CN101047273A - 动力电池组用散热装置及动力电池组 - Google Patents

Abstract

一种动力电池组用散热装置包括热管和集热板；集热板包括底层集热板和上层集热板，底层集热板和上层集热板中设置有孔，热管位于底层集热板和上层集热板的孔中，底层集热板的孔中的热管与上层集热板的孔中的热管相连通。本发明还提供了使用该散热装置的动力电池组。根据本发明的动力电池组，在散热装置的使用过程中，由于底层集热板和上层集热板的孔中安装有热管并且底层集热板的孔中的热管与上层集热板的孔中的热管相连通，热管可以将上层集热板中的热量传递到底部集热板并在底部集热板散发掉，因此可以将单体电池产生的热量有效地散发掉。

Description

动力电池组用散热装置及动力电池组

技术领域

本发明是关于一种散热装置，更具体地是关于一种动力电池组用散热装置以及使用该散热装置的动力电池组。

背景技术

目前动力电池组被广泛应用于各种领域，例如，可以用于电动汽车。随着人们保护环境和节约能源意识的增强，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动力电池组更是电动汽车研究的重点。

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。

例如，CN 2450785Y公开了一种方形密封电池紧固组装结构，它主要由端板、压板和绝缘隔板组成；按一只单体电池相邻放置一片绝缘隔板的顺序依次安放构成电池组；在电池组的首尾两端外侧放置绝缘隔板，然后再放置端板；电池组的两个侧面上各放两条压板，将压板紧固在电池组首尾两个端板的固定位置上，将整个电池组紧密固定，单体电池用连接片串联。

由于动力电池工作电流很大，因此电池组在使用过程中会产生大量热量。但是在上述现有的动力电池组中，单体电池产生的热量不能快速有效地散发，会影响电池组的电化学性能并且可能引发电池发热、起火、爆炸等安全事故。

发明内容

本发明的目的是克服现有的动力电池组无法有效散热的缺点，提供一种能有效地散发动力电池组热量的动力电池组用散热装置。

本发明的另外一个目的是提供使用本发明的散热装置的动力电池组。

本发明提供了一种动力电池组用散热装置，该散热装置包括热管1和集热板2；集热板2包括底层集热板11和上层集热板12，底层集热板11和上层集热板12中设置有孔13，热管1位于底层集热板11和上层集热板12的孔13中，底层集热板11的孔中的热管与上层集热板12的孔中的热管相连通。

本发明还提供了一种动力电池组，该动力电池组包括多个串联或并联的单体电池4，其中，该动力电池组还包括散热装置，该散热装置包括热管1和集热板2；集热板2包括底层集热板11和上层集热板12，单体电池4位于底层集热板11和上层集热板12之间；底层集热板11和上层集热板12中设置有孔13，热管1位于底层集热板11和上层集热板12的孔13中，底层集热板11的孔中的热管与上层集热板12的孔中的热管相连通。

根据本发明的动力电池组，在散热装置的使用过程中，由于底层集热板和上层集热板的孔中安装有热管并且底层集热板的孔中的热管与上层集热板的孔中的热管相连通，热管可以将上层集热板中的热量传递到底部集热板并在底部集热板散发掉，因此可以将单体电池产生的热量有效地散发掉。

附图说明

图1为本发明提供的动力电池组用散热装置的立体示意图；

图2为本发明提供的动力电池组用散热装置的剖视图；

图3为本发明提供的动力电池组用散热装置的剖视图；

图4为本发明提供的动力电池组用散热装置的散热板下表面的结构示意图；

图5为本发明提供的动力电池组的立体示意图；

图6为本发明提供的动力电池组的剖视图；

图7为本发明提供的动力电池组的剖视图；

图8为本发明提供的动力电池组的剖视图；和

图9为所述支撑框架的结构示意图。

附图标记说明

1：热管                        2：集热板

3：散热板                      4：单体电池

5：支撑框架                    6：螺柱

11：底层集热板                 12：上层集热板

13：孔                         14：散热片

15：电池连接片                 16：横梁

17：固定槽                     18：突起

19：凹槽

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明提供的动力电池组用散热装置及使用该散热装置的动力电池组。

