一種基于脈動熱管的電池熱管理系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，包括箱壁上開有通孔的電池模塊箱以及模塊箱頂蓋，所述電池模塊箱內放置有若干電池單體和若干脈動熱管，所述脈動熱管包括蒸發端和冷凝端，所述蒸發端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內的圓形金屬內壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內壁之間的金屬相變材料夾層，所述冷凝端通過通孔伸出電池模塊箱，所述電池單體主要由外殼包裹的電池構成，所述電池單體和脈動熱管的蒸發端間隔設置，所述蒸發端貼合在電池單體的外殼上。本實用新型將金屬相變材料及傳統脈動熱管進行優勢互補，實現了一種新型的電池熱管理系統。
【專利說明】一種基于脈動熱管的電池熱管理系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及動力電池熱管理系統，具體涉及一種基于脈動熱管的電池熱管理系統。
【背景技術】
[0002]面對全球范圍的溫室效應與化石能源短缺的局面，降低碳排放量，尋求新能源被各國提升到了前所未有的戰略高度。新能源汽車由于其能源清潔、無污染排放等優勢在全球性資源緊缺與環境惡化的背景下從概念走向產業蓬勃發展起來，而作為新能源汽車核心環節的動力電池也迎來了較好的發展機遇。但動力電池性能對溫度變化敏感，特別是車輛上運用的大容量、高功率動力電池由于裝載空間有限，需用數量較大，故排列緊密，在車輛不同行駛狀態下電池以不同產熱速率產生大量熱，加上時間積累和空間積累，造成電池熱量分布不均降低電池充放電循環效率，影響電池功率和能量發揮，嚴重時還會導致熱失控，嚴重影響電池壽命和給使用帶來嚴重安全威脅。因此，動力電池熱管理問題嚴重制約著電動汽車等的發展。
[0003]為解決上述問題，目前最常使用的是簡單的空氣冷卻技術和液冷技術，但是由于空冷技術面臨著與電池壁面換熱系數低，冷卻速度慢，效率低等問題，液冷技術也面臨著密封性要求高，質量相對較大，維護保養復雜，結構相對復雜等弊端，所以這兩種技術都無法良好的解決動力電池的熱管理問題。因此確保動力電池在各種工作環境與狀態中保持溫度的分布均勻與穩定，仍是個急需解決的問題。近年來，對相變材料的熱學性能的運用成為熱門研究課題，而金屬相變材料由其獨特的高換熱性能，和良好的適用性，極大地提高了熱交換效率，同時傳統脈動熱管作為高效換熱元件，具有高效換熱，安裝簡易，穩定等特點，所以將金屬相變材料及傳統脈動熱管進行優勢互補，結構結合加工成為新型脈動熱管，再運用于動力電池的熱管理系統中，是解決這一問題的良好途徑，也為動力電池的熱管理技術提供了新思路，新方向。
【發明內容】
[0004]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，將金屬相變材料及傳統脈動熱管進行優勢互補，實現了一種新型的電池熱管理系統。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]—種基于脈動熱管的電池熱管理系統，包括箱壁上開有通孔的電池模塊箱以及模塊箱頂蓋，所述電池模塊箱內放置有若干電池單體和若干脈動熱管，所述脈動熱管包括蒸發端和冷凝端，所述蒸發端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內的圓形金屬內壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內壁之間的金屬相變材料夾層，所述冷凝端通過通孔伸出電池模塊箱，所述電池單體主要由外殼包裹的電池構成，所述電池單體和脈動熱管的蒸發端間隔設置，所述蒸發端貼合在電池單體的外殼上。[0007]所述電池單體的外殼包括里層、外層以及填充在里層和外層之間的金屬變相材料夾層，外殼的里層和外層由絕緣的高導熱材料構成。
[0008]所述電池模塊箱的箱壁包括內壁、外壁以及填充在內壁和外壁之間的金屬變相材料夾層，箱壁的里層和外層由板材構成。
