[實用新型]一種基于相變材料和熱管協同散熱的電池模組熱管理裝置

有效

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• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN209029509U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 鐘佳奇;王鑫煜;程林;辛公明;任霄漢;鐘佳毅;孫海逸
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6562;H01M10/6566;H01M10/6552
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本實用新型涉及一種基于相變材料和熱管協同散熱的電池模組熱管理裝置，屬于電池熱管理系統(tǒng)領域，包括裝置底板、電池、箱體固定裝置、箱體外殼，箱體固定裝置、箱體外殼為形狀相同的凹槽型結構，所述箱體外殼套在箱體固定裝置的外面，所述箱體固定裝置、箱體外殼的底部分別與底板連接，所述底板、箱體固定裝置、箱體外殼之間形成兩個兩端開口的電池組空間，分別為進風口端和出風口端，電池的兩端分別與底板和箱體固定裝置的頂部連接，所述電池呈菱形陳列排布，位于菱形的頂角的電池位于出風口和進風口的位置，電池之間順排錯列分布。導流擋板包圍在電池組空間的出風口端。電池外側設置套管。

技術領域

本實用新型屬于電池熱管理系統(tǒng)領域，涉及一種相變材料與熱管、空氣結合的電池組熱管理系統(tǒng)。

背景技術

在環(huán)境危機與能源危機的雙重壓力下，新能源電動汽車越來越受到市場的歡迎。電池作為具有高能量密度和功率密度的儲能元件，被廣泛應用于電動汽車動力來源。然而相比于其他類型電池，鋰離子電池具有高比能量、長循環(huán)使用壽命以及無環(huán)境污染等優(yōu)勢，因此鋰離子電池經常被選為車載能源儲存設備為電動車提供動力，以其優(yōu)秀的穩(wěn)定性和一致性在電動汽車領域得到廣泛應用。不過，鋰離子電池只能在特定的溫度范圍內工作，超出該溫度范圍將導致電池性能顯著下降甚至發(fā)生熱失控現象，這很有可能會對車輛和駕乘人員帶來傷害。所以，電池的熱管理裝置是當前電池驅動設備中不可或缺的一部分。直接對電池的使用壽命和狀態(tài)有影響。設計合理的電池熱管理系統(tǒng)，可以保證運行安全性和電池的循環(huán)壽命，提高電動汽車的整車性能，實現可持續(xù)發(fā)展。

針對動力電池的散熱系統(tǒng)主要分為四類：風冷系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)、相冷系統(tǒng)以及搭配熱管或半導體制冷器的混合冷卻系統(tǒng)。風冷系統(tǒng)結構簡單、成本較低，但是當環(huán)境溫度較高或者電池組內部產熱功率較大時，風冷散熱效果十分有限；液冷系統(tǒng)散熱效果較好，電池組內溫度一致性較高，但是系統(tǒng)的設計復雜性較高、存在漏液等風險，并且給熱管理系統(tǒng)帶來的增重也很明顯，也需要定期維護；風冷系統(tǒng)和液冷系統(tǒng)在多數情況下均屬于主動冷卻的散熱方式。相冷系統(tǒng)全稱為相變材料冷卻系統(tǒng)，散熱效果非常好，但相變材料自身的導熱系數不高，存在熱量無法高效導出且受相變溫度限制等缺陷，是一種被動冷卻的散熱方式。基于熱管和半導體制冷器的混合冷卻系統(tǒng)可以結合主動冷卻的導熱優(yōu)勢以及被動冷卻的導熱優(yōu)勢，冷卻及均溫效果都很好。

在以往的通過相變材料系統(tǒng)冷卻電池的熱管理方案中，電池產生的熱量通過相變材料，傳遞至殼體，再由殼體傳遞至外界，實現電池模組的散熱，但該結構無法在突發(fā)的熱失控事故中快速散熱。故有研究在此基礎上加入了主動式的空氣冷卻方式，即電池產生的熱量經相變材料再由流動的空氣帶走，實現電池模組的散熱，但該結構無法在電池熱失控時，很好的保證電池模組的溫度均勻性，存在一定的局限性。

所以需要一種能夠即時的帶走電池的熱量，散熱量大、散熱均勻、穩(wěn)定的熱管理系統(tǒng)。

實用新型內容

針對上述現有技術中存在的問題，本實用新型的一個目的是提供一種基于相變材料和熱管協同散熱的電池模組熱管理裝置。

為了解決以上技術問題，本實用新型的技術方案為：

一種基于相變材料和熱管協同散熱的電池模組熱管理裝置，包括裝置底板、電池、箱體固定裝置、箱體外殼，箱體固定裝置、箱體外殼為形狀相同的凹槽型結構，所述箱體外殼套在箱體固定裝置的外面，所述箱體固定裝置、箱體外殼的底部分別與底板連接，所述底板、箱體固定裝置、箱體外殼之間形成兩個兩端開口的電池組空間，兩個開口端分別為進風口端和出風口端，電池的兩端分別與底板和箱體固定裝置的頂部連接，所述電池組呈菱形陳列排布，位于菱形的頂角的電池位于出風口和進風口的位置，電池之間順排錯列分布，電池組內部空間形成內部風道，電池組邊部的電池和箱體固定裝置之間的邊部空間形成邊部風道。

本申請的電池模組熱管理裝置電池排列形式為菱形，頂角的電池位于出風口和進風口，電池之間錯列排布，裝置內部形成內風道，能夠充分的將電池之間的熱量進行散發(fā)，具有散熱量大，能夠即時的將電池的熱量帶走的作用，散熱均勻。