如图1和图2所示，本发明提供的动力电池组用散热装置包括热管1和集热板2；集热板2包括底层集热板11和上层集热板12，底层集热板11和上层集热板12中设置有孔13，热管1位于底层集热板11和上层集热板12的孔13中，底层集热板11的孔中的热管与上层集热板12的孔中的热管相连通。

根据本发明提供的散热装置，所述热管为一种导热能力很高的传热元件。热管的基本结构为一封闭的空管，管壁上有一层沿轴向有毛细管的芯，毛细管内放置有液体。管内预先抽真空，故只存在与液体呈平衡的饱和蒸汽。把热管的一端放在温度较高的热源处，另一端放在温度较低的地方。在热端的液体迅速蒸发，其饱和蒸汽压比冷端的高，因此迅速流向冷端并在此冷凝，释出蒸发热。冷凝液由毛细管张力送回到热端。因此，可以周而复始地把热量从热端传到冷端，使热管成为一个热的优良导体。

本发明对热管1的形状没有特别的限定。按照本发明的一个优选实施方案，如图1所示，所述热管1为U型热管，U型热管的一端放置在底层集热板11的孔中，另一端放置在上层集热板12的孔中。在该优选实施方案中，由于U型热管的一端放置在底层集热板11的孔中，另一端放置在上层集热板12的孔中，因此可以在将上层集热板12的热量传递到底层集热板11的同时，有效地减小散热装置的体积。

本发明对热管1的截面形状没有特别的限定。按照本发明的一个优选实施方案，所述热管1的截面形状为长方形，或者位于集热板2的孔13中热管的截面形状为长方形，集热板2的孔13的截面形状也为长方形。在该优选实施方案中，由于热管截面呈长方形，因此可以在保证热管1与集热板2有足够的接触面积的情况下尽可能地降低集热板2的厚度，从而有效的带走电池产生的热量并减小散热装置以及使用该散热装置的电池组的整体体积，提高电池能量密度。

本发明对热管1的数量没有特别的限定，可根据实际需要进行增加或者减少，每个上层集热板12中具有至少一个热管。在动力电池组散热压力不大的情况下，可以在每个上层集热板12中安装一个热管；在动力电池组散热压力较大时，可以在每个上层集热板12中安装两个或多个热管。

本发明对所述集热板2的材料没有特别的限定，优选由热传导性好的材料制成，例如可以由铝合金或铜合金制成。集热板2包括底层集热板11和上层集热板12，本发明对上层集热板的层数没有特别的限定，可以根据实际需要增加或减少，优选为多层。如图1所示，上层集热板12为两层。

本发明对集热板2中的孔13的大小没有特别的限定，优选情况下，孔13的截面与热管1的截面大小相吻合，或者稍大于热管1的截面。对孔13与热管1的连接关系没有特别的限定，按照本发明的一个具体实施方式，可以将热管1插入到孔13中，其中热管在插入之前可以在表面涂覆导热硅胶，以增加孔与热管的连接强度。

本发明对集热板2中的孔13的数量没有特别的限定，优选情况下，每个上层集热板12中孔的个数与该上层集热板中安装的热管的个数相等，底层集热板11中的孔的个数与安装的热管的总数相等。当底层集热板11中的孔为多个时，多个孔相互平行，例如相对于底层集热板11的下表面可以在同一高度上平行设置，也可以在不同高度上平行设置，优选在同一高度上平行设置。

