纯电动汽车电池散热技术的全球专利分析

１０２．一节能减排　．２０石油和化工设备　１６年第１９卷　纯电动汽车电池散热技术的全球专利分析　李发喜，付华荣，刘永欣，周小沫，成慧明　（国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心电学部，北京１００１９０）　［摘要］本文从宏观角度整体分析了纯电动汽车的电池散热管理的专利技术申请趋势、主要中请人以及全球专利技术的构　成。　［关键词］纯电动汽车；电池散热；专利分析　近年来，纯电动汽车在全球的销量突飞猛　进。２０１２、２０１３、２０１４、２０ｌ５年，全球纯电动汽　车的销售量分别为１２万辆、２Ｏ万辆、３２万辆和５５　万辆，纯电动汽车正迎来飞速发展的黄金时代。　在纯电动汽车的设计中，为了防止温度升高导致　纯电动汽车电池性能下降，必须对电池进行散热　管理。　１电池散热管理的全球专利申请量发展趋势　由图１可以看出，在１９９５年之前，纯电动汽车　的电池散热管理领域的技术研发和专利申请处于　起步阶段，ｌ９９５—１９９９年逐渐增长，自２０００年开　始进入快速增长时期，２００９年之后进入爆发式增　长，随后几年专利申请量有所回落。　图１全球专利申请量发展趋势　２电池散热管理主要专利权人分析　从图２可以看出，国外申请人中丰田、ＬＧ和本　田在电池散热技术领域的专利申请比较靠前，国　内申请人中奇瑞、比亚迪比较靠前，但是距离日　韩企业还是存在一定差距。　吉北北国奇比本事日若；现三博戴特通　剥汽汽家瑞亚田国产　代星世姆斯用　福新电　迪　勒拉　田能网　源　图２主要专利权人分析　３电池散热管理专利申请的技术构成　通过对电池散热领域主要申请人的专利申请　的分析，将专利中的电池散热技术分解为六个技　术分支（见图３），再分别从不同角度对电池散热　进行研究，其中冷却流道分支主要是对冷却流道　的位置以及形状进行改进，冷却部件分支主要是　对散热片、冷却板、传热板等部件结构的改进，　冷却介质分支主要是对从对冷却液的处理上进行　改进例如搅拌，冷却系统分支主要是对整个冷却　系统的设计上的改进例如双系统，控制方法分支　主要是通过对冷却系统的控制管理以获得需要的　温度控制或其它有利性能，与车辆之问的配置分　支主要是考虑动力电池与电动车辆之间的结合上　的改进，以通过二者之间的相互位置或系统上的　耦合关系，从而实现冷却系统的优化设计。从图３　作者简介：李发喜（１９８１～），男，河南扶沟人，硕士，助理研　究员。国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心电学部审查　员。　第１２期　李发喜等纯电动汽车电池散热技术的全球专利分析　．．１０３．．　可以看出，在全球范围内，对电池散热管理的研　究主要集中在冷却部件的改进和冷却流道的改进　上。　４电池散热领域主要申请人的技术特点和典型专利　４．