一種熱管理裝置及動力電源裝置的制作方法

本發明涉及電池熱管理技術領域，具體而言，涉及一種熱管理裝置及動力電源裝置。

背景技術：

現有的一些技術中，電動汽車的動力電池組大多采用S形水冷板對電池進行散熱管理。S形水冷板繞行于電池模組內，與電芯接觸，吸收電池工作過程中散發出的熱量。但是，該種散熱方式中，水冷板與每個電芯的接觸面積有限，導致散熱效果不理想，無法滿足高散熱需求的動力電池組。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種熱管理裝置及動力電源裝置，以改善上述問題。

本發明較佳實施例提供一種熱管理裝置，應用于動力電池模組，該熱管理裝置包括液冷扁管以及至少一個導熱套筒，其中：

所述導熱套筒套設于所述動力電池模組中的單體電池上，并與所述液冷扁管接觸，以將所述單體電池散發出的熱量傳遞至所述液冷扁管；所述液冷扁管包括進液端、出液端以及連通該進液端和出液端的液體管道，該液冷扁管繞設于所述動力電池模組中的多排電池組之間，通過所述液體管道內冷卻液的流動對所述單體電池進行散熱管理，其中，每排電池組包括數個所述單體電池。

優選地，位于所述動力電池模組中的相鄰兩段液冷扁管之間夾置有至少兩排電池組，該至少兩排電池組中的至少一部分單體電池上套設有所述導熱套筒。

優選地，所述相鄰兩段液冷扁管之間夾置有兩排電池組，該兩排電池組中的每個單體電池上都套設有所述導熱套筒。

優選地，所述導熱套筒的內、外側壁上設有導熱絕緣層。

優選地，所述導熱絕緣層為噴塑絕緣層和氧化絕緣層中的一種。

優選地，所述導熱套筒為鋁質的圓柱形套筒。

優選地，該熱管理裝置包括多個長度小于或等于所述單體電池長度的一半的導熱套筒，每兩個導熱套筒對應一個單體電池，所述兩個導熱套筒分別套設在所述單體電池相對的兩端。

優選地，該熱管理裝置包括兩個所述液冷扁管，該兩個所述液冷扁管分別繞設于所述動力電池模組中，其中一個液冷扁管的進液端與另一個液冷扁管的出液端設置于所述動力電池模組的第一側面，另外的出液端與進液端設置于該動力電池模組中與所述第一側面相對的第二側面。

本發明另一較佳實施例提供一種動力電源裝置，包括動力電池模組以及如上述所述的任意一種熱管理裝置。

優選地，該動力電源裝置還包括設置于所述動力電池模組的相對兩個側面的用于夾持單體電池的第一支撐板和第二支撐板，所述導熱套筒的一端與所述第一支撐板固定連接，另一端與所述第二支撐板可拆卸連接。

本發明實施例提供的熱管理裝置及動力電源裝置中，所述熱管理裝置包括液冷扁管以及至少一個導熱套筒。所述導熱套筒套設于單體電池上，將所述單體電池散發出的熱量傳遞至液冷扁管。所述液冷扁管繞設于動力電池模組中的多排電池組之間，通過液體管道內冷卻液的流動將吸收的熱量散發到動力電池模組外。所述熱管理裝置采取了雙重散熱保障對單體電池進行散熱管理，其一是通過液冷扁管吸收動力電池模組內的單體電池散發出的熱量，其二是通過套設于單體電池上的導熱套筒將未被所述液冷扁管吸收到的剩余熱量中的至少一部分傳遞至液冷扁管，最后再由冷卻液一起將熱量帶出動力電池模組外。與現有的一些技術中應用的S形水冷板相比，本發明實施例提供的熱管理裝置具有更好的散熱效果，能夠滿足高散熱需求的動力電池模組，進而更好的保障動力電源裝置的使用安全。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種動力電源裝置的爆炸示意圖；

圖2為本發明實施例提供的一種套設有導熱套筒的單體電池的立體結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的另一種套設有導熱套筒的單體電池的立體結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種液冷扁管的立體結構示意圖；

