一种基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组制造技术

本发明专利技术公开了一种基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组，包括铝制散热板，铝制散热板上设有若干套筒，在套筒之间的铝制散热板分布有若干通孔；电池组，包括若干圆柱形电池，其通过套筒设置在铝制散热板上；L形热管，L形热管的一端通过通孔插入铝制散热板的内部，L形热管的另一端延伸至铝制散热板的尾部；若干翅片，通过翅片通孔安装在L形热管上；加热膜，设置在铝制散热板的底部套筒之间的位置；引流风扇，设置在铝制散热板的头部或者尾部。本发明专利技术通过套筒散热板耦合基于蒸发

【技术实现步骤摘要】
一种基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组


[0001]本专利技术涉及动力电池散热领域，尤其涉及到一种基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组。

技术介绍

[0002]动力电池技术是制约电动汽车发展的关键技术，一个高效的电池模组散热系统对保证电动汽车各项性能至关重要。动力电池的化学性能受温度影响显著，在工作过程中，其自身释放热量导致电池温升，同时电动汽车的电池模组由数百节电池串并联形成且排布紧密，致使热量堆积，造成电池局部过热和温度分布不均，影响电池性能进而影响整车性能。电池模组的散热性能与均温性能对电池的使用性能、循环寿命以及热安全性都具有重要影响。
[0003]目前市场上针对圆柱形动力电池模组的散热技术主要是风冷和液冷。风冷和液冷都是利用冷却介质与电池散热表面发生对流换热带走热量，主要区别在于冷却介质的不同。风冷具有低成本，系统结构简单、便于维护等优点，但空气的导热系数低，随着电池能量密度的提高，热传导的弛豫时间较长，仅用空气冷却无法满足电池的使用要求。液冷具有冷却速度快、冷却效率高的优点，但对系统密封性和冷却液性能要求较高，结构复杂，安装维护不易，制造和使用成本高。
[0004]例如专利号为202010772517.8的专利文件公开了一种集风冷和液冷的电动汽车电池热管理装置，包括箱体和设置在箱体内的多排电池组；每排电池组均由多个单体电池组成；每个单体电池均嵌入于复合相变材料体中；复合相变材料体的顶部和底部分别与液冷板相贴合；液冷板与水泵连接；水泵与水箱连接；每两排相邻的电池组之间均设置有散热板；散热板的一端嵌入于复合相变材料体内，另一端裸露在箱体内的空气中；箱体上设置有用于对散热板进行换热的散热风扇。
[0005]上述专利方案通过在每两排相邻电池组之间设置散热板，利用散热板将单体电池的热量带走，达到冷却效果，并通过散热风扇将热空气排出至箱体外；与此同时利用水箱与液冷板之间形成的循环水路将单体电池顶部和底部以及复合相变材料体的热量带走，达到冷却效果，如此形成的散热循环，可以将电池的最高温升控制在合理的工作范围内。
[0006]但是，随着动力电池能量密度的提高和大规模集成化，对电动汽车的散热要求越来越高，需要开发更为高效的电池散热技术，并能够抑制某一电池热失控向周围电池的热蔓延和大规模热失控。同时动力电池在低温环境下，内阻增加，动力电池的输出能量不能充分释放，导致电动车续航里程缩短，影响乘驾体验。
[0007]因此，有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组，通过套筒散热板耦合基于气液相变原理的L形热管，结合风扇强化散热，同时设置加热装置，有
效保证电池的工作温度在合理范围内，提高了电池的均温性，安全性和循环寿命。
[0009]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：
[0010]一种基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组，包括
[0011]铝制散热板，所述铝制散热板上设有若干套筒，在套筒之间的铝制散热板分布有若干通孔；
[0012]电池组，所述电池组包括若干圆柱形电池，其通过套筒设置在铝制散热板上；
[0013]进一步的，靠近下游的套筒以及尾部套筒沿电池方向加长，高于上游电池套筒长度，进一步加大下游电池接触面积以及下游电池两端向中部热扩散板的导热能力，降低下游电池温度水平，提高电池模组均温性能。
[0014]L形热管，所述L形热管的一端通过通孔插入或者嵌入到铝制散热板的内部，L形热管的另一端延伸至铝制散热板的尾端；
[0015]若干翅片，所述翅片通过翅片通孔安装在靠近散热板尾部的L形热管上；所述的翅片可以安装在散热板以上或者以下位置；
[0016]加热膜，所述加热膜设置在铝制散热板的底部；
[0017]引流风扇，所述引流风扇设置在铝制散热板的头部或者尾部。所述的风扇通过电池温度反馈分三档进行脉宽调制控制。当电池温度在32℃以下时，风扇保持关闭，当电池温度在32
‑
