圆柱体电池组的热管理系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于圆柱体电池组的热管理系统和方法，该系统包括异形导热板、微热管阵列板和热源，散热时，异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的蒸发段，微热管阵列板的蒸发段吸收异形导热板传递的圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段与外界换热；预热时，热源设置在微热管阵列板的蒸发段，异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的冷凝段，微热管阵列板的蒸发段吸收热源的热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过异形导热板导热至圆柱体电池组。该热管理系统集散热与加热功能为一体，保证了圆柱体电池组温度均匀，传热效率高、体积紧凑、重量轻，提高了换热效率和效果。

Thermal management system and method for cylindrical battery pack

The invention relates to a system and method for thermal management of cylindrical battery, the system comprises a heat conducting plate, special-shaped plate and micro heat pipe array heat source, heat conduction, special-shaped board the plane structure with micro heat pipe array plate evaporator, array plate heat pipe evaporator absorption heat plate transfer cylinder shaped battery heat after heat pipe effect by micro heat pipe array plate outside the condensing section and heat transfer; preheating, heat setting of evaporator in micro array plate, special-shaped heat plate plate of the planar structure fit the micro heat pipe array plate condenser section, evaporation section absorbs heat of the heat plate heat pipe array after the heat pipe effect by micro heat pipe array plate heat conducting plate through the condensing section of special-shaped cylinder to thermal battery. The heat management system integrates the functions of heat dissipation and heating, and ensures the uniform temperature of the cylindrical battery set, high heat transfer efficiency, compact volume, light weight, and improved heat exchange efficiency and effect.

【技术实现步骤摘要】
圆柱体电池组的热管理系统和方法
本专利技术涉及热管理
，特别是一种将微热管阵列板用于圆柱体电池组的热管理系统和方法。
技术介绍
以车载电池(蓄电池/锂电池)为动力的电动汽车作为汽车工业的未来，以其低污染、节约能源、热效率高等优势得到了重视和发展。电动汽车采用电能取代石油等常规化石燃料作为动力，具有明显的环保优势，是适合解决未来交通运输工具领域的长远方案。车载电池作为电动汽车动力的关键技术，在大电流充放电过程中，车载电池内部会积聚大量的热，若热量不及时排除则电池温度急剧升高，特别是大容量电池组，通常放热量更高且由于满足能量密度的需要更易积累热量，从而导致热失控，进一步带来电池释放气体、冒烟、漏液的后果，甚至可能会引起电池发生燃烧，反之车载电池处于低温环境中时，可能会缩短寿命、减弱放电能力，锂离子电池的工作温度范围一般需要保持在放电时-20～60℃，充电时0～45℃，因此其热管理问题等成为制约电动汽车发展的重要因素，现有的热管理系统通常采用风冷或液冷等结构原理导致过于系统结构过于庞大和复杂，而且由于防水、防尘、防结露等一系列问题，电池组箱体需全封闭，因此需要一种紧凑而有效的散热方式。对于采用圆柱体电池组的电动汽车，现有常规的车载电池组热管理系统通常采用重力热管，该重力热管一般为圆柱体结构，依次插入至阵列式排布的圆柱体电池两两之间形成的中空间隙部分，由于重力热管以及车载电池均为圆柱体结构，两者之间为线接触，接触面积非常小，散热效率低，效果差，需要较长的散热时间才能达到理想温度，且不能保证车载电池其温度均匀，并且由于重力热管和车载电池为线接触不能实现紧密贴合以降低接触电阻，故需要增加额外的特殊器件以使两者紧密贴合，导致系统结构复杂，体积和成本增加。此外，现有的车载电池热管理系统无法在不增加体积和成本的限制下，实现在寒冷地区或寒冷天气下对车载电池的预加热功能。
技术实现思路
