CN107170937A - 一种无水快冷电池热管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无水快冷电池热管理方法，这种方法涉及一种电池箱，所述电池箱密闭，满足电池密封、防水的要求，在电池箱体上置有可对箱体内外热量进行传递的板式热管，热管的一部分置于箱体内部，另一部分置于箱体外面，板式热管内设多个微通道，通过抽真空密封，灌有起相变传热作用的工质。所述板式热管的蒸发端或冷凝端贴有散热翅片或冷却板或加热元件，组成热管组件。这种无水快冷电池箱，既可以迅速地将电池工作时产生的热量导到电池箱外并将热量散走，也可以在需要时对电池加热，不仅能保持单体电池之间的均温性，而且能将电池包的温度维持在合理的范围之内，提高电池包的安全性和使用寿命，并且能减轻电池包的重量，提高电池包的能量密度。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电池热管理领域，特别涉及一种无水快冷电池热管理方法。
背景技术
为了保证电池的安全，国家标准对电池箱提出了更高的密封和防水的要求，如何在电池箱密闭的情况下对电池包进行热管理，有很多难点问题需要解决，密闭电池箱中电池散热是目前困扰新能源汽车行业的一个难题。另一方面，为了提高电动汽车动力电池包的能量密度、提高电池的质量、延长电池的寿命，合理地进行电池的热管理也是电动汽车行业亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明目的在于：提供一种高温散热快、低温加热快、温度易于控制、均热性好、重量轻和能量密度高的无水快冷电池热管理方法，这种电池热管理方法涉及一种无水快冷电池箱，该电池箱采用板式热管作为关键的传热元件，结构简单、安全可靠、经济实用。
本发明的技术方案是，一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述电池热管理方法涉及一种无水快冷电池箱，所述电池箱由上盖、侧壁和底座形成密闭的电池箱体，满足电池密封、防水的要求，电池置于该密闭空间之内，在电池箱体上置有可对箱体内外热量进行传递的板式热管，热管的一部分置于箱体内部，热管的另一部分置于箱体外面，所述板式热管内设多个微通道，通过抽真空密封，灌有起相变传热作用的工质。
以下对本发明做出进一步说明。
所述置于箱体上热管的蒸发端或冷凝端贴有散热翅片或冷却板或加热元件，组成热管组件。所述加热元件为电加热膜、电加热板或内通热媒的加热板。热管与散热翅片或冷却板或加热元件或电池之间贴合时，在贴合面加入具有导热、绝缘作用的物质，如导热胶等。
所述热管在箱体内的部分置于电池组旁边或与电池贴合或与内部热管贴合，热管在箱体外的部分与散热翅片或冷却板贴合。
所述电池箱内放置内部热管与电池贴合，将热量导到箱体上或箱体外。
所述贴于电池的热管可弯曲成U型，电池置于U型的底部，U型两端与箱体或箱体上的热管相连。
所述热管为一字形、U形、L形、反L形、口字形、开口的口字形、槽形、波浪形、矩形或平行四边形。
所述电池箱体中可以放置一个或多个风机，使电池组中形成空气对流，达到单体电池之间的均温。
所述热管上贴有的散热翅片或冷却板或加热元件可以与热管整体成形，也可以采用焊接或胶接的方式连接。
所述热管为板式热管，也可为圆型热管、或异型热管，也可为铜热管、铝热管、不锈钢热管或复合材料热管，也可为重力热管、脉动热管或反重力热管。
所述电池箱箱体包括上盖、侧壁和底板，可以分别采用金属或非金属制作，上盖、侧壁和底板都可以放置热管或热管组件，每个面上可以有一个或一个以上的热管或热管组件，并可以做成模块化的结构便于拼接。
所述电池包括电池组和单体电池，电池组由多个单体电池组成，单体电池外型为长方体或圆柱体，也可为软包电池。
所述一种无水快冷电池热管理方法采用热管作为电池的关键导热元件，其工作原理是：对电池进行散热时，电池的热量通过内部热管或风道传递给板式热管置于箱体内侧的部分，板式热管内的工质受热蒸发，迅速将热量传递到板式热管置于箱体之外的部分，然后传递给与板式热管紧贴的冷却板或散热翅片，高效地将热量散走，电池箱中整个散热过程是自发进行的；对电池进行加热时，通过加热元件将热量直接传递给电池，或将加热元件产生的热量传递给处于电池箱外部的板式热管的蒸发端，通过处于电池箱内部的板式热管的冷凝端将热量传递给内翅片，然后通过风机循环将热量传递给电池。通过高效的散热和加热，从而将电池组的温度控制在合适的范围内，并保证电池组良好的均温性。
由以上可知，本发明为一种无水快冷电池热管理方法，它的积极效果有：
（1）由于采用板式热管插于电池箱体上，利用其高效导热的特性，大大增加了传热效率，能迅速有效地将电池热量导出，能有效地降低电池组的最高温度，将电池温度控制在合理的范围内，并保持电池之间的温差足够小，显著提高了电池组温度场的一致性。
（2）这种散热方式使电池箱中无水无尘，安全可靠，结构简单，避免了一般液冷方法中液体在电池箱体中流动带来的复杂性和安全隐患。
（3）板式热管伸出箱体的部分和置于箱体内的部分的比例可以根据需要进行调节，从而可以变换热管两端传热的热流密度，调整热管的管壁温度在合适的范围内。
（4）由于采用的板式热管可以实现将热源和冷源分隔在两个场所进行热交换，从而使电池的散热可以实现无水的间壁接触，并可方便实现电的多层绝缘隔离，也可以实现将狭窄空间的热量远距离传输出去。
（5）简化了加热系统和冷却系统的结构，并且作为导热材料的板式热管（一般为铝制外壳）重量非常轻，大大减轻了电池组重量，有利于提高电池的能量密度。
附图说明
图1为本发明一个实施例示意图。
图2为本发明内部风冷、外部水冷的实施例示意图。
