均温散热模组的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及电池配件技术领域，尤其涉及一种均温散热模组。

背景技术：

随着能源危机和环境污染问题日益加重，节能环保的意识日益增增强，国家对动力电池提出了更高的要求；首先是提高电池包能量密度，使得电池包的结构设计得越来越紧凑，电池间隙小却使得传统的自然对流散热方式对其无能为力；其次是提高电池高充放电倍率，却也同样的使得充电过程产生更多的热量。另外，电池组容易造成局部过热或温度不均匀，进而容易导致电池性能下降、容量衰减，寿命缩减，甚至导致电池热失控的发生，因此，为保证动力电池组工作温度的一致性，人们通过以下的一些手段进行改善。

(1)空气强制对流电池热管理系统：该类热管理系统的热流通路为：电芯→空气→导热翅片→空气，此热流通路包含3个空气热阻串联，导致空气的对流换热系数小。另外，由于电芯的密集布置，空气流动力阻力大，内部流场难以组织，流动死区多，容易导致电池箱局部高温，电池包温差极大。

(2)口琴管式热导板/平滑烧结芯热管与水冷板电池热管理系统：该类热管理系统的热流通路为：电芯→热导板→水冷板→翅片→空气，该类管理系统虽然传热系数较大，但是水系统的增加就必然增加了膨胀水箱、各类阀件、管路、水泵等等辅件，成本昂贵。另外，口琴管式热导板并没有真正的毛细结构，仅仅是重力热虹吸管，当量导热系数并不大；而平滑烧结芯热管冷凝段热阻很大，散热效率不高。

鉴于此，实有必要提供一种均温散热模组以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种均温散热模组，旨在改善现有的电池模组散热系统散热效率较低且使电池模组的温度不够均衡造成电池模组性能下降的问题，提升了散热效率，使电池模组内的各单体电芯的温度更为均衡一致；结构紧凑，适用范围广。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种均温散热模组，用于对由多个圆柱形单体电芯均匀堆叠而成的电池模组进行散热，包括多个芯热管、扣合翅片及风扇；所述芯热管包括插入所述电池模组中相邻所述单体电芯之间间隙的蒸发段及伸出所述电池模组与扣合翅片固定连接的冷凝段；所述风扇设于所述扣合翅片的一侧并对所述扣合翅片输送对流空气。

在一个优选实施方式中，所述芯热管包括中空的管体及设于所述管体内壁的毛细结构；所述毛细结构包括多个与所述管体的长度方向平行设置的沟槽。

在一个优选实施方式中，所述沟槽的横截面为矩形，均匀地分布于所述管体内。

在一个优选实施方式中，所述蒸发段的所述毛细结构还包括设于所述沟槽背离所述管体内壁一侧的复合芯；所述复合芯为雾化铜粉煤结芯和/或纤维芯。

在一个优选实施方式中，所述芯热管的管体设有至少一个呈弧面与所述单体电芯表面进行贴合的内凹部；所述内凹部横截面的弧所在圆的半径与对应贴合的所述单体电芯的半径相一致。

在一个优选实施方式中，所述内凹部的数量为四个，均匀地分布于所述管体上；每个内凹部横截面的弧的弧度角为30～45°。

在一个优选实施方式中，所述扣合翅片包括多个平行间隔设置的翅片单元，所述翅片单元均开设有供所述冷凝段穿过的穿孔；所述冷凝段穿过所述穿孔并通过回流焊与所述翅片单元垂直固定连接。

在一个优选实施方式中，所述翅片单元的厚度为0.2～0.8mm；相邻所述翅片单元的间距为2～6mm。

在一个优选实施方式中，所述风扇为轴流风扇，包括风机与出风口；所述翅片单元的一端设于所述出风口处。

本实用新型通过在电池模组与扣合翅片之间采用芯热管连接，形成了较短的热流通路：单体电芯→芯热管→扣合翅片→空气，有且仅有一个空气对流热阻，热阻小，热量输运快，散热效率高；且空气对流没有死角，是电池模组内的各单体电芯温度更为均衡一致，提升了电池模组的性能。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型提供的均温散热模组的立体图；