按照本发明的一个优选实施方式，所述底层集热板11的上表面和上层集热板12的表面具有突起18和/或凹槽19。突起17和/或凹槽18位于相邻的两个集热板相对的表面。相邻的两个集热板相对的两个表面上可以都具有突起和/或凹槽，也可以其中一个表面上具有突起和/或凹槽，优选两个表面上都具有突起和/或凹槽。突起和/或凹槽可以位于集热板的一面或两面，如图1所示，底层集热板11的上表面和顶部的上层集热板12的下表面具有突起，中间的上层集热板12的上下两面都具有突起。

如图1和2所示，所述底层集热板11的上表面和上层集热板12的表面具有突起18。所述突起18的个数优选为多个，多个突起18优选平行纵向排列。当使用本发明提供的散热装置的动力电池组的单体电池的表面具有凹槽时，底层集热板11的上表面和上层集热板12的表面的突起18可以与单体电池的表面的凹槽相配合。

如图3所示，所述底层集热板11的上表面和上层集热板12的表面具有凹槽19。所述凹槽19的个数优选为多个，多个凹槽19优选平行纵向排列。当使用本发明提供的散热装置的动力电池组的单体电池为圆柱形单体电池时，底层集热板11的上表面和上层集热板12的表面的凹槽19可以与单体电池的表面相配合。

在本发明提供的散热装置的使用过程中，本发明的上述优选实施方式既保证了集热板与单体电池有足够的接触面积来传递单体电池发出的热量，可以提高使用该散热装置的动力电池组的散热性能，又保证了单体电池安装时定位的准确和固定的强度，可以提高使用该散热装置的动力电池组的机械安全性能。

根据本发明提供的散热装置，所述底层集热板11的下表面上可以设置有散热结构，所述散热结构可以为散热片14或散热板3。

散热片可以增大底层集热板11的散热面积，提高散热效率。对散热片14的数量和散热片在底层集热板上的设置方式均没有特别的限定，例如散热片14可以纵向地设置在底层集热板11的下表面。

散热板3安装在底层集热板11的下方。散热板3的上表面紧贴底层集热板11的下表面，在这种情况下，底部集热板11中的热量可以有效地传递到散热板13中。

本发明对所述散热板3的材料没有特别的限定，优选由热传导性好的材料制成，例如可以由铝合金或铜合金制成。如图4所示，散热板3的下表面上设置有散热片14。散热片可以增大散热板的散热面积，提高散热效率。对散热片14的数量和散热片在散热板上的设置方式均没有特别的限定，如图4所示，散热片14纵向地设置在散热板3的下表面上。本发明对散热板的个数没有特别的限定，可以根据实际需要增加或减少，优选与底部集热板的个数相同。

如图5和6所示，本发明提供的动力电池组包括多个串联或并联的单体电池4，其中，该动力电池组还包括散热装置，该散热装置包括热管1和集热板2；集热板2包括底层集热板11和上层集热板12，单体电池4位于底层集热板11和上层集热板12之间；底层集热板11和上层集热板12中设置有孔13，热管1位于底层集热板11和上层集热板12的孔13中，底层集热板11的孔中的热管与上层集热板12的孔中的热管相连通。

当上层集热板12为多层时，单体电池4位于底层集热板11和与底层集热板11相邻的上层集热板12之间以及相邻的每两层上层集热板12之间。

所述热管、集热板以及集热板中的孔已经在散热装置的描述中进行了详细的说明，在此不再赘述。

如图5所示，多个单体电池4可以通过电池连接片15进行串联或并联。

如图5所示，本发明提供的动力电池组还可以包括支撑框架5，集热板2固定在支撑框架5上。所述固定的方式可以采用现有的各种固定方式，按照本发明的一个优选实施方式，所述动力电池组还包括螺柱6，集热板2和支撑框架5上分别设置有连接孔，螺柱6穿过集热板2和支撑框架5的连接孔并用固定螺母固定，所述螺柱6优选为阶梯螺柱。按照本发明的该优选实施方式，每个单体电池4位于两个集热板之间，两个集热板之间通过阶梯螺柱固定连接，可以在保证单体电池与集热板之间没有挤压应力的前提下将单体电池稳定地夹持在集热板之间，防止在外部震荡等作用力冲击下单体电池发生窜动，从而避免电池内部短路，因此提高了动力电池组的机械安全性能。

