CN107482276B - 一种利用液态金属的电池散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及散热装置技术领域，尤其涉及一种利用液态金属的电池散热装置。本发明提供的利用液态金属的电池散热装置，包括电磁泵、导热板及上部开口且设有容置腔的冷却箱，导热板及冷却箱均构造有填充有液态金属的中空薄层；导热板设于冷却箱的上方，且导热板的中空薄层通过可伸缩导管与冷却箱的中空薄层连通，构成循环导热管路；冷却箱的外侧壁上设有与循环导热管路连通的散热片；电磁泵用于驱动液态金属在循环导热管路内循环流动。本申请通过选用液态金属作为储存热量和传导热量的介质，能使电池在工作中产生的热量快速散发到环境中，提高散热器散热效率；通过设有可伸缩导管，可根据电池大小进行拉伸或压缩调节，进而适用于各种类型的电池。

Description

一种利用液态金属的电池散热装置
技术领域
本发明涉及散热装置技术领域，尤其涉及一种利用液态金属的电池散热装置。
背景技术
目前，实际应用的电池散热技术主要有以下几类：气体冷却、液体冷却和相变材料冷却。
气体冷却是最常见的散热方法，一般通过安装冷却风扇强迫空气对流冷却，但是电池避免与空气之间的换热系数低，故冷却散热效果欠佳；液体冷却是利用导热率相对较高的液体直接或间接的接触电池来散热，主要方法是围绕模块布置夹套或在模块间布置传热管，但液体冷却一般选用粘度较大，流速较慢的绝缘液体，故其换热效果受到限制；相变材料冷却是利用材料发生相变时储存或释放热量实现对电池的冷却或加热，虽然该方法散热效果较好，但是相变材料散热技术尚未成熟，结构复杂，成本较高，维护不方便。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是：提供一种结构简单、体积小、散热效果好且能可根据电池尺寸调节大小的利用液态金属的电池散热装置，以解决当前应用的电池散热技术存在结构复杂及散热效果差的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用液态金属的电池散热装置，包括电磁泵、导热板及上部开口且设有容置腔的冷却箱，所述导热板及所述冷却箱均构造有填充有液态金属的中空薄层；所述导热板设于所述冷却箱的上方，且所述导热板的中空薄层通过可伸缩导管与所述冷却箱的中空薄层连通，构成循环导热管路；所述冷却箱的外侧壁上设有与所述循环导热管路连通的散热片；所述电磁泵用于驱动所述液态金属在所述循环导热管路内循环流动。
其中，所述导热板的中空薄层的数量为至少一个，多个所述导热板的中空薄层并列布置或上下布置；所述冷却箱的中空薄层的数量也为至少一个，多个所述冷却箱的中空薄层并列布置。
其中，所述冷却箱包括底面及从所述底面的上表面各边向上延伸的侧壁，所述侧壁与所述底面共同构成用于放置电池的所述容置腔。
其中，所述冷却箱的其中一个所述侧壁设有用于取放所述电池的开口，所述开口上设有用于封盖所述开口的密封板，所述密封板与开口之间以可拆卸的方式配合连接。
其中，所述密封板的下端与所述底面铰接，当所述密封板向上翻转至与所述开口盖合时，通过卡锁与所述冷却箱固定连接。
其中，所述冷却箱的剩余所述侧壁上均构造有所述填充有液态金属的中空薄层。
其中，所述可伸缩导管包括依序连接的第一导管、第二导管及第三导管，所述第一导管与所述导热板的中空薄层连通，所述第三导管与所述冷却箱的中空薄层连通。
其中，所述第一导管、第二导管及第三导管的管径依次减小。
其中，所述第一导管、第二导管及第三导管均采用刚玉材质制成。
其中，所述液态金属为镓基液体金属合金或铋基液态金属合金或铟基液态金属合金或锡基液态金属合金。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供了一种利用液态金属的电池散热装置，包括电磁泵、导热板及上部开口且设有容置腔的冷却箱，导热板及冷却箱均构造有填充有液态金属的中空薄层；导热板设于冷却箱的上方，且导热板的中空薄层通过可伸缩导管与冷却箱的中空薄层连通，构成循环导热管路；冷却箱的外侧壁上设有与循环导热管路连通的散热片；电磁泵用于驱动液态金属在循环导热管路内循环流动。本申请提供的电池散热装置，一方面通过选用液态金属作为储存热量和传导热量的介质，能使电池在工作中产生的热量快速散发到环境中，提高散热器散热效率；另一方面通过设有可伸缩导管，可以根据电池的尺寸大小进行拉伸或压缩调节导热板与冷却箱之间的间距，进而适用于对各种类型的电池进行散热且能产生较优的散热效果；另外，本申请提供的散热装置结构简单，设计科学合理，体积小，安装使用方便，成本低，散热效果好，安全性较高，实用性强，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明一种利用液态金属的电池散热装置实施例一的利用液态金属的电池散热装置的结构示意图；
