CN212461809U - 基于微热管阵列的侧立式电池包热管理*** - Google Patents

Abstract

基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，包括电池包、电池包外壳和液冷热沉和/或风冷热沉，所述电池包每列电池和/或电池组侧立放置，所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构；所述电池和/或电池组的表面贴合微热管阵列，所述微热管阵列包括L型微热管阵列和/或U型微热管阵列，沿纵向延伸贴合所述电池和/或电池组的部分为蒸发段，垂直弯折的另一侧为冷凝段，所述冷凝段与电池包外壳贴合；所述电池包外壳至少在对应冷凝段处为导热隔板；所述液冷热沉和/或风冷热沉至少对应贴合所述导热隔板的外表面。本实用新型能够有效将电池内部的温度传导出去且防止液冷热沉内的冷却介质泄露至电池包内。

Description

基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***

技术领域

本实用新型涉及基于微热管阵列的侧立式方形或刀片式电池组成的电池包及其热管理***，属于电动汽车的电池包散热领域。

背景技术

锂电包的热管理不仅对电池寿命至关重要，也对电池的安全性至关重要。

传统的电池包热管理方法——空冷技术不仅不能满足锂电池包的防护等级的要求，而且由于风冷***进出口温差大，造成电芯及电芯之间较大的温差，对锂电池的伤害大，因此目前看基本没有使用价值。

传统的具有高防护等级的锂电池包热管理方法一般采用液冷模式，目前大部分厂家采用的液冷底板，即只在电池组的底部设置单一的液冷板，而电池组的底部单一液冷板散热方式会造成电池单体内部上下很大的温度差，在快速充放电以及低温预热时，对电池的伤害较大。只有特斯拉采用所有电池全侧表面液冷模式。但目前液冷介质采用防冻液或者制冷介质直接冷却，后者相当于直膨式蒸发器。制冷介质直膨式冷却由于存在制冷介质温度过低，中间没有功能性材料进行温度缓冲，因而对电池会造成严重的冷冲击以及造成电池内部极大的温差，对电池造成很大的伤害。使用较多的是防冻液，防冻液中含有水，对于焊接部位多的液冷底板，在使用过程中，焊接部位容易破损，导致内部防冻液泄露；对于特斯拉使用到全侧面到液冷管，其焊接口虽然位于电池包到外部，一旦撞击，电芯之间的液冷管破坏，也会造成防冻液泄露，且焊接口在全侧面分布，焊接口被破坏的概率大。不论哪种情况，泄露的防冻液如果与电池包中的电池接触则会使电池包短路，都会造成严重的安全事故。

实用新型内容

为了解决现有技术安全隐患大、散热效率低、对电池伤害大的问题，本实用新型提出基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***。

本实用新型的技术方案如下：

基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于包括电池包、电池包外壳和液冷热沉和/或风冷热沉，

所述电池包包括一列或多列电池和/或电池组，且每列电池和/或电池组侧立放置，所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构；

所述电池和/或电池组的表面贴合微热管阵列，所述微热管阵列包括L型微热管阵列和/ 或U型微热管阵列，其中所述L型微热管阵列的一侧贴合与所述电池和/电池组的一个表面，且长度大于其覆盖的所述电池和/或电池组在竖直方向上的跨度，沿纵向延伸贴合所述电池和 /或电池组的部分为蒸发段，垂直弯折的另一侧为冷凝段，所述冷凝段与电池包外壳贴合；所述U型微热管阵列的两侧贴合所述电池和/或电池组的正反两个表面，且贴合所述电池和/或电池组正反表面的部分为蒸发段，所述U型微热管阵列两侧之间的连接部分作为冷凝段与电池包外壳贴合；所述冷凝段位于所述电池和/或电池组的上部；