40℃之间时，采用低速风冷，在40
‑
45℃中速风冷，在45℃以上时采用高速风冷。所述的电池温度，通过布置在靠近电池尾部第一排或者第二排某个电池之上进行监控(图12)。进一步的，用于放置电池的所述套筒呈阵列式分布在铝制散热板上，在所述套筒之间的铝制散热板上设有若干等距平行排列的通孔，L形热管通过通孔与铝制散热板上固定连接。
[0018]进一步的，所述L形热管包括蒸发段和冷凝段，蒸发段内嵌于铝制扩散板的通孔内，冷凝段延伸至铝制散热板的尾部，在冷凝段上设置有若干翅片。
[0019]进一步的，若干所述翅片平行间隔的分布在L形热管的冷凝段上。
[0020]所述的L形热管的蒸发段起始位置靠后排列在第1个圆柱形电池之后的位置，这样可以避免前面一排电池过度冷却，提高前后电池之间温度均匀性。
[0021]进一步的，所述翅片上开设有若干翅片通孔，且通过翅片通孔安装在L形热管的冷凝段上，且翅片通孔位置与L形热管的位置相对应。
[0022]进一步的，所述L形热管(4)的蒸发段(41)通过钎焊焊接工艺与铝制散热板(1)的通孔(11)连接，L形热管(4)的冷凝段(42)通过钎焊焊接工艺与翅片(3)的翅片通孔(30)连接。
[0023]进一步的，所述L形热管为带有毛细芯的铜质热管或无毛细芯的铝制槽道热管；所述铜质热管包括铜质外壳、烧结铜粉式毛细芯和液态工质，烧结铜粉式毛细芯设置于铜质外壳的内壁，液态工质流动于铜质外壳的内腔和烧结铜粉式毛细芯内。
[0024]进一步的，所述L形热管的液态工质为丙酮或者水。
[0025]进一步的，所述引流风扇设置在铝制散热板的头部或者尾部，其用于对电池组和L形热管进行风冷散热。
[0026]进一步的，所述加热膜放置于铝制散热板的底部，其用于在低温情况下对电池组进行加热。
[0027]进一步的，所述通孔贯穿设置在铝制散热板的内部，L形热管的一端嵌入通孔并通过焊接连接。
[0028]进一步的，所述通孔包括分别设置在下热扩散板和上热扩散板对应位置的半圆槽，半圆槽通过压合构成用于连接L形热管的通孔。L形热管表面与半圆槽表面钎焊焊接。
[0029]进一步的，所述通孔开设在套筒之间的铝制散热板的表面上，通孔的深度为通孔直径的1/2到3/4。通孔表面与L形热管表面钎焊焊接。
[0030]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0031]电池组产生的热量，通过铝制扩散板的集热作用传递到L形热管的蒸发段，当温度达到热管的启动温度后，其蒸发段内的液态工质发生气液相变并在压差作用下流向冷凝段，并通过嵌套在冷凝段上的翅片扩大散热面积，同时进行强化风冷将热量散出，内部的工质重新凝结为液体在毛细芯的毛细作用下流回蒸发段进行下一个循环。基于热管的高效导热能力可以大大增强热扩散板的散热与均温能力。
[0032]在低温情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组，其特征在于，包括铝制散热板(1)，所述铝制散热板(1)上设有若干套筒(10)，在套筒(10)之间的铝制散热板(1)分布有若干通孔(11)；电池组(2)，所述电池组(2)包括若干圆柱形电池，其通过套筒(10)设置在铝制散热板(1)上；L形热管(4)，所述L形热管(4)的一端通过通孔(11)嵌入铝制散热板(1)的内部，L形热管(4)的另一端延伸至铝制散热板(1)的尾部；若干翅片(3)，所述翅片(3)通过翅片通孔(30)安装在靠近散热板尾部的L形热管(4)上；所述翅片(3)安装在铝制散热板(1)以上或者以下位置；加热膜(5)，所述加热膜(5)设置在铝制散热板(1)的底部；引流风扇(6)，所述引流风扇(6)设置在铝制散热板(1)的头部或者尾部。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组，其特征在于，用于放置电池的所述套筒(10)呈阵列式分布在铝制散热板(1)上，在所述套筒(10)之间的铝制散热板(1)上设有若干等距平行排列的通孔(11)，L形热管(4)通过通孔(11)与铝制散热板(1)上固定连接。3.根据权利要求1所述的基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组，其特征在于，所述L形热管(4)包括蒸发段(41)和冷凝段(42)，蒸发段(41)内嵌于铝制扩散板(1)的通孔(11)内，蒸发段(41)起始位置靠后排列在第1个圆柱形电池之后的位置，冷凝段(42)延伸至铝制散热板(1)的尾部。4.根据权利要求3所述的基于嵌入式热管和风冷耦合散热的动力电池模组，其特征在于，所述翅片(3)上开设有若干翅片通孔(30)，且通过翅片通孔(30)平行间隔的分布在L形热管(4)的冷凝段(42)上，且翅片通孔(30)数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒运，石静贺，邱国君，李培超，刘新田，方宇，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：