本發(fā)明涉及電池?zé)峁芾?，特別涉及一種基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置。

背景技術(shù)：

1、在電動汽車和便攜式電子設(shè)備領(lǐng)域，電池的性能和安全性是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著電池能量密度的不斷提高，電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量也隨之增加。這些熱量如果不能及時(shí)有效地散發(fā)，會導(dǎo)致電池溫度升高，進(jìn)而影響電池的循環(huán)壽命、性能穩(wěn)定性以及安全性。

2、現(xiàn)有的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)主要采用風(fēng)冷、液冷或相變冷卻等單一冷卻方式。風(fēng)冷系統(tǒng)通過風(fēng)扇驅(qū)動空氣流動，雖然結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，但在高功率或密閉環(huán)境下散熱效果有限。液冷系統(tǒng)通過液體介質(zhì)循環(huán)帶走熱量，散熱效率較高，但系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)成本高。相變冷卻利用相變材料在相變過程中吸收大量潛熱，散熱效果顯著，但相變材料存在熱飽和限制。

3、因此，市場急需一種能夠綜合多種冷卻方式優(yōu)勢，提高散熱效率，同時(shí)降低成本和復(fù)雜性的電池?zé)峁芾斫鉀Q方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對以上問題，本發(fā)明提供了一種基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，通過波節(jié)管的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了相變材料冷卻和液體冷卻的有效耦合，克服傳統(tǒng)電池?zé)峁芾碓O(shè)備散熱性能差和溫度不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，具有高熱交換效率和良好的溫度均勻性。

2、一種基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，包括若干電芯構(gòu)成的電池組，還包括相變冷卻箱體、液冷頂板、液冷底板和若干波節(jié)管；

3、所述相變冷卻箱體為頂部開口的中空長方體結(jié)構(gòu)，相變冷卻箱體的底板上設(shè)置有若干底部電池穿孔和若干波節(jié)管穿孔；

4、所述液冷頂板為固定于相變冷卻箱體頂部的中空結(jié)構(gòu)，并設(shè)置若干貫穿液冷頂板的頂部電池穿孔；液冷頂板的一個(gè)側(cè)面設(shè)置液冷出口；

5、所述液冷底板為中空結(jié)構(gòu)，液冷底板的一個(gè)側(cè)面設(shè)置液冷入口；

6、每根所述波節(jié)管的中間部分的管壁包括若干膨脹部分和收縮部分，膨脹部分和收縮部分交替分布；

7、若干所述波節(jié)管均設(shè)置在所述相變冷卻箱體內(nèi)，波節(jié)管的底部穿過相變冷卻箱體的波節(jié)管穿孔，波節(jié)管的底部端口與所述液冷底板連通，波節(jié)管的頂部端口與所述液冷頂板連通；所述電池組的電芯的長度大于所述相變冷卻箱體的高度與所述液冷頂板厚度之和，電池組的電芯貫穿所述液冷頂板的頂部電池穿孔和所述相變冷卻箱體的底板上的底部電池穿孔；所述液冷頂板、相變冷卻箱體和電池組的電芯圍成的密封腔室用于填充相變材料；所述液冷頂板、波節(jié)管和液冷底板構(gòu)成液冷通道，通過液冷頂板的液冷出口和液冷底板的液冷入口分別連接外部液冷循環(huán)裝置的兩個(gè)液冷端口，實(shí)現(xiàn)液冷冷卻液的循環(huán)流動。

8、優(yōu)選的，所述波節(jié)管的中間部分的管壁的膨脹部分為類八面體結(jié)構(gòu)，水平截面為四角星型。

9、優(yōu)選的，所述波節(jié)管的外壁設(shè)置若干平行于波節(jié)管軸向的翅片。

10、優(yōu)選的，所述翅片為4個(gè)。

11、優(yōu)選的，所述電池組的電芯呈陣列分布，所述波節(jié)管布置于電芯陣列中每四個(gè)相鄰電芯之間的空隙；波節(jié)管的翅片均勻分布于波節(jié)管外壁，各波節(jié)管的每個(gè)翅片擺放于該波節(jié)管周圍四個(gè)電芯兩兩之間的縫隙間。

12、優(yōu)選的，所述液冷底板的內(nèi)部空腔呈相互連通的工字形紋路分布，液冷底板與各個(gè)波節(jié)管的連通處到液冷入口的路徑長度相等。

13、優(yōu)選的，所述液冷頂板的底部設(shè)置若干頂部連接孔，所述液冷底板的頂部設(shè)置若干底部連接孔；所述波節(jié)管的頂部端口通過頂部連接孔與液冷頂板連通；所述波節(jié)管的底部端口通過底部連接孔與液冷底板連通。

14、優(yōu)選的，所述電池組的電芯與所述液冷頂板的頂部電池穿孔的接觸位置通過密封圈進(jìn)行密封；所述電芯與所述相變冷卻箱體的底部電池穿孔的接觸位置通過密封圈進(jìn)行密封；所述波節(jié)管與所述相變冷卻箱體的波節(jié)管穿孔的接觸位置通過密封圈進(jìn)行密封；所述波節(jié)管與所述液冷頂板連接處通過密封圈進(jìn)行密封；所述波節(jié)管與所述液冷底板連接處通過密封圈進(jìn)行密封；所述液冷頂板與所述相變冷卻箱體頂部通過粘連劑進(jìn)行固定和密封。

15、優(yōu)選的，所述液冷底板設(shè)置于電芯下方，液冷底板與電芯底部通過粘連劑固定。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

