CN202217748U - 一种电池散热装置及电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池散热装置及电池组，其中，散热装置包括冷却板和若干热管；冷却板包括集热板及与集热板连接的流道部；集热板上设有若干凹槽，热管位于凹槽中；流道部中设有主流道，热管的一端靠近主流道，用于将电池热量传导至主流道。提供一种能快速有效散热的电池散热装置，而且结构简单，成本低，散热装置轻薄，有利于降低电池重量和体积。

Description

一种电池散热装置及电池组

技术领域

本实用新型是关于一种散热装置，更具体地是关于一种电池用散热装置以及使用该散热装置的电池组。 

背景技术

目前，电动汽车和混合动力汽车可有效解决环境污染问题，缓解能源危机。因此电动汽车的发展受到人们的广泛关注，而作为电动车心脏的电池更是电动汽车研究的重点，电池作为便携、移动能源，其安全性能也成为重中之重。特别是电动汽车用电池，一般采用动力电池组，由若干单体电池以不同的方式串联或并联，然后经夹紧、固定而成。单体电池可以为传统的镍隔、镍氢等碱性二次电池，也可以为锂离子电池。 

因此动力电池组一般体积大，工作电流大，需要快速充放电等，在使用过程中特别是汽车快充和高速行驶过程中会产生大量热量，电池工作温度和温度均一性不仅对电池寿命有很大的影响，影响电池组的电化学性能，而且产生的热量不能快速有效地散发，热量的积聚可能引发电池发热、起火、***等安全事故。 

现有研究有采用在动力电池组中设置空气通道，采用方便的空气冷却的方式对电池进行降温，但空气冷却的效率低，进出口温差大，低流速气体短时间内能带出去的热量十分有限，很难消化电池大电流充放电产生的热量。 

也有研究采用液体冷却的方式，其原理是先将电池热量传导至冷却板上，再由经过冷却板的液体带走。一般采用板内嵌有多个流道或者多个金属管的冷却板，例如，公开的一种降温结构，包括位于单片电池之间的若干冷却网板、干管和进出管，所述冷却网板上端部的左右两侧设有连接管，所述连接管一端与所述冷却网板相通，另一端与所述干管相通，所述干管与所述进出管相通，所述冷却网板的内腔中安装有冷却管或冷却棒，冷却网板内流通有液体或气体介质降温，冷却管或冷却棒采用的是Φ1-Φ5的金属管或金属棒，形成流道，制作时，在冷却网板的内腔中安装冷却管或冷却棒，焊接工艺较复杂，同时在冷却网板内流通液体或气体，流道窄且长，流动阻力大，不仅对液泵也提出了更高的要求，同时降温速度慢，仍没达到理想要求，冷却板内部压力大，而且要求冷却板的厚度也大，通常在10mm以上，导致冷却板的重量增加，违背了汽车对减重和尺寸限制的要求。 

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有的电池降温结构降温速度慢或成本过高，提供一种能快速有效散热的电池散热装置，而且结构简单，成本低，散热装置轻薄，有利于降低电池重量和体积。 

一种电池散热装置，包括冷却板和若干热管；其中，冷却板包括集热板及与集热板连接的流道部；集热板上设有若干凹槽，热管位于凹槽中；流道部中设有主流道，热管的一端靠近主流道，电池热量通过热管传导至主流道。 

其中，集热板一般采用散热性能较优的金属板，实现电池传热的均一性，电池内部温度的均一性。主流道中可以流通液体或气体介质，通过液体或气体介质的流动带走积聚的热量，液体或气体介质的流通可以采用外接泵等实现。 

热管的一端靠近主流道，用于将电池热量传导至主流道。一般采用热管的轴向传热，即利用热管能将电池的热量轴向快速传递到一端，再通过主流道中流通的介质直接带出电池外，热管与主流道不平行，即热管与主流道可以互成一定角度，只需热管的一端能位于电池组或电池内，另一端靠近主流道，将电池或电池组内部热量传导至主流道即可。 

