CN215119030U - 一种模块化的动力电池被动式控温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化的动力电池被动式控温装置，包括上端敞口的外壳、多个热管、在外壳内沿同一方向间隔排列的多个单体电池，位于最外端的两个单体电池分别贴合在外壳内相对的两端；相邻两个单体电池间的间隔内填充有相变材料；多个热管在相变材料中间隔分布，热管的蒸发段伸入相变材料，且热管宽度的两端分别与相邻的两个单体电池接触，热管的冷凝段位于外壳外、并安装有翅片。热管的短边与电池表面直接接触，承担了部分热量，使相变材料的相变时间延长，从而延长了控温时间；热管的长边深入相变材料内部，增大了热管与相变材料的传热面积，提高了相变材料的放热速率，保证相变材料在多次充/放电循环过程中蓄热能力稳定。

Description

一种模块化的动力电池被动式控温装置

技术领域

本实用新型属于电池控温装置领域，具体涉及一种模块化的动力电池被动式控温装置。

背景技术

锂离子动力电池控温方式主要分为主动式和被动式两种，其中主动式控温***可采用强制空气/液体冷却，可以达到良好的控温效果，但是增加了电池的体积、成本和复杂性。因此，被动式控温装置更具研究前景，其中，相变材料与热管控温近年来备受关注。

目前是在锂离子电池表面放一层由铜板和热管拼接而成的金属板，一方面可通过热管向外界散发一部分热量，另一方面所有的铜表面起到了均温的作用，增加电池表面温度的均匀性。金属板的另一侧放置相变材料，通过热管相变材料耦合进行电池表面的控温。但其存在以下缺点：

1、将热管放于相变材料与电池中间，未深入到相变材料内部，相变材料与热管传热面积较小，对相变材料放热速率的强化作用较弱，在多次充放电循环过程中相变材料的蓄热能力降低；

2、装置针对的是单体电池，需要单个组装起来，不方便安装与大规模生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化的动力电池被动式控温装置，以解决现有的控温装置存在循环过程中相变材料蓄热能力降低的问题。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种模块化的动力电池被动式控温装置，包括上端敞口的外壳、多个热管、在外壳内沿同一方向间隔排列的多个单体电池，位于最外端的两个单体电池分别贴合在外壳内相对的两端；相邻两个单体电池间的间隔内填充有相变材料；多个热管在相变材料中间隔分布，热管的蒸发段伸入相变材料，且热管宽度的两端分别与相邻的两个单体电池相接触，热管的冷凝段位于外壳外、并安装有翅片。

作为进一步可选方案，所述热管等间距排列。

作为进一步可选方案，所述外壳内部的长度和高度与单体电池的长度和高度相适应。

作为进一步可选方案，所述相变材料为石蜡/膨胀石墨复合相变材料。

作为进一步可选方案，所述单体电池为方形电池。

本实用新型的有益效果是：通过外壳内的多块单体电池、且各单体电池之间存在空隙间隔，组成了锂离子动力电池组，单体电池的上部均未进行封装，方便电池的更换；相变材料填充在单体电池之间的间隔里，因其高储热密度可在一定时间内控制动力电池的温度，相变材料可根据不同石蜡的相变温度调整控温温度，并且相变过程中避免了泄露的现象发生；热管的蒸发段的短边与电池表面直接接触，承担了部分热量，使相变材料的相变时间延长，从而延长了控温时间；热管的长边深入相变材料内部，增大了热管与相变材料的传热面积，提高了相变材料的放热速率，保证相变材料在多次充/放电循环过程中蓄热能力稳定。热管冷凝段采用被动式自然对流冷却，翅片安装在热管的冷凝段，可以增强冷凝段的传热，提高热管的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的模块化的动力电池被动式控温装置的俯视图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是图1中B-B剖视图；

附图标记：1-单体电池，2-相变材料，3-热管，31-蒸发段，32-冷凝段，4-翅片，5-外壳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

图1至图3示出了本实用新型提供的模块化的动力电池被动式控温装置，包括上端敞口的外壳5、多个热管3、在外壳5内沿同一方向间隔排列的多个单体电池1，位于最外端的两个单体电池1分别贴合在外壳内相对的两端；相邻两个单体电池1间的间隔内填充有相变材料2；多个热管3在相变材料2中间隔分布，热管3的蒸发段31伸入相变材料2，且热管3宽度的两端分别与相邻的两个单体电池1相接触，热管3的冷凝段32位于外壳1外、并安装有翅片。

