一种基于软热管的动力电池热管理装置的制作方法

1.本发明涉及电动汽车用动力电池热管理技术领域，具体为一种基于软热管的动力电池热管理装置。


背景技术：

2.锂离子电池是目前纯电动汽车用动力电池的首选，其性能对温度十分敏感，温度过高、过低以及分布不均均会对电池性能造成影响，尤其是高温甚至会导致燃烧、爆炸等安全性问题。
3.由于对电动汽车的高续航里程、高动力等要求，需要电池大量集成以及大功率放电，则势必造成电池产热量增加、温度升高。锂离子电池最佳工作温度范围为25~40℃。
4.目前，工程上常采用风冷与液冷电池热管理冷却方式。对于空冷系统，其结构简单、易实现且成本较低，满足汽车轻量化要求，但空气换热系数小，难以达到高温环境及大功率运行时的电池冷却效果；对于液冷系统，相比空冷系统增加了散热量，而系统更加复杂。
5.热管以其高导热性和均温性广泛地应用在航空航天、电子器件冷却等领域，将其置于相邻电池间作为电池冷却的传热元件，可以在不消耗额外能量的前提下实现电池热量的快速导出。
6.但热管多由金属制成，一方面，硬质热管在汽车复杂行驶路况下易与电池碰撞、挤压，造成电池损毁；另一方面，金属密度较大，电池包中热管的大量使用不利于整车的轻量化设计；再有，热管制作过程较为复杂以及金属的大量使用，不利于成本的降低。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于软热管的动力电池热管理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于软热管的动力电池热管理装置，所述动力电池热管理装置包括：电池组，所述电池组是由多组线性排列的电池固定连接组成；电池箱，所述电池箱中设置有收纳电池组的凹槽，电池箱的上端设置有盖板；散热软板，多组所述散热软板夹持相邻电池之间，散热软板包括密封外层、吸液层、结构支撑层和相变材料，散热软板呈柔性片状，散热软板的宽度与电池的宽度相同，散热软板的下端与电池的下端面齐平，散热软板的上端延伸至电池的上端，所述吸液层紧密附于密封外层的内壁，吸液层为超亲水材料制成，所述结构支撑层的强度大于吸液层，结构支撑层置于两侧吸液层之间，结构支撑层由透气材料制备；所述相变材料为液态与气态相变的材料制备，相变材料的相变温度位于电池工作温度范围内，相变材料填充吸附在吸液层中；回流组件，所述回流组件安装在盖板中，回流组件包括连通散热软板上端的汇流
管和回流管，汇流管的另一端连接散热排管，散热排管的下端设置有连通散热软板的回流管。
9.优选的，所述凹槽的下端设置有一对阶梯底板，凹槽的上端设置有阶梯槽，所述电池组压合在阶梯底板的上端，电池组的下端与凹槽的下端内壁之间留有2-5mm高度的间隙，所述盖板的外缘压合在阶梯槽上，盖板与电池箱的上端之间通过螺钉紧固连接。
10.优选的，所述回流组件安装在盖板的内腔中，所述散热排管与盖板的内腔之间设置有冷却盘管，盖板的两端设置有连通冷却盘管的进水口和出水口，冷却盘管贴合散热排管，进水口外接水泵。
11.优选的，所述凹槽的内壁上设置有线性分布的多组侧槽，侧槽正对散热软板的侧壁，侧槽中插接安装有侧板，所述侧板与散热软板的侧壁之间设置有双腔气囊。
12.优选的，所述侧板上设置有上下贯穿的第一弧槽，所述散热软板的两侧外壁上设置有第二弧槽，第一弧槽与第二弧槽相互连通，双腔气囊空心的8字形，双腔气囊的两端插接在第一弧槽与第二弧槽中，双腔气囊的内腔中填充有膨胀气体。
13.优选的，所述盖板的下端压合在电池组上，盖板的下端面设置有正对散热软板的定位插槽，所述汇流管的下端设置有密封条，所述密封条内竖直设置有压合在结构支撑层上端的导气内管。
