超导热装置、电池热管理系统及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及热管理及电子设备散热技术领域，尤其是涉及一种超导热装置、电池热管理系统及电子设备。


背景技术：

2.随着电动汽车的迅速发展，电动汽车的使用也日益普遍。各种蓄电池作为电动汽车的动力来源，向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。但是，蓄电池在充放电过程中长期局部过热会造成电池寿命下降，现有的电池热管理系统通常是实行底部进行冷却或直接风冷，散热效果较差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种超导热装置、电池热管理系统及电子设备，能够提高导热率，改善散热效果。
4.为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种超导热装置，包括：导热金属板、相变微通道以及冷却介质通道；其中，相变微通道设置于导热金属板内部，冷却介质通道设置于导热金属板的外围。
6.在一种实施方式中，超导热装置还包括：冷却介质出入口，冷却介质出入口与冷却介质通道相连接。
7.在一种实施方式中，冷却介质出入口的数量为至少两个。
8.在一种实施方式中，相变微通道内填充有相变介质。
9.在一种实施方式中，冷却介质通道内填充有冷却介质；冷却介质包括：水或者防冻液。
10.在一种实施方式中，导热金属板的内部为中空结构。
11.在一种实施方式中，相变微通道排列在导热金属板的中空结构内；其中，相变微通道的排列方式包括多种。
12.第二方面，本实用新型实施例提供了一种电池热管理系统，包括：上述第一方面提供的任一项的超导热装置和电池单元，超导热装置包覆在电池单元表面。
13.在一种实施方式中，电池单元包括锂离子电池。
14.第三方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括：上述第一方面提供的任一项的超导热装置。
15.本实用新型实施例带来了以下有益效果：
16.本实用新型实施例提供上述超导热装置、电池热管理系统及电子设备，包括：导热金属板、相变微通道以及冷却介质通道；其中，相变微通道设置于导热金属板内部，冷却介质通道设置于导热金属板的外围。上述超导热装置的导热金属板中间的内部结构为相变微通道，导热金属板的外围为冷却介质通道，相变微通道内的相变介质可以将热量传导给冷
却介质通道内的冷却介质，通过冷却介质通道将热量带走，从而能够提高导热率。
17.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的一种超导热装置的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的一种超导热装置的主视图；
22.图3为本实用新型实施例提供的一种超导热装置的俯视图；
23.图4为本实用新型实施例提供的一种超导热装置的局部放大示意图；
24.图5为本实用新型实施例提供的一种超导热装置的剖面图；
25.图6为本实用新型实施例提供的一种电池热管理系统的结构示意图。
26.图标：
27.10
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导热金属板；20
‑
相变微通道；30
‑
冷却介质通道；40
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冷却介质出入口；61
‑
超导热装置；62
‑
电池单元。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.目前蓄电池在充放电过程中长期局部过热会造成电池寿命下降，现有的电池热管理系统通常是实行底部进行冷却或直接风冷，散热效果较差。基于此，本实用新型实施例提供的一种超导热装置、电池热管理系统及电子设备，能够提高导热率，改善散热效果。
30.为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种超导热装置进行详细介绍，参见图1所示的一种超导热装置的结构示意图，示意出该装置包括：导热金属板10、相变微通道20(未示出)以及冷却介质通道30；其中，相变微通道20设置于导热金属板10内部，冷却介质通道30设置于导热金属板10的外围。
31.在一种实施方式中，相变微通道20内填充有相变介质，冷却介质通道30内填充有冷却介质，冷却介质包括：水或者防冻液。导热金属板10可以根据需求被制作成任意形状包覆在需要冷却的器件(诸如电池、电脑主板、芯片cpu等)表面，被包覆的器件在工作过程中产生的热量传导到导热金属板10上，导热金属板10内部充满相变介质的相变微通道20迅速将热量吸收后传导到导热金属板10四周的冷却介质通道30，冷却介质通道30内部填充的冷
却介质可以将热量带走，从而避免被包覆器件由于长时间局部过热造成寿命下降。
32.本实用新型实施例提供上述超导热装置的导热金属板中间的内部结构为相变微通道，导热金属板的外围为冷却介质通道，相变微通道内的相变介质可以将热量传导给冷却介质通道内的冷却介质，通过冷却介质通道将热量带走，从而能够提高导热率。
33.进一步，本实用新型实施例提供的上述超导热装置还包括：冷却介质出入口，冷却介质出入口与冷却介质通道相连接，冷却介质出入口的数量为至少两个。在一种实施方式中，冷却介质出入口可以根据需要布置(连接)在冷却介质通道的任何位置上。
34.进一步，导热金属板的内部为中空结构，相变微通道排列在导热金属板的中空结构内；其中，相变微通道的排列方式包括多种。具体的，相变微通道可以是各种形状或排列方式。
35.为了便于理解，本实用新型实施例还提供了具体的超导热装置的结构示意图，参见图2所示的一种超导热装置的主视图，示意出该超导热装置包括两个冷却介质出入口40，分别设置在导热金属板10一侧的上下两端，冷却介质出入口40与冷却介质通道30相连接。
36.参见图3所示的一种超导热装置的俯视图，示意出导热金属板10的内部为中空结构。
37.参见图4所示的一种超导热装置的局部放大示意图，示意出导热金属板10内部排列有多个相变介质通道20，导热金属板10的边缘(即外围)设置有冷却介质通道30。
