CN106549194A - 内压自平衡散热装置及电源装置 - Google Patents

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CN106549194A CN201710037096.2A CN201710037096A CN106549194A CN 106549194 A CN106549194 A CN 106549194A CN 201710037096 A CN201710037096 A CN 201710037096A CN 106549194 A CN106549194 A CN 106549194A
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王扬
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Abstract

本发明实施例提供内压自平衡散热装置及电源装置。所述内压自平衡散热装置包括：设置在所述电池模组中的散热件；所述散热件具有容纳腔室，所述散热件的一端设置有与所述容纳腔室连通的第一开口；所述散热件内填充有储热材料，所述储热材料由所述开口灌注至所述散热件的容纳腔室内；安装在所述散热件的第一开口处的第一弹性膜。

Description

内压自平衡散热装置及电源装置
技术领域
本发明涉及电池散热技术领域，具体而言，涉及一种内压自平衡散热装置及电源装置。
背景技术
目前，汽车的尾气排放是环境污染的主要原因之一。由于纯电动汽车的尾气排放量较少甚至没有，因此纯电动汽车的研发和设计越来越受到各大厂商的青睐。纯电动汽车的能量主要来源于电池模组，电池模组的使用寿命直接影响纯电动汽车的使用体验。而电池模组的持续高温会直接减少电池的使用寿命，因此电池模组的散热问题是电动汽车设计中急需解决的一大难题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种内压自平衡散热装置及电源装置。
本发明实施例提供的一种内压自平衡散热装置，所述内压自平衡散热装置应用于电池模组，所述内压自平衡散热装置包括：
设置在所述电池模组中的散热件；
所述散热件具有容纳腔室，所述散热件的一端设置有与所述容纳腔室连通的第一开口；
所述散热件内填充有储热材料，所述储热材料由所述开口灌注至所述散热件的容纳腔室内；
安装在所述散热件的第一开口处的第一弹性膜。
优选地，该装置还包括连接在所述第一弹性膜与所述第一开口之间的第一缓冲件，该第一缓冲件连通所述第一开口和第一弹性膜。
优选地，所述散热件与所述第一开口相对的另一端设置有与所述容纳腔室连通的第二开口，所述第二开口处安装有第二弹性膜。
优选地，该装置还包括连接在所述第二弹性膜与所述第二开口之间的第二缓冲件，该第二缓冲件连通所述第二开口和第二弹性膜。
优选地，所述第一缓冲件及第二缓冲件为具有空心结构的通管，所述第一缓冲件使所述散热件的容纳腔室与所述第一弹性膜连通；所述第二缓冲件使所述散热件的容纳腔室与所述第二弹性膜连通。
优选地，所述电池模组包括多个单体电池，所述散热件的相对两侧分别设置至少一个容置槽用于收容所述电池模组的单体电池。
优选地，所述容置槽为与所述单体电池的形状匹配的弧形凹槽。
优选地，所述散热件的宽度与电池模组的单体电池的长度相等。
优选地，填充在所述散热件的容纳腔室内的储热材料为相变材料。
本发明实施例还提供一种电源装置，所述电源装置包括：具有多个单体电池的电池模组及上述的内压自平衡散热装置。
与现有技术相比，本发明的内压自平衡散热装置及电源装置，通过在电池模组之间插入填充有储热材料的散热件，可以吸收电池模组的单体电池散发的热量，可有效地维持电池的温度的稳定。另外，当所述散热件吸收热量后导致容纳腔室内的储热材料热膨胀时，所述储热材料可通过所述弹性膜进行压力调节和缓冲，避免散热件过度膨胀，从而提高内压自平衡散热装置的使用寿命以及稳定性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明较佳实施例提供的电源装置的整体结构示意图。
图2为本发明实施例提供的电源装置的爆炸图。
图3为本发明较佳实施例提供的内压自平衡散热装置的散热件的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的内压自平衡散热装置的散热件的部分剖视图。
