CN107196014A - 一种电动汽车锂离子电池相变散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：主要由下表面嵌入锂离子电池包且上表面嵌入吸液芯的电池隔板(4)，和设置在电池隔板(4)上的散热部件组成。本发明不仅结构简单，而且成本低廉，还能在锂离子电池供电时快速有效地散热，从而能确保在使用锂离子电池为电动汽车供电时更加安全可靠，因此适合推广使用。

Description

一种电动汽车锂离子电池相变散热结构
技术领域
本发明涉及一种散热结构，尤其涉及一种电动汽车锂离子电池相变散热结构。
背景技术
电动汽车的发展关键取决于动力电池技术，动力电池的热管理技术是动力电池技术的关键技术之一。当前电动车要求动力电池要有较大的比能量、比功率、较高的使用的安全性以及较长的使用寿命。传统的铅酸蓄电池已经不能满足人们对电动汽车性能提出的新的要求，而锂离子动力电池拥有高比能量、使用寿命长，材料更加环保的特点，解决了电动汽车运行里程短、动力性差、电池使用寿命短等问题。电动汽车持续在大负载条件下运行时，动力电池将持续处于大倍率放电状态。此时，电池包内迅速产生大量热量，若没有完善的动力电池热管理系统将热量快速有效地散出，就有可能导致电池热失控、电解液氧化燃烧，甚至发生爆炸。
发明内容
本发明的目的在于克服电动汽车采用锂离子电池供电时不能快速有效地散热，从而将导致电池热失控、电解液氧化燃烧，甚至发生爆炸的缺陷，提供一种能快速有效地散热的电动汽车锂离子电池相变散热结构。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，主要由下表面嵌入锂离子电池包且上表面嵌入吸液芯的电池隔板，和设置在电池隔板上的散热部件组成。
进一步的，所述散热部件包括设置在电池隔板上侧的上盖，设置在电池隔板左侧并与上盖相连接的左侧冷凝箱，以及设置在散热主板右侧并与上盖相连接的右侧冷凝箱。
再进一步的，所述电池隔板的下表面上设有用于安装锂离子电池包的电池包安装槽，该电池隔板的上表面上设有用于安装吸液芯的吸液芯安装槽；所述上盖与左侧冷凝箱以及右侧冷凝箱之间形成有与吸液芯安装槽相连通的散热空腔。
更进一步的，所述电池包安装槽的宽度大于吸液芯安装槽的宽度，且电池包安装槽位于两个吸液芯安装槽之间。
所述左侧冷凝箱与右侧冷凝箱上均设有与吸液芯安装槽相连通的冷凝腔，所述电池隔板上设有分隔电池包安装槽与冷凝腔的电池包安装槽挡板。
为了便于散热，所述上盖包括设置在左侧冷凝箱与右侧冷凝箱之间并位于电池隔板上方的上盖底板，分别设置在上盖底板前后两侧并均与电池隔板相连接的两个上盖侧板；在两个上盖侧板与上盖底板之间形成有分别与左侧冷凝气腔和右侧冷凝气腔以及吸液芯安装槽相连通的散热腔。
为了更好地实现本发明，在所述两个上盖侧板上间隔设置有多个均与上盖底板相连接的上盖隔板，所述上盖隔板的长度小于两个上盖侧板之间的距离。
为了确保效果，所述电池隔板上还设有电池封装板。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明不仅结构简单，而且成本低廉，还能在锂离子电池供电时快速有效地散热，从而能确保在使用锂离子电池为电动汽车供电时更加安全可靠。
(2)本发明的电池隔板能将锂离子电池包与散热介质分隔开，因此能够确保本发明的使用安全。
(3)本发明的上盖与左侧冷凝箱以及右侧冷凝箱之间形成有与吸液芯安装槽相连通的散热空腔，可方便工质吸热汽化后在散热空腔中流通的过程中进行散热。
(4)本发明的电池包安装槽的宽度大于吸液芯安装槽的宽度，且电池包安装槽位于两个吸液芯安装槽之间，使用时将锂离子电池包安装在电池包安装槽中，将吸液芯安装在吸液芯安装槽，并将工质吸附在吸液芯上，从而使电池隔板形成一个承载锂离子电池包与散热介质的载体；同时，可在有限的空间安装足够量的锂离子电池包，从而可有效的节约空间。
(5)本发明的左侧冷凝箱与右侧冷凝箱上均设有与吸液芯安装槽相连通的冷凝腔，可便于将气体工质冷凝为液体并再次吸附在吸液芯上，然后通过液体工质继续吸收热量并汽化后带走热量，从而形成一个相变循环；而电池隔板上设有分隔电池包安装槽与冷凝腔的电池包安装槽挡板，则可防止在冷凝腔中冷凝为液体的工质进入电池包安装槽中损坏锂离子电池包，从而可提高本发明使用时的安全性。
(6)本发明的上盖包括上盖底板与两个上盖侧板，在两个上盖侧板与上盖底板之间形成有分别与左侧冷凝气腔和右侧冷凝气腔以及吸液芯安装槽相连通的散热腔，可便于吸液芯中的液体工质吸热蒸发后进入散热腔进行散热。
