一種動力電池組的複合散熱裝置製造方法
2023-04-23 01:36:01 1
一種動力電池組的複合散熱裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種動力電池組的複合散熱裝置，包括箱體、蓋板、單體電池、相變材料層、多孔表面熱管、散熱片、風扇；箱體內放置由多個單體電池構成的電池組；各相鄰電池單體之間具有縫隙，在縫隙內填充相變材料層，並在相變材料層內嵌入多孔表面熱管，多孔表面熱管內通有液體冷卻工質，散熱片安裝在蓋板上，該多孔表面熱管與散熱片連接，蓋板與箱體密封配合，風扇安裝在散熱片的頂端。電池組產生的熱量通過相變材料層儲存，相變材料層中的熱量再通過多孔表面熱管傳送至散熱片，最後導出至外部環境。根據電池組產生熱量的大小決定開啟風扇的數量以強制散熱，維持電池本身溫度不會因為電池組產生的熱量急劇增加而升高，提高了電池的安全性和壽命。
【專利說明】—種動力電池組的複合散熱裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動汽車動力電池散熱技術，尤其涉及一種動力電池組的複合散熱裝置。
【背景技術】
[0002]能源與環境已成為當前全球最為關注的問題，傳統的以汽油或柴油作為燃料的常規內燃機熱效率低，不僅造成能源浪費，引發能源危機，還帶來嚴重的環境汙染和環境惡化。而電動汽車因具有節能、環保、可使用多種能源、噪音低等很多優點受到了極大的重視。
[0003]電池作為電動汽車中的關鍵部件，它的性能直接影響電動汽車的運行狀況，而溫度又是影響動力電池性能的重要因素。當車輛在高速、低速、加速、減速等交替變換的不同行駛狀況下，電池會以不同倍率放電，產生大量熱量，加上整車設計時電池組空間有限，導致使用過程中的熱量散發較慢，電池溫度極易升高。過高的溫度會導致電池的容量、壽命和能量效率的降低，高溫下若不及時散發熱量，會導致熱失控的產生，嚴重時有發生劇烈膨脹和爆炸的危險。
[0004]目前動力電池的熱管理問題受到了許多電池製造商和專家的廣泛關注，市場上普遍採用的是空冷散熱通風方式，但這種方式冷卻速度慢，電池單體之間溫度分布均勻性差，這對動力電池的安全運行是很不利的。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種動力電池組的複合散熱裝置，與現有技術相比具有散熱量大，散熱效率高，加工簡單，利用相變材料、熱管與風冷複合散熱方式克服了相變材料儲熱後難以快速散熱的技術問題。
[0006]本發明通過下述技術方案實現:
[0007]一種動力電池組的複合散熱裝置，包括箱體1、蓋板5、單體電池3、相變材料層2、多孔表面熱管4、散熱片6、風扇7 ;箱體I內放置由多個單體電池3構成的電池組；各相鄰電池單體之間具有縫隙，在縫隙內填充相變材料層2，並在相變材料層2內嵌入多孔表面熱管4，多孔表面熱管4內通有液體冷卻工質，散熱片6安裝在蓋板5上，該多孔表面熱管4與散熱片6連接，蓋板5與箱體I密封配合，風扇7安裝在散熱片6的頂端。
[0008]所述多孔表面熱管4分為蒸發端8和冷凝端9，所述蒸發端8置於箱體I的內部，並與相變材料層2接觸，冷凝端9穿過蓋板5置於箱體I外部，冷凝端9與蓋板5結合處密封配合。
[0009]所述多孔表面熱管4的蒸發端8表面覆蓋有一層相互粘連的金屬顆粒層8-1，冷凝端9為光滑表面結構。
[0010]所述相變材料層2包括有石墨、碳纖維或碳納米管所組成的複合相變材料。
[0011]所述散熱片6與蓋板5間採用螺釘或焊接連接。
[0012]所述散熱片6為鋁合金或銅。[0013]相對於現有技術，本發明具有如下優點和有益效果:
[0014]本發明通過相變材料層、多孔表面熱管、散熱片以及風扇的組合，形成複合式的多種冷卻方式，可以將電池散熱系統的體積精簡和縮小，有利於散熱系統與電動汽車的融合；通過多種冷卻方式聯合作用，可以有效地控制電池溫度，特別是在惡劣的環境運行時，有效地保障電池單體溫度的均勻性；可以根據電池功率的不同要求，確定風扇開啟的數量。
[0015]本發明使用範圍廣，可以滿足不同動力電池的要求，如鋰離子、鎳氫、鉛酸電池等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明動力電池組的複合散熱裝置結構示意圖；
[0017]圖2為本發明動力電池組的複合散熱裝置去除風扇的俯視示意圖；