图标：10－电源装置；100－内压自平衡散热装置；110－散热件；111－容纳腔室；112－第一开口；113－第二开口；114－容置槽；121－第一弹性膜；122－第二弹性膜；131－第一缓冲件；132－第二缓冲件；200－电池模组；210－单体电池；230－上盖；240－底板；250－侧板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常拜访的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能解释为本发明的限制。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明较佳实施例提供的电源装置10的整体结构示意图。图2为本发明实施例提供的电源装置10的爆炸图。如图1和2所示，本发明实施例提供的电源装置10包括：具有多个单体电池210的电池模组200及内压自平衡散热装置100。本发明实施例提供的电源装置10通过在电池模组200中嵌入内压自平衡散热装置100可以维持电池模组200的温度的稳定。
请参阅图1，所述电池模组200包括设置在所述电池模组200一侧的上盖230、设置在所述电池模组200另一侧的底板240、以及设置在所述电池模组200四个侧面的侧板250。所述电池模组200通过所述上盖230、底板240及侧板250将多个单体电池210安装在一起。当然，所述电源装置10还可以包括比图1及图2所示的更多的组件或者图1或图2中的部分组件也可以省略，本发明实施例的电源装置10并不以图1和图2的具体结构为限制，本领域的技术人员也可以在其它不同结构的电池模组中使用所述内压自平衡散热装置100以制作出散热效果较好的电源装置10。
如图2所示，所述上盖230和底板240上设置多个用于固定所述单体电池210的孔。所述侧板250与所述上盖230和底板240配合将多个单体电池210进行固定。
图3为本发明实施例提供的内压自平衡散热装置100的散热件110的结构示意图。如图3所示，本实施例的内压自平衡散热装置100可包括多个散热件110及安装在散热件110上的第一弹性膜121。本实施例中，多个所述散热件110可分别设置在电池模组200不同层次的单体电池210之间，可用于吸收周边或接触到的电池模组200的单体电池210散发的热量。另外，通过所述第一弹性膜121可以维持散热件110内的气压平衡。
再如图3所示，所述第一弹性膜121可通过第一缓冲件131连接在所述散热件110的第一开口112上。所述第一缓冲件131包括分别与所述第一弹性膜121以及所述第一开口112连通的通孔，从而使散热件110内部的容纳空间通过该通孔与所述第一弹性膜121连通。详细地，所述第一缓冲件131可以是一根通管，该通管的两端分别连通所述第一开口112和所述第一弹性膜121。
在其它实施例中，所述散热件110的一端设置有多个第一开口112(图中仅示出一个)。作为优选的实施例，所述散热件110的一端仅设置一个所述第一开口112。如图3或4所示，所述第一开口112的大小小于所述第一开口112所在一端的所述散热件110的端面面积。本实施例中，所述第一开口112与所述散热件110的容纳腔室111连通，以方便通过所述第一开口112向所述容纳腔室111内填充储热材料。
本实施例中，请再次参阅图3，所述散热件110与所述第一开口112相对的另一端还设置有第二开口113。所述第二开口113通过第二缓冲件132于第二弹性膜122连通。通过上述设置，所述散热件110的两端都设置有缓解压力的弹性膜，可以有效均匀地缓解散热件110容纳腔室111内部压力的平衡。所述第二缓冲件132包括分别与所述第二弹性膜122以及所述第二开口113连通的通孔，从而使散热件110内部的容纳空间通过该通孔与所述第二弹性膜122连通。详细地，所述第二缓冲件132可以是一根通管，该通管的两端分别连通所述第二开口113和所述第二弹性膜122。
本实施例中，请参阅图4，图4为本发明实施例提供的内压自平衡散热装置100的散热件110的部分剖视图。所述散热件110具有容纳腔室111。在一种实施方式中，所述散热件110设置成中空结构，所述散热件110内形成与所述散热件110外壳契合的容纳腔室111。在另一种实施方式中，由所述散热件110的一端向散热件110内开设一盲孔形成所述容纳腔室111。作为一优选的实施例，所述散热件110设置成中空结构，从而使散热件110内形成所述容纳腔室111。所述散热件110设置成中空结构可以使散热件110内的填充物能够更均匀地吸收电池模组200的单体电池210散发的热量，可以提高对所述单体电池210的散热效果。
本实施例中，所述散热件110的容纳腔室111内填充有储热材料，所述储热材料由所述第一开口112或第二开口113灌注至所述散热件110的容纳腔室111内。详细地，所述储热材料可以完全填充所述容纳腔室111，也可以部分填充所述容纳腔室111。优选地，所述容纳腔室111内填充部分储热材料使得所述容纳腔室111具有一定的缓冲空间。由于物体在受热以后会膨胀，在受冷的状态下会缩小，因此储热材料在吸热或散热时会导致储热材料的体积的变化，通过将所述储热材料部分填充所述容纳腔室111可以使所述储热材料有一些允许体积变化的空间，使散热件110不会因为储热材料的膨胀而膨胀，提高散热件110的安全性，提高所述散热件110的使用寿命。