１日韩企业的技术特点和典型专利　申请人　控制方法　冷却介质的处理　冷却流道的改进　一　一　－　图３电池散热专利申请的技术构成　与车辆之间的配置　冷却部件的改进　冷却系统的改进　ＣＮｌ００３６１８３８Ｃ　ＣＮ１０２７２５１６４Ｂ　缘片承接凝结水　ＣＮ１０３１６５９５５Ｂ　使用冷映射图进行　本田　电池的放电控制　ＣＮ１０２６５８７８０Ｂ　在电池模块的冷　流道内设置隔音部　采用行驶风对　却面和冷却板之　ＣＮ１０１６７０７７５Ｂ　电池进行冷却　设置吸引件　间设置盘状绝　基于噪声检测以　对冷却液进行搅　集电板上形成流道　用蒸汽气压缩　丰田　控制冷却系统　拌ＣＮ１Ｏ１５４２８２５Ｂ　Ｃ　Ｎ　１　０　ｌ　４　３　８　４　５　４　Ｂ：　电池组、冷却装置　冷却部件中介质　式致冷循环来　使冷却液形成层　端子部形成流道　和座椅的位置布置　入口和出口布置　冷却发热源　ＣＮ１３１０７８０Ｃ　流ＣＮ１Ｏｌ６４７ｌ４８Ｂ　ＣＮ１０ｌ４９０８９６Ｂ　ＣＮ１Ｏ１Ｏ９Ｏ８３８Ｂ　ＣＮ１０１４９０８４１Ｂ　ＣＮｌ０３５４７４６７Ａ　将电池安装在　核心框架由Ｃ字　状剖面包围的　车辆的空调系统　面上，风扇向　对电池进行冷却　Ｃ字状剖面包　ＣＮ１０３１５３６６０Ｂ　围的区域吹起　ＣＮ１０３８４３２２２Ａ　基于热交换余量来　日产　控制制冷剂的流动　ＣＮ１０３１５３６６０Ｂ　ＬＧ　设置流量控制板　ＣＮ１Ｏ１９６０６６３Ｂ　在流道的端部采用倾　冷却管设置　电池外壳上的排　在冷却板上　角结构ＣＮ１０１３２２２８１Ｂ　在电池中间的贯　气管与车辆的　ＣＮ１　Ｏ２１　７ｌ８８４Ａ　使用热沉散热　穿孔中设置流道　内部空间连接　导热片与电极　ＣＮｌＯ２３５６５０４Ｂ　ＣＮ１０３７４８７２８Ａ　ＣＮ１０１２６７９６１Ｂ　端子直接接触　ＣＮ１０３１２５０４６Ａ　基于车内温度与　对冷却液过滤处　通过阀来控制空气　现代　电池温度的比较　理和除气泡处理　流动路径的选择　结果，控制风扇　ＣＮｌ０２９７４１７０Ａ、　ＣＮ１０４６７５５８３Ａ　ＣＮ１０３ｌ１２３３ＩＡ　ＣＮ１０３８１１７８２Ａ　热管散将电池浸在　热　冷　却　剂　中　ＣＮ１　０４７　１６３９９Ａ　ＣＮ１０４２８２９６４Ａ　利用两个板上孔　的重叠面积大　三星　小来调节流量　ＣＮ１００４４９８６　ＩＣ　在流道中设置凸　使与机动车辆的行　使冷却剂以自　起、隔离件或引导　驶方向相反地流动　然的非强迫的　多冷却介质循环　件使冷却剂流形成　的行驶气流转向　方式流动而不　路径进行冷却　湍流ＣＮ１　８４８５１　９Ａ、　到余热对流器上　使用驱动器　ＣＮ１０２９６９５４４Ａ　ＣＮ１０Ｏ４５４６５７Ｃ　ＣＮ１０４１５９７６９Ａ　ＣＮ１Ｏ２２７Ｏ７７６Ｂ　４．２欧美企业的技术特点和典型专利　１０４一■节能减排　申请人　控制方法　２０石油和化工设备　１６年第１９卷　冷却介质的处理　冷却流道的改进　与车辆之间的配　冷却部件的改进　冷却系统的改进　置　使用热保护材料控　博世　制电池的热扩散　ＣＮ１０３５４５５６６Ａ　双冷却管道且冷却　介质流动方向相反　ＣＮ１Ｏ２２３７５６１Ｂ　热分散构件与导　热片热连接；热　采用冷却介质的蒸　耗散构件与热分　发一冷凝系统进行冷　散构件热联接　却ＣＮ１０２３１５５００Ｂ　ＣＮ１０２３ｌ５５０１Ｂ　戴姆勒　调整水和乙醇的　流道壁为不同材料　比例ＵＳ８８６２４１４Ｂ２　制成的双层结构　ＵＳ２０１０１０４９３８Ａ１　利用电池壳体的　使电池的冷却系统与　一端延伸进行散　车辆的空调系统相耦　热ＣＮｌＯ１７７２８５７Ａ　合ＤＥ１０２０１　１　１０５３６６ＡＩ　串行冷却和并行冷却　双模式ＣＮ１０２２７５５２１Ａ　特斯拉　控制电池组的温度　在冷却板的外周部　同时进行乘　冷却板一部　不超过当前电荷状　用扰流器进行扰　员舱的加热　