圖5A為本發明實施例提供的一種液冷扁管與單體電池的貼合面積分析示意圖；

圖5B為本發明實施例提供的一種液冷扁管在動力電池模組中的繞設方式示意圖；

圖6為本發明實施例提供的兩個液冷扁管分別繞設于動力電池模組中時的一種繞設方式示意圖。

圖標：100-動力電源裝置；200-動力電池模組；300-熱管理裝置；220-單體電池；310-液冷扁管；320-導熱套筒；312-進液端；314-出液端；316-液體管道；230-第一夾置部分；240-第二夾置部分；250-第三夾置部分；400-第一支撐板；500-第二支撐板；420-第一集流板；520-第二集流板。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，是本發明實施例提供的一種動力電源裝置100的立體結構示意圖。該動力電源裝置100包括動力電池模組200和應用于該動力電池模組200的熱管理裝置300。其中，所述動力電池模組200包括多排層疊排列的電池組。每排電池組包括數個單體電池220。所述熱管理裝置300包括液冷扁管310以及至少一個導熱套筒320。

如圖1所示，所述導熱套筒320套設于所述動力電池模組200中的單體電池220上，并與所述液冷扁管310接觸，用于吸收所述單體電池220散發出的熱量并將吸收到的熱量傳遞至所述液冷扁管310。所述導熱套筒320與所述單體電池220的對應關系通常情況下是一對一，具體可參見圖2示出的套設有導熱套筒320的單體電池220的立體結構圖。當然，可以理解，在其他實施例中，兩者的對應關系也可以是多對一，即一個單體電池220上套設有兩個或兩個以上的導熱套筒320。參見圖3，作為一種實施方式，該種多對一的情形可以是一個單體電池220的兩端各套設一長度小于或等于單體電池220長度一半的導熱套筒320。

再如圖1所示，所述液冷扁管310的設置方式為繞設于所述動力電池模組200中的多排電池組之間。該液冷扁管310的具體結構可參照圖4。如圖4所示，所述液冷扁管310包括進液端312、出液端314以及連通該進液端312和出液端314的液體管道316。冷卻液由所述進液端312流入所述液冷扁管310后，經所述液體管道316到達出液端314，最后再從所述出液端314流出所述液冷扁管310。冷卻液在流動過程中吸收單體電池220散發出的熱量以及所述導熱套筒320傳遞過來的熱量，然后將熱量帶出動力電池模組200外，達到對單體電池220進行散熱管理的目的。

所述熱管理裝置300中的導熱套筒320包覆在單體電池220外，能夠全方位的吸收單體電池220散發出的熱量，與僅使用液冷扁管310進行散熱相比，散熱效率明顯提升。詳細地，參見圖5A，可以看出，當未套設所述導熱套筒320時，每個單體電池220與繞設的液冷扁管310之間的接觸面積大約僅占該單體電池總表面積的1/4，也就是圖中所示的夾角55.46°對應的表面積，其他部分則是與空氣接觸，而空氣是熱的不良導體。所以，增設導熱套筒與單純采用液冷扁管進行散熱相比，有效增大了傳熱效率。

可以理解，所述液冷扁管310在所述動力電池模組200中的繞設形式有多種。作為一種可能的繞設方式，如圖5B所示，所述動力電池模組200包括6排電池組，所述液冷扁管310在該動力電池模組200中的繞設方式為由下至上相鄰兩段液冷扁管310之間夾置的電池組的排數分別為3、2和1，并相應地依次命名為第一夾置部分230、第二夾置部分240和第三夾置部分250。

不難看出，所述第一夾置部分230中位于中間一排的電池組未與所述液冷扁管310產生直接接觸。由此，該排電池組中單體電池220散發的熱量不能及時的被液冷扁管310吸收，導致熱量在此處聚積，從而造成動力電池模組200的安全隱患。基于此，在該第一夾置部分230中的上下兩排電池組中選取至少一部分單體電池220套設所述導熱套筒320，以使所述導熱套筒320吸收其套設在的或者與其相接觸的單體電池220散發的熱量，并將熱量傳遞至液冷扁管310，進而有效緩解熱量聚積。

