一种圆柱型动力电池组的冷却装置与方法与流程

本发明涉及部件的散热，尤其涉及一种圆柱型动力电池组的冷却装置与方法。

背景技术：

动力电池因其能量密度高、循环寿命长、绿色环保性能高等优点，成为电动汽车和混合动力汽车等电动设备的动力电源。然而，动力电池在充放电过程中会产生大量热量，导致电池温度升高，尤其对整个动力电池组而言，处于中心位置的电池的散热效果最差，造成整个电池组的温差较大；同时，电池在高温条件下工作会导致电池寿命较低。合理的控制动力电池的工作温度对保证电池的性能、安全和寿命至关重要。因此，有必要对动力电池组采取合适的冷却结构及方法。

目前，对动力电池组的冷却方式主要有空气冷却、液体冷却和相变材料冷却。空气冷却能力弱，随着动力电池组能量密度的不断提高，空冷将难以满足高能量密度的动力电池的热管理的需要；液体冷却存在漏液的可能性；相变材料冷却不仅需要考虑相变材料的物性，也要兼顾相变材料的封装等问题。圆柱型动力电池因生产线成熟、成本低、成组散热性好、一致性较好、安全性能好等优点受到越来越多的关注和青睐，如何更好地进行圆柱型动力电池的电池热管理至关重要，然而，对于较大规模成包安装的动力电池系统，采用以上冷却方式难以兼顾结构简单紧凑和散热效果好两方面。相比而言，热管因其具有良好的启动性能、等温性能、高导热性能、无需电力驱动等优点，可对动力电池进行有效的冷却。将扁平热管应用于圆柱型动力电池组冷却，可增加电池与热管之间的接触面积，提高导热能力，有效地降低电池的温度，提高电池的使用性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、散热效果好、安全可靠的圆柱型动力电池组的冷却装置与方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种圆柱型动力电池组的冷却装置，包括电池组2及其冷却结构；该冷却结构包括分布在电池组2两个侧面的内部有循环流动冷却工质的冷却通道1、将电池组2产生的热量传递给冷却通道1的通道本体的热管3；

电池组2产生的热量通过热管3间接传递给冷却通道1的通道本体，冷却通道1内循环流动的冷却工质将电池组2产生的热量带走。

所述热管3的蒸发端3-1伸入电池组2内部并接触电池外表面，冷凝端3-2伸出电池组外部并接触通道本体。

所述电池组2由若干个电池单体构成的数个排状电池组子阵列，每一排电池组子阵列均由导热套管4围固，各相邻电池单体之间具有间隙，即不接触；

所述热管3也是由数根扁平状单体热管构成的一个热管阵列，热管阵列的各蒸发端3-1均与各组电池组子阵列的导热套管4紧密贴合，冷凝端3-2具有一折弯部，折弯部伸入通道本体上开设的槽道内并紧密贴合；

电池组2产生的热量通过热管阵列间接传递给冷却通道1的通道本体，通过冷却通道1内循环流动的冷却工质将电池组2产生的热量带走，实现热交换。

所述冷却通道1内冷却工质入口统一与分液器相连，冷却工质出口统一与集液器相连，即冷却工质通过分液器流入冷却通道1，最后由集液器统一收集。

所述热管3为微孔槽烧结复合吸液芯式热管。

所述蒸发端3-1与导热套管4之间的接触面以及冷凝端3-2与通道本体槽道的接触面均涂覆有导热硅胶6，以增大它们之间的接触面积。

所述蒸发端3-1的长度方向与电池单体的长度方向相互垂直。

一种动力电池组散热方法，其包括如下步骤：

电池组2产生的热量依次传导给导热套管4、蒸发端3-1、冷凝端3-2、通道本体、冷却工质；冷却工质通过分液器持续在冷却通道1内流动并带走电池组产生的热量，最后由集液器统一收集，实现电池组的散热。

所述冷却工质为冷却液。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明通过扁平热管与电池组的结合，将电池组的热量通过扁平热管传递到冷却通道中，其中扁平热管根据电池的布置方式进行设计，热管蒸发端与单体电池紧密贴合，能有效地将单体电池包括处于中心位置处的单体电池的热量进行散热。

本发明的热管采用的是微孔槽烧结复合吸液芯扁平热管。其内的轴向微孔槽烧结复合吸液芯在蒸发段提供了附加的蒸发通道；微沟槽及微型齿的存在提高了管壁与吸液芯的结合面积和结合强度，减少了接触热阻。该热管较之普通的烧结热管毛细限更大、启动性能及导热性能更好、抗重力性能更强，有利于满足不同工况和路况下电动汽车的动力电池的散热要求。

