冷却结构及电池的制作方法

文档序号:32419087发布日期:2022-12-02 22:42阅读:66来源:国知局
冷却结构及电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域,尤其是涉及一种冷却结构及电池。


背景技术:

2.目前电动汽车动力电池系统热管理方式主要采用自然冷却及液冷方式实现,随着电动汽车电池系统能量密度逐渐提高,自然冷却已经不能满足电池系统散热需求,而随着电池系统充电功率及放电功率逐渐增大,传统液冷在极端工况下也很难控制电池温度在合理范围内,主要原因在于目前液冷方式响应速度较慢,直冷介质由收到直冷指令到达到目标温度时间在15min以上,而电池系统在快充时,快充倍率较大,在高速行车时,电池系统放电倍率较大,电芯瞬时温升大,温升速率远大于液冷反应速率,因此目前液冷方式也很难将电池系统最高温度控制在理想温度内,目前主流热管理系统存在以下缺点:
3.1液冷系统响应速率低,不能满足电池系统快充及快放散热需求;
4.2液冷系统集成在箱体内部,存在防冻液泄漏风险,易引起电池系统短路;
5.3液冷系统能耗较高,降低电动车行驶里程;


技术实现要素:

6.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出一种冷却结构,所述冷却结构充分利用了热管传热的能力,热管耦合冷却板使得热量传输极快,产生的热量迅速分布到冷却板。
7.根据本实用新型实施例的用于电池的冷却结构,包括:冷却板和均匀散热组件,所述冷却板位于电池模组的一侧,所述冷却板内具有冷却流道;所述均匀散热组件位于所述冷却板和所述电池模组之间,所述均匀散热单元包括多个热管单元,每个热管单元内具有独立的热管流道,多个所述热管单元沿所述冷却板的长度方向和/或宽度方向均匀间隔开设置。
8.根据本实用新型实施例的用于电池的冷却结构,既具有常规液冷的结构优点,又具有热管高效传热的优点;充分利用了热管传热的能力,热管耦合冷却板使得热量传输极快,产生的热量迅速分布到冷却板,因此该冷却结构可以很好地对电池模组进行冷却;电池模组产生的热量先被热管表面吸收,热管内的热量在其内部循环流动和冷凝,具有散热量大,散热效率高的效果;将电池模组、热管和冷却板依次设置,并且该冷却结构加工简单,不增加电池组固有空间,能高效的解决电动汽车动力电池散热的技术问题;冷却结构整体设计简单,利用电池模组和冷却板之间连接时的固有空间设置热管,通过冷却板和热管的耦合作用,电池模组产生的热量传递至热管内的蒸发端,再传递给冷凝端,通过冷凝端向冷却板散出,当电池模组需要冷却时,直冷系统开启,制冷剂通入到直冷管路中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性,热管均温方式依靠温差驱动,自动均温方式可靠性更强、能耗更低;热管和电池模组直接接触,减小电池与外界散热热阻,同时冷却板散热
性较大,能适应非稳态放电不均衡产热的热量瞬时有效缓冲。
9.进一步地,所述电池模组包括多个电池单元,每个所述电池单元包括至少一个电池,每个所述电池单元与至少一个所述热管单元相对。
10.进一步地,至少两个所述热管单元构成单元组,多个所述电池单元与多个所述单元组一一对应。
11.进一步地,所述单元组内相邻的两个热管单元之间具有第一间隔距离,相邻的两个所述单元组之间具有第二间隔距离,所述第二间隔距离大于所述第一间隔距离。
12.进一步地,所述热管单元焊接在所述冷却板上。
13.进一步地,所述冷却流道包括相互独立的第一冷却流道和第二冷却流道,所述第一冷却流道沿所述冷却板的长度方向或者宽度方向对称设置。
14.进一步地,所述冷却板包括:上板、下板和位于所述上板和所述下板之间的冷却管,所述冷却管包括:第一冷却管和第二冷却管,所述第一冷却流道位于所述第一冷却管内;所述第二冷却流道位于所述第二冷却管内。
15.进一步地,所述电池模组包括多个电池单元,所述第一冷却流道和所述第二冷却流道均包括:进水管、出水和管支管,所述进水管和所述出水管均邻近所述第一冷却流道和所述第二冷却流道的对称轴,且沿所述对称轴延伸;所述支管位于所述电池模组的底部,所述支管与所述进水管和所述出水管连通,所述支管具有多个,多个所述支管与多个所述电池单元一一对应,每个所述支管沿对应的所述电池单元的外周缘延伸。