如果上述兩排電池組中均只有部分單體電池220套設有所述導熱套筒320時，作為優選地，位于同一排的任意兩個相鄰的導熱套筒320間應幾乎為等距離間隔。比如，位于上面一排的每兩個相鄰的導熱套筒320之間間隔2或3個單體電池220。當然，可以理解，如果在上述兩排電池組中的每一個單體電池220上都套設所述導熱套筒320，如此，能夠更好的緩解熱量的聚積

所述第二夾置部分240中包括兩排電池組。其中上面一排電池組的上表面和下面一排電池組的下表面與所述液冷扁管310直接接觸，該兩排電池組中的單體電池220散發的熱量通過與所述液冷扁管310接觸的表面傳遞至所述液冷扁管310，進而通過液冷扁管310內冷卻液的流動將熱量散發到動力電池模組200外。但是，由于另外兩個表面沒有與所述液冷扁管310直接接觸，部分熱量會聚積在兩排電池組之間，導致熱量散發不充分，造成動力電池模組200的安全隱患。鑒于此，在該第二夾置部分240的兩排電池組中選取至少一部分單體電池220套設所述導熱套筒320，可以有效緩解熱量在兩排電池組之間的聚積。

所述第一夾置部分230包括一排電池組。該排電池組的上、下兩個表面與所述液冷扁管310直接接觸。該排電池組中的單體電池220散發的熱量能夠通過與所述液冷扁管310接觸的兩個表面傳遞至所述液冷扁管310，進而通過所述液冷扁管310內冷卻液的流動將熱量散發至動力電池模組200外。不過，仍需要考慮的是，該排電池組中相鄰的單體電池220之間依舊會聚積部分熱量，無法及時傳遞至液冷扁管310。鑒于此，在該排電池組中的一部分或全部單體電池220上套設所述導熱套筒320，可有效緩解熱量的聚積。

根據上述實施方式的描述可以看出，在相鄰兩段液冷扁管310之間夾置的至少一排電池組中選取至少一部分或者全部的單體電池220套設所述導熱套筒320，可以有效緩解動力電池模組200內熱量的聚積，提高動力電池模組200的安全性及可靠性。

需要強調的是，上述實施方式僅是示例性地，在其他實施例中，位于所述動力電池模組200內的相鄰兩段液冷扁管310之間夾置的電池組的排數可以為任意數目，不受上述具體描述的限制。

本實施例中，所述液冷扁管310的基材可以是但不限于鋁質口琴管。所述鋁質口琴款即為鋁合金制成的口琴扁管。鋁合金密度低，但強度較高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優良的導熱性和抗腐蝕性。使用所述鋁質口琴管既便于將其制作為本實施例所需的扁管形狀，又可提升散熱效率。由圖4容易看出，繞設于所述動力電池模組200內的液冷扁管310與單體電池220的接觸面為曲面形狀，整個管體的表面呈波浪形。如此，可以有效增大液冷扁管310與每排電池組的接觸面積，與平滑的表面相比，具有更高的散熱效率。

本實施例中，所述導熱套筒320為金屬套筒，可選地，如鋁質的圓柱形套筒。容易理解，所述導熱套筒320可以是與液冷扁管310相同的材質，但又不限制于此，比如還可以是銅質套筒。套設于單體電池220上的導熱套筒320能夠全方位的吸收單體電池220散發出的熱量。再基于鋁、銅等的優良導熱性，所述導熱套筒320吸收到的熱量能夠及時的傳遞至液冷扁管310，進而通過管道內液體的流動將熱量帶出動力電池模組200外。與單獨采用液冷扁管310相比，增設所述導熱套筒320后，動力電池模組200內的整體的散熱效率明顯提升。

更進一步地考慮到，導熱套筒320和液冷扁管310的材質通常都是金屬材質，而金屬具有良好的導電性，一旦單體電池220發生漏電，極易造成動力電池模組200短路，引發爆炸等危險事故。鑒于此，本實施例中，所述導熱套筒320的內、外側面以及液冷扁管310的上、下表面都設有導熱絕緣層。所述導熱絕緣層可以是絕緣噴塑層和氧化絕緣層中的一種。