[0018]圖3為本發明動力電池組的複合散熱裝置的剖面結構示意圖；
[0019]圖4為本發明動力電池組的複合散熱裝置的多孔表面熱管結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。
[0021]實施例
[0022]如圖1至3所示。本發明動力電池組的複合散熱裝置，包括箱體1、蓋板5、單體電池3、相變材料層2、多孔表面熱管4、散熱片6、風扇7 ;箱體I內放置由多個單體電池3構成的電池組；各相鄰電池單體之間具有縫隙，在縫隙內填充相變材料層2，並在相變材料層2內嵌入多孔表面熱管4，多孔表面熱管4內通有液體冷卻工質，散熱片6安裝在蓋板5上，該多孔表面熱管4與散熱片6連接，蓋板5與箱體I密封配合，風扇7安裝在散熱片6的頂端。
[0023]如圖4所示。所述多孔表面熱管4分為蒸發端8和冷凝端9，所述蒸發端8置於箱體I的內部，並與相變材料層2接觸，冷凝端9穿過蓋板5置於箱體I外部，冷凝端9與蓋板5結合處密封配合。所述多孔表面熱管4的蒸發端8表面覆蓋有一層相互粘連的金屬顆粒層8-1，冷凝端9為光滑表面結構。
[0024]蒸發端8通過相變材料2吸收電池組熱量，冷凝端9伸出電池組外與散熱片6配合釋放熱量。為避免熱量回流，冷凝端9和蒸發端8之間為絕熱端。為了更好的吸熱與散熱，需要增大換熱面積，因此在蒸發端8表面設置了金屬顆粒層8-1附著結構，冷凝端9連接散熱片6散熱，散熱片6與冷凝端9之間塗有耐熱、導熱性能優異的導熱矽脂，由於電池組充放電過程產熱非線性，因此，相變材料層2的潛熱既有熱量緩衝作用又有平衡電池組內整體溫度的作用。
[0025]所述相變材料層2包括有石墨、碳纖維或碳納米管所組成的複合相變材料。所述散熱片6與蓋板5間採用螺釘或焊接連接。所述散熱片6為鋁合金或銅。
[0026]多孔表面熱管4內的液體冷卻工質，把各單體電池3的熱量傳送至冷凝端9，通過散熱片6將熱量輸出到外部環境，根據單體電池3放電倍率或產熱量的大小決定開啟風扇7的數量進行強制散熱。通過這種複合式冷卻方式的有效複合，可以顯著降低電池組的溫度，保證各單體電池3溫度的一致性。
[0027]風扇7的數量開啟的多少由電池組放電倍率或產熱量的大小決定，當動力電池組運行環境比較惡劣(如夏季)或者短時間大功率放電時，動力電池組的溫度進而急劇升高時，箱體內相變材料層2無法滿足電池組散熱的需要，這時需開啟風扇7對冷凝端9與散熱片6進行強制冷卻，加速熱量的擴散，使電池組熱量快速從多孔表面熱管4的蒸發端8向冷凝端9傳遞，達到了散熱的目的。當電池組3無需大功率放電時，熱量降低，此時電池組的散熱方式是依靠相變材料層吸熱與多孔表面熱管4通過散熱片6對環境散熱來實現。
[0028]如上所述便可較好地實現本發明。
[0029]上述實施例為本發明的較佳實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種動力電池組的複合散熱裝置，其特徵在於:包括箱體、蓋板、單體電池、相變材料層、多孔表面熱管、散熱片、風扇；箱體內放置由多個單體電池構成的電池組；各相鄰電池單體之間具有縫隙，在縫隙內填充相變材料層，並在相變材料層內嵌入多孔表面熱管，多孔表面熱管內通有液體冷卻工質，散熱片安裝在蓋板上，該多孔表面熱管與散熱片連接，蓋板與箱體密封配合，風扇安裝在散熱片的頂端。
2.根據權利要求1所述的動力電池組的複合散熱裝置，其特徵在於:所述多孔表面熱管分為蒸發端和冷凝端，所述蒸發端置於箱體的內部，並與相變材料層接觸，冷凝端穿過蓋板置於箱體外部，冷凝端與蓋板結合處密封配合。
3.根據權利要求2所述的動力電池組的複合散熱裝置，其特徵在於:所述多孔表面熱管的蒸發端表面覆蓋有一層相互粘連的金屬顆粒層，冷凝端為光滑表面結構。
4.根據權利要求1所述的動力電池組的複合散熱裝置，其特徵在於:所述相變材料層包括有石墨、碳纖維或碳納米管所組成的複合相變材料。
5.根據權利要求1所述的動力電池組的複合散熱裝置，其特徵在於:所述散熱片與蓋板間採用螺釘或焊接連接。
6.根據權利要求5所述的動力電池組的複合散熱裝置，其特徵在於:所述散熱片為鋁合金或銅。
【文檔編號】H01M10/625GK103682517SQ201310711664
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】湯勇, 陳維, 陸龍生, 胡忠海, 曾健 申請人:華南理工大學