38.参见图5所示的一种超导热装置的剖面图，示意出导热金属板10的内部排列有相变介质通道20，导热金属板10的四周设置有冷却介质通道30，导热金属板10的左上角和右下角设置有冷却介质出入口40，冷却介质输入口40与冷却介质通道30相连接。
39.需要说明的是，图2至图5所示的超导热装置的结构示意图仅为示例性的，不应该作为限制。在实际应用中，相变介质通道20的排列方式和形状可以是任意的，冷却介质出入口40的位置也可以是任意的，冷却介质通道30可以设置在导热金属板10的四周，也可以设置在导热金属板10外围的部分区域。
40.综上所述，本实用新型实施例提供的上述超导热装置的导热金属板中间的内部结构为相变微通道，导热金属板的外围(或部分)为冷却介质通道，本实用新型可以将传统依靠金属内部分子间导热转变为大部分依靠相变导热，导热率提高了几十倍。相变介质将内部的热量迅速传导给导热金属板外围的冷却介质(水或防冻液等)，冷却介质(水或防冻液等)通过冷却介质通道将热量带走。导热金属板可以根据需要可以制作成各种形状，相变微通道也可以是各种形状或排列方式，冷却介质出入口可以根据需要布置(连接)在冷却介质通道任何位置上。本实用新型可以应用于电池热管理系统，以及任何需要散热的电子设备、电器产品或其他需要换热的场景中，如计算中心的冷却等，从而能够将温度控制在最佳充放电温度范围内，避免由于长时间局部过热造成的产品寿命下降。
41.以电池热管理系统为例，考虑到目前各种锂离子电池(方形或圆形等)在应用中由于热管理不到位，使得电池在充放电中长期局部过热造成电池寿命下降；同时也由于热管理不到位的原因，在北方冬天温度低于
‑
10℃以下时，电池活性不足，充放电性能严重下降，造成电动车行驶里程大幅下降，经济效益下降，给生产和生活带来很大影响。
42.而现有的锂离子电池的热管理，大都采用底部进行冷却或直接风冷的方式，但由于冷却效果不理想，充放电时电池内部长时间局部超温，从而使电池寿命下降；另外由于热
管理方式不好，不便于采取保温措施，所以受外界环境温度影响较大，尤其是在北方冬天低于
‑
10℃以下时，电池活性下降，充放电性能非常不理想。
43.基于此，本实用新型实施例还提供了一种电池热管理系统，参见图6所示的一种电池热管理系统的结构示意图，该系统可以应用于电动汽车上，示意出还系统包括：前述实施例提供的超导热装置61和电池单元62，超导热装置61包覆在电池单元62表面。其中，电池单元62可以是锂离子电池。
44.具体的，超导热装置包括：导热金属板、相变微通道、冷却介质通道以及冷却介质出入口，超导热装置的结构和原理与前述实施例相同，为简要描述，电池热管理系统实施例部分未提及之处，可参考前述超导热装置实施例中相应内容。
45.本实用新型实施例提供的上述电池热管理系统，可以通过超导热装置为电池单元散热，电池单元在充放电过程中产生的热量传导到导热金属板上，导热金属板内部充满相变介质的相变微通道迅速将热量吸收后传递给导热金属板周边的冷却介质通道，冷却介质将热量通过冷却介质出入口带走，从而将电池充放电过程中产生的热量带走。上述系统可以避免电池由于长时间局部过热而造成寿命下降。
46.在一种实施方式中，可以将组成电池组的每一个最小电池模块(即电池单元)，全部采用超导热装置包覆冷却或加热的热管理模式，电池内部的热量由冷却介质(水或防冻液等)带入或带出，从而使电池内部的充放电温度控制在最佳温度的正负3℃之间，从而使得电池组易于进行隔热保温，在充放电时不受外界环境温度的影响。
47.进一步，本电池热管理系统的工作原理包括：将导热金属板制成各种形状包覆在电池单元外层，电池在充放电过程中产生的热量传导到导热金属板上，导热金属板内部充满相变介质的相变微通道迅速将热量吸收后传递给导热金属板周边的冷却介质通道，冷却介质将热量通过冷却介质出入口带走，从而将电池充放电过程中产生的热量带走，避免了电池由于长时间局部过热而造成寿命下降，同时也可以在寒冷天气下将电池迅速均匀加热到所需温度，避免由于低温而降低活性。
48.综上所述，本使用实施例提供的上述电池热管理系统可以将电池单元温度控制在最佳充放电温度范围内，不会由于局部过热影响电池寿命，从而将电池寿命大幅延长到原来的2
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3倍，具有巨大的经济和社会效益；其次，上述电池热管理系统由于能够将电池单元温度控制在最佳充放电温度范围内，因此，在冬天寒冷气候下电池能够正常使用，不会降低活性，同时由于电池热管理系统的结构可以采取保温措施，从而能够高效利用电量，节约能源；最后，上述电池热管理系统主要依靠相变换热，热传导迅速，能够将电池单元温度控制在最佳充放电温度正负3℃内或更低，同时由于导热金属板为内部中空结构，重量轻，因此在大幅提高电池寿命的条件下还能够不降低电池单位重量的储能密度。
49.本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括：前述实施例提供的超导热装置。具体的，电子设备可以是电脑、手机等，也可以是电视、空调等电器，超导热装置可以包覆在需要换热的器件表面，从而将电子设备运行过程中产生的热量快速导出，提高导热效率，将温度控制在最佳充放电温度范围内，避免由于局部过热导致电子设备的使用寿命下降。
50.本实用新型实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述超导热装置实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考前述超导热装置实施例中相应内容。
51.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
52.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
53.另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
55.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。