图3为本发明内外部均为风冷的实施例示意图。
图4为图2的Ⅰ处放大刮面图。
图5为图2的Ⅱ处放大刮面图。
在图中：
1—板式热管， 2—密封口， 3—侧壁，
4—电池， 5—上盖， 6—底座，
7—外翅片， 8—内翅片， 9—加热元件，
10—冷却板， 11—风扇， 12—风道,
13—内部热管, 14—螺钉， 15—流道。
具体实施方式:
为了更好的理解本发明一种无水快冷电池热管理方法，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例 1 ：如图 1 所示, 展示了一种无水快冷电池热管理方法，电池热管理方法涉及一种无水快冷电池箱，所述电池箱主要由热管1、密封口2、侧壁3、电池4、上盖5和底座6组成。侧壁3、上盖5和底座6组成电池箱体，电池箱体为防尘防水的密闭结构，侧壁3放置有板式热管1，热管的一部分贴合于箱体内部，热管的另一部分贴合于箱体外面，所述板式热管内设多个微通道，通过抽真空密封，灌有起相变传热作用的工质。电池箱内设内部热管13，内部热管13被弯曲成U形，电池4放置在内部热管13的U形底边上，U形的两端与板式热管1贴合，在内部热管13下端贴合有加热元件9。当对电池进行散热时，电池的热量传递给内部热管13的U型底边，并迅速将热量传递到U形内部热管13的两端，然后将热量传递给板式热管1，板式热管1工质蒸发，迅速自发地将热量传递到其冷凝端，将热量传递到箱外的冷却板10，从而将电池4的热量散走，将温度控制在合适的范围内，并保证电池4良好的均温性。当对电池进行加热时，关闭与冷却板10相连的阀门，开启加热元件9，将热量传递给电池4，从而将电池4加热到需要的温度，密封口2采用焊接、胶接等有效措施进行密封，可以使热管插入处得到良好的密封。
实施例 2：如图2所示，在该实施例中，板式热管1的上端和下端置于电池箱的侧壁3的外侧，分别与冷却板10和加热元件9相连；板式热管1的中部置于电池箱的侧壁3的内侧，与内翅片8贴合。电池箱内设置有风扇11，通过风道12使电池箱内的空气循环，从而使电池箱的热量分布均匀。当电池散热时，电池4的热量通过热空气传递给内翅片8，板式热管1与内翅片8贴合的部位成为蒸发端，内部工质蒸发迅速将热量传递到与板式热管1上端贴合的冷却板10，板式热管1与冷却板10贴合的部分成为冷凝端，冷却板将热量带走；当对电池加热时，加热元件9的热量通过板式热管1传递给内翅片8，此时板式热管1与加热元件9贴合的部分为蒸发端，与内翅片8贴合的部分为冷凝端。本实施例中的电池为圆柱形电池。本实施例的其他结构及工作原理与实施例1相同。
实施例 3：如图3所示，在电池箱的侧壁3的外侧，与板式热管1相连的是外翅片7，外部热量是以风冷的方式散走。本实施例的其他结构及工作原理与实施例1或实施例2相同。
实施例 4：如图4所示，此图为图2的Ⅰ处放大刮面图，表示了电池箱外贴冷却板10的密封细节，板式热管1的上端贴合于侧壁3的外侧，板式热管1的中端或下端贴合于侧壁3的内侧，螺钉14将冷却板10与侧壁3紧密连接，密封口2中放有密封条，将电池箱密封，冷却板10与板式热管1贴合，通过流道15中的冷却介质将热量带走。这种结构既能高效地将电池的热量带走，又能做到使电池箱与水隔离。本实施例的其他结构及工作原理与实施例2相同。
实施例 5：如图5所示，此图为图2的Ⅱ处放大刮面图，表示了电池箱外贴加热元件9的密封细节。本实施例中的加热元件9为内设流道15的加热板。本实施例的其他结构及工作原理与实施例2及实施例4相同。
Claims (7)
1.一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述无水快冷电池热管理方法涉及一种电池箱，所述电池箱由上盖、侧壁和底座形成密闭的电池箱体，满足电池密封、防水的要求，电池置于该密闭空间之内，在电池箱体上置有可对箱体内外热量进行传递的板式热管，热管的一部分贴合于箱体内部，热管的另一部分贴合于箱体外面，所述板式热管内设多个微通道，通过抽真空密封，灌有起相变传热作用的工质。
2.根据权利要求 1 所述一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述置于箱体上热管的蒸发端或冷凝端贴有散热翅片或冷却板或加热元件，组成热管组件。
3.根据权利要求 1 所述一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述热管在箱体内的部分置于电池组旁边或与电池贴合或与内部热管贴合，热管在箱体外的部分与散热翅片或冷却板贴合。
4.根据权利要求 1 所述一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述电池箱内放置内部热管与电池贴合，将热量导到箱体上或箱体外。
5.根据权利要求 1和权利要求 4所述一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述贴于电池的热管可弯曲成U型，电池置于U型的底部，U型两端与箱体或箱体上的热管相连。
6.根据权利要求 1和权利要求 4所述一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述热管为一字形、U形、L形、反L形、口字形、开口的口字形、槽形、波浪形、矩形或平行四边形。
7.根据权利要求 1 所述一种无水快冷电池热管理方法，其特征是，所述电池箱体中可以放置一个或多个风机，使电池组中形成空气对流，达到单体电池之间的均温。
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