所述电池包外壳至少在对应冷凝段处为导热隔板；

所述液冷热沉和/或风冷热沉的基板密封，并通过电池包外壳与电池和/或电池组完全物理隔离，所述液冷热沉和/或风冷热沉至少对应贴合所述导热隔板的外表面。

优选的所述电池和/或电池组每列包括多排，每个电池和/或电池组的单一表面至少贴合一个所述L型微热管阵列和/或U型微热管阵列。

优选的所述液冷热沉和/或风冷热沉的基板与所述电池包外壳的外表面通过密封圈连接或者焊接，所述电池包外壳为IP67级别。

优选的所述蒸发段与所述电池和/或电池组之间设置有可压缩变形的导热垫片，所述冷凝段与电池包外壳上表面盖板间同样设置有可压缩变形的导热垫片。

优选的所述液冷热沉基板具有冷媒入口和冷媒出口，分别与电动汽车制冷***连接。

优选的所述风冷热沉具有风扇和散热翅片，并由电动汽车本身的蓄电池或动力电池包供给电力。

优选的还包括自动控制***和电芯温度检测单元，所述自动控制***分别与所述电芯温度检测单元和所述电动汽车制冷***和/或风冷热沉的风扇连接。

优选的所述L型微热管阵列和/或U型微热管阵列是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，且每个微热管的水力直径为0.2-3.0mm，内部相变工质为非导电介质。

进一步优选的所述独立热管之间沿热管长度方向根据安装孔的位置尺寸留有用于打安装孔的、宽度3-10mm、长度与所述微热管阵列长度相同的实心金属带。

本实用新型的技术效果如下：

基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，在侧立放置的方形或刀片式电池或电池组的表面贴合L型和/或U型微热管阵列导热体，通过L型和/或U型微热管阵列将热量通过导热隔板传输给液冷热沉和/或风冷热沉(液冷热沉结合电动汽车的制冷***构成液冷***)，采用间接的液冷和/或风冷方式管理电芯的温度。一方面，L型和/或U型微热管阵列至少与每组电芯的单侧或双侧表面贴合，这样即使位于内部的电芯，其温度也能够通过与之贴合的L 型和/或U型微热管阵列在两端有效传导给与其贴合的导热隔板，进而传导至电池外部，然后通过液冷热沉和/或风冷热沉，通过液冷和/或风冷的方式将电池内部的温度散发到电池箱之外的环境中，散热效率高。另一方面，由于微热管阵列是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，且每个微热管的水力直径只有0.2-3.0mm，甚至更小，管壁承压能力极高，因此泄露问题几乎可以忽略，且相变工质为微量、不导电介质，即使极端情况下被损坏泄露，也不会引起电池的损坏；且导热隔板同时作为电芯的保护外壳，将液冷热沉和/或风冷热沉与电池包隔开，并通过密封圈或者焊接等密封措施将液冷热沉和/或风冷热沉的基板密封，实现与所述外壳体内的电芯完全物理隔离，有效防止液冷热沉内的冷却介质泄露至电池包内，保证电池包的防护等级达到IP67防水和防尘等级。

本实用新型的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，当内部的电芯的温度高于第一设定值时，如35℃-42℃，控制***自动启动汽车的制冷***制冷并与液冷热沉换热(或控制***自动启动风冷热沉内的风扇)，电芯表面的热量通过U型和/或L型微热管阵列传导至电池包外壳外部设置的液冷热沉和/或风冷热沉换出。

综上，本实用新型有效的将具有高效传热的微热管阵列与液冷和/或风冷的方式结合，进一步通过微热管阵列与电池单元的位置和排列关系，使得每个电池包的外部设置一个或一个以上液冷热沉和/或风冷热，能够有效将电池内部的温度传导出去，防止温度过高，保证电池的温度均匀，散热效率高。

伸出部分弯折设置后与导热隔板贴合，可以使得U型和/或L型微热管阵列的冷凝段与导热隔板的接触面积更大，增加导热效率。

所述导热垫片具有导热、电绝缘及保证微热管阵列与电池良好接触的功能。

附图说明

图1为本实用新型的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***的外观示意图；

图2为实施例1分解后的示意图；

图3为实施例1电池单元部分的结构示意图；

图4为实施例2分解后的示意图；

图5为实施例2电池单元部分的结构示意图；

1-电池单元；2-L型微热管阵列蒸发段；3-L型微热管阵列冷凝段；4-U型微热管阵列蒸发段；5-U型微热管阵列冷凝段；6-电池包外壳，7-电池包外壳上表面盖板，8-液冷热沉。

