一种动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置制造方法及图纸

一种动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，包括热管模块和热沉模块，所述热管模块竖直地与动力电池单体交替叠置，所述热沉模块通过热界面结构热耦合地连接热管模块；热管模块包括厚度变截面热管，厚度变截面热管包括窄截面蒸发部和大截面冷凝部；热沉模块包括风道单元和阻流形泡沫金属单元，所述阻流形泡沫金属单元包括多个泡沫金属块，多个泡沫金属块沿风道单元轴向平行间隔设置在风道单元以使得多个通风孔的内孔形成一阻流形风道。所述动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，超大吸热超薄热管结合热沉，极大提高了电池组的冷却散热能力。

A thickness variable cross-section heat pipe cooling device for power battery monomer overlay module

A heat pipe cooling device for the thickness variable section of the power cell single stack module, including the heat pipe module and the heat sink module. The heat pipe module is vertically stacked with the power cell monomer. The heat sink module connects the heat pipe module with the thermal interface structure. The heat pipe block includes the thickness variable section heat pipe and the thickness change. The cross section heat pipe includes the narrow section evaporation section and the large section condensing section, the heat sink module includes the air duct element and the hindrance foam metal unit. The hindrance foam metal unit consists of several foam metal blocks, and the multiple foam metal blocks are arranged in the air duct unit along the axial parallel interval of the duct unit to make the inner hole shape of the multiple vent holes. A drag channel. The thickness variable section heat pipe cooling device of the power cell single stack module, super heat absorbing ultra-thin heat pipe combined with heat sink, greatly improves the cooling and cooling capacity of the battery pack.

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置
本专利技术涉及动力电池的
，具体涉及一种动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置。
技术介绍
电动汽车的动力电池组必须采用强制散热措施才能将电池组工作温度控制在理想的范围内。对于锂电池的电池组强调2个目标参数，一个是电池单体的最高温度要低于50℃，另一个是电池单体之间的温度差最小，最好小于5℃。热管冷却是在封闭真空管内填充工作液体，利用液体的蒸发和液化相变转换进行热传导，把热能从一个不易传热的位置转移到另一个可有效散热位置的搞笑热转换元件。热管主要依靠工作液体相变传热，热阻很小，所以其导热能力可比银、铜、铝等金属材料高几个数量级。