(7)本发明的上盖侧板上间隔设置有多个均与上盖底板相连接的上盖隔板，且上盖隔板的长度小于两个上盖侧板之间的距离，在整个散热腔中则可形成一条从左至右的弯曲的并与冷凝腔相连通的导流通道，通过这条导流通道即可将散热腔中的气体工质引导入冷凝腔中进行冷凝；由于该导流通道极大地延长了散热腔中的气体工质进入冷凝腔的路径，则气体工质在通过导流通道进入冷凝腔的过程中即可进行散热。
(8)本发明的电池隔板上还设有电池封装板，方便将锂离子电池包封闭在电池隔板的电池包安装槽中，可便于运输以及使用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的电池隔板的结构示意图。
图3为本发明的电池隔板的截面剖视图。
图4为本发明的上盖的结构示意图。
图5为本发明的上盖与电池封装板分别安装在电池隔板上的结构示意图。
图6为本发明的左侧冷凝箱的结构示意图，
其中，附图标记说明为：
1—左侧冷凝箱，2—上盖，21—上盖底板，22—上盖侧板，23—上盖隔板，3—右侧冷凝箱，4—电池隔板，5—电池封装板，6—吸液芯安装槽，7—电池包安装槽挡板，8—电池包安装槽，9—散热腔，10—冷凝腔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
如图1～6所示，本发明的电动汽车锂离子电池相变散热结构，主要由电池隔板4和设置在电池隔板4上的散热部件组成，所述电池隔板4的下表面嵌入锂离子电池包，其上表面嵌入吸液芯。本发明的锂离子电池包工作时产生热量，并通过电池隔板4将热量传导到吸液芯，吸液芯中设置有用于散热的冷凝介质，本发明采用工质作为冷凝介质。工质常温下为液体状态，并吸附在吸液芯中，当吸液芯接收到通过电池隔板4传导的锂离子电池包所散发的热量时，工质受热蒸发，并将热量带入散热部件中进行散热。
同时，所述电池隔板4的下表面上设有用于安装电池组的电池包安装槽8，且该电池隔板4的上表面上设有用于安装吸液芯的吸液芯安装槽6，如图3所示。所述吸液芯安装槽6设置有多个，且该吸液芯安装槽6贯穿电池隔板4的左右侧面，所述电池包安装槽8也设置为多个，为了便于在有限的空间安装足够量的锂离子电池包，该电池包安装槽8的宽度大于吸液芯安装槽6的宽度。所述电池包安装槽8位于两个吸液芯安装槽6之间，该电池包安装槽8的侧壁即为吸液芯安装槽6的侧壁，如此设置可有效的节约空间。使用时将锂离子电池包安装在电池包安装槽8中，将吸液芯安装在吸液芯安装槽6，并将工质吸附在吸液芯上，从而使电池隔板4形成一个承载锂离子电池包与散热介质的载体。所述电池隔板4采用导热性能良好的材质制作，则可在锂离子电池包工作发热时将锂离子电池包的热量传导至吸液芯上，工质接收到吸液芯吸收的热量后蒸发为气体，即可进行散热。
为了便于工质气体散热，所述散热部件包括设置在电池隔板4上侧的上盖2，设置在电池隔板左侧的左侧冷凝腔1和和设置在电池隔板4右侧的右侧冷凝腔3，如图1所示。所述上盖2位于所述左侧冷凝腔1与右侧冷凝腔3之间，所述右侧冷凝腔3与左侧冷凝腔1结构相同，所述上盖4与左侧冷凝箱1以及右侧冷凝箱3之间形成有与吸液芯安装槽6相连通的散热空腔，气体工质即可从吸液芯安装槽6中的吸液芯中挥发至散热空腔，从而将锂离子电池包所散发出来的热量带走，即可达到散热的目的。
具体的，所述上盖2包括上盖底板21和设置在上盖底板21前后两侧的上盖侧板22，如图4所示。所述上盖底板21设置在左侧冷凝箱1与右侧冷凝箱3之间并位于电池隔板4的上方，所述两个上盖侧板22分别连接在电池隔板4的前后两侧。所述上盖侧板22的高度大于上盖底板21的厚度，在该两个上盖侧板22与上盖底板21之间形成有散热腔9，该散热腔9与吸液芯安装槽6相连通，如图5所示，工质受热蒸发为气体即可挥发至散热腔9中。
为了便于将气体工质冷凝为液体并再次吸附在吸液芯上，然后通过液体工质继续吸收热量并汽化后带走热量，从而形成一个相变循环，所述左侧冷凝箱1与右侧冷凝箱3上均设有与吸液芯安装槽6相连通的冷凝腔10，如图6所示。同时，所述电池隔板4上设有分隔电池包安装槽8与冷凝腔10的电池包安装槽挡板7，如图2所示，从而可防止在冷凝腔10中冷凝为液体的工质进入电池包安装槽8中损坏锂离子电池包，从而可提高本发明使用时的安全性。
由于位于电池隔板4中部的锂离子电池包比较集中，其散发的热量也更多，即电池隔板4中部的温度将高于其两端的温度，液体工质在电池隔板4的中部的挥发量也将大于其两端的挥发量，液体工质汽化后变成气体直接上升并进入散热腔9中，则散热腔9在位于其中部的工质气体密度也将大于其两端的密度，而位于电池隔板4的左右两端的冷凝腔10中的温度则比较低。为了便于将散热腔9中的工质气体引导入冷凝腔10中进行冷凝并液化，在所述两个上盖侧板22上间隔设置有多个上盖隔板23，如图4所示。