图2为图1所示均温散热模组的仰视图；

图3为图1所示均温散热模组的左视图；

图4为图1所示均温散热模组中单体电芯与芯热管的局部分布剖面图；

图5为图4所示单体电芯与芯热管的局部放大剖面图；

图6为图1所示均温散热模组中芯热管的纵向剖面图；

图7为图6所示均温散热模组中芯热管的a向剖视图；

图8为图6所示均温散热模组中芯热管的b向剖视图。

图中：100、均温散热模组；200、电池模组；10、芯热管；20、扣合翅片；30、风扇；11、蒸发段；12、冷凝段；101、管体；102、毛细结构；1021、沟槽；1022、复合芯；103、内凹部；201、翅片单元。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

请参阅图1～图4，在本实用新型的实施例中，提供了一种均温散热模组100，用于对由多个圆柱形单体电芯均匀堆叠而成的电池模组200进行散热，并且平衡电池模组200内各部分的温度，其中，电池模组200均为顺排列放置于电池盒中。容易理解的是，圆柱形电池堆叠的时候必定存在间隙。

均温散热模组100包括多个芯热管10、扣合翅片20及风扇30。

芯热管10包括插入电池模组200中相邻单体电芯之间间隙的蒸发段11及伸出电池模组200与扣合翅片20固定连接的冷凝段12。芯热管10可以是呈直线或弧线的中空管道，如图5及图6所示，横截面可呈圆形，当然，横截面也可以呈其他形状。其中，蒸发段11与冷凝段12是以芯热管10的功能进行划分，蒸发段11与单体电芯进行贴合吸热，并将热量传递到冷凝段12，冷凝段12进行散热，形成一个热流通路。

具体的，如图6、图7及图8所示，从结构进行划分，芯热管10包括中空的管体101及设于管体101内壁的毛细结构102；参见图6中的b向剖面图毛细结构102包括多个与管体101的长度方向平行设置的沟槽1021，即，沟槽1021随着管体101横截面的延伸进行同步延伸。管体101的两端可封闭也可不进行封闭，管体101的外壁与单体电芯表面贴合吸热，将热量传递到内壁，通过在内壁设置多个沟槽1021，能够有效的增大管体101内壁的表面积，使得热量的散发，提升蒸发段11的空气吸热速度。

其中，沟槽1021的横截面为矩形或梯形，均匀地分布于管体101内，即，多个相邻沟槽1021的连接部分呈直线连接，同时也便于生产时进行加工；另外，相邻沟槽1021的连接部分也便于在其上进行部件的附加。具体的，参见图6中的a向剖面图，蒸发段11的毛细结构102还包括设于沟槽1021背离管体101内壁一侧的复合芯1022，复合芯1022为雾化铜粉煤结芯和/或纤维芯，复合芯1022贴附于相邻沟槽1021的连接部分，而不会堵塞沟槽1021，此时，复合芯1022的一侧分布有多个沟槽1021，另一侧则为复合芯1022围设形成的腔体，复合芯1022的两侧均为空气的流通提供通道，进一步的加快了散热效率。雾化铜粉煤结芯和/或纤维芯受热会进行蒸发，蒸发过程会吸收大量的热，使空气膨胀，气压升高，从而向气压较低的冷凝段12进行流动。进一步的，芯热管10的两端进行封闭，纤维芯还可添加比热容较高的液体，液体在蒸发段11受热蒸发形成蒸汽，在冷凝段12受冷凝结，通过沟槽1021回流到蒸发段11的纤维芯中，不断的循环，使得芯热管10的吸热散热效率更高。