但是在动力电池冷却领域，目前热管冷却仍然没有商业化，其原因在于有以下几个缺陷：(1)线接触，通常使用3-5根扁平热管间隔设置在动力电池叠置之间，热管与电池之间接触为线接触非面接触，接触面积仅扁平热管的横截面与电池表面接触，仍然有50％以上的电池表面没有与扁平热管接触，电池单体的不同位置温度均匀性不好，线接触是根本性、致命性缺陷；(2)方向性，热管多采用重力热管，工作液体在冷凝端由气体改变为液体时依靠重力实现液体回流，因此，蒸发段必须置于最低位置；多数情况，为了使得冷凝段高于蒸发段，冷凝段通常要向上弯折，但是只要弯折，热管的汽液流动性能就大打折扣，换热性能几乎剧烈下降；(3)不能单独胜任，热管仅负责转移热量，在冷凝段释放热量必定要迅速离开冷凝端才使得热管与发热元件保持长期的热平衡，而热量在冷凝端的散热则需要耦合强制散热措施，通常是散热鳍片+风机/泵，就是一方面需要体积庞大的一体焊接在冷凝端的散热鳍片，另一方面又需要人为制造液体流或空气流来带走热量。因此，以“电池组的最高温度要低于50℃，且各电池单体的温度差小于5℃”为目标，设计一种能克服上述缺陷的冷却装置，已经成为迫切需要解决的共性难题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种动力电池单体叠置的厚度变截面热管冷却装置。本专利技术的目的是这样实现的，一种动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，n个动力电池单体以固定行距间隔叠置形成叠置体，m个叠置体以固定列距间隔排列设置在电池框架中形成动力电池单体叠置模块，包括热管模块和热沉模块，所述热管模块竖直地与动力电池单体交替叠置，所述热沉模块通过热界面结构热耦合地连接热管模块；热管模块包括厚度变截面热管，厚度变截面热管包括窄截面蒸发部和大截面冷凝部，锥形过渡部一体连接在窄截面蒸发部和大截面冷凝部之间，大截面冷凝部设有开口，密封盖体一体固化密封所述开口；热沉模块包括风道单元和阻流形泡沫金属单元，所述阻流形泡沫金属单元包括多个泡沫金属块，泡沫金属块设有通风孔，多个泡沫金属块沿风道单元轴向平行间隔设置在风道单元以使得多个通风孔的内孔形成一阻流形风道。进一步地，所述热界面结构包括矩形脚部、焊锡层，矩形脚部下部气密封地插入热管模块，泡沫金属块与m个矩形脚部上部通过焊锡层一体焊接。进一步地，还包括流体通道单元，流体通道单元的液体流动方向与风道单元的气流方向垂直，多个厚度变截面热管的窄截面蒸发部液密封地穿过流体通道单元底壁使得所述大截面冷凝部和锥形过渡部平行间隔设置在流体通道单元中。进一步地，所述流体通道单元包括U形槽体，U形槽体对应热管部位开孔，在加热软化状态下让窄截面蒸发部从开孔穿过，当U形槽体侧壁顶部一体焊接在所述风道单元的底壁时，U形槽体底壁与窄截面蒸发部外壁面液密封地一体焊接。进一步地，所述阻流型风道沿气流方向呈现风道横截面连续减小到风道喉部横截面，然后从风道喉部横截面连续增大，所述风道喉部横截面为入口横截面的1/3-1/4。进一步地，所述窄截面蒸发部内壁一体焊接有多个多孔柱体。进一步地，锥形过渡部的厚度方向两侧壁与水平面夹角α回为60°≥α回≥45°，所述锥形过渡部和大截面冷凝部的内壁设有疏水性纳米涂层。进一步地，所述矩形脚部替换为半弧形泡沫金属块，风道单元外壁一体成型多个环形肋，两个半弧形泡沫金属块对合地设置在相邻环形肋之间；半弧形泡沫金属块内壁穿透风道单元管壁与泡沫金属块通过焊锡层一体焊接形成所述热界面结构。进一步地，厚度变截面热管还包括蒸汽聚集部和环形冷凝室，所述大截面冷凝部和锥形过渡部形成蒸汽聚集部，带有多个半弧形泡沫金属块的风道单元同轴地设置在外冷凝管内，相邻环形肋和外冷凝管、风道单元之间形成环形冷凝室，蒸汽聚集部通过蒸汽管和回液管连接所述环形冷凝室。进一步地，两个所述热沉模块沿车辆长度方向设置在动力电池叠置体的前上方；两个热沉模块的每个环形冷凝室交替对应连接动力电池叠置模块的每一列的m个厚度变截面热管。所述动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，通过以下特殊结构保证了“电池组的最高温度要低于50℃，且各电池单体的温度差小于5℃”的设计目标：1)厚度变截面热管10的热量转移厚度变截面热管10将窄截面蒸发部11吸收的电池热量转移至大截面冷凝部12或而环形冷凝室17。厚度变截面热管的窄截面蒸发部11内装液汽相变工作介质，厚度变截面热管和动力电池单体通过导热硅脂交替叠置，动力电池单体的热量直接传递给窄截面蒸发部11外周壁上，致使工作介质启动汽化，通过气体上升直接将热量转移至大截面冷凝部12或而环形冷凝室17。2)热界面结构50的热桥作用热界面结构50的热桥作用，大大降低节点热阻。在大截面冷凝部12或而环形冷凝室17，在热界面结构的矩形脚部51或半弧形泡沫金属块53上汽体转变成液体，放出热量，但最终该热量需要散失到阻流形泡沫金属单元40才算有效。热界面结构50通过通孔型泡沫金属材料穿风道单元壁接触泡沫金属块41，接触界面处通过焊锡层52完成矩形脚部51或半弧形泡沫金属块53与泡沫金属块41的热桥搭接，大大降低二者之间的热阻，使得热管热量迅速由冷凝部传导给阻流形泡沫金属单元40，最后将热量散失在阻流风道42中。