热管的数量根据电池的发热功率进行设计，一般选用单根热管的散热功率通常在20~50w，热管的数量根据实际情况进行计算。优选，热管至少含有两个，多个热管间相互平行。 

优选，热管在冷却板上均匀分布，实现电池内部均一散热，保证电池内部温度的均一性。 

优选热管与主流道垂直，其中，热管的距主流道最近的一端与主流道间的距离为L，0＜L＜10mm。能将热量迅速传递到主流道，后带出电池，提高散热效率。 

其中，流道部与集热板连接，可以位于集热板中部，也可以位于集热板端部，只需集热板上的热管将电池的热量传导至流道部中的主流道，通过主流道中流通的气体或液体介质将热量带出电池外部，实现电池散热，优选，流道部位于集热板端部，流道部的厚度大于集热板的厚度，可以增加主流道的流通面积，不仅降低泵的要求，降低成本，也可以增加液体流通的速度和液体流通的量，提高降热效率。 

优选，热管与凹槽间填充导热树脂。例如，可将热管放入凹槽后，在热管与凹槽的间歇中注入液态导热树脂，后导热树脂凝固将热管和凹槽连接。导热树脂可以选用环氧树脂等。 

 或进一步优选，热管与凹槽间采用焊接的方式连接。例如钎焊工艺或激光焊接的方法。可采用锡焊的方法将热管焊接在凹槽内。 

凹槽的深度为h1，热管的厚度为h2，优选，0≤h1-h2≤1mm。进一步优选0≤h1-h2≤0.5mm，凹槽的深度与热管的厚度一致。节约体积，增加导热能力，冷却板表面平整，有利于更好的接触电池表面，更有效的散热。 

冷却板的长度为L1，热管的长度为L2，优选，2 mm≤L1-L2≤5mm。进一步提高散热装置的散热能力。 

优选，冷却板的厚度为2.5~4mm。减小了散热装置的质量和体积，降低了电池特别是电池组的质量和体积。 

优选，冷却板表面平整。有利于更好的接触电池表面，更有效的散热。 

优选，主流道中包括冷却用液体，通过液体的流通迅速带走电池内部热量，有效降温。 

其中，热管包括封闭的管壳及填充在管壳中的相变吸热和放热能进行热交换的工作介质。 

优选，主流道包括冷却用液体的进出口，进出口处设置有安装管接头，安装管接头用于接外部管道和泵，实现冷却用液体的流通，安装管接头与主流道得连接可以采用螺纹连接。 

本实用新型的第二个目的是提供一种电池组，包括壳体、若干电池和散热装置；电池封装于壳体中，散热装置位于电池和壳体之间；散热装置与电池间绝缘；其中，散热装置为上述散热装置。 

散热装置可以全部封装于壳体内部，可以外接管道等导出散热装置主流道中的介质，例如只需散热装置的主流道的进出口位于壳体外直接连接管道，或通过在主流道的进出口处外接管延伸出壳体外。也可以散热装置的流道部直接位于壳体外，位于电池端部，直接用于电池组的外部散热。 

散热装置可以通过壳体的紧固，直接固定于壳体与电池之间，也可以安装在电池或壳体上，例如在冷却板边缘设置定位销，在壳体上设置定位槽，将冷却板上的定位销***定位槽卡接。壳体可以采用电池组常用各种壳体，壳体的组合和安装本实用新型也没有特别限制。 

本实用新型所指的电池是指能提供电流的中心元件，可以为制备好的具有保护线路板等结构的单体电池或单体电池组装的电池包，也可以为只包括壳体、极芯和盖板封装的电芯或电芯组成的电池包等。 

优选，壳体包括上壳板、下壳板、左侧壳板、右侧壳板、前拉板和后拉板；上壳板、下壳板、左侧壳板、右侧壳板、前拉板和后拉板间紧固连接，紧固连接可以采用常用的连接方式，例如螺钉连接；上壳板一侧边设有定位销；集热板端部设有定位槽；定位销与定位槽卡接，实现冷却板的定位连接；当流道部位于集热板端部时，此时，流道部位于壳体外，位于电池组端部，直接实现电池外部散热，直接将电池内部热量带出电池外部。 