优选情况下，所述底层集热板11和上层集热板12与单体电池4接触的表面涂覆有导热粘合剂。导热粘合剂既可以增强集热板与单体电池之间的连接强度即提高动力电池组的机械安全性能，又可以起到导热的作用，将单体电池产生的热量传递到集热板中，从而提高动力电组的散热效果。所述导热粘合剂可以使用现有的各种已知的导热粘合剂，优选为导热硅胶。

如图9所示，支撑框架5包括横梁16和固定槽17。如图6和7所示，所述底层集热板11的下表面上设置有散热板3。可以通过固定槽17将散热板3固定在支撑框架5上，底层集热板11固定在散热板3上。

本发明对单体电池的种类没有特别的限定。所述单体电池可以为现有的各种电池，例如可以为碱性二次电池或锂离子二次电池。碱性二次电池的种类包括镍镉二次电池、镍锌二次电池和镍氢二次电池。

本发明对单体电池的数量没有特别的限定。可以根据实际需要增加或者减少，对应的集热板层数也可以根据具体需要进行增加或减少。如图6和图7所示，单体电池的个数为8个，单体电池分成两层；集热板的个数为6个，分成3层，底层集热板的个数为2个，上层集热板的个数为4个，分成两层；散热板的个数为2个；如图8所示，单体电池的个数为40个，单体电池分成两层；集热板的个数为6个，分成3层，底层集热板的个数为2个，上层集热板的个数为4个，分成两层；散热板的个数为2个。

本发明对单体电池的形状没有特别的限定。单体电池可以为图6所示六边形组合体，也可以是图7所示方形单体电池，或者图8所示圆柱形单体电池。

按照本发明一个优选的实施方案，如图6所示，单体电池4的表面具有凹槽，所述底层集热板11和上层集热板12与单体电池4接触的表面具有与所述凹槽相配合的突起18。相邻的两个集热板与单体电池接触的两个表面上可以都具有突起，也可以其中一个表面上具有突起，优选两个表面上都具有突起。

按照本发明另一个优选的实施方案，如图8所示，单体电池4为圆柱形单体电池，所述底层集热板11和上层集热板12与单体电池4接触的表面具有与单体电池表面相配合的凹槽19。相邻的两个集热板与单体电池接触的两个表面上可以都具有凹槽，也可以其中一个表面上具有凹槽，优选两个表面上都具有凹槽。

本发明上述两个优选的实施方案既保证了集热板2与单体电池4有足够的接触面积来传递单体电池4发出的热量又保证了单体电池安装时定位的准确和固定的强度。

下面以图6所示的动力电池组为例，说明本发明提供的动力电池组的装配过程。

1、将两块散热板3通过横梁16上的固定槽17固定在支撑框架8上；然后将六根螺柱5(阶梯螺柱)拧进横梁上的螺纹孔内，通过阶梯螺柱的第一级台阶将底层集热板11固定在散热板3上，并用第一级固定螺母紧固；

2、在底层集热板11的表面涂敷导热硅胶后，将四只单体电池4对齐底层集热板11的突起18，放在底层集热板11上，在单体电池4的表面涂覆导热硅胶，对齐单体电池4的凹槽在其上面放上上层集热板12，并安装阶梯螺柱上的第二级固定螺母；

3、重复上述步骤2，放置第二层单体电池，并在第二层单体电池的上面放置上层集热板，并安装阶梯螺柱上的第三级固定螺母；

4、根据各上层集热板与底层集热板的距离选择热管长度并弯折成U形；

5、在折好的U形热管的表面涂覆导热硅胶，在硅胶凝固前将热管插入上层集热板与底层集热板对应的孔中；

6、重复步骤4、5，并将涂覆好导热硅胶的热管插入到其它上层集热板和底部集热板的相对应的孔中，并与其它层热管错开；

7、重复步骤6，直至所有热管全部安装完成；

8、用电池连接片15将单体电池4连接起来，这样就完成了动力电池组的装配过程。

Claims (14)