本专利技术针对现有的车载电池热管理系统存在的散热时间长，散热效率低，效果差以及系统体积结构较大以及无法同时在寒冷地区或寒冷天气下对车载电池的预加热等问题，提供一种用于圆柱体电池组的热管理系统，能够实现异形导热板同时与圆柱体电池以及微热管阵列板紧密贴合，减少了接触电阻，同时增加了换热面积，保证了车载圆柱体电池组温度均匀，该热管理系统传热效率高、体积紧凑、重量轻，提高了换热效率和效果。本专利技术还涉及一种用于圆柱体电池组的热管理方法。本专利技术的技术方案如下：一种用于圆柱体电池组的热管理系统，其特征在于，包括异形导热板、微热管阵列板和热源，所述异形导热板的一个板面为弧形板面并通过所述弧形板面与圆柱体电池表面紧密贴合，所述异形导热板上与弧形板面相对的另一板面具有沿板长方向的平面结构并通过所述平面结构与微热管阵列板贴合，所述微热管阵列板为金属材料经挤压或冲压成型的其内具有两个以上并排排列的微热管阵列的板状结构，所述微热管阵列中各微热管的等效直径为0.15mm-3.0mm；在为圆柱体电池组散热时，所述异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的蒸发段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收异形导热板传递的圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段与外界换热；在为圆柱体电池组预热时，所述热源设置在微热管阵列板的蒸发段，所述异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的冷凝段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收热源的热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过异形导热板导热至圆柱体电池组。所述异形导热板的一个板面为弧形板面且与弧形板面相对的另一板面具有沿板长方向的平面结构的异形导热板的横截面近似月牙形，所述异形导热板为月牙形导热板，所述月牙形导热板和微热管阵列板均设置若干个且均沿圆柱体电池组的高度方向设置，各圆柱体电池的两侧均对称设置有月牙形导热板，前后相邻或左右相邻的圆柱体电池的靠近侧各自贴合的月牙形导热板之间贴合有微热管阵列板，所述微热管阵列板的厚度为1.0mm-4.0mm，左右相邻或前后相邻的圆柱体电池之间形成中空部分。还包括热输运通道，所述热输运通道为空气通道或液冷管通道；在为圆柱体电池组散热时，所述微热管阵列板的冷凝段贴合液冷管外壁，所述微热管阵列板的蒸发段吸收圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段通过液冷管进行换热；和/或，所述热源为电加热元件或加热的流体介质管路，所述电加热元件为电阻丝或电加热膜。所述异形导热板的一个板面为弧形板面且与弧形板面相对的另一板面为平板面并通过所述平板面与微热管阵列板紧密贴合，所述异形导热板的相对侧面为内凹结构，所述异形导热板的横截面近似“K”形，所述异形导热板为“K”形导热板，所述“K”形导热板和微热管阵列板均设置若干个且均沿圆柱体电池组的高度方向设置，各圆柱体电池的两侧均对称设置有“K”形导热板，前后相邻或左右相邻的圆柱体电池的靠近侧各自贴合的“K”形导热板之间贴合有微热管阵列板，所述微热管阵列板的厚度为1.0mm-4.0mm，左右相邻或前后相邻的圆柱体电池之间形成中空部分。还包括微通道板，所述微通道板水平设置于圆柱体电池组顶部上方，所述微热管阵列板沿圆柱体电池组的高度方向设置且微热管阵列板的长度高于圆柱体电池组的高度，所述微热管阵列板伸出圆柱体电池组的顶部，所述微通道板与微热管阵列板相连接，所述微通道板为挤压成型的具有两个以上并排排列的微通道的板状结构，所述微通道的等效直径为1.0mm-10.0mm，所述微通道板的两端设置有进水口和出水口。所述微通道板为微通道铝板，所述微通道内壁沿微通道方向设置微翅结构以增强流体换热；和/或，所述微热管阵列板中的各微热管的内壁中设置有毛细结构，所述毛细结构为在各微热管的内壁中设置的具备强化传热作用的微翅或沿微热管长度方向走向的内凹微槽，所述微翅的大小和结构适合于与微热管内壁形成沿微热管长度方向走向的毛细微槽。所述微热管阵列板沿平行于微热管阵列的管长方向设有一个或多个开槽，所述开槽与微热管阵列相互独立，所述热源为电阻丝，所述电阻丝设置于开槽内。一种用于圆柱体电池组的热管理方法，其特征在于，通过异形导热板与圆柱体电池组的贴合进行热传导，利用微热管阵列板与异形导热板的贴合实现与圆柱体电池组的换热；所述异形导热板的一个板面为弧形板面并通过所述弧形板面与圆柱体电池表面紧密贴合，所述异形导热板上与弧形板面相对的另一板面具有沿板长方向的平面结构并通过所述平面结构与微热管阵列板贴合，所述微热管阵列板为金属材料经挤压或冲压成型的其内具有两个以上并排排列的微热管阵列的板状结构，所述微热管阵列中各微热管的等效直径为0.15mm-3.0mm；在为圆柱体电池组散热时，将异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的蒸发段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收异形导热板传递的圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段与外界换热；在为圆柱体电池组预热时，采用热源设置在微热管阵列板的蒸发段，将异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的冷凝段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收热源的热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过异形导热板导热至圆柱体电池组。