分在电池壳　被动冷却系统和主动　通用　态的最大允许温度　流ＣＮ１０３８２５０６６Ａ　形成冷却介质流道　和电池的冷却　体的内部，一　冷却系统的双系统设　ＣＮｌ０２３７６９９５Ｂ　ＣＮ１０２１ｌ７９０４Ｂ　ＣＮ１０１３８６２８５Ｂ　部分露在外部　计ＣＮ１０３５７９７１４Ａ　ＣＮｌＯ２６８３７６６Ａ　４＿３中国企业的技术特点和典型专利　申请人　控制方法　冷却介质的处理　冷却流道的改进　与车辆之间的配置　冷却部件的改进　冷却系统的改进　根据电池表面温度　含有阻燃材料成　对电池进行有效散热　左前电池箱体与右　散热片间隔固定　吉利　变化趋势，对风机　分的冷却介质　的同时还能够将乘员　前电池箱体设在地　在导电片的表面　风量进行实时修正　ＣＮｌＯ３７７９６３２Ａ　舱内的空气排出到车　板下中央通道两侧　上形成汇流排　ＣＮｌＯ３９０４３８４Ａ　身夕ｌＣＮ１０４７Ｏ１５８６Ａ　ＣＮ２０１７５１２２ＩＵ　ＣＮ１０３４９ＯＯ３２Ａ　预测模块预测电　北汽福　池的温升状态，　判断是否进入提　田　前开启散热模式　ＣＮ１０４７３３８０１Ａ　进风管道向动力电　并行冷却和串　通过冷却风道设计均　半导体冷却　匀冷去口ＣＮ１Ｏ２８９１３４２Ｂ　池输送车厢内部空　行冷却并用　气ＣＮｌＯ３１２３９９４Ｂ　ＣＮ２Ｏ３６６００１８Ｕ　ＣＮ２０２３Ｏ８２２２Ｕ　北汽　新能源　国家　根据环境温度自　动调节散热功能　电网　ＣＮ２０４２０４９９５Ｕ　比较车厢内外的温　度，根据比较结果　控制电池模块的　多通进气口和多　通排气口的开闭　ＣＮ１０２３４ＯＯ４５Ａ　流道内设置水吸附剂　ＣＮ１０４０５１８１７Ａ　进风结构包括引流　板和均匀插接在引　流板上的进风管　ＣＮｌ０１８９４９８５Ｂ　使用热管散热　ＣＮ１０４６８１８９４Ａ　设置相　变　材料吸热　ＣＮ１０３９７２６０２Ａ，　半导体制冷　ＣＮ１Ｏ３９７２６０３Ａ　奇瑞　在电池的正极　利用壳体上的凸台　电池包形状随地板　车辆的空调对　在装配时形成流道　下纵梁的形状变化　片或负极片上　电池进行风冷　设置散热孔　ＣＮ２０３４０６３５　ＩＵ　ＣＮ１０１５５９７０５Ａ　ＣＮ１　０２２９０５９６Ａ　ＣＮ１Ｏ２１３９６４６Ｂ　比亚迪　金属风道与单体电池　的电极端子绝缘导热　连接ＣＮ２０１４３０１８５Ｙ　热交换系统包括　导热管设置在　热交换器、冷却　电芯的内部　液循环管道以及　ＣＮ２Ｏ２Ｏ４２５５４Ｕ　制冷剂循环管道　ＣＮ２Ｏ２Ｏ７６３８６Ｕ　（下转１０１页）　第１２期　周建渤海油田生产污水处理问题及改进措施研究　一　０　一　用，气浮原有溶气气浮方式己经不能实现，只能　接旋流分离，实现对罐底泥沙较为有效的排出。　（４）对气浮进行改造，将气泡发生装置喷射　诱导释气方式改为多相流溶气释放方式，效果较　好。装置外部设置溶气罐和多相泵，避免设置曝　气头，产生堵塞。　进行重力沉降，入口含油１　ｌ　５　ｐｐｍ，出口含油８５　ｐｐｍ左右。　（５）某油田生产水缓冲罐原设计通过罐内堰板　式收油槽收集罐内部上浮的污油，由于收油面积　有限，导致收油效果不佳，不能有效收集浮油。　２改进措施　经过对以上问题的研究及现场及厂家调研，　总结出以下系列解决措施。　（１１将斜板除油器内部填料更换为不锈钢材　质，除油效率有所提高。某平台斜板除油器完成　内部不锈钢填料更换工作后效果对比为：更换　前，进出口含油分别为６４５／１９２　ｍｇ／Ｌ，除油效率为　７０．