17、(1)本發(fā)明的電池組電芯經(jīng)相變材料的填充包裹提高了整體的熱吸收能力，同時(shí)波節(jié)管的設(shè)計(jì)增加了液冷通道與相變材料接觸的表面積，波節(jié)管外圍翅片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能，從而提高了液體冷卻的熱交換效率，快速將相變材料儲存的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)移，維持電池組的工作溫度。

18、(2)本發(fā)明的液冷底板內(nèi)的工字紋通道的工字形紋路設(shè)計(jì)保證冷卻液進(jìn)入波節(jié)管時(shí)壓力和溫度的一致性，確保了電芯熱量能夠均勻地從電芯表面?zhèn)鬟f到冷卻系統(tǒng)；相變材料的均勻涂覆進(jìn)一步保證了在相變過程中吸收的熱量分布均勻，避免了局部過熱或過冷現(xiàn)象；液體冷卻系統(tǒng)通過循環(huán)流動的液冷冷卻液，將熱量均勻地帶走，使得電池內(nèi)部各個(gè)電芯溫度均勻，溫差小，實(shí)現(xiàn)了電池內(nèi)部各個(gè)電芯的溫度一致性，這種溫度均勻性對于電池的性能和壽命至關(guān)重要。

19、(3)本發(fā)明采用了液體冷卻與相變材料冷卻相結(jié)合的技術(shù)，融合了兩種冷卻方式的優(yōu)勢：相變材料在相變過程中持續(xù)吸收熱量，液體冷卻系統(tǒng)具有高效熱傳導(dǎo)和對流作用，波節(jié)管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)相變材料和液體冷卻系統(tǒng)的大面積熱交換；此外，借助液體冷卻系統(tǒng)解決相變材料在達(dá)到熱飽和后繼續(xù)散熱的問題，維持電池在一個(gè)相對穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，具有溫度穩(wěn)定性。

20、(4)本發(fā)明的波節(jié)管的膨脹部分采用星型結(jié)構(gòu)，有利于電池組的電芯與波節(jié)管的排列布置，提高空間利用率，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊。

技術(shù)特征：

1.一種基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，包括若干電芯構(gòu)成的電池組，其特征在于，還包括相變冷卻箱體、液冷頂板、液冷底板和若干波節(jié)管；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述波節(jié)管的中間部分的管壁的膨脹部分為類八面體結(jié)構(gòu)，水平截面為四角星型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述波節(jié)管的外壁設(shè)置若干平行于波節(jié)管軸向的翅片。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述翅片為4個(gè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述電池組的電芯呈陣列分布，所述波節(jié)管布置于電芯陣列中每四個(gè)相鄰電芯之間的空隙；波節(jié)管的翅片均勻分布于波節(jié)管外壁，各波節(jié)管的每個(gè)翅片擺放于該波節(jié)管周圍四個(gè)電芯兩兩之間的縫隙間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述液冷底板的內(nèi)部空腔呈相互連通的工字形紋路分布，液冷底板與各個(gè)波節(jié)管的連通處到液冷入口的路徑長度相等。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述液冷頂板的底部設(shè)置若干頂部連接孔，所述液冷底板的頂部設(shè)置若干底部連接孔；所述波節(jié)管的頂部端口通過頂部連接孔與液冷頂板連通；所述波節(jié)管的底部端口通過底部連接孔與液冷底板連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述電池組的電芯與所述液冷頂板的頂部電池穿孔的接觸位置通過密封圈進(jìn)行密封；所述電芯與所述相變冷卻箱體的底部電池穿孔的接觸位置通過密封圈進(jìn)行密封；所述波節(jié)管與所述相變冷卻箱體的波節(jié)管穿孔的接觸位置通過密封圈進(jìn)行密封；所述波節(jié)管與所述液冷頂板連接處通過密封圈進(jìn)行密封；所述波節(jié)管與所述液冷底板連接處通過密封圈進(jìn)行密封；所述液冷頂板與所述相變冷卻箱體頂部通過粘連劑進(jìn)行固定和密封。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述液冷底板設(shè)置于電芯下方，液冷底板與電芯底部通過粘連劑固定。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于波節(jié)管結(jié)構(gòu)的相變液冷耦合電池?zé)峁芾硌b置，涉及電池?zé)峁芾砑夹g(shù)領(lǐng)域，包括液冷頂板、相變冷卻箱體、液冷底板、若干波節(jié)管和若干電芯構(gòu)成的電池組；波節(jié)管的膨脹部分為星型結(jié)構(gòu)，管壁外設(shè)置若干翅片；電芯貫穿相變冷卻箱體和液冷頂板構(gòu)成的腔室，腔室內(nèi)填充相變材料，對電芯實(shí)現(xiàn)相變冷卻；波節(jié)管設(shè)置于相變冷卻箱體中，液冷頂板、液冷底板和波節(jié)管連通構(gòu)成液冷通道，并連接外部液冷循環(huán)裝置實(shí)現(xiàn)液體冷卻。本發(fā)明將帶翅片的星型波節(jié)管用于構(gòu)建液冷通道，增大了液冷通道與相變材料的接觸表面積，實(shí)現(xiàn)了相變材料冷卻和液體冷卻的有效耦合，此外，液冷底板采用工字紋通道，能夠?qū)崿F(xiàn)高熱交換效率和良好的溫度均勻性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃浩墘,張勇,黃文臻,劉汝寧,江沐鴻
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華僑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5