16.进一步地,多个所述支管相互独立,或者多个所述支管中相邻的两个支管联通。
17.根据本实用新型实施例的用于电池的冷却结构,热管设置于电池模组和冷却板之间,为冷却板吸收电池模组的热量起到充分均热的效果,热管利用液体相变将热量进行高效传递的装置,具有传热效率高,热阻小的优点,热管的传热性能要比传统金属传热装置高一个甚至多个数量级,因此,在冷却板和电池模组之间设置热管可以更加高效的散发热量;热管设置于电池模组和冷却板之间是对电池模组散热装置的全新设计,热管内的蒸发部位吸收热量产生的蒸汽进入热管内的低温区域冷凝释放潜热,使得电池模组可以实现良好的等温性,极大提高了液冷热管耦合冷却系统的散热效果;热管对电池模组的热量进行均衡后,通过冷却板进一步的将热量散发掉,具体地,通过冷却板内的冷却液对热管传递的热量进行吸收,冷却液在冷却管内进行循环流动,冷却液吸收热管上的热量后流出,经过降温后通过进水管再次循环使用进行吸热,冷却管的布置与电池模组的布置方式相对应,以便于对电池模组的热量进行针对性的吸收散热;该冷却结构既具有常规液冷的结构优点,又具有热管高效传热的优点;充分利用了热管传热的能力,热管耦合冷却板使得热量传输极快,产生的热量迅速分布到冷却板,因此该冷却结构可以很好地对电池模组进行冷却。
18.电池模组产生的热量先被热管表面吸收,热管内的热量在其内部循环流动和冷凝,具有散热量大,散热效率高的效果;将电池模组、热管和冷却板依次设置,并且该冷却结构加工简单,不增加电池组固有空间,能高效的解决电动汽车动力电池散热的技术问题;冷却结构整体设计简单,利用电池模组和冷却板之间连接时的固有空间设置热管,通过冷却板和热管的耦合作用,电池模组产生的热量传递至热管内的蒸发端,再传递给冷凝端,通过冷凝端向冷却板散出,当电池模组需要冷却时,直冷系统开启,制冷剂通入到直冷管路中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介
质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性,热管均温方式依靠温差驱动,自动均温方式可靠性更强、能耗更低;热管和电池模组直接接触,减小电池与外界散热热阻,同时冷却板散热性较大,能适应非稳态放电不均衡产热的热量瞬时有效缓冲。
19.根据本实用新型实施例的电池,包括上述的用于电池的冷却结构;电池通过上述冷却结构进行散热,该冷却结构既具有常规液冷的结构优点,又具有热管高效传热的优点,使得电池的散热效率得以提高;充分利用了热管传热的能力,热管耦合冷却板使得热量传输极快,产生的热量迅速分布到冷却板,因此该冷却结构可以很好地对电池模组进行冷却;电池模组产生的热量先被热管表面吸收,热管内的热量在其内部循环流动和冷凝,具有散热量大,散热效率高的效果;将电池模组、热管和冷却板依次设置,并且该冷却结构加工简单,不增加电池组固有空间,能高效的解决电动汽车动力电池散热的技术问题;冷却结构整体设计简单,利用电池模组和冷却板之间连接时的固有空间设置热管,通过冷却板和热管的耦合作用,电池模组产生的热量传递至热管内的蒸发端,再传递给冷凝端,通过冷凝端向冷却板散出,当电池模组需要冷却时,直冷系统开启,制冷剂通入到直冷管路中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性,冷却板为直冷管路,直冷管路分为两进两出,可以实现两路流量均匀,气化均匀,保持直冷管路温差较小。
20.热管对称布置,可以实现对电芯均匀冷却,热管表观导热系数为5000-10000w/m
·
k,是普通液冷板的50倍以上,同时微热管阵列为微重力热管,即使电池系统倾斜时也可以实现高效冷却;冷却板的进水管为铝材质,通过铝材质管路和冷却板连接,通过橡胶圈保证连接方式密封性,并且通过螺栓连接保证连接强度,为直冷出口,连接方式与进口保持一致,采用铝材质管路保证系统内压力满足设计要求;热管与冷却板通过焊接连接,焊接可以保证两种材质不会存在接触热阻,保证高效导热;模组与热管直接接触,模组电芯底部与热管上表面接触,热管下表面与冷却板通过焊接连接到一起;当电池系统需要冷却时,冷却系统开启,制冷剂通过进液管进入冷区管中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性;热管均温方式依靠温差驱动,自动均温方式可靠性更强、能耗更低,使得电池的使用寿命更长。
