[發明專利]一種動力電池單體疊置模塊的厚度變截面熱管冷卻裝置

有效

• 申請號: 201810097463.2
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108306075B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 陳攀攀
• 申請（專利權）人: 陳攀攀
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/6552;H01M10/6556;H01M10/6563;H01M10/6567
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一種動力電池單體疊置模塊的厚度變截面熱管冷卻裝置，包括熱管模塊和熱沉模塊，所述熱管模塊豎直地與動力電池單體交替疊置，所述熱沉模塊通過熱界面結構熱耦合地連接熱管模塊；熱管模塊包括厚度變截面熱管，厚度變截面熱管包括窄截面蒸發部和大截面冷凝部；熱沉模塊包括風道單元和阻流形泡沫金屬單元，所述阻流形泡沫金屬單元包括多個泡沫金屬塊，多個泡沫金屬塊沿風道單元軸向平行間隔設置在風道單元以使得多個通風孔的內孔形成一阻流形風道。所述動力電池單體疊置模塊的厚度變截面熱管冷卻裝置，超大吸熱超薄熱管結合熱沉，極大提高了電池組的冷卻散熱能力。

技術領域

本發明涉及動力電池的技術領域，具體涉及一種動力電池單體疊置模塊的厚度變截面熱管冷卻裝置。

背景技術

電動汽車的動力電池組必須采用強制散熱措施才能將電池組工作溫度控制在理想的范圍內。對于鋰電池的電池組強調2個目標參數，一個是電池單體的最高溫度要低于50℃，另一個是電池單體之間的溫度差最小，最好小于5℃。

熱管冷卻是在封閉真空管內填充工作液體，利用液體的蒸發和液化相變轉換進行熱傳導，把熱能從一個不易傳熱的位置轉移到另一個可有效散熱位置的高效熱轉換元件。熱管主要依靠工作液體相變傳熱，熱阻很小，所以其導熱能力可比銀、銅、鋁等金屬材料高幾個數量級。

但是在動力電池冷卻領域，目前熱管冷卻仍然沒有商業化，其原因在于有以下幾個缺陷：

(1)線接觸，通常使用3-5根扁平熱管間隔設置在動力電池疊置之間，熱管與電池之間接觸為線接觸非面接觸，接觸面積僅扁平熱管的橫截面與電池表面接觸，仍然有50％以上的電池表面沒有與扁平熱管接觸，電池單體的不同位置溫度均勻性不好，線接觸是根本性、致命性缺陷；

(2)方向性，熱管多采用重力熱管，工作液體在冷凝端由氣體改變為液體時依靠重力實現液體回流，因此，蒸發段必須置于最低位置；多數情況，為了使得冷凝段高于蒸發段，冷凝段通常要向上彎折，但是只要彎折，熱管的汽液流動性能就大打折扣，換熱性能幾乎劇烈下降；

(3)不能單獨勝任，熱管僅負責轉移熱量，在冷凝段釋放熱量必定要迅速離開冷凝端才使得熱管與發熱元件保持長期的熱平衡，而熱量在冷凝端的散熱則需要耦合強制散熱措施，通常是散熱鰭片+風機/泵，就是一方面需要體積龐大的一體焊接在冷凝端的散熱鰭片，另一方面又需要人為制造液體流或空氣流來帶走熱量。

因此，以“電池組的最高溫度要低于50℃，且各電池單體的溫度差小于5℃”為目標，設計一種能克服上述缺陷的冷卻裝置，已經成為迫切需要解決的共性難題。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種動力電池單體疊置的厚度變截面熱管冷卻裝置。

本發明的目的是這樣實現的，

一種動力電池單體疊置模塊的厚度變截面熱管冷卻裝置，n個動力電池單體以固定行距間隔疊置形成疊置體，m個疊置體以固定列距間隔排列設置在電池框架中形成動力電池單體疊置模塊(L_n×m)，包括

熱管模塊,熱管模塊包括厚度變截面熱管，厚度變截面熱管包括窄截面蒸發部和大截面冷凝部，錐形過渡部一體連接在窄截面蒸發部和大截面冷凝部之間，大截面冷凝部設有開口，密封蓋體一體固化密封所述開口；窄截面蒸發部內裝液汽相變的工作介質，所述熱管模塊(100)豎直地與動力電池單體交替疊置；

熱沉模塊,熱沉模塊包括風道單元和阻流形泡沫金屬單元，所述阻流形泡沫金屬單元包括多個泡沫金屬塊，泡沫金屬塊設有通風孔，多個泡沫金屬塊沿風道單元軸向平行間隔排列在風道單元以使得多個通風孔的內孔形成一阻流形風道；

所述熱沉模塊通過熱界面結構熱耦合地連接熱管模塊，所述熱界面結構負責冷凝工作介質同時將工作介質的相變熱量傳導至泡沫金屬塊。