3)热沉模块是关键所在热沉模块就是风道单元20、流体通道单元30与泡沫金属单元40，热沉模块200通过热界面结构与超薄热管结合。热量通过热界面结构传导至泡沫金属单元40，其能否有效散失，失稳如何管控，这决定着热管能否商业应用的关键所在。①泡沫金属单元高效散热泡沫金属体41与阻流风道42的完美结合，既维持了风道单元的风速和风压，又使得通过的风部分渗透到泡沫金属体41中将热量带走。②液体冷却管控热管的热失稳液体冷却与热管完美结合于一根管内，管控热管的热失稳。单凭厚度变截面热管10，在高热流密度冲击下，散失热量速度跟不上转移热量速度，液体工质14会迅速减少，温度聚升，这时需要流体通道单元30的帮忙，流体通道单元30中迅速通过冷却水，将大截面冷凝部12或而环形冷凝室17热量带走，降低热管温度，使得热管重新回到转移散热的平衡中，温度重新回到缓升通道。所述动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，创新设计超薄热管，保证了热管与动力电池单体交替叠置体的紧凑结构，同时热管、热界面结构和热沉的高度结合，高效散热又能管控热失稳，保证了超薄热管的商业应用的可能。附图说明图1为本专利技术一种动力电池单体叠置模块的超薄热管冷却装置的实施例一的主剖视图。图2为本专利技术一种动力电池单体叠置模块的超薄热管冷却装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，n个动力电池单体以固定行距(RS)间隔叠置形成叠置体，m个叠置体以固定列距(CS)间隔排列设置在电池框架中形成动力电池单体叠置模块(Ln×m)，其特征在于，包括热管模块(100)和热沉模块(200)，所述热管模块(100)竖直地与动力电池单体交替叠置，所述热沉模块(200)通过热界面结构(50)热耦合地连接热管模块(100)；热管模块(100)包括厚度变截面热管(10)，厚度变截面热管(10)包括窄截面蒸发部(11)和大截面冷凝部(12)，锥形过渡部(13)一体连接在窄截面蒸发部(11)和大截面冷凝部(12)之间，大截面冷凝部(12)设有开口，密封盖体(12.2)一体固化密封所述开口；热沉模块(200)包括风道单元(20)和阻流形泡沫金属单元(40)，所述阻流形泡沫金属单元(40)包括多个泡沫金属块(41)，泡沫金属块设有通风孔(41.2)，多个泡沫金属块(41)沿风道单元轴向平行间隔设置在风道单元(20)以使得多个通风孔(41.2)的内孔形成一阻流形风道(42)。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，n个动力电池单体以固定行距(RS)间隔叠置形成叠置体，m个叠置体以固定列距(CS)间隔排列设置在电池框架中形成动力电池单体叠置模块(Ln×m)，其特征在于，包括热管模块(100)和热沉模块(200)，所述热管模块(100)竖直地与动力电池单体交替叠置，所述热沉模块(200)通过热界面结构(50)热耦合地连接热管模块(100)；热管模块(100)包括厚度变截面热管(10)，厚度变截面热管(10)包括窄截面蒸发部(11)和大截面冷凝部(12)，锥形过渡部(13)一体连接在窄截面蒸发部(11)和大截面冷凝部(12)之间，大截面冷凝部(12)设有开口，密封盖体(12.2)一体固化密封所述开口；热沉模块(200)包括风道单元(20)和阻流形泡沫金属单元(40)，所述阻流形泡沫金属单元(40)包括多个泡沫金属块(41)，泡沫金属块设有通风孔(41.2)，多个泡沫金属块(41)沿风道单元轴向平行间隔设置在风道单元(20)以使得多个通风孔(41.2)的内孔形成一阻流形风道(42)。2.如权利要求1所述动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，其特征在于，所述热界面结构(50)包括矩形脚部(51)、焊锡层(52)，矩形脚部(51)下部气密封地插入热管模块(100)，泡沫金属块(41)与m个矩形脚部(51)上部通过焊锡层(52)一体焊接。3.如权利要求2所述动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，其特征在于，还包括流体通道单元(30)，流体通道单元的液体流动方向与风道单元(20)的气流方向垂直，多个厚度变截面热管(10)的窄截面蒸发部(11)液密封地穿过流体通道单元(30)底壁使得所述大截面冷凝部(12)和锥形过渡部(13)平行间隔设置在流体通道单元(30)中。4.如权利要求3所述动力电池单体叠置模块的厚度变截面热管冷却装置，其特征在于，所述流体通道单元(30)包括U形槽体(31)，U形槽体(31)对应热管部位开孔，在加热软化状态下让窄截面蒸发部(11)从开孔穿过，当U形槽体侧壁顶部一体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈攀攀，
申请(专利权)人：陈攀攀，
类型：发明
国别省市：浙江,33