨胀力压匮从而使电芯产生危险。

23、2、风冷翅片的壁厚减薄，连接筋增加了表面积，散热结构更好。

24、3、本发明风冷翅片上的连接筋呈u型结构，该结构有很好的弹性力，从而能够有效的释放电芯的膨胀力和变形，延长了电芯的使用寿命。

25、4、本发明通过一系列计算，通过风冷结构的数量及结构确定风冷翅片的允许变形量，从而设计出风冷翅片结构的关键尺寸，并通过有限元的计算仿真，保证了风冷翅片的结构能够满足使用要求。

技术特征：

1.一种基于风冷结构的弹性力持续提供的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中，确定的所述风冷翅片包括两块散热板和多个连接筋，多个所述连接筋至上而下设置在两块散热板之间，所述连接筋呈u型且u型的开口端设有呈90°向外延伸的折弯边，向外延伸的折弯边的折弯处呈弧形平滑过渡形成折弯边，单片所述风冷翅片的厚度为dmm，并且当变形到大于等于l7后，风冷翅片的结构会因为连接筋的折弯边与散热板接触不再发生变形，由此保证了风冷翅片的结构不会被压馈。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述变形量l1的计算方法如下：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，一个连接筋设置在两块所述散热板的顶端，一个连接筋设置在两块所述散热板的末端，剩余两个连接筋分布在两块散热板的中间部位，两块散热板上方的两个连接筋呈倒u型，下方的两个连接筋呈u型。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，两块所述散热板的内表面设置多个散热凸起，两块所述散热板外表面之间的距离d为1.1mm。

技术总结本发明公开了一种基于风冷结构的弹性力持续提供的方法，本发明的风冷翅片在两块散热板之间的连接筋上设置有折弯边，当风冷翅片达到电芯最大膨胀变形时，其折弯边能够抵住风冷翅片的继续变形，保证了风冷翅片不会被膨胀力压匮从而使电芯产生危险。本发明通过一系列计算，通过风冷结构的数量及结构确定风冷翅片的允许变形量，从而设计出风冷翅片结构的关键尺寸，并通过有限元的计算仿真，保证了风冷翅片的结构能够满足使用要求。技术研发人员：段丽媛,赵海疆,万宗尧,蔡青,李学奇受保护的技术使用者：浙江津荣新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29