一种动力电池组的复合散热装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种动力电池组的复合散热装置，包括箱体、盖板、单体电池、相变材料层、多孔表面热管、散热片、风扇；箱体内放置由多个单体电池构成的电池组；各相邻电池单体之间具有缝隙，在缝隙内填充相变材料层，并在相变材料层内嵌入多孔表面热管，多孔表面热管内通有液体冷却工质，散热片安装在盖板上，该多孔表面热管与散热片连接，盖板与箱体密封配合，风扇安装在散热片的顶端。电池组产生的热量通过相变材料层储存，相变材料层中的热量再通过多孔表面热管传送至散热片，最后导出至外部环境。根据电池组产生热量的大小决定开启风扇的数量以强制散热，维持电池本身温度不会因为电池组产生的热量急剧增加而升高，提高了电池的安全性和寿命。
【专利说明】—种动力电池组的复合散热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车动力电池散热技术，尤其涉及一种动力电池组的复合散热装置。
【背景技术】
[0002]能源与环境已成为当前全球最为关注的问题，传统的以汽油或柴油作为燃料的常规内燃机热效率低，不仅造成能源浪费，引发能源危机，还带来严重的环境污染和环境恶化。而电动汽车因具有节能、环保、可使用多种能源、噪音低等很多优点受到了极大的重视。
[0003]电池作为电动汽车中的关键部件，它的性能直接影响电动汽车的运行状况，而温度又是影响动力电池性能的重要因素。当车辆在高速、低速、加速、减速等交替变换的不同行驶状况下，电池会以不同倍率放电，产生大量热量，加上整车设计时电池组空间有限，导致使用过程中的热量散发较慢，电池温度极易升高。过高的温度会导致电池的容量、寿命和能量效率的降低，高温下若不及时散发热量，会导致热失控的产生，严重时有发生剧烈膨胀和爆炸的危险。
[0004]目前动力电池的热管理问题受到了许多电池制造商和专家的广泛关注，市场上普遍采用的是空冷散热通风方式，但这种方式冷却速度慢，电池单体之间温度分布均匀性差，这对动力电池的安全运行是很不利的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种动力电池组的复合散热装置，与现有技术相比具有散热量大，散热效率高，加工简单，利用相变材料、热管与风冷复合散热方式克服了相变材料储热后难以快速散热的技术问题。
[0006]本发明通过下述技术方案实现:
[0007]一种动力电池组的复合散热装置，包括箱体1、盖板5、单体电池3、相变材料层2、多孔表面热管4、散热片6、风扇7 ;箱体I内放置由多个单体电池3构成的电池组；各相邻电池单体之间具有缝隙，在缝隙内填充相变材料层2，并在相变材料层2内嵌入多孔表面热管4，多孔表面热管4内通有液体冷却工质，散热片6安装在盖板5上，该多孔表面热管4与散热片6连接，盖板5与箱体I密封配合，风扇7安装在散热片6的顶端。
[0008]所述多孔表面热管4分为蒸发端8和冷凝端9，所述蒸发端8置于箱体I的内部，并与相变材料层2接触，冷凝端9穿过盖板5置于箱体I外部，冷凝端9与盖板5结合处密封配合。
[0009]所述多孔表面热管4的蒸发端8表面覆盖有一层相互粘连的金属颗粒层8-1，冷凝端9为光滑表面结构。
[0010]所述相变材料层2包括有石墨、碳纤维或碳纳米管所组成的复合相变材料。
[0011]所述散热片6与盖板5间采用螺钉或焊接连接。
[0012]所述散热片6为铝合金或铜。[0013]相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果:
[0014]本发明通过相变材料层、多孔表面热管、散热片以及风扇的组合，形成复合式的多种冷却方式，可以将电池散热系统的体积精简和缩小，有利于散热系统与电动汽车的融合；通过多种冷却方式联合作用，可以有效地控制电池温度，特别是在恶劣的环境运行时，有效地保障电池单体温度的均匀性；可以根据电池功率的不同要求，确定风扇开启的数量。
[0015]本发明使用范围广，可以满足不同动力电池的要求，如锂离子、镍氢、铅酸电池等。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明动力电池组的复合散热装置结构示意图；
[0017]图2为本发明动力电池组的复合散热装置去除风扇的俯视示意图；