21.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
22.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
23.图1是根据本实用新型实施例的冷却结构的结构示意图;
24.图2是根据本实用新型实施例的冷却结构与电池模组的安装示意图;
25.图3是根据本实用新型实施例的冷却结构的装配示意图。
26.附图标记:100-冷却结构;
27.1-冷却板;11-冷却流道;12-上板;13-下板;14-冷却管;15-第一冷却管;
28.16-第二冷却管;17-进水管;18-出水管;2-均匀散热组件;21-热管单元;3-电池模
组;31-电池单元。
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型的描述中,需要说明的是,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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的冷却结构100。
33.如图1和图2所示,根据本实用新型实施例的用于电池的冷却结构100,包括:冷却板1和均匀散热组件2,所述冷却板1位于电池模组3的一侧,所述冷却板1内具有冷却流道11;在具体的实施例中,冷却板1与电池模组3的一侧贴合,在安装时,冷却板1与电池模组3依次安装于电池箱内,根据电池模组3的数量和排布方式设置电池箱内的布局,同样地,根据电池模组3的数量和排布方式设置冷却板1的排布方式,使得冷却板1能够高效吸收电池模组3散发的热量;冷却板1内设置进入冷却液的冷却流道 11,冷却液进入冷却流道11内循环流动,流动的冷却液吸收电池模组3的热量,冷却液起到为电池模组3降温冷却的作用,循环流动的冷却液可以有效保证冷却液的低温,冷却液与电池模组3之间产生稳定较高的温差,确保冷却液充分吸收电池模组3的热量;电池模组3在工作时,冷却板1吸收电池模组3散发的热量,起到为电池模组3降温冷却的作用,使得电池模组3保持在合理的工作温度内,有利于延长电池模组3的使用寿命。
34.所述均匀散热组件2位于所述冷却板1和所述电池模组3之间,所述均匀散热单元包括多个热管单元21,每个热管单元21内具有独立的热管流道,多个所述热管单元21 沿所述冷却板1的长度方向和/或宽度方向均匀间隔开设置;均匀散热组件2设置于电池模组3和冷却板1之间,为冷却板1吸收电池模组3的热量起到充分均热的效果,在具体的实施例中,均匀散热组件2可以是热管,热管利用液体相变将热量进行高效传递的装置,具有传热效率高,热阻小的优点,热管的传热性能要比传统金属传热装置高一个甚至多个数量级,因此,在冷却板1和电池模组3之间设置热管可以更加高效的散发热量;热管设置于电池模组3和冷却板1之间是对电池模组3散热装置的全新设计,热管内的蒸发部位吸收热量产生的蒸汽
进入热管内的低温区域冷凝释放潜热,使得电池模组 3可以实现良好的等温性,极大提高了液冷热管耦合冷却系统的散热效果。
35.根据本实用新型实施例的用于电池的冷却结构100,既具有常规液冷的结构优点,又具有热管高效传热的优点;充分利用了热管传热的能力,热管耦合冷却板1使得热量传输极快,产生的热量迅速分布到冷却板1,因此该冷却结构100可以很好地对电池模组3进行冷却;电池模组3产生的热量先被热管表面吸收,热管内的热量在其内部循环流动和冷凝,具有散热量大,散热效率高的效果;将电池模组3、热管和冷却板1依次设置,并且该冷却结构100加工简单,不增加电池组固有空间,能高效的解决电动汽车动力电池散热的技术问题;冷却结构100整体设计简单,利用电池模组3和冷却板1之间连接时的固有空间设置热管,通过冷却板1和热管的耦合作用,电池模组3产生的热量传递至热管内的蒸发端,再传递给冷凝端,通过冷凝端向冷却板1散出,当电池模组 3需要冷却时,直冷系统开启,制冷剂通入到直冷管路中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性,热管均温方式依靠温差驱动,自动均温方式可靠性更强、能耗更低;热管和电池模组3直接接触,减小电池与外界散热热阻,同时冷却板1 散热性较大,能适应非稳态放电不均衡产热的热量瞬时有效缓冲。