将散热装置固定连接在壳体上，防止散热装置的移动，电池一般装配严实，各壳板之间连接紧密，即电池中缝隙较小，提高电池的有效空间，同时也保证了散热装置与电芯的有效接触，提高电池的降温效率。 

其中，上壳板本实用新型并没有特别限制，可以为壳体的任一面，当选用壳体一面为上壳体时，可根据六面视图对应出下壳板、左侧壳板、右侧壳板、前拉板和后拉板。 

同时本实用新型可以采用散热装置的没有露出热管的底面与电池接触散热也可以采用露出热管的上表面与电池接触散热。 

优选，冷却板的表面镀有陶瓷层用于散热装置与电池间的绝缘。 

优选，冷却板与电芯间设有绝缘导热垫片用于散热装置与电池间的绝缘。 

优选，电池至少含有两个，电池间还设有散热装置。多个电池间设置散热装置时，散热装置的主流道可以位于电池壳体内，主流道的进出口位于壳体外或通过外接管延伸出壳体外，也可以散热装置主流道位于电池壳体外，通过在散热装置上设置定位槽，壳体的壳板上设置与定位槽适应的定位销，通过多个壳板的组装，及壳板与冷却板的组装，实现电池壳体及散热装置的组装。 

优选，散热装置的主流道间并联或串联。主流道间并联或串联可以通过安装管来实现，例如可以设置与泵连接的主管道，散热装置的主流道上可以设置多个出入口，在出入口出设置螺纹接口等，通过安装管的螺纹连接实现串接主流道与串接主流道之间的连接，再与主管道相接，使部分主流道间实现并联。 

本实用新型的有益效果：1、热管能将集热板中积聚的热量快速的导入主流道中，满足动力电池的散热要求。且冷却板的主体板即集热板的板中不需流通气体或液体介质，降低了泵的要求，同时没有气体或液体阻力，冷却板最薄可达2.5mm，与传统冷却板相比，很大程度的减小了冷却板的质量和体积，降低了电池的体积和重量。 

2、冷却板中只设置了主流道，直接用于连接外接管，泵等，主流道短、宽，且可设置流道部稍厚于集热板，扩宽介质的流通通道，流动阻力小，小型液泵即可满足要求，更加节能静音。且冷却板内压力低，降低了泄漏风险。 

3、本实用新型散热结构简单，冷却板及热管成本低。 

4、本实用新型利用热管的轴向导热性很强，能将热量迅速传递到一端，同时循环传热快速，热量传导快速，将电池或电池组内部热量迅速传至主流道，直接传送出电池，降温快，同时热管体积小，易于安装，性能稳定，导热能力强。 

附图说明

图1为本实用新型提供的电池用散热装置的冷却板的结构示意图。 

图2为本实用新型提供的电池组的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本实用新型提供的电池用散热装置及使用该散热装置的动力电池组。 

本文中，相同附图标记表示相同组成部分。并且，在本文中，用语“上”、“下”、“左”、“右”“前”、“后”等方位术语分别为基于图示上的方位的术语，其可能与实际安装情况不相同，并不用于限制本实用新型的范围。 

如附图1所示，为本实用新型的电池用散热装置的冷却板1的结构示意图，冷却板1包括集热板11及位于集热板11端部的流道部12，流道部12中设有一贯穿流道部12的主流道121。 

其中，凹槽111与主流道121不平行，可以互成一定角度，本实施例以在集热板11的面板上设置若干均匀分布的与主流道121垂直的凹槽111为例，凹槽111间相互平行，在面板上成栅状结构。凹槽111的端部靠近主流道121，电池热量通过凹槽111中的热管2传导至主流道121，采用热管2的轴向传热，即利用热管2能将电池的热量轴向快速传递到一端，再通过主流道121中流通的介质直接带出电池外。 