本发明将冷却流道布置在电池包两侧，扁平热管的冷凝端伸入到冷却通道内侧的槽道内，实现了热管冷凝端与冷却通道的间接接触，可有效避免冷却通道中冷却液的漏液而引起的电池组安全问题。同时，冷却流道结构简单，冷却液流动过程中阻力较小，有利于减小热管理系统的二次能耗。

本发明导热套管一侧与电池组贴合，另一侧与热管蒸发端贴合。导热套管采用的高复合材料具有较强的导热和耐腐蚀等优点，导热套管具有弧形段与直线段，即呈波浪状的结构设计，既起到了固定电池组的作用，又起到了增加电池的散热面积，加强电池的散热。本发明相邻电池并不直接接触，同时导热套管绝缘，避免了单体电池之间的直接接触，从而减少单体电池产热时的互相影响。

本发明采用热管对电池组进行散热，整个装置结构紧凑，占地空间小，布置灵活，且方便单体电池之间的联接。本发明结构简单、环保节能、易于安装、维护方便，可解决圆柱型动力电池组在不同的工作条件下的散热以减少电池组的最高温度和整体温差，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明圆柱型动力电池组的冷却装置结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为本发明电池组的俯视结构示意图。

图4为本发明热管与冷却通道的结合状态示意图。

图5为本发明热管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至5所示。本发明公开了一种圆柱型动力电池组的冷却装置，包括电池组2及其冷却结构；该冷却结构包括分布在电池组2两个侧面的内部有循环流动冷却工质的冷却通道1、将电池组2产生的热量传递给冷却通道1的通道本体的热管3；

电池组2产生的热量通过热管3间接传递给冷却通道1的通道本体，冷却通道1内循环流动的冷却工质将电池组2产生的热量带走。

所述热管3的蒸发端3-1伸入电池组2内部并接触电池外表面，冷凝端3-2伸出电池组外部并接触通道本体。这种结构实现了热管3冷凝端3-2与冷却通道1的间接接触，可有效避免冷却通道1中冷却工质(液)的漏液而引起的电池组安全问题。同时，冷却流道结构简单，冷却液流动过程中阻力较小，有利于减小热管理系统的二次能耗。

所述电池组2由若干个电池单体构成的数个排状电池组子阵列，每一排电池组子阵列均由导热套管4围固，各相邻电池单体之间通过导热套管4的弧形段与直线段隔开，即具有间隙，使各相邻电池单体之间不接触；同时导热套管4绝缘，避免了单体电池之间的直接接触，从而也减少单体电池产热时的互相影响。

所述热管3也是由数根扁平状单体热管构成的一个热管阵列，热管阵列的各蒸发端3-1均与各组电池组子阵列的导热套管4紧密贴合，冷凝端3-2具有一折弯部，折弯部伸入通道本体上开设的槽道内并紧密贴合；

电池组2产生的热量通过热管阵列间接传递给冷却通道1的通道本体，通过冷却通道1内循环流动的冷却工质将电池组2产生的热量带走，实现热交换。

所述冷却通道1内冷却工质入口统一与分液器相连，冷却工质出口统一与集液器相连，即冷却工质通过分液器流入冷却通道1，最后由集液器统一收集。

所述热管3为微孔槽烧结复合吸液芯式热管；其内的轴向微孔槽烧结复合吸液芯在蒸发段提供了附加的蒸发通道；微沟槽及微型齿的存在提高了管壁与吸液芯的结合面积和结合强度，减少了接触热阻。该热管较之普通的烧结热管毛细限更大、启动性能及导热性能更好、抗重力性能更强，有利于满足不同工况和路况下电动汽车的动力电池的散热要求。

所述蒸发端3-1与导热套管4之间的接触面以及冷凝端3-2与通道本体槽道的接触面均涂覆有导热硅胶6，以增大它们之间的接触面积，以减小接触热阻。

导热硅胶6采用xk-p10ld系列。导热套管4采用的高导热复合材料的热阻较低，重量较轻；采用导热套管可将各电池单体之间隔开一定距离，即相邻电池单体并不直接接触，同时导热套筒绝缘，避免了单体电池之间的直接接触，从而减少单体电池产热时的互相影响。既可减小电池组整体重量，也起到固定电池的作用。又起到了增加电池的散热面积，加强电池组的散热。

所述蒸发端3-1的长度方向与电池单体的长度方向相互垂直。

本发明动力电池组散热方法可通过如下步骤实现：电池组2产生的热量依次传导给导热套管4、蒸发端3-1、冷凝端3-2、通道本体、冷却工质；冷却工质通过分液器持续在冷却通道1内流动并带走电池组产生的热量，最后由集液器统一收集，实现电池组的散热。

所述冷却工质为冷却液。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。