具体实施方式

为了更清楚理解本实用新型的内容，将通过附图1-5和具体实施例详细说明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，包括电池包、电池包外壳6和贴附于电池包外壳上表面盖板7外侧的液冷热沉8(本实施例为液冷热沉，也可为风冷热沉)，所述电池包外壳上表面盖板7均为导热隔板。所述电池包内的电芯共分一列，每列五排。其中每排的电池单元1一侧表面纵向贴合两组L型微热管阵列蒸发段2，而另一侧表面也可以贴合与之相邻的电池单元2的L型微热管阵列蒸发段2的另一面，沿纵向延伸的L型微热管阵列蒸发段2长度大于每组电芯的部分形成伸出部分，伸出部分向一侧弯折后作为L型微热管阵列冷凝段3。L型微热管阵列为金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，且每个微热管的水力直径为0.2-3mm，内部相变工质为非导电介质。所述独立热管之间沿热管长度方向根据安装孔的位置尺寸留有宽度3-10mm、长度与所述微热管阵列长度相同的实心金属带可以打安装孔。微热管阵列是一种传热效果强化的导热体，其中L型微热管阵列蒸发段2通过导热硅胶粘贴在电池单元1的一侧表面，两组彼此间隔分布，也可以紧密排在一起。电池包外设置电池包外壳6，所述电池包外壳6围成封闭结构。每个所述L型微热管阵列冷凝段3与电池包外壳上表面盖板7内侧贴合。液冷热沉8至少与电池包外壳上表面盖板7的外表面贴合，与所述L型微热管阵列冷凝段3通过所述电池包外壳上表面盖板7(导热隔板)进行热交换，其基板的一侧表面与电池包外壳上表面盖板7的外表面焊接，也可通过密封圈连接，实现液冷热沉8与内部的电池单元1的完全物理隔离，保证电池包的防护等级达到IP67。所述液冷热沉8与电动汽车的制冷***连接构成电池的液冷***。

如图3所示，位于每组所述电池单元1一侧平面的L型微热管阵列蒸发段2的伸出部分向上弯折，形成L型微热管阵列冷凝段3，L型微热管阵列将电池单元1包围在内部，可增强电池包的稳定性，抵挡电池单元1的位移。

所述液冷热沉8的基板具有冷媒入口和冷媒出口，与电动汽车制冷***连接。

另外，所述L型微热管阵列蒸发段2与电池单元1之间可设置有可压缩变形的导热垫片，所述L型微热管阵列冷凝段3与电池包外壳上表面盖板7之间同样设置有可压缩变形的导热垫片。

本实施例还包括自动控制***和电芯温度检测单元，自动控制***分别与所述电芯温度检测单元和所述电动汽车制冷***或风冷热沉的风扇连接。

使用时，在每组电池单元1的单侧表面贴合的L型微热管阵列蒸发段2吸收每个电池单元1的热量，在两个电池单元1之间的L型微热管阵列蒸发段2也可同时吸收与之贴合的前一个电池单元1的另一侧表面散发的热量，并传导至L型微热管阵列冷凝段3，然后冷凝段将热量传导至与之贴合的电池包外壳上表面盖板7，电池包外壳上表面盖板7将热量传导至与导热隔板的外表面贴合的液冷热沉8，当检测单元所检测的电池单元1的温度高于35℃时，控制***自动启动电动汽车的制冷***，从而利用液冷热沉8、导热隔板和微热管阵列对电芯进行散热(或控制***启动风冷热沉内的风扇，从而利用风冷热沉、导热隔板和微热管阵列)，将电芯的热量换出；当电池单元1的温度低于35℃时，电动汽车的制冷***停止向所述液冷***制冷(或风冷热沉内的风扇关闭)。

实施例2

如图4-5所示，本实施例包括电池包和贴附于电池包外壳上表面盖板7外侧的液冷热沉8 (也可为风冷热沉)，所述电池包内的电芯共分一列，每列五排。其中每间隔一个所述电池单元1，即第一、三、五个电池单元1的正反两个表面均贴合U型微热管阵列的“U”型的两侧部分即U型微热管阵列蒸发段4，而第二、四个电池单元的表面则夹持在两边的U型微热管阵列蒸发段4之间并与之贴合，所述U型微热管阵列的两侧之间的连接部分作为U型微热管阵列冷凝段5。微热管阵列为金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，且每个微热管的水力直径为0.2-3mm，内部相变工质为非导电介质。所述独立热管之间沿热管长度方向根据安装孔的位置尺寸留有宽度3-10mm、长度与所述微热管阵列长度相同的实心金属带可以打安装孔。微热管阵列是一种传热效果强化的导热体，其中U型微热管阵列蒸发段2通过导热硅胶粘贴在电池单元1的正反两侧表面，两组彼此间隔分布，也可以紧密排在一起。所述U型微热管阵列冷凝段5与电池包外壳上表面盖板7(导热隔板)内侧贴合。所述电池包外壳6围成封闭结构。液冷热沉8与上表面盖板7的外表面贴合，与所述U型微热管阵列冷凝段5通过所述电池包外壳上表面盖板7进行热交换，其基板的一侧表面与电池包外壳上表面盖板7的外表面焊接，也可通过密封圈连接，实现液冷热沉8与内部的电池单元1的完全物理隔离，保证电池包的防护等级达到IP67。所述液冷热沉8与电动汽车的制冷***连接构成电池的液冷***。