[0009]所述脈動熱管的蒸發端來回彎曲的貼合在電池單體的外殼上。
[0010]所述脈動熱管的冷凝端的縱截面為圓形。
[0011 ] 所述脈動熱管通過導熱粘合劑貼合在電池單體的外殼上。
[0012]所述電池單體為長方體。
[0013]本實用新型的有益效果:1、本實用新型通過電池單體和脈動熱管間隔設置，脈動熱管貼合在電池單體的外殼上，脈動熱管將電池的熱量通過外殼和脈動熱管傳遞到外部環境中，實現了散熱大、散熱效果高以及加工簡單的電池熱管理系統；2、本實用新型的脈動熱管包括蒸發端和冷凝端，蒸發端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內的圓形金屬內壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內壁之間的金屬相變材料夾層，該結構增大了脈動熱管與電池單體的接觸面積，散熱效果高；3、本實用新型的電池單體的外殼包括里層、外層以及填充在里層和外層之間的金屬變相材料夾層，外殼的里層和外層由絕緣的高導熱材料構成，該結構加強了電池單體的熱交換效率，同時部分熱量能夠存儲在金屬變相材料夾層中，在低溫環境中加熱電池保持恒定溫度；4、本實用新型的電池模塊箱的箱壁包括內壁、外壁以及填充在內壁和外壁之間的金屬變相材料夾層，箱壁的里層和外層由板材構成，該結構加強了箱內外的熱交換效率，同時部分熱量能夠存儲在金屬變相材料夾層中，在低溫環境中對箱內加熱保持恒定溫度；5、本實用新型的冷凝端通過通孔伸出電池模塊箱，利用電動汽車等行進中的空氣橫掠冷凝端加速熱量傳遞；6、本實用新型具有效率高、節能環保、結構簡單、使用壽命長、運行穩定可靠的優點，在無需額外消耗電池電量的情況下，對電動汽車的動力電池進行高效熱管理，適用于各種依靠動力電池驅動的電動設備，具有廣闊的市場前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0015]圖2為本實用新型的側視圖。
[0016]圖3為脈動熱管的結構示意圖。
[0017]圖4為脈動熱管的的分布示意圖。
[0018]圖5為電池單體的結構示意圖。
[0019]圖6為電池模塊箱箱壁的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0021]如圖1所示，一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，包括箱壁上開有通孔8的電池模塊箱3以及模塊箱頂蓋2，所述電池模塊箱3內放置有若干電池單體I和若干脈動熱管4，所述脈動熱管4包括蒸發端5和冷凝端6，脈動熱管4的蒸發端5來回彎曲的貼合在電池單體I的外殼上如圖2所示，所述冷凝端6通過通孔8伸出電池模塊箱3，利用電動汽車等行進中的空氣橫掠冷凝端6加速熱量傳遞；電池單體I的尺寸按照電池模塊箱3的尺寸設計，電池電池單體I的底部與電池模塊箱3貼合，所述電池單體I主要由外殼包裹的電池7構成，其中電池7可采用鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等所有在充放電過程中有熱量產生的電池與動力電池，電池單體I為長方體，所述電池單體I和脈動熱管4的蒸發端5間隔設置，所述蒸發端5貼合在電池單體I的外殼上，未貼合蒸發端5的電池單體I側壁與電池模塊箱3貼合。
[0022]如圖3所示，所述蒸發端5包括方形金屬外壁51、包裹在方形外壁內的圓形金屬內壁52以及填充在方形金屬外壁51和圓形金屬內壁52之間的金屬相變材料夾層,方形金屬外壁51和圓形金屬內壁53是由高導熱銅材或者高導熱鋁材制成，將蒸發端5設計成該種結構增大了脈動熱管4與電池單體I的接觸面積，散熱效果高。
[0023]如圖4所示，所述脈動熱管4的冷凝端6的縱截面為圓形，冷凝端6可以彎折成任何幾何形狀，同時可以結合電池局部產熱不均的特點，在產熱多的兩級附近緊密排布，其余部分均勻排布以適應不同的散熱要求。