在集热板11端部即集热板11与流道部12连接处，凹槽111的端部与流道部12之间挖有定位槽112。 

一般冷却板1厚度比扁型热管2稍厚，例如，扁型热管2厚度一般2mm左右，冷却板1厚度可以为2.5~4mm，长度可以根据电池4的大小进行设计。本实用新型以一个模组包含16节电池4为例，选用的电池4高度为80mm，长度为300mm，可选用的冷却板1的厚度为2.5mm，可以选用单根热管2的长度为250mm。凹槽111的长度、宽度和深度根据热管2的长度、宽度和厚度进行设计，当选用扁型热管时，优选凹槽111的长度比扁型热管2的长度长2~5mm，宽度比扁型热管2的宽度宽0.1~0.5mm，深度比扁型热管2的厚度深0~0.5mm，深度与扁型热管2尽量一致。例如，可以在冷却板1上加工出深度为2.1mm，长度为252mm的凹槽111，其中，加工的凹槽111一端距离主流道121为5mm。 

冷却板1可以为导热率好的材料制作，例如铝或铝合金等，实现电池传热的均一性，电池或电池组内部温度的均一性。 

流道部12的厚度可以大于集热板11的厚度，可以增加主流道121宽度，增加介质的流通面积，降低泵的要求，降低成本，也可以增加液体流通的速度和液体流通的量，提高降热效率，本实施例只用增加流道部12的厚度，体积小，而不用通过增加整个冷却板1的厚度，降低了电池或电池组的重量和体积。 

主流道121一般为直道，且短，介质不用在电池内部的冷却板1内流动，也降低了介质流通的阻力。主流道121中可以流通液体或气体介质，通过液体或气体介质的流动带走积聚的热量，液体或气体介质的流通可以采用外接泵等实现，本文中，气体或液体介质可以为各种制冷剂和制热剂，例如氟利昂、共沸混合工质、碳氢化合物、氨或氟惰性液体。可以实现电池和电池组内部温度的均一性，提高电池的安全性能和循环性能。 

冷却板1可由多种方法制作，例如，首先可通过挤压成型直接获得带有贯穿流道部12主流道121的雏形板，再通过机加工的方法在冷却板1上加工出均匀分布且平行的多条凹槽111及在集热板11和流通部12连接处均匀分布的多个定位槽112，定位槽112位于凹槽111的端部，凹槽111的端部接近主流道121，提高散热效率。定位槽112的位置与尺寸一般与电池外壳上的定位销311相匹配。然后可以在主流道121的能流通气体或液体介质的进出口位置加工螺纹，以方便安装管接头5。 

如附图2所示，为一种电池组的结构示意图。 

将扁型热管2压入加工好的凹槽111中，在扁型热管2与凹槽111的间隙中灌入熔融导热的环氧树脂冷却凝固或用锡焊的方法将热管2焊接在凹槽111内。热管2包括封闭的管壳及填充在管壳中的相变吸热和放热能进行热交换的工作介质，热管2可以为市购。 

压入扁型热管2的数量设计与电池组的发热功率有关，一般单根热管2的散热功率通常在20~50w，例如，当选用16个单体电池4组合的电池组，发热功率为144w时，一般压入5个扁型热管2，最大散热功率可以达到30w，能快速均匀的实现散热。 

后将冷却板1的两面磨平，以实现良好的热传导，制得电池用散热装置。 

将上述散热装置的任一表面与电池4接触散热，散热装置与电池4间垫绝缘导热垫片保持绝缘导热接触，将散热装置与电池4一起装入壳体。 

例如壳体可以由上壳板31、下壳板、左侧壳板32、右侧壳板、前拉板33和后拉板组装而成，上壳板31、下壳板、左侧壳板32、右侧壳板、前拉板33和后拉板间紧固连接，连接方式可以采用螺钉6连接。上壳体31与左侧壳板32之间要保持一定的紧固力，电池组装配严实，电池组中缝隙较小，提高电池的有效空间，同时使冷却板1与电池4紧密接触，也保证了散热装置与电池4的有效接触，提高电池组的降温效率。 