14.优选的，所述密封条的内壁与导气内管的外壁之间留有间隙，间隙位于吸液层的正上端，间隙的侧壁设置有连通回流管下端端口的通孔。
15.优选的，所述散热软板厚度与相邻电池之间空隙相等，散热软板夹置于相邻电池之间，散热软板的接触面设导热硅脂以降低接触热阻，密封外层设置为带有弹性密封的防穿刺耐高温塑料。
16.优选的，所述吸液层由植物纤维原丝无纺布制成，结构支撑层为具有透气性的尼龙网制成。
17.优选的，所述散热软板中相变材料的充液量不超过总体积的/，常温常压下可完全充盈吸液层，相变材料为具有电绝缘性的一氟二氯乙烷组成。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置散热软板将电池产热从狭小电池间隙中定向导出，增强了电池热管理系统散热，相变材料在吸液层毛细力的作用下紧贴散热软板壁面吸热汽化，汽化后的相变材料在散热软板上端冷凝为液体回流，这种无动力引流结构无需额外耗功；散热软板中的冷却液可通过毛细力吸附在整个吸液层，有利于提高散热过程中保持电池表面温度的均匀性；散热软板为柔性，可根据二次散热装置随意弯曲、造型灵活，且相比硬质热管能防止因碰撞、挤压造成电池损伤；相比大量使用传统热管，散热软板结构更有利于整车轻量化设计；散热软板制备材料常见、廉价，无需复杂工艺，制作成本低。
附图说明
19.图1为本发明的电池箱安装结构示意图；图2为本发明的电池组俯视图；图3为本发明的双腔气囊安装结构示意图；图4为本发明的电池箱立体结构示意图；
图5为本发明的电池箱与电池组连接结构示意图；图6为本发明的回流组件立体结构示意图；图7为本发明的散热软板剖视图。
20.图中：1、电池箱；2、电池；3、散热软板；4、阶梯底板；5、凹槽；6、阶梯槽；7、盖板；8、定位插槽；9、进水口；10、出水口；11、导气内管；12、汇流管；13、回流管；14、侧板；15、第一弧槽；16、双腔气囊；17、侧槽；18、散热排管；19、密封条；20、第二弧槽；31、密封外层；32、吸液层；33、结构支撑层；34、相变材料。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：实施例1：一种基于软热管的动力电池热管理装置，动力电池热管理装置包括：电池组、电池箱1、盖板7、散热软板3和回流组件。
23.电池组是由多组线性排列的电池2固定连接组成，电池箱1中设置有收纳电池组的凹槽5，电池箱1的上端设置有盖板7。
24.通过电池箱1中的凹槽5实现电池组的固定安装。
25.多组散热软板3夹持相邻电池2之间，散热软板3包括密封外层31、吸液层32、结构支撑层33和相变材料34，散热软板3呈柔性片状，散热软板3的宽度与电池2的宽度相同，散热软板3的下端与电池2的下端面齐平，散热软板3的上端延伸至电池2的上端，吸液层32紧密附于密封外层31的内壁，吸液层32为超亲水材料制成，结构支撑层33的强度大于吸液层32，结构支撑层33置于两侧吸液层32之间，结构支撑层33由透气材料制备；相变材料34为液态与气态相变的材料制备，相变材料34的相变温度位于电池工作温度范围内，相变材料34填充吸附在吸液层32中。
26.散热软板3紧贴电池2，在电池2高功率运行时，产生的热量被相变材料34吸收，相变材料34在吸液层32毛细力的作用下紧贴散热软板3壁面吸热汽化，汽化后的相变材料34沿结构支撑层33透气排出，排出的相变气体在散热软板3上端冷凝为液体回流，这种无动力引流结构无需额外耗功，回流的冷却液可通过毛细力吸附在整个吸液层，进行循环散热，有利于提高散热过程中保持电池2表面温度的均匀性。