所述热管理方法采用的异形导热板为月牙形导热板且其横截面近似月牙形，将月牙形导热板和微热管阵列板均设置若干个且均沿圆柱体电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于圆柱体电池组的热管理系统，其特征在于，包括异形导热板、微热管阵列板和热源，所述异形导热板的一个板面为弧形板面并通过所述弧形板面与圆柱体电池表面紧密贴合，所述异形导热板上与弧形板面相对的另一板面具有沿板长方向的平面结构并通过所述平面结构与微热管阵列板贴合，所述微热管阵列板为金属材料经挤压或冲压成型的其内具有两个以上并排排列的微热管阵列的板状结构，所述微热管阵列中各微热管的等效直径为0.15mm‑3.0mm；在为圆柱体电池组散热时，所述异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的蒸发段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收异形导热板传递的圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段与外界换热；在为圆柱体电池组预热时，所述热源设置在微热管阵列板的蒸发段，所述异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的冷凝段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收热源的热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过异形导热板导热至圆柱体电池组。

【技术特征摘要】
1.一种用于圆柱体电池组的热管理系统，其特征在于，包括异形导热板、微热管阵列板和热源，所述异形导热板的一个板面为弧形板面并通过所述弧形板面与圆柱体电池表面紧密贴合，所述异形导热板上与弧形板面相对的另一板面具有沿板长方向的平面结构并通过所述平面结构与微热管阵列板贴合，所述微热管阵列板为金属材料经挤压或冲压成型的其内具有两个以上并排排列的微热管阵列的板状结构，所述微热管阵列中各微热管的等效直径为0.15mm-3.0mm；在为圆柱体电池组散热时，所述异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的蒸发段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收异形导热板传递的圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段与外界换热；在为圆柱体电池组预热时，所述热源设置在微热管阵列板的蒸发段，所述异形导热板的板面的平面结构贴合微热管阵列板的冷凝段，所述微热管阵列板的蒸发段吸收热源的热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段放热通过异形导热板导热至圆柱体电池组。2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述异形导热板的一个板面为弧形板面且与弧形板面相对的另一板面具有沿板长方向的平面结构的异形导热板的横截面近似月牙形，所述异形导热板为月牙形导热板，所述月牙形导热板和微热管阵列板均设置若干个且均沿圆柱体电池组的高度方向设置，各圆柱体电池的两侧均对称设置有月牙形导热板，前后相邻或左右相邻的圆柱体电池的靠近侧各自贴合的月牙形导热板之间贴合有微热管阵列板，所述微热管阵列板的厚度为1.0mm-4.0mm，左右相邻或前后相邻的圆柱体电池之间形成中空部分。3.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，还包括热输运通道，所述热输运通道为空气通道或液冷管通道；在为圆柱体电池组散热时，所述微热管阵列板的冷凝段贴合液冷管外壁，所述微热管阵列板的蒸发段吸收圆柱体电池组热能后发生热管效应再由微热管阵列板的冷凝段通过液冷管进行换热；和/或，所述热源为电加热元件或加热的流体介质管路，所述电加热元件为电阻丝或电加热膜。4.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述异形导热板的一个板面为弧形板面且与弧形板面相对的另一板面为平板面并通过所述平板面与微热管阵列板紧密贴合，所述异形导热板的相对侧面为内凹结构，所述异形导热板的横截面近似“K”形，所述异形导热板为“K”形导热板，所述“K”形导热板和微热管阵列板均设置若干个且均沿圆柱体电池组的高度方向设置，各圆柱体电池的两侧均对称设置有“K”形导热板，前后相邻或左右相邻的圆柱体电池的靠近侧各自贴合的“K”形导热板之间贴合有微热管阵列板，所述微热管阵列板的厚度为1.0mm-4.0mm，左右相邻或前后相邻的圆柱体电池之间形成中空部分。5.根据权利要求1至4之一所述的热管理系统，其特征在于，还包括微通道板，所述微通道板水平设置于圆柱体电池组顶部上方，所述微热管阵列板沿圆柱体电池组的高度方向设置且微热管阵列板的长度高于圆柱体电池组的高度，所述微热管阵列板伸出圆柱体电池组的顶部，所述微通道板与微热管阵列板相连接，所述微通道板为挤压成型的具有两个以上并排排列的微通道的板状结构，所述微通道的等效直径为1.0mm-10.0mm，所述微通道板的两端设置有进水口和出水口。6.根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述微通道板为微通道铝板，所述微通道内壁沿微通道方向设置微翅结构以增强流体换热；和/或，所述微热管阵列板中的各微热管的内壁中设置有毛细结构，所述毛细结...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀华，叶欣，张楷荣，
申请(专利权)人：赵耀华，
类型：发明
国别省市：北京,11