其中上壳板31的一侧边加工有与定位槽112的位置与尺寸相匹配的定位销311，先将上壳板31上的定位销311与冷却板1上的定位槽112卡接，实现冷却板1的定位，防止散热装置的移动。 

后螺钉6紧固壳体，此时冷却板1端部的主流道121位于壳体外，处于电池组端部，直接实现电池组外部散热，直接将电池组内部热量带出电池组外部。 

在主流道121的进出口处安装管接头5，可采用螺纹连接，螺纹处优选密封胶进行密封。后可在管接头5上根据需要设置管道和泵等，实现主流道121中气体或液体介质的流通，实现电池组的降温。 

动力电池模块也可以为多个电池或电池组的组合，相邻的电池或电池组的进出口的管接头5间焊接连接，实现整个电池模块的介质的流通。 

本实用新型散热装置质量轻，体积小，降低了电池的体积和重量。而且泵的要求低，更加节能静音，散热装置的冷却板内压力低，降低了泄漏风险。结构简单，冷却板及热管成本低。同时热管的轴向导热性很强，能将热量迅速传递到一端，同时循环传热快速，热量传导快速，降温快。 

本领域技术人员容易知道，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围由权利要求书确定。 

Claims (19)

1.一种电池散热装置，其特征在于， 所述散热装置包括冷却板和若干热管；

所述冷却板包括集热板及与集热板连接的流道部；所述集热板上设有若干凹槽，所述热管位于凹槽中；所述流道部中设有主流道，所述热管的一端靠近主流道，电池热量通过热管传导至主流道。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于， 所述热管至少含有两个，所述热管间相互平行。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于， 所述热管在集热板上均匀分布。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于， 所述流道部位于集热板端部，流道部的厚度大于集热板的厚度。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于， 所述热管与主流道垂直，所述热管的距主流道最近的一端与主流道间的距离为L，0＜L＜10mm。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述热管与凹槽间填充导热树脂。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述热管与凹槽间采用焊接的方式连接。

8.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述凹槽的深度为h1，所述热管的厚度为h2，0≤h1-h2≤1mm。

9.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述冷却板的长度为L1，所述热管的长度为L2，2 mm≤L1-L2≤5mm。

10.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述冷却板的厚度为2.5~4mm。

11.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述冷却板表面平整。

12.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述主流道中包括冷却用液体；所述热管包括封闭的管壳及填充在管壳中的相变吸热和放热能进行热交换的工作介质。

13.根据权利要求12所述的散热装置，其特征在于，所述主流道包括冷却用液体的进出口，所述进出口处设置有安装管接头。

14.一种电池组，其特征在于，所述电池组包括壳体、若干电池和散热装置；

所述电池封装于壳体中，所述散热装置位于电池和壳体之间；

所述散热装置与电池间绝缘；

所述散热装置为权利要求1-13任意一项所述的散热装置。

15.根据权利要求14所述的电池组，其特征在于，所述壳体包括上壳板、下壳板、左侧壳板、右侧壳板、前拉板和后拉板；

所述上壳板、下壳板、左侧壳板、右侧壳板、前拉板和后拉板间紧固连接；

所述上壳板一侧边设有定位销；

所述集热板端部设有定位槽；

所述定位销与定位槽卡接。

16.根据权利要求14所述的电池组，其特征在于，所述冷却板的表面镀有陶瓷层用于散热装置与电池间的绝缘。

17.根据权利要求14所述的电池组，其特征在于，所述冷却板与电池间设有绝缘导热垫片用于散热装置与电池间的绝缘。

18.根据权利要求14所述的电池组，其特征在于，所述电池至少含有两个，所述电池间设有散热装置。

19.根据权利要求18所述的电池组，其特征在于，所述散热装置的主流道间并联或串联。

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