具体的，所述上盖隔板23从左至右平行设置在散热腔9中，该上盖隔板23均与上盖底板21相连接，且该上盖隔板23的长度小于两个上盖侧板22之间的距离，相邻两个上盖隔板23分别连接在两个上个侧板22上，则可在相邻两个上盖隔板23之间形成一个导流通路，而在整个散热腔9中则可形成一条从左至右的弯曲的并与冷凝腔10相连通的导流通道，通过这条导流通道即可将散热腔9中的气体工质引导入冷凝腔10中进行冷凝。所述上盖2与左侧冷凝箱1与右侧冷凝箱3均采用散热性能良好的材质制作而成，由于导流通道极大地延长了散热腔9中的气体工质进入冷凝腔10的路径，则气体工质在通过导流通道进入冷凝腔10的过程中可通过上盖2将热量导出，从而进行散热。当气体工质进入低温环境的冷凝腔10中即可被液化为液体，气体工质液化所散发的热量则可通过左侧冷凝箱1与右侧冷凝箱3导出。吸液芯利用毛细力将冷凝腔10中液化为液体的工质吸入在吸液芯中，则液体工质将再次吸收锂离子电池包所散发的热量并汽化后带走热量，即可形成一个相变循环。
由于散热腔9与冷凝腔10以及吸液芯安装槽6共同形成一个封闭的空腔，为了保证工质能够在该空腔中进行有效的蒸发和冷凝，实施时可将该空腔内设为真空或负压状态。实施时，吸液芯可采用蜂窝状吸液芯结构，以此保证冷凝腔10中的液体工质的回流效率。
为了确保使用方便，所述电池隔板4上还设有电池封装板5，该电池封装板5通过可拆卸的连接方式安装在电池隔板4上，以方便更换安装在电池隔板4上的锂离子电池包。
如上所述，便可很好的实施本发明。

Claims (8)

1.一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：主要由下表面嵌入锂离子电池包且上表面嵌入吸液芯的电池隔板(4)，和设置在电池隔板(4)上的散热部件组成。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：所述散热部件包括设置在电池隔板(4)上侧的上盖(2)，设置在电池隔板(4)左侧并与上盖(2)相连接的左侧冷凝箱(1)，以及设置在散热主板(4)右侧并与上盖(2)相连接的右侧冷凝箱(3)。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：所述电池隔板(4)的下表面上设有用于安装锂离子电池包的电池包安装槽(8)，该电池隔板(4)的上表面上设有用于安装吸液芯的吸液芯安装槽(6)；所述上盖(4)与左侧冷凝箱(1)以及右侧冷凝箱(3)之间形成有与吸液芯安装槽(6)相连通的散热空腔。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：所述电池包安装槽(8)的宽度大于吸液芯安装槽(6)的宽度，且电池包安装槽(8)位于两个吸液芯安装槽(6)之间。
5.根据权利要求3或4所述的一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：所述左侧冷凝箱(1)与右侧冷凝箱(3)上均设有与吸液芯安装槽(6)相连通的冷凝腔(10)，所述电池隔板(4)上设有分隔电池包安装槽(8)与冷凝腔(10)的电池包安装槽挡板(7)。
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：所述上盖(2)包括设置在左侧冷凝箱(1)与右侧冷凝箱(3)之间并位于电池隔板(4)上方的上盖底板(21)，分别设置在上盖底板(21)前后两侧并均与电池隔板(4)相连接的两个上盖侧板(22)；在两个上盖侧板(22)与上盖底板(21)之间形成有分别与左侧冷凝气腔(1)和右侧冷凝气腔(3)以及吸液芯安装槽(6)相连通的散热腔(9)。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：在所述两个上盖侧板(22)上间隔设置有多个均与上盖底板(21)相连接的上盖隔板(23)，所述上盖隔板(23)的长度小于两个上盖侧板(22)之间的距离。
8.根据权利要求1～4任一项所述的一种电动汽车锂离子电池相变散热结构，其特征在于：所述电池隔板(4)上还设有电池封装板(5)。
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