一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)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?zé)峁芾硐到y(tǒng)，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(nèi)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(fā)端和冷凝端，所述蒸發(fā)端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內(nèi)的圓形金屬內(nèi)壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內(nèi)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(gòu)成，所述電池單體和脈動熱管的蒸發(fā)端間隔設(shè)置，所述蒸發(fā)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(tǒng)脈動熱管進行優(yōu)勢互補，實現(xiàn)了一種新型的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。
【專利說明】一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，具體涉及一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]面對全球范圍的溫室效應(yīng)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(zhàn)略高度。新能源汽車由于其能源清潔、無污染排放等優(yōu)勢在全球性資源緊缺與環(huán)境惡化的背景下從概念走向產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展起來，而作為新能源汽車核心環(huán)節(jié)的動力電池也迎來了較好的發(fā)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(shù)量較大，故排列緊密，在車輛不同行駛狀態(tài)下電池以不同產(chǎn)熱速率產(chǎn)生大量熱，加上時間積累和空間積累，造成電池?zé)崃糠植疾痪档碗姵爻浞烹娧h(huán)效率，影響電池功率和能量發(fā)揮，嚴重時還會導(dǎo)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?zé)峁芾韱栴}嚴重制約著電動汽車等的發(fā)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(shù)和液冷技術(shù)，但是由于空冷技術(shù)面臨著與電池壁面換熱系數(shù)低，冷卻速度慢，效率低等問題，液冷技術(shù)也面臨著密封性要求高，質(zhì)量相對較大，維護保養(yǎng)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜等弊端，所以這兩種技術(shù)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(huán)境與狀態(tài)中保持溫度的分布均勻與穩(wěn)定，仍是個急需解決的問題。近年來，對相變材料的熱學(xué)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(tǒng)脈動熱管作為高效換熱元件，具有高效換熱，安裝簡易，穩(wěn)定等特點，所以將金屬相變材料及傳統(tǒng)脈動熱管進行優(yōu)勢互補，結(jié)構(gòu)結(jié)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(tǒng)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(shù)提供了新思路，新方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，將金屬相變材料及傳統(tǒng)脈動熱管進行優(yōu)勢互補，實現(xiàn)了一種新型的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，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(nèi)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(fā)端和冷凝端，所述蒸發(fā)端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內(nèi)的圓形金屬內(nèi)壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內(nèi)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(gòu)成，所述電池單體和脈動熱管的蒸發(fā)端間隔設(shè)置，所述蒸發(fā)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(dǎo)熱材料構(gòu)成。
[0008]所述電池模塊箱的箱壁包括內(nèi)壁、外壁以及填充在內(nèi)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(gòu)成。
[0009]所述脈動熱管的蒸發(fā)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(dǎo)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(shè)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(huán)境中，實現(xiàn)了散熱大、散熱效果高以及加工簡單的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)；2、本實用新型的脈動熱管包括蒸發(fā)端和冷凝端，蒸發(fā)端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內(nèi)的圓形金屬內(nèi)壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內(nèi)壁之間的金屬相變材料夾層，該結(jié)構(gòu)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(dǎo)熱材料構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)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(huán)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(nèi)壁、外壁以及填充在內(nèi)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(gòu)成，該結(jié)構(gòu)加強了箱內(nèi)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(huán)境中對箱內(nèi)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(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)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(qū)動的電動設(shè)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(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實用新型的側(cè)視圖。
[0016]圖3為脈動熱管的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6為電池模塊箱箱壁的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)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?zé)峁芾硐到y(tǒng)，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(nèi)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(fā)端5和冷凝端6，脈動熱管4的蒸發(fā)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(shè)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(gòu)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(chǎn)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(fā)端5間隔設(shè)置，所述蒸發(fā)端5貼合在電池單體I的外殼上，未貼合蒸發(fā)端5的電池單體I側(cè)壁與電池模塊箱3貼合。
[0022]如圖3所示，所述蒸發(fā)端5包括方形金屬外壁51、包裹在方形外壁內(nèi)的圓形金屬內(nèi)壁52以及填充在方形金屬外壁51和圓形金屬內(nèi)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(nèi)壁53是由高導(dǎo)熱銅材或者高導(dǎo)熱鋁材制成，將蒸發(fā)端5設(shè)計成該種結(jié)構(gòu)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(jié)合電池局部產(chǎn)熱不均的特點，在產(chǎn)熱多的兩級附近緊密排布，其余部分均勻排布以適應(yīng)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(dǎo)熱材料構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)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(huán)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(nèi)壁、外壁以及填充在內(nèi)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(gòu)成。該結(jié)構(gòu)加強了箱內(nèi)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(huán)境中對箱內(nèi)加熱保持恒定溫度。
[0026]上述的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)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(dǎo)熱粘合劑，導(dǎo)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(dǎo)熱粘合劑為高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱粘合劑，包括常用絕緣以及非絕緣導(dǎo)熱粘合劑、以及在這些導(dǎo)熱粘合劑添加納米銅粉等金屬納米級微米級各種級別顆?；蚍勰蛱砑犹技{米管、石墨等非金屬系高導(dǎo)熱納米級微米級各種級別粒子或粉末，制備成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱粘合劑。
[0027]上述的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)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(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)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(qū)動的電動設(shè)備，具有廣闊的市場前景。
[0028]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)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(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，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(nèi)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(fā)端(5)和冷凝端(6)，所述蒸發(fā)端(5)包括方形金屬外壁(51)、包裹在方形外壁內(nèi)的圓形金屬內(nèi)壁(52)以及填充在方形金屬外壁(51)和圓形金屬內(nèi)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(gòu)成，所述電池單體(I)和脈動熱管(4)的蒸發(fā)端(5)間隔設(shè)置，所述蒸發(fā)端(5)貼合在電池單體(I)的外殼上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，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(dǎo)熱材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于:所述電池模塊箱(3)的箱壁包括內(nèi)壁、外壁以及填充在內(nèi)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(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于:所述脈動熱管(4)的蒸發(fā)端(5)來回彎曲的貼合在電池單體(I)的外殼上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于:所述脈動熱管(4 )通過導(dǎo)熱粘合劑貼合在電池單體(I)的外殼上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈動熱管的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，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(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】饒中浩, 梁運民, 劉新健, 金玉, 黃能 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)