27.回流组件安装在盖板7中，回流组件包括连通散热软板3上端的汇流管12和回流管13，汇流管12的另一端连接散热排管18，散热排管18的下端设置有连通散热软板3的回流管13。
28.通过汇流管12吸收汽化的相变材料34，相变材料34在散热排管18中冷凝并沿回流管13回流至吸液层32的上端。
29.实施例2：在实施例1的基础上，满足散热软板3的制备材料的可以为：
散热软板3厚度与相邻电池2之间空隙相等，散热软板3夹置于相邻电池2之间，散热软板3的接触面设导热硅脂以降低接触热阻，密封外层31设置为带有弹性密封的防穿刺耐高温塑料；吸液层32由植物纤维原丝无纺布制成，结构支撑层33为具有透气性的尼龙网制成；散热软板3中相变材料34的充液量不超过总体积的1/3，常温常压下可完全充盈吸液层32，相变材料34为具有电绝缘性的一氟二氯乙烷组成，制备材料常见、廉价，无需复杂工艺，制作成本低。
30.实施例3：在实施例2的基础上，凹槽5的下端设置有一对阶梯底板4，凹槽5的上端设置有阶梯槽6，电池组压合在阶梯底板4的上端，电池组的下端与凹槽5的下端内壁之间留有2-5mm高度的间隙，盖板7的外缘压合在阶梯槽6上，盖板7与电池箱1的上端之间通过螺钉紧固连接。
31.通过设置阶梯槽6实现盖板7的固定安装，通过设置阶梯底板4使得电池组的下端与凹槽5内壁留有间隙，避免压合堵塞造成热量聚集，使得局部过热。
32.实施例4：在实施例2的基础上，回流组件安装在盖板7的内腔中，散热排管18与盖板7的内腔之间设置有冷却盘管，盖板7的两端设置有连通冷却盘管的进水口9和出水口10，冷却盘管贴合散热排管18，进水口9外接水泵。
33.通过设置循环供水的冷却盘管，实现二次冷却，增大散热冷凝的效率。
34.实施例5：在实施例4的基础上，凹槽5的内壁上设置有线性分布的多组侧槽17，侧槽17正对散热软板3的侧壁，侧槽17中插接安装有侧板14，侧板14与散热软板3的侧壁之间设置有双腔气囊16。
35.通过设置双腔气囊16，实现对散热软板3和电池组前后两侧的缓冲，避免在振动下造成过度挤压和碰撞。
36.实施例6：在实施例5的基础上，侧板14上设置有上下贯穿的第一弧槽15，散热软板3的两侧外壁上设置有第二弧槽20，第一弧槽15与第二弧槽20相互连通，双腔气囊16空心的8字形，双腔气囊16的两端插接在第一弧槽15与第二弧槽20中，双腔气囊16的内腔中填充有膨胀气体。
37.在电池箱1的使用过程中，由于使用环境，容易造成振动，从而使得电池组中的电池2相对挤压，进而使得散热软板3被挤压，散热软板3变形并向两侧扩展，使得双腔气囊16的一侧被挤压，同时缓冲挤压力，避免过度变形，同时在双腔气囊16内压的作用下实现散热软板3的及时复位。
38.实施例7：在实施例6的基础上，盖板7的下端压合在电池组上，盖板7的下端面设置有正对散热软板3的定位插槽8，汇流管12的下端设置有密封条19，密封条19内竖直设置有压合在结构支撑层33上端的导气内管11。
39.通过设置导气内管11使得汽化后的相变材料34准确的吸收至散热回流组件中。
40.密封条19的内壁与导气内管11的外壁之间留有间隙，间隙位于吸液层32的正上
端，间隙的侧壁设置有连通回流管13下端端口的通孔。
41.通过设置密封条19与导气内管11间隙配合，使得液化后的相变材料落在吸液层32上端，利用导气内管11分隔结构支撑层33与吸液层32上端，避免造成结构支撑层33上端的堵塞。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。