[發明專利]一種利用脈動熱管對圓環柱狀電池散熱的裝置

在審

• 申請號: 202110408626.6
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113097601A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 雷波;冼海珍;郭振寧;徐源
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6552;H01M50/213;H01M50/249
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本發明專利提供了一種利用脈動熱管對圓環柱狀電池散熱的裝置。主要包括箱體、箱體散熱口、脈動熱管、圓環柱狀電池、電池固定架。脈動熱管分為蒸發端和冷凝端，蒸發端穿過單體圓環柱形電池的中央圓柱狀區域并與圓環柱狀電池內壁形成中空區域，冷凝段伸出圓環柱狀電池。單體圓環柱形電池的中空區域填充有液體或固體相變材料。脈動熱管每轉彎一次，在相互平行的蒸發端上就多增加一塊單體圓環柱狀電池，多個單體圓環柱狀電池串聯從而形成一個單體模塊，多個單體模塊形成整個電池模組。本發明利用巧妙的結構設計，充分結合脈動熱管和相變材料在熱管理方面的優勢，既可以實現對電池內部溫度較好的控制，也對電池表面溫度進行很好的熱量管理。

技術領域

本發明屬于電池熱管理技術領域，特別提供一種利用脈動熱管對圓環柱狀電池散熱的裝置。

背景技術

電池，作為電動汽車的核心部件，其性能優劣直接制約整車動力性、安全性和經濟性。而溫度是影響其性能的主要因素，主要體現在溫度過高會加劇電池容量衰退，過高的溫度甚至可能導致電池熱失控；溫度過低,電池功率、容量顯著衰減，充放電效率下降；電池組中不同電池之間溫度差異，會導致單體內阻、容量的不一致性和不均速老化，形成整個電池系統性能與壽命短板。因此，需要通過設計合理的熱管理系統結構，使得電池工作在合適的溫度范圍內，并又能夠有效控制單體電池間的溫差。

目前，常見的電池熱管理手段主要是通過被動式散熱即通過直接風冷或在電池周圍進行結構設計以增強散熱，這種熱管理方式能夠很好的控制單體電池表面間的溫度甚至能夠很有效控制單體電池間的溫差，但仍存在沒有解決動力電池內部溫度較高的問題，也就沒有辦法有效控制單體電池內部物質隨著溫度升高而發生一系列的伴隨反應。

在公告號CN 110970686 A的中國發明專利中公開了一種帶熱管理功能的圓柱形鋰離子電池，該專利利用相變材料配合導熱絕緣密封塊及導熱絕緣柱可以有效降低電池最高溫度，改善溫度均勻性；在零度以下低溫時，通過對電熱絲短時電加熱即可快速實現電芯達到安全充放電溫度，并靠相變材料的保溫作用能夠維持一段時間。該專利設計巧妙，比較好的利用了相變材料自身潛熱的特點，但相變材料導熱性能差的特點仍制約了其發展。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種結構簡單、散熱性能好的利用脈動熱管進行熱量管理的圓柱形電池。利用巧妙的結構設計，充分結合脈動熱管和相變材料在熱管理方面的優勢，既可以實現對電池內部溫度較好的控制，也可對電池表面溫度進行很好的熱量管理。

本發明技術方案如下：

1、一種利用脈動熱管對圓環柱狀電池散熱的裝置，其特征在于：主要包括箱體、箱體散熱口、脈動熱管、圓環柱狀電池、電池固定架。所述脈動熱管分為蒸發端和冷凝端，所述蒸發端穿過單體圓環柱狀電池的中央呈圓柱狀區域并與之形成中空區域，所述冷凝段位于圓環柱狀電池的外部。

2、所述的單體圓環柱狀電池的中空區域根據實際需要決定是否填充有液體或固體相變材料。

3、所述的密封塞位于中空區域的兩端，起固定和絕熱作用。

4、所述的脈動熱管每轉彎一次，在相互平行的蒸發端上就多增加一塊單體圓環柱狀電池，多個單體圓環柱狀電池串聯從而形成一個單體模塊，多個單體模塊形成整個電池模組。

5、整個電池模組通過固定支架固定在箱體上。

6、當電池模組與箱體之間無相變材料添加時，所述箱體的頂端及側面均設有散熱口；當電池模組與箱體之間設有液體或固體相變材料時，所述箱體頂端及側面均無散熱口，所述的箱體為平板密封。

7、所述的脈動熱管由高導熱銅材或者輕質高導鋁材制成。

與現有技術相比本發明的有益效果在于：本發明利用巧妙的結構設計，充分結合脈動熱管和相變材料在熱管理方面的優勢，既可以實現對電池內部溫度較好的控制，也對電池表面溫度進行很好的熱量管理。