36.如图2和图3所示,进一步地,所述电池模组3包括多个电池单元31,每个所述电池单元31包括至少一个电池,每个所述电池单元31与至少一个所述热管单元21相对;在具体的实施例中,热管单元21和电池单元31对应设置,确保每个电池单元31都具有吸收其热量的热管单元21,至少一个热管单元21与电池单元31贴合设置,在电池单元31工作散发热量时,与电池单元31相对应的热管单元21吸收电池单元31散发的热量,热管单元21吸收电池的热量在其内部产生热传递反应,热量传递至热管内部与热管内部介质接触,热管内部介质受热蒸发,热管内蒸发的介质变为气态,气态介质向热管内的低温区扩散,气态介质在热管内遇冷冷凝放出热量提高低温区的温度,使得电池模组3热量的散发能够更加均匀的传递至冷却板1上,电池模组3的整体的热量也会达到均衡状态。
37.如图1和图2所示,进一步地,至少两个所述热管单元21构成单元组,多个所述电池单元31与多个所述单元组一一对应;每两个热管单元21组成单元组,单元组对电池单元31贴合散热,进一步提高热管对电池模组3热量的吸收效率,利用两个热管组成的单元组同时对电池单元31吸收热量,电池单元31工作释放热量时,两个热管同时对一个电池单元31进行吸收热量,热量被吸收两个热管内的蒸发端吸收,热管内蒸发端吸收热量后介质蒸发,蒸发后的气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷后冷凝释放热量,进而提高低温区的温度,使得电池单元31的热量能够均衡的被冷却板1吸收,在热管内得到均衡的热量传递至冷却板1,冷却板1将热量散发,使得电池单元31保持在均衡的温度工作,进一步提高电池单元31的使用寿命。
38.如图1和图2所示,进一步地,所述单元组内相邻的两个热管单元21之间具有第一间隔距离,相邻的两个所述单元组之间具有第二间隔距离,所述第二间隔距离大于所述第一间隔距离;电池模组3在安装布置时,根据不同的电池单元31在电池箱内的布局进行排布热管以及由热管组成的单元组,将每个热管以及热管组成的单元组与相应的电池单元31相对应设置,确保每个单元组能够贴合电池单元31进行吸收其热量,为电池单元31的散热起到均匀不同部位的热量,使得电池模组3各部分的热量都得到均匀散热,避免出现局部过热
的情况。
39.如图1和图2所示,进一步地,所述热管单元21焊接在所述冷却板1上;热管单元 21与冷却板1通过焊接连接,焊接可以保证两种材质不会存在接触热阻,保证高效导热,提高电池模组3热量散发的效率,电池模组3与热管采用直接接触的方式安装,电池模组3电芯底部与热管上表面接触,提高电池模组3与热管之间的热传导效率,因此,电池模组3、热管和冷却板1的安装方式和固定方式更加高效的让热量散发,减小电池模组3与外界散热热阻,冷却板1的潜热大,能适应非稳态放电不均衡产热的热量瞬时有效缓冲。
40.如图1和图2所示,进一步地,所述冷却流道11包括相互独立的第一冷却流道11 和第二冷却流道11,所述第一冷却流道11沿所述冷却板1的长度方向或者宽度方向对称设置;根据电池模组3在电池箱内的布局排布冷却板1内的冷却水道,在其中一个实施例中,电池模组3在电池箱内延长度方向对称设置,冷却板1内的冷却水道也相应的跟随电池模组3的布局设置,在长度方向上,冷却水道分为第一冷却流道11和第二冷却流道11,第一冷却流道11和第二冷却流道11分别与对称设置的电池模组3对应设置,第一冷却流道11和第二冷却流道11的设置使得其内部的冷却水更加快速的循环,设置两个冷却流道11相较于设置一个冷却流道11单个冷却路径更短,冷却流道11内的冷却水在吸收热量后能够快速与外界更换,使得冷却板1内的冷却液能够保持在低温装态,更加高效的对热管传递的热量进行吸收,提高电池模组3的散热效率。