容易理解的是，蒸发段11与冷凝段12的横截面可相同也可不同，为了简便加工，本实施例里，二者的横截面相同。其中，蒸发段11在沟槽1021的一侧设有复合芯1022，冷凝段12为纯沟槽1021设计，热阻小，热量的输运快。而整个芯热管10的热流通路为：单体电芯→芯热管10→扣合翅片20→空气，有且仅有一个空气对流热阻，且空气的流动没有盲区，使电池模组200各个单体电芯的温度更为均衡，电池模组温差小，提升了电池模组200性能。

进一步的，如图5所示，在一个实施例中，芯热管10的管体101设有至少一个呈弧面与单体电池表面进行贴合的内凹部103；内凹部103横截面的弧所在圆的半径与对应贴合的单体电芯的半径相一致。由于，圆柱形的单体电芯的表面为外凸的弧面，因此，内凹部103可设成与单体电芯的部分表面充分贴合的弧面，即，内凹部103在管体101上的横截面为呈弧形的线条，该弧形线条沿着管体101横截面的延伸方向进行同步延伸即形成了呈弧面的内凹部103。该弧形线条所在圆的半径与单体电芯横截面的半径相同，使内凹部103与单体电芯充分贴合，接触面积更大，单体电芯的热量更快速的通过热传递的方式到达芯热管10的管体101，吸热效率更大。

进一步的，参见图4及图5，当电池模组200内单体电芯呈矩阵排列时，相邻的四个单体电芯围设成一个间隙，芯热管10的内凹部103的数量为四个，均匀地分布于管体101上，分别与一个单体电芯的表面进行贴合，即，每个内凹部103的中心与相邻内凹部103的中心呈90°，在芯热管10与每个单体电芯接触面积更大、吸热效率更高的前提下，芯热管10填充该间隙的体积更多，大大提升了电池模组200内单体电芯堆叠的稳定性，使结构更为紧凑。具体的，每个内凹部103横截面的弧的弧度角为30～45°，即，芯热管10的管体101有30～45度弧度角对应的弧面与单体电芯接触，经过测试，当一个单体电芯与对应33°弧面的内凹部103接触时，散热效率最高，此时，每个单体电芯与四个芯热管10接触的总面积为对应一个芯热管10总计132°弧面的面积。

在本实用新型的实施例中，风扇30设于扣合翅片20的一侧并对扣合翅片20输送对流空气。

具体的，扣合翅片20包括多个平行间隔设置的翅片单元201。翅片单元201为热传导系数较高的金属片或其他材料制成的薄片，金属片或薄片形状不做限制。翅片单元201开设有供冷凝段12穿过的穿孔(图中未示出)；冷凝段12穿过穿孔并通过回流焊与翅片单元201垂直固定连接。当蒸发段11的受热空气流动到冷凝段12时，冷凝段12将热量快速传递到翅片单元201上，风扇30制造强对流空气吹向翅片单元201的间隙中，使翅片单元201快速散热，因此，使得冷凝段12与翅片单元201一直处于一个较大的温差中，降低了冷凝段12的热阻，同时提高了冷凝段12的热流密度，实现了电池模组200热管理均温和散热的目的。

其中，翅片单元201的厚度为0.2～0.8mm，优选为0.5mm；相邻翅片单元201的间距为2～6mm，优选为3mm，使得扣合翅片20的散热效率更高。

可选的，风扇30为轴流风扇，数量可为多个进行并排排列，包括风机(图中未示出)与风机工作形成的出风口(图中未示出)；翅片单元201的一端设于出风口处，即出风口处空气的流动方向与翅片单元201平行，使对流空气能够充分的与翅片单元201的表面相接触，增加散热效率。

本实用新型通过在电池模组200与扣合翅片20之间采用芯热管10连接，形成了较短的热流通路：单体电芯→芯热管10→扣合翅片20→空气，有且仅有一个空气对流热阻，热阻小，热量输运快，散热效率高；且空气对流没有死角，是电池模组200内的各单体电芯温度更为均衡一致，提升了电池模组200的性能。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。