如图5所示，每组所述电池单元1正反两侧平面的U型微热管阵列蒸发段4的连接部分形成U型微热管阵列冷凝段5，U型微热管阵列将电池单元1包围在内部，可增强电池包的稳定性，抵挡电池单元1的位移。所述U型微热管阵列冷凝段5与电池包外壳上表面盖板7(导热隔板)内侧贴合。

另外，所述U型微热管阵列蒸发段4与电池单元1之间，电池包外壳上表面盖板7内侧与所述U型微热管阵列冷凝段5之间同样设置有可压缩变形的导热垫片。

使用时，所述U型微热管阵列蒸发段2吸收其一侧或两侧贴合的电池单元1的热量，然后冷凝段将热量传导至与之贴合的电池包外壳上表面盖板7，后续工作过程同实施例1。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的防伪塑封尺寸的变化或纵向撕裂线的尺寸和数目等都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于包括电池包、电池包外壳和液冷热沉和/或风冷热沉，

所述电池包包括一列或多列电池和/或电池组，且每列电池和/或电池组侧立放置，所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构；

所述电池和/或电池组的表面贴合微热管阵列，所述微热管阵列包括L型微热管阵列和/或U型微热管阵列，其中所述L型微热管阵列的一侧贴合与所述电池和/电池组的一个表面，且长度大于其覆盖的所述电池和/或电池组在竖直方向上的跨度，沿纵向延伸贴合所述电池和/或电池组的部分为蒸发段，垂直弯折的另一侧为冷凝段，所述冷凝段与电池包外壳贴合；所述U型微热管阵列的两侧贴合所述电池和/或电池组的正反两个表面，且贴合所述电池和/或电池组正反表面的部分为蒸发段，所述U型微热管阵列两侧之间的连接部分作为冷凝段与电池包外壳贴合；所述冷凝段位于所述电池和/或电池组的上部；

所述电池包外壳至少在对应冷凝段处为导热隔板；

所述液冷热沉和/或风冷热沉的基板密封，并通过电池包外壳与电池和/或电池组完全物理隔离，所述液冷热沉和/或风冷热沉至少对应贴合所述导热隔板的外表面。

2.根据权利要求1所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于所述电池和/或电池组包括多列，每个电池和/或电池组的单一表面至少贴合一个所述L型微热管阵列和/或U型微热管阵列。

3.根据权利要求1所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于所述液冷热沉和/或风冷热沉的基板与所述电池包外壳的外表面通过密封圈连接或者焊接，所述电池包外壳为IP67级别。

4.根据权利要求1所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于所述蒸发段与所述电池和/或电池组之间设置有可压缩变形的导热垫片，所述冷凝段与电池包外壳上表面盖板间设置有可压缩变形的导热垫片。

5.根据权利要求1所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于所述液冷热沉基板具有冷媒入口和冷媒出口，分别与电动汽车制冷***连接。

6.根据权利要求1所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于所述风冷热沉具有风扇和散热翅片，并由电动汽车本身的蓄电池或动力电池包供给电力。

7.根据权利要求1所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于还包括自动控制***和电芯温度检测单元，所述自动控制***分别与所述电芯温度检测单元和电动汽车制冷***和/或风冷热沉的风扇连接。

8.根据权利要求1所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于所述微热管阵列是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通且独立运行的微热管，且每个微热管的水力直径为0.2-3.0mm，内部相变工质为非导电介质。

9.根据权利要求8所述的基于微热管阵列的侧立式电池包热管理***，其特征在于所述微热管之间沿热管长度方向留有用于打安装孔的、宽度3-10mm、长度与所述微热管阵列长度相同的实心金属带。

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