[0018]图3为本发明动力电池组的复合散热装置的剖面结构示意图；
[0019]图4为本发明动力电池组的复合散热装置的多孔表面热管结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
[0021]实施例
[0022]如图1至3所示。本发明动力电池组的复合散热装置，包括箱体1、盖板5、单体电池3、相变材料层2、多孔表面热管4、散热片6、风扇7 ;箱体I内放置由多个单体电池3构成的电池组；各相邻电池单体之间具有缝隙，在缝隙内填充相变材料层2，并在相变材料层2内嵌入多孔表面热管4，多孔表面热管4内通有液体冷却工质，散热片6安装在盖板5上，该多孔表面热管4与散热片6连接，盖板5与箱体I密封配合，风扇7安装在散热片6的顶端。
[0023]如图4所示。所述多孔表面热管4分为蒸发端8和冷凝端9，所述蒸发端8置于箱体I的内部，并与相变材料层2接触，冷凝端9穿过盖板5置于箱体I外部，冷凝端9与盖板5结合处密封配合。所述多孔表面热管4的蒸发端8表面覆盖有一层相互粘连的金属颗粒层8-1，冷凝端9为光滑表面结构。
[0024]蒸发端8通过相变材料2吸收电池组热量，冷凝端9伸出电池组外与散热片6配合释放热量。为避免热量回流，冷凝端9和蒸发端8之间为绝热端。为了更好的吸热与散热，需要增大换热面积，因此在蒸发端8表面设置了金属颗粒层8-1附着结构，冷凝端9连接散热片6散热，散热片6与冷凝端9之间涂有耐热、导热性能优异的导热硅脂，由于电池组充放电过程产热非线性，因此，相变材料层2的潜热既有热量缓冲作用又有平衡电池组内整体温度的作用。
[0025]所述相变材料层2包括有石墨、碳纤维或碳纳米管所组成的复合相变材料。所述散热片6与盖板5间采用螺钉或焊接连接。所述散热片6为铝合金或铜。
[0026]多孔表面热管4内的液体冷却工质，把各单体电池3的热量传送至冷凝端9，通过散热片6将热量输出到外部环境，根据单体电池3放电倍率或产热量的大小决定开启风扇7的数量进行强制散热。通过这种复合式冷却方式的有效复合，可以显著降低电池组的温度，保证各单体电池3温度的一致性。
[0027]风扇7的数量开启的多少由电池组放电倍率或产热量的大小决定，当动力电池组运行环境比较恶劣(如夏季)或者短时间大功率放电时，动力电池组的温度进而急剧升高时，箱体内相变材料层2无法满足电池组散热的需要，这时需开启风扇7对冷凝端9与散热片6进行强制冷却，加速热量的扩散，使电池组热量快速从多孔表面热管4的蒸发端8向冷凝端9传递，达到了散热的目的。当电池组3无需大功率放电时，热量降低，此时电池组的散热方式是依靠相变材料层吸热与多孔表面热管4通过散热片6对环境散热来实现。
[0028]如上所述便可较好地实现本发明。
[0029]上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种动力电池组的复合散热装置，其特征在于:包括箱体、盖板、单体电池、相变材料层、多孔表面热管、散热片、风扇；箱体内放置由多个单体电池构成的电池组；各相邻电池单体之间具有缝隙，在缝隙内填充相变材料层，并在相变材料层内嵌入多孔表面热管，多孔表面热管内通有液体冷却工质，散热片安装在盖板上，该多孔表面热管与散热片连接，盖板与箱体密封配合，风扇安装在散热片的顶端。
2.根据权利要求1所述的动力电池组的复合散热装置，其特征在于:所述多孔表面热管分为蒸发端和冷凝端，所述蒸发端置于箱体的内部，并与相变材料层接触，冷凝端穿过盖板置于箱体外部，冷凝端与盖板结合处密封配合。
3.根据权利要求2所述的动力电池组的复合散热装置，其特征在于:所述多孔表面热管的蒸发端表面覆盖有一层相互粘连的金属颗粒层，冷凝端为光滑表面结构。
4.根据权利要求1所述的动力电池组的复合散热装置，其特征在于:所述相变材料层包括有石墨、碳纤维或碳纳米管所组成的复合相变材料。
5.根据权利要求1所述的动力电池组的复合散热装置，其特征在于:所述散热片与盖板间采用螺钉或焊接连接。
6.根据权利要求5所述的动力电池组的复合散热装置，其特征在于:所述散热片为铝合金或铜。
【文档编号】H01M10/625GK103682517SQ201310711664
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】汤勇, 陈维, 陆龙生, 胡忠海, 曾健 申请人:华南理工大学