本实施例中，所述储热材料可以为相变材料(Phase Change Material，简称，PCM)，如有机相变材料或无机相变材料。例如，所述相变材料可以是石蜡等易吸热的材料。所述相变材料是指随温度变化而物理状态容易改变并能提供潜热的物质。其中，转变所述物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。本实施例中，当所述电池模组200的单体电池210温度升高需要释放热量时，所述相变材料可以吸收所述单体电池210的热量，从而实现给所述单体电池210降温的目的。另外，所述相变材料还可以在环境温度(如单体电池210的温度)低于其自身温度时释放热量，从而实现在单体电池210温度较低的时候给单体电池210保温的目的，进一步地有效避免单体电池210因为其自身温度太低导致失效的问题。
使用时，所述电池模组200的单体电池210释放热量后，所述散热件110内填充的储热材料吸收单体电池210释放的热量后产生膨胀，使所述储热材料由容纳腔室111向第一开口112处挤压，导致所述第一缓冲件131内部的空气被挤入所述第一弹性膜121内使所述第一弹性膜121内的压力变大，所述第一弹性膜121通过膨胀降低所述散热件110内的压力，从而避免因此所述储热材料挤压所述散热件110而导致散热件110损坏，提高散热件110的使用寿命。
详细地，所述第一弹性膜121可利用其自身的弹性使其自身的体积变大或变小来控制散热件110挤压所述第一缓冲件131的排气正压和吸气负压。当所述储热材料吸热膨胀时，所述储热材料由所述第一开口112向外挤压所述第一缓冲件131的介质，使所述第一弹性膜121内气体空间的压力上升，所述第一弹性膜121膨胀使所述散热件110的内部压力保持平衡，避免散热件110过度膨胀，从而保证散热件110的安全以及稳定性。
本实施例中，如图3所示，使用时，所述电池模组200的单体电池210释放热量后，所述散热件110内填充的储热材料吸收单体电池210释放的热量后产生膨胀，使所述储热材料由容纳腔室111向第一开口112及第二开口113处向外挤压，导致所述第一缓冲件131内部的空气进入所述第一弹性膜121内使所述第一弹性膜121膨胀，第二缓冲件132的空气进入所述第二弹性膜122使所述第二弹性膜122膨胀。如此设置，可以使储热材料在受热膨胀时向从散热件110的两端挤压，可以使散热件110能够更好地保持内部压力的平衡。
进一步地，当所述散热件110内部填充的储热材料因受热过度膨胀时，所述第一缓冲件131以及第二缓冲件132内部的容纳空间也可以允许部分储热材料进入，而不至于过分积压散热件110导致整个电池模组200向外膨胀，影响整个电源装置10的安全性。
应当理解，在其它实施例中，所述散热件110可以只设置一个开口，且开口与弹性膜之间的缓冲件也可以省略。例如，所述散热件110可以只设置所述第一开口112与所述第一弹性膜121，省略所述第一缓冲件131、第二开口113、第二缓冲件132以及第二弹性膜122，只要能实现所述散热件110内部的压力平衡以及防止散热件110内部的储热材料过度膨胀即可，具体的设计方式可应使用环境等因素决定。
请再次参阅图3，所述散热件110的相对两侧分别设置至少一个容置槽114(图中示出多个)用于收容所述电池模组200的单体电池210。详细地，所述容置槽114的与待插入的单体电池210配合，使得单体电池210能够与该容置槽114充分接触，以达到较好的散热效果。所述容置槽114的大小可为适合插入一个单体电池210的尺寸，也可以为适合插入多个单体电池210的尺寸。作为优选的实例，所述容置槽114的大小为适合放置一个单体电池210的尺寸。
在一种实施方式中，如图3所示，所述散热件110用在圆柱体电池组成的电池模组200中时，所述容置槽114为与圆柱体单体电池210的形状匹配的弧形凹槽。通过将所述容置槽114设置成与单体电池210的形状匹配的弧形凹槽，可以使单体电池210能够与散热件110充分接触，提高电池模组200的散热效率。
具体地，请再次参阅图2，相邻的两个散热件110拼接在一起时，两个相对的弧形凹槽可形成一个空心圆柱。在一个优选的实例中，所述空心圆柱的直径与所述电池模组200的单体电池210的直径匹配。相邻的两个散热件110相互配合可以使单体电池210的侧壁被完全包围，能够更好地为所述单体电池210散热。
在其他实施方式中，所述散热件110用在长方体电池组成的电池模组200中，则所述容置槽114为与长方体单体电池210的形状匹配的方形槽。相邻的两个散热件110拼接在一起时，形成与所述长方形电池匹配的容纳空间。相邻的两个散热件110相互配合可以使长方形电池的侧壁被完全包围，能够更好地为所述长方形电池散热。
具体地，本领域的技术人员可以根据所述内压自平衡散热装置100的应用对象的形状设置所述容置槽114的形状，本发明实施例并不以容置槽114的形状为限。