噴塑處理的方式是利用靜電發生器使待噴涂的粉末帶電后吸附于導熱套筒320或液冷扁管310的表面，而后將表面噴涂的粉末加熱到設定溫度并保溫相應的時間，使之熔化、流平、固化，得到所述絕緣噴塑層。

氧化處理的方式是將導熱套筒320或液冷扁管310置于裝有酸性溶液的電解槽中，電解槽通電后，鋁陽極在外電流作用下發生氧化反應，形成具有絕緣性的三氧化二鋁膜層，即所述絕緣氧化層。

再如圖1所示，所述動力電池裝置中還包括設置于所述動力電池模組200的相對兩個側面的用于夾持單體電池220的第一支撐板400和第二支撐板500。所述第一支撐板400上還插接有第一集流板420，所述第二支撐板500上還插接有第二集流板520。

其中，所述第一支撐板400位于所述動力電池模組200的第一側面，所述第二支撐板500位于所述動力電池模組200的第二側面。當如圖2所示，所述導熱套筒320與單體電池220為一對一的套設關系時，該導熱套筒320可以一端與上述第一支撐板400固定連接，另一端與上述第二支撐板500可拆卸連接。如此，便于整個動力電源裝置100的組裝。又當如圖3所示，所述導熱套筒320與單體電池220為二對一的套設關系時，其中一個導熱套筒320的一端與所述第一支撐板400固定連接，另一個導熱套筒320的一端與所述第二支撐板500固定連接。如此，也便于整個動力電源裝置100的組裝。

此外，為了更進一步的提升熱管理裝置300的散熱效率，如圖6所示，該熱管理裝置300可以包括兩個液冷扁管310。該兩個所述液冷扁管310分別繞設于所述動力電池模組200中，其中一個液冷扁管310的進液端312與另一個液冷扁管310的出液端314設置于所述動力電池模組200的第三側面，另外的出液端314與進液端312設置于該動力電池模組200中與所述第三側面相對的第四側面。

通常，每個動力電池模組200中只設置一個液冷扁管310進行散熱管理。而本實施例中增設一個液冷扁管310的原因是，考慮到冷卻液流入液冷扁管310的進液端312時，其初始溫度較低，流經整個液體管道316的過程中，不斷吸收動力電池模組200內的熱量，到達出液端314時冷卻液的溫度將明顯高于其初始溫度。冷卻液的溫度越高，其與動力電池模組200內的溫度差將越小，熱傳導效率也將逐漸降低，由此造成了動力電池模組200內不同位置的單體電池220存在明顯的溫度差異，對動力電池模組200的荷電狀態造成嚴重不利的影響。增設的液冷扁管310內的冷卻液流動方向與原液冷扁管310內的冷卻液的流動方向相互逆向，如此，可中和動力電池模組200內的溫差，進而達到為所有單體電池220均勻散熱的目的。

本實施例中，作為優選地，兩個液冷扁管310在所述動力電池模組200內并排繞設時，兩者之間間隔一定距離。此外，該兩個液冷扁管310之間的空隙處還可以設置有隔熱性能良好的材料，如硅膠隔熱墊，使兩者之間無法進行熱量傳導。

除并排繞設方式外，所述兩個液冷扁管310還可以交替繞設于所述多排電池組之間。兩者的交替繞設方式可以是，每一排電池組的上表面或下表面僅與所述兩個液冷扁管310的其中之一相接觸。或者是，當一排電池組的上表面和/或下表面與兩個液冷扁管310的其中一個相接觸后，則該表面不再與另一個液冷扁管310接觸。

綜合上述的描述，本發明實施例提供的熱管理裝置及動力電源裝置，采取了雙重散熱保障對單體電池220進行散熱管理。一是，通過液冷扁管310直接吸收動力電池模組200內的單體電池220散發出的熱量；二是，通過套設于單體電池220上的導熱套筒320將未被所述液冷扁管310吸收到的剩余熱量中的至少一部分傳遞至液冷扁管310，最后再通過冷卻液的流動將熱量一起帶出動力電池模組200外。與現有技術相比，本發明實施例提供的熱管理裝置300具有更好的散熱效果，能夠滿足高散熱需求的動力電池模組200，可以更好的保障動力電源裝置100的使用安全。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。

另外應注意到：相似的標號和字母在上面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。