[0024]如圖5所示，所述電池單體I的外殼包括里層、外層以及填充在里層和外層之間的金屬變相材料夾層，外殼的里層和外層由絕緣的高導熱材料構成。該結構加強了電池單體I的熱交換效率，同時部分熱量能夠存儲在金屬變相材料夾層中，在低溫環境中加熱電池保持恒定溫度。
[0025]如圖6所示，所述電池模塊箱3的箱壁包括內壁、外壁以及填充在內壁和外壁之間的金屬變相材料夾層，箱壁的里層和外層由板材構成。該結構加強了箱內外的熱交換效率，同時部分熱量能夠存儲在金屬變相材料夾層中，在低溫環境中對箱內加熱保持恒定溫度。
[0026]上述的電池熱管理系統中，脈動熱管4與電池單體I之間以及電池單體I與電池模塊箱3之間的貼合均采用導熱粘合劑，導熱粘合劑不僅起固定作用，而且增大了脈動熱管4與電池單體I之間的接觸面積以及電池單體I與電池模塊箱3之間的接觸面積。其中導熱粘合劑為高導熱系數的導熱粘合劑，包括常用絕緣以及非絕緣導熱粘合劑、以及在這些導熱粘合劑添加納米銅粉等金屬納米級微米級各種級別顆粒或粉末，或添加碳納米管、石墨等非金屬系高導熱納米級微米級各種級別粒子或粉末，制備成具有高導熱系數的導熱粘合劑。
[0027]上述的電池熱管理系統通過在電池模塊箱3的箱壁，脈動熱管4的管壁，電池單體I的外殼中運用金屬相變材料夾層，來加強熱交換效率，具有效率高、節能環保、結構簡單、使用壽命長、運行穩定可靠的優點，在無需額外消耗電池電量的情況下，對電動汽車的動力電池進行高效熱管理，適用于各種依靠動力電池驅動的電動設備，具有廣闊的市場前景。
[0028]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，其特征在于:包括箱壁上開有通孔(8)的電池模塊箱(3)以及模塊箱頂蓋(2)，所述電池模塊箱(3)內放置有若干電池單體(I)和若干脈動熱管(4)，所述脈動熱管(4)包括蒸發端(5)和冷凝端(6)，所述蒸發端(5)包括方形金屬外壁(51)、包裹在方形外壁內的圓形金屬內壁(52)以及填充在方形金屬外壁(51)和圓形金屬內壁(52)之間的金屬相變材料夾層，所述冷凝端(6)通過通孔(8)伸出電池模塊箱(3)，所述電池單體(I)主要由外殼包裹的電池(7)構成，所述電池單體(I)和脈動熱管(4)的蒸發端(5)間隔設置，所述蒸發端(5)貼合在電池單體(I)的外殼上。
2.根據權利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，其特征在于:所述電池單體(I)的外殼包括里層、外層以及填充在里層和外層之間的金屬變相材料夾層，外殼的里層和外層由絕緣的高導熱材料構成。
3.根據權利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，其特征在于:所述電池模塊箱(3)的箱壁包括內壁、外壁以及填充在內壁和外壁之間的金屬變相材料夾層，箱壁的里層和外層由板材構成。
4.根據權利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，其特征在于:所述脈動熱管(4)的蒸發端(5)來回彎曲的貼合在電池單體(I)的外殼上。
5.根據權利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，其特征在于:所述脈動熱管(4)的冷凝端(6)的縱截面為圓形。
6.根據權利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，其特征在于:所述脈動熱管(4 )通過導熱粘合劑貼合在電池單體(I)的外殼上。
7.根據權利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，其特征在于:所述電池單體(I)為長方體。
【文檔編號】H01M10/613GK203690446SQ201420002313
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月2日 優先權日:2014年1月2日
【發明者】饒中浩, 梁運民, 劉新健, 金玉, 黃能 申請人:中國礦業大學