本实施例中，所述电池模组200包括多层子模组。所述散热件110上设置的容置槽114的数量与和所述散热件110相邻的两层子模组包含的单体电池210的数量相同，每个容置槽114用于放置一个单体电池210。如图3所示，所述散热件110相对的两面可以设置有多个容置槽114，可以将位于所述散热件110两侧的单体电池210置于所述容置槽114内。
本实施例中，所述散热件110可以在每相邻两层子模组之间，也可以是间隔基层子模组之间设置一个散热件110。本领域的技术人员可以根据具体需要设置所述散热件110的个数，本发明实施例并不以设置在所述电池模组200之间的散热件110的个数为限。
本实施例中，作为优选的实施例，所述散热件110的宽度可以与电池模组200的单体电池210的长度相等。使电池模组200的单体电池210能够充分与散热件110接触，提高电池模组200的散热效率。当然，本领域的技术人员可以根据具体需求将所述散热件110的宽度设置成其他尺寸，所述散热件110的宽度也可以是更宽或者更窄。本发明实施例并不以所述散热件110的宽度为限。
本实施例中，所述内压自平衡散热装置100的多个所述散热件110也可以一体成型。所述内压自平衡散热装置100的两端可以设置多个用于灌注储热材料的开口。
进一步地，多个所述散热件110一体成型时，可以将多个所述散热件110的容纳腔室111连通，在多个所述散热件110的第一开口112或第二开口113出共用一个或者多个弹性膜。本领域的技术人员可以根据需要设置所述弹性膜的个数。可以知道的是，本发明实施例并不以弹性膜的个数为限。
在其它实施例中，也可以由内压自平衡散热装置100的多个散热件110可以分成几组，组内的散热件110相互连接在一起，所述组内的散热件110的容纳腔室111连通。所述组内的散热件110的一端可以共用一个或多个弹性膜。
根据上述实施例中的内压自平衡散热装置100，通过在电池模组200中嵌入多个散热件110组成的内压自平衡散热装置100，可以使所述散热件110周围的单体电池210散发的热量能够被所述散热件110吸收，从而提高电池模组200的散热效率，提高电池模组200的使用寿命，另外，当所述单体电池210处于温度较低的环境中时，所述散热件填充的储热材料还能释放热量为所述单体电池210保温。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种内压自平衡散热装置，所述内压自平衡散热装置应用于电池模组，其特征在于，所述内压自平衡散热装置包括：
设置在所述电池模组中的散热件；
所述散热件具有容纳腔室，所述散热件的一端设置有与所述容纳腔室连通的第一开口；
所述散热件内填充有储热材料，所述储热材料由所述开口灌注至所述散热件的容纳腔室内；
安装在所述散热件的第一开口处的第一弹性膜。
2.如权利要求1所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，该装置还包括连接在所述第一弹性膜与所述第一开口之间的第一缓冲件，该第一缓冲件连通所述第一开口和第一弹性膜。
3.如权利要求1或2所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，所述散热件与所述第一开口相对的另一端设置有与所述容纳腔室连通的第二开口，所述第二开口处安装有第二弹性膜。
4.如权利要求3所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，该装置还包括连接在所述第二弹性膜与所述第二开口之间的第二缓冲件，该第二缓冲件连通所述第二开口和第二弹性膜。
5.如权利要求4所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，所述第一缓冲件及第二缓冲件为具有空心结构的通管，所述第一缓冲件使所述散热件的容纳腔室与所述第一弹性膜连通；所述第二缓冲件使所述散热件的容纳腔室与所述第二弹性膜连通。
6.如权利要求1所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，所述电池模组包括多个单体电池，所述散热件的相对两侧分别设置至少一个容置槽用于收容所述电池模组的单体电池。
7.如权利要求6所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，所述容置槽为与所述单体电池的形状匹配的弧形凹槽。
8.如权利要求1所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，所述散热件的宽度与所述电池模组的单体电池的长度相等。
9.如权利要求1所述的内压自平衡散热装置，其特征在于，填充在所述散热件的容纳腔室内的储热材料为相变材料。
10.一种电源装置，其特征在于，所述电源装置包括：具有多个单体电池的电池模组及权利要求1－9任意一项所述的内压自平衡散热装置。
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