41.如图1和图2所示,进一步地,所述冷却板1包括:上板12、下板13和位于所述上板12和所述下板13之间的冷却管14,所述冷却管14包括:第一冷却管15和第二冷却管16,所述第一冷却流道11位于所述第一冷却管15内;所述第二冷却流道11位于所述第二冷却管16内;根据电池模组3在电池箱内的布局排布冷却板1内的冷却管14,冷却管14布置于上板12与下板13之间,冷却板1的上板12与热管贴合设置以便于高效吸收热管散发的热量,上板12吸收热管的热量再被冷却管14吸收,在冷却板1上根据电池模组3设置的冷却管14吸收上板12传递的热量后,经过其内部的冷却液散发掉,以维持热管和电池模组3的温度,在其中一个实施例中,电池模组3在电池箱内延长度方向对称设置,冷却板1内的冷却管14也相应的跟随电池模组3的布局设置,进而冷却水道也相应的设置成与冷却管14一致的布局。
42.在长度方向上,冷却管14分为第一冷却管15和第二冷却管16,第一冷却管15和第二冷却管16分别与对称设置的电池模组3对应设置,第一冷却管15和第二冷却管16 的设置使得其内部的冷却水更加快速的循环,设置两个冷却管14相较于设置一个冷却管14单个冷却路径更短,冷却管14内的冷却水在吸收热量后能够快速与外界更换,使得冷却板1内的冷却液能够保持在低温装态,更加高效的对热管传递的热量进行吸收,提高电池模组3的散热效率,冷却管14的设置还可以是其他的布置方式,在具体的安装中,根据电池模组3的布置方式进行布置冷却管14的排布,使得冷却管14的排布与电池模组3相对应即可,这里冷却管14的设置不作特别限定。
43.如图1和图2所示,进一步地,所述电池模组3包括多个电池单元31,所述第一冷却流道11和所述第二冷却流道11均包括:进水管17、出水管18和支管,所述进水管 17和所述出水管18均邻近所述第一冷却流道11和所述第二冷却流道11的对称轴,且沿所述对称轴延伸;所述支管位于所述电池模组3的底部,所述支管与所述进水管17 和所述出水管18连通,所述支管具有多个,多个所述支管与多个所述电池单元31一一对应,每个所述支管沿对应
的所述电池单元31的外周缘延伸;冷却液通过进水管17进入冷却管14内,冷却液在进水管17内流动吸收热管传递的电池模组3的热量后,冷却液经过出水管18流出,在具体的实施例中,冷却流道11还包括支管,冷却液经过进水管17依次流入支管内,支管的遍布有利于充分吸收热管上各个区域的热量,进一步提高电池模组3散热的均衡性。
44.如图1和图2所示,进一步地,多个所述支管相互独立,或者多个所述支管中相邻的两个支管联通;支管之间可以联通,也可以是相互独立的,各个支管根据热管的单元组进行设置,确保每个热管的单元组都有足够的支管吸收其热量,进而提高电池模组3 散热的高效性。
45.根据本实用新型实施例的用于电池的冷却结构100,热管设置于电池模组3和冷却板1之间,为冷却板1吸收电池模组3的热量起到充分均热的效果,热管利用液体相变将热量进行高效传递的装置,具有传热效率高,热阻小的优点,热管的传热性能要比传统金属传热装置高一个甚至多个数量级,因此,在冷却板1和电池模组3之间设置热管可以更加高效的散发热量;热管设置于电池模组3和冷却板1之间是对电池模组3散热装置的全新设计,热管内的蒸发部位吸收热量产生的蒸汽进入热管内的低温区域冷凝释放潜热,使得电池模组3可以实现良好的等温性,极大提高了液冷热管耦合冷却系统的散热效果;热管对电池模组3的热量进行均衡后,通过冷却板1进一步的将热量散发掉,具体地,通过冷却板1内的冷却液对热管传递的热量进行吸收,冷却液在冷却管14内进行循环流动,冷却液吸收热管上的热量后流出,经过降温后通过进水管17再次循环使用进行吸热,冷却管14的布置与电池模组3的布置方式相对应,以便于对电池模组3 的热量进行针对性的吸收散热;该冷却结构100既具有常规液冷的结构优点,又具有热管高效传热的优点;充分利用了热管传热的能力,热管耦合冷却板1使得热量传输极快,产生的热量迅速分布到冷却板1,因此该冷却结构100可以很好地对电池模组3进行冷却。