２％：更换后出口含油降低至ｌ１３ｍｇ／Ｌ，除油效　率提高至８２．２％。　（２）在斜板除油器水室顶部设置一条向下倾斜　的３”管线，管线顶端焊接漏斗型收油槽，与污油　（５）在污水缓冲罐内设置浮筒收油装置。该　装置利用浮力原理始终浮于液面，同时承载收油　口，使收油口离液面的高度固定，便于收集浮于　水面上的油。设备投用后，从现场连续化验监测　的数据看，缓冲罐出口水质含油下降２０　ｐｐｍ。　３结语　通过各油田现场的调研，所研究的措施可较　好地解决生产污水流程中的诸多问题，较好地改　善油水分离效果，设备较为简单易行，实现了降　本增效。该措施可在今后的油田在役改造项目中　考虑应用，以保证油田生产污水的处理效果。　管线连接。漏斗型油槽的高度略低于水室的正常　液位，可以在正常运行的情况下进行收油作业。　同时增加了油槽冲洗管线，为避免油泥聚集而堵　塞收油口，便于污油排出。　（３）鉴于油泥大量产生，在斜板除油器底部增　设Ｔｏｒｅ　ＯＶＤ罐底排泥装置，Ｔｏｒｅ　ＯＶＤ（Ｔｏｒｅ　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｖｅｓｓｅｌ　Ｄｅｓａｎｄｅｒ）技术能够将容器底部的砂、油泥直　（上接ｌＯ４页）　◆参考文献　［１】《海洋石油工程设计指南》编委会编著．海洋石油工程设　计指南［Ｍ】　Ｅ京：石油工业出版社，２００７．　【２】莫汝郡．油田采出水处理工艺改造及效果［Ｊ］．中国科技纵　横，２０１１，（６）：１４３．　收稿日期：２０１６．０８．２９；修回日期：２０１６－１０．１２　电池散热研究主要集中在冷却部件的改进、　冷却系统的设计、冷却流道的设计上，其次是冷　却控制方法和冷却装置与车辆之间的配置，有少　部分专利涉及到对冷却介质的处理。国外企业研　究涉及面广，除了考虑冷却效率和减小温差等基　通过对纯电动汽车的电池散热管理领域的专　利分析，有助于了解本行业的国际发展态势、技　术研究方向和竞争对手专利布局情况，国内企业　可据此制定和运用相应的竞争策略，比如跟随专　利技术较强的申请人积极进行专利技术研发，或　本需求之外，同时还已经考虑到车辆使用中乘客　的舒适度需求如降低噪音，除了对冷却部件和流　道的改进外，还考虑到对冷却液的处理。国内企　业的研究主要集中在冷却流道、冷却回路、冷却　系统的设计上，解决的问题主要集中在提高冷却　效率，简化结构，在对冷却的控制方法方面的研　究较少。国内企业应当加强对冷却控制方法的研　究，更好地从控制上来实现高效散热以及其他需　求。另外，对冷却液处理以提高冷却效果领域方　面，国内还存在技术空白，国内企业应当加快研　究，填补技术空白。　５结束语与专利技术较强的申请人进行合作，以提高竞争　实力。了解现有的电池散热管理的专利技术，避　免重复研究，及时规避竞争对手授权专利，并结　合自身的技术特长，研究开发更为高效、节能环　保的电池散热技术。　◆参考文献　［１】朱晖，张逸成，朱昌平，等．电动汽车电池组热管理系统　的研翘Ｊ］．实验室研究与探索，２０１　１，３０（６）：８－１０．　［２】吴泽民，潘香英，冯超．纯电动汽车电池组热管理系统设　计［Ｊ］．汽车电器，２０１３，（１）：１０－１２．　ｌｌ５［稿日期：２０ｌ６－Ｏ９—Ｄ６；修回日期；２０ｌ６－　０－ｌｌ