[發明專利]一種基于脈動熱管的電池熱管理系統

有效

• 申請號: 201410001591.4
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103762396A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 饒中浩;梁運民;劉新健;金玉;黃能
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6552;H01M2/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及動力電池熱管理系統，具體涉及一種基于脈動熱管的電池熱管理系統。

背景技術

面對全球范圍的溫室效應與化石能源短缺的局面，降低碳排放量，尋求新能源被各國提升到了前所未有的戰略高度。新能源汽車由于其能源清潔、無污染排放等優勢在全球性資源緊缺與環境惡化的背景下從概念走向產業蓬勃發展起來，而作為新能源汽車核心環節的動力電池也迎來了較好的發展機遇。但動力電池性能對溫度變化敏感，特別是車輛上運用的大容量、高功率動力電池由于裝載空間有限，需用數量較大，故排列緊密，在車輛不同行駛狀態下電池以不同產熱速率產生大量熱，加上時間積累和空間積累，造成電池熱量分布不均降低電池充放電循環效率，影響電池功率和能量發揮，嚴重時還會導致熱失控，嚴重影響電池壽命和給使用帶來嚴重安全威脅。因此，動力電池熱管理問題嚴重制約著電動汽車等的發展。

為解決上述問題，目前最常使用的是簡單的空氣冷卻技術和液冷技術，但是由于空冷技術面臨著與電池壁面換熱系數低，冷卻速度慢，效率低等問題，液冷技術也面臨著密封性要求高，質量相對較大，維護保養復雜，結構相對復雜等弊端，所以這兩種技術都無法良好的解決動力電池的熱管理問題。因此確保動力電池在各種工作環境與狀態中保持溫度的分布均勻與穩定，仍是個急需解決的問題。近年來，對相變材料的熱學性能的運用成為熱門研究課題，而金屬相變材料由其獨特的高換熱性能，和良好的適用性，極大地提高了熱交換效率，同時傳統脈動熱管作為高效換熱元件，具有高效換熱，安裝簡易，穩定等特點，所以將金屬相變材料及傳統脈動熱管進行優勢互補，結構結合加工成為新型脈動熱管，再運用于動力電池的熱管理系統中，是解決這一問題的良好途徑，也為動力電池的熱管理技術提供了新思路，新方向。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，將金屬相變材料及傳統脈動熱管進行優勢互補，實現了一種新型的電池熱管理系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于脈動熱管的電池熱管理系統，包括箱壁上開有通孔的電池模塊箱以及模塊箱頂蓋，所述電池模塊箱內放置有若干電池單體和若干脈動熱管，所述脈動熱管包括蒸發端和冷凝端，所述蒸發端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內的圓形金屬內壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內壁之間的金屬相變材料夾層，所述冷凝端通過通孔伸出電池模塊箱，所述電池單體主要由外殼包裹的電池構成，所述電池單體和脈動熱管的蒸發端間隔設置，所述蒸發端貼合在電池單體的外殼上。

所述電池單體的外殼包括里層、外層以及填充在里層和外層之間的金屬變相材料夾層，外殼的里層和外層由絕緣的高導熱材料構成。

所述電池模塊箱的箱壁包括內壁、外壁以及填充在內壁和外壁之間的金屬變相材料夾層，箱壁的里層和外層由板材構成。

所述脈動熱管的蒸發端來回彎曲的貼合在電池單體的外殼上。

所述脈動熱管的冷凝端的縱截面為圓形。

所述脈動熱管通過導熱粘合劑貼合在電池單體的外殼上。

所述電池單體為長方體。

本發明的有益效果：1、本發明通過電池單體和脈動熱管間隔設置，脈動熱管貼合在電池單體的外殼上，脈動熱管將電池的熱量通過外殼和脈動熱管傳遞到外部環境中，實現了散熱大、散熱效果高以及加工簡單的電池熱管理系統；2、本發明的脈動熱管包括蒸發端和冷凝端，蒸發端包括方形金屬外壁、包裹在方形外壁內的圓形金屬內壁以及填充在方形金屬外壁和圓形金屬內壁之間的金屬相變材料夾層，該結構增大了脈動熱管與電池單體的接觸面積，散熱效果高；3、本發明的電池單體的外殼包括里層、外層以及填充在里層和外層之間的金屬變相材料夾層，外殼的里層和外層由絕緣的高導熱材料構成，該結構加強了電池單體的熱交換效率，同時部分熱量能夠存儲在金屬變相材料夾層中，在低溫環境中加熱電池保持恒定溫度；4、本發明的電池模塊箱的箱壁包括內壁、外壁以及填充在內壁和外壁之間的金屬變相材料夾層，箱壁的里層和外層由板材構成，該結構加強了箱內外的熱交換效率，同時部分熱量能夠存儲在金屬變相材料夾層中，在低溫環境中對箱內加熱保持恒定溫度；5、本發明的冷凝端通過通孔伸出電池模塊箱，利用電動汽車等行進中的空氣橫掠冷凝端加速熱量傳遞；6、本發明具有效率高、節能環保、結構簡單、使用壽命長、運行穩定可靠的優點，在無需額外消耗電池電量的情況下，對電動汽車的動力電池進行高效熱管理，適用于各種依靠動力電池驅動的電動設備，具有廣闊的市場前景。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的側視圖。