热管3等间距排列，利于均衡传热，热管3的宽度方向的两端分别与相邻的电池表面接触，热管3的宽度表面与相变材料2相接触。单体电池1为方形电池，本装置能够适用于方形电池。

外壳5内部的长度和高度与单体电池1的长度和高度相适应。单体电池1的上方即为外壳5的敞口处，未封装，便于单体电池1的更换维护。相变材料2为石蜡/膨胀石墨复合相变材料。热管3为现有技术购买件。

在电池工作过程中，动力电池持续工作将产生大量热量，热量的积累将会引起电池温度的升高。本装置以传递电池释放的热量，控制电池温度为主，热量主要通过三条路径进行传递。

途径一：单体电池1产生的热量通过单体电池1与热管3的接触面将热量传递给热管3的蒸发段31；蒸发段31内的工质吸收热量后，蒸发相变，热量通过蒸汽向上运动传送到热管3的冷凝段32，即安装有翅片的这一端，热管3的冷凝段32外侧放置于空气中，可视作自然对流换热，冷凝段32吸收蒸汽的热量，使蒸汽放热冷凝，将蒸汽携带的热量释放到周围的空气中，冷凝后的液态混合组合物回流到蒸发段31中，从而实现了持续的蒸发-冷凝-蒸发的热量传输过程(热管的该工作原理为现有技术)；

途径二：电池可通过两种方式将热量传递给相变材料2，以将热量储存到相变材料2中：一是直接将热量传递给相变材料2；二是先将热量传递给热管3的蒸发段31，使热管3蒸发段31温度升高，再由热管3蒸发段31将热量传递给相变材料2。根据动力电池的控温要求，相变材料2选取熔点为35～40℃的固体材料，采用石蜡/膨胀石墨复合相变材料，该材料为现有技术，相变材料2吸热由固态逐渐变为液态，使热能不断转化为潜热储存起来，经过一段时间后，相变材料2全部融化成液态，实现潜热储存的最大化，整个过程中由于石蜡/膨胀石墨复合相变材料的膨胀石墨骨架的支撑，不会出现相变材料液化后泄露的问题；

途径三：单体电池1表面少部分热量通过外壳5和相变材料2表面传递到周围的空气中。

在电池非工作过程中，相变材料2经过上一轮的蓄热过程已经完全熔化或大部分熔化，需要释放相变材料2内部的热量，以保证下一次使用过程中相变材料2的蓄热能力，因此本装置以放热任务为主。

相变材料2内部的热量通过其与热管3的接触面传递给热管3的蒸发段31，蒸发段31内的工质吸收热量后，蒸发相变，热量通过蒸汽向上运动传送到热管3的冷凝段32，即安装翅片这一端，热管3的冷凝段32外侧放置于空气中，可视作自然对流换热，冷凝段32吸收蒸汽的热量，使蒸汽放热冷凝，将蒸汽携带的热量释放到周围的空气中，冷凝后的液态混合组合物回流到蒸发段31中，从而实现了持续的蒸发-冷凝-蒸发的热量传输过程；此外，少部分热量以热损失的形式散发到空气中。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种模块化的动力电池被动式控温装置，其特征在于，包括上端敞口的外壳、多个热管、在外壳内沿同一方向间隔排列的多个单体电池，位于最外端的两个单体电池分别贴合在外壳内相对的两端；相邻两个单体电池间的间隔内填充有相变材料；多个热管在相变材料中间隔分布，热管的蒸发段伸入相变材料，且热管宽度的两端分别与相邻的两个单体电池相接触，热管的冷凝段位于外壳外、并安装有翅片。

2.根据权利要求1所述的模块化的动力电池被动式控温装置，其特征在于，所述热管等间距排列。

3.根据权利要求1所述的模块化的动力电池被动式控温装置，其特征在于，所述外壳内部的长度和高度与单体电池的长度和高度相适应。

4.根据权利要求1所述的模块化的动力电池被动式控温装置，其特征在于，所述相变材料为石蜡/膨胀石墨复合相变材料。

5.根据权利要求1所述的模块化的动力电池被动式控温装置，其特征在于，所述单体电池为方形电池。

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