1、一种动力电池组用散热装置，其特征在于，该散热装置包括热管(1)和集热板(2)；集热板(2)包括底层集热板(11)和上层集热板(12)，底层集热板(11)和上层集热板(12)中设置有孔(13)，热管(1)位于底层集热板(11)和上层集热板(12)的孔(13)中，底层集热板(11)的孔中的热管与上层集热板(12)的孔中的热管相连通。

2、根据权利要求1所述的散热装置，其中，上层集热板(12)为多层，每层上层集热板(12)中具有至少一个热管；底层集热板(11)中的孔为多个；热管(1)为U型热管，每个U型热管的一端放置在底层集热板(11)的一个孔中，另一端放置在上层集热板(12)的孔中。

3、根据权利要求2所述的散热装置，其中，底层集热板(11)中的孔的个数与U型热管的个数相等；底层集热板(11)中的多个孔相互平行。

4、根据权利要求1所述的散热装置，其中，所述底层集热板(11)的上表面和上层集热板(12)的表面具有突起(18)和/或凹槽(19)。

5、根据权利要求4所述的散热装置，其中，所述突起(18)和/或凹槽(19)为多个，多个突起(17)和/或凹槽(18)在底层集热板(11)的上表面和上层集热板(12)的表面纵向平行排列。

6、根据权利要求1所述的散热装置，其中，底层集热板(11)的下表面设置有散热结构，所述散热结构为散热片(14)或散热板(3)。

7、一种动力电池组，该动力电池组包括多个串联或并联的单体电池(4)，其特征在于，该动力电池组还包括散热装置，该散热装置包括热管(1)和集热板(2)；集热板(2)包括底层集热板(11)和上层集热板(12)，单体电池(4)位于底层集热板(11)和上层集热板(12)之间；底层集热板(11)和上层集热板(12)中设置有孔(13)，热管(1)位于底层集热板(11)和上层集热板(12)的孔(13)中，底层集热板(11)的孔中的热管与上层集热板(12)的孔中的热管相连通。

8、根据权利要求7所述的动力电池组，其中，上层集热板(12)为多层，每层上层集热板(12)中具有至少一个热管，单体电池(4)位于底层集热板(11)和与底层集热板(11)相邻的上层集热板(12)之间以及相邻的两层上层集热板(12)之间；底层集热板(11)中的孔为多个；热管(1)为U型热管，每个U型热管的一端放置在底层集热板(11)的一个孔中，另一端放置在上层集热板(12)的孔中。

9、根据权利要求8所述的动力电池组，其中，底层集热板(11)中的孔的个数与U型热管的个数相等；底层集热板(11)中的多个孔相互平行。

10、根据权利要求7所述的动力电池组，其中，底层集热板(11)的下表面设置有散热结构，所述散热结构为散热片(14)或散热板(3)。

11、根据权利要求7所述的动力电池组，其中，该动力电池组还包括支撑框架(5)，集热板(2)固定在支撑框架(5)上。

12、根据权利要求7所述的动力电池组，其中，所述底层集热板(11)和上层集热板(12)与单体电池(4)接触的表面涂覆有导热粘合剂。

13、根据权利要求7所述的动力电池组，其中，单体电池(4)的表面具有凹槽，底层集热板(11)和上层集热板(12)与单体电池(4)接触的表面具有与所述凹槽相配合的突起(18)。

14、根据权利要求7所述的动力电池组，其中，单体电池(4)为圆柱形单体电池，底层集热板(11)和上层集热板(12)与单体电池(4)接触的表面具有与单体电池表面相配合的凹槽(19)。

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