46.电池模组3产生的热量先被热管表面吸收,热管内的热量在其内部循环流动和冷凝,具有散热量大,散热效率高的效果;将电池模组3、热管和冷却板1依次设置,并且该冷却结构100加工简单,不增加电池组固有空间,能高效的解决电动汽车动力电池散热的技术问题;冷却结构100整体设计简单,利用电池模组3和冷却板1之间连接时的固有空间设置热管,通过冷却板1和热管的耦合作用,电池模组3产生的热量传递至热管内的蒸发端,再传递给冷凝端,通过冷凝端向冷却板1散出,当电池模组3需要冷却时,直冷系统开启,制冷剂通入到直冷管路中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性,热管均温方式依靠温差驱动,自动均温方式可靠性更强、能耗更低;热管和电池模组3直接接触,减小电池与外界散热热阻,同时冷却板1散热性较大,能适应非稳态放电不均衡产热的热量瞬时有效缓冲。
47.根据本实用新型实施例的电池,包括上述的用于电池的冷却结构100;电池通过上述冷却结构100进行散热,该冷却结构100既具有常规液冷的结构优点,又具有热管高效传热的优点,使得电池的散热效率得以提高;充分利用了热管传热的能力,热管耦合冷却板1使得热量传输极快,产生的热量迅速分布到冷却板1,因此该冷却结构100可以很好地对电池模组3进行冷却;电池模组3产生的热量先被热管表面吸收,热管内的热量在其内部循环流动和冷凝,具有散热量大,散热效率高的效果;将电池模组3、热管和冷却板1依次设置,并
且该冷却结构100加工简单,不增加电池组固有空间,能高效的解决电动汽车动力电池散热的技术问题;冷却结构100整体设计简单,利用电池模组3和冷却板1之间连接时的固有空间设置热管,通过冷却板1和热管的耦合作用,电池模组3产生的热量传递至热管内的蒸发端,再传递给冷凝端,通过冷凝端向冷却板1 散出,当电池模组3需要冷却时,直冷系统开启,制冷剂通入到直冷管路中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性,冷却板1为直冷管路,直冷管路分为两进两出,可以实现两路流量均匀,气化均匀,保持直冷管路温差较小;热管对称布置,可以实现对电芯均匀冷却,热管表观导热系数为5000-10000w/m
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k,是普通液冷板的50倍以上,同时微热管阵列为微重力热管,即使电池系统倾斜时也可以实现高效冷却;冷却板1的进水管17为铝材质,通过铝材质管路和冷却板1连接,通过橡胶圈保证连接方式密封性,并且通过螺栓连接保证连接强度,为直冷出口,连接方式与进口保持一致,采用铝材质管路保证系统内压力满足设计要求;热管与冷却板1通过焊接连接,焊接可以保证两种材质不会存在接触热阻,保证高效导热;模组与热管直接接触,模组电芯底部与热管上表面接触,热管下表面与冷却板1通过焊接连接到一起。
48.当电池系统需要冷却时,冷却系统开启,制冷剂通过进液管进入冷区管中,同时由于电芯发热,与电芯接触处热管内部介质受热蒸发,气态介质向低温区扩散,气态介质遇冷冷凝放出热量提高低温区温度,提高冷板均温性;热管均温方式依靠温差驱动,自动均温方式可靠性更强、能耗更低,使得电池的使用寿命更长。针对目前自然冷却电池系统及液冷热管理方式存在的问题,在研究直冷方案及热管方案基础上提出耦合直冷和热管的新型热管理方式,该热管理方案适合用于方形电芯电池系统及软板电芯电池系统。该热管理方式集成了直冷响应速度快优点及微阵列热管的高导热系数优点,较传统液冷方式响应速度快,同时循环介质为制冷剂及热管循环工质,不会存在漏液风险而引起电池短路,制冷剂为r134a,常温下极易气化,同时对环境友好,对人体无害,热管内循环工质为甲醇混合物在常温下极易气化,因此即使结构破坏,制冷剂及循环工质泄漏也不会引起电池系统短路风险,因此该新型热管理方式应用前景较好。
49.在本说明书的描述中,参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨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,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
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