图2是本发明一种利用液态金属的电池散热装置实施例一的可伸缩导管的结构示意图；
图3是本发明一种利用液态金属的电池散热装置实施例二的利用液态金属的电池散热装置的结构示意图。
图中：1：导热板；2：可伸缩导管；2-1：第一导管；2-2：第二导管；2-3：第三导管；3：冷却箱；4：散热片；5：卡锁；6：中空薄层；7：外接电源；8：电磁泵；9：液态金属；10：密封板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1至图2所示，本发明实施例提供了一种利用液态金属的电池散热装置，包括电磁泵8、导热板1及上部开口且设有容置腔的冷却箱3，容置腔用于放置电池；导热板1及冷却箱3均构造有填充有液态金属9的中空薄层6，具体地，导热板1及冷却箱3均为具有一定厚度的板件类结构，中空薄层6设于导热板1及冷却箱3的板面内部；导热板1设于冷却箱3的上方，且导热板1的中空薄层6通过可伸缩导管2与冷却箱3的中空薄层6连通，构成循环导热管路，通过设有可伸缩导管2，可以根据电池的尺寸大小进行拉伸或压缩调节导热板1与冷却箱3之间的间距，进而适用于对各种类型的电池进行散热且能产生较优的散热效果；冷却箱3的外侧壁上设有与循环导热管路连通的散热片4，以进一步地提高散热效率；当电池工作产生热量时，电磁泵8为液态金属9提供磁场旋转动力，用于驱动液态金属9在循环导热管路内循环流动。
本申请提供的利用液态金属9的电池散热装置，通过选用液态金属9作为储存热量和传导热量的介质，能使电池在工作中产生的热量快速散发到环境中，提高散热器散热效率；且结构简单，设计科学合理，体积小，安装使用方便，成本低，散热效果好，安全性较高，实用性强，利于进行标准化生产及推广具有广阔的市场前景。
优选地，在本实施例中，散热片4选用在铝合金片的底部嵌入一片铜板的结构形式，如此，质轻、导热效果好且价格低廉。当然，除上述之外，也可仅采用铜材质或铝合金材质制成，具体可根据实际实施条件进行合理的选择。其中，散热片4的数量及布置方式也可根据实际实施条件进行合理的选择。
其中，电磁泵8也可采用其它类型的泵，具体可通过接入外接电源7来为液态金属9的循环流动提供驱动力。
具体地，冷却箱3包括底面及从底面的上表面各边向上延伸的侧壁，侧壁与底面共同构成用于放置电池的容置腔。在本实施例中，冷却箱3为一方形箱体，具体包括底面及四个侧壁，底面及四个侧壁共同限定出一个用于放置电池的容置腔，结构简单，加工简便，生产成本低。
具体地，冷却箱3的其中一个侧壁设有用于取放电池的开口，开口上设有用于封盖开口的密封板10，密封板10与开口之间以可拆卸的方式配合连接。在本实施例中，通过打开密封板10，将电池通过开口放入容置腔，再将密封板10盖合在开口上，并可通过可伸缩导管2根据放入的电池尺寸来进行拉伸或压缩，以调节导热板1与冷却箱3之间的间距，进而利于产生较优的散热效果；待需取出电池时，再次打开密封板10，将电池通过开口从容置腔中取出，再将密封板10盖合在开口上。结构简单，操作简便。
具体地，密封板10的下端与底面铰接，当密封板10向上翻转至与开口盖合时，通过卡锁5与冷却箱3固定连接。在本实施例中，密封板10的下端与冷却箱3的底面铰接，即密封板10可绕着底面进行旋转；密封板10的尺寸与开口的尺寸相匹配，冷却箱3对应于密封板10设有卡锁5，当需固定电池时，将密封板10向上翻转，直至与开口盖合，通过卡锁5，实现密封板10与冷却箱3的固定连接，结构简单，使用简便且固定效果好。
具体地，冷却箱3的剩余侧壁上均构造有填充有液态金属9的中空薄层6。在本实施例中，导热板1及冷却箱3的除了设有开口的三个侧壁上均设有中空薄层6，其中，中空薄层6的数量为一个。导热板1为一个方形的板状结构，位于冷却箱3的上方，导热板1的四角部均通过可伸缩导管2与冷却箱3连通，具体是设于导热板1上的中空薄层6通过可伸缩导管2与设于冷却箱3的侧壁上的中空薄层6连通，以构成一个循环导热管路。
优选地，中空薄层6的厚度较薄，平铺面积较大，如此能尽可能的增加导热面积，进而提高散热效率及散热效果。
具体地，可伸缩导管2包括依序连接的第一导管2-1、第二导管2-2及第三导管2-3，第一导管2-1与导热板1的中空薄层6连通，第三导管2-3与冷却箱3的中空薄层6连通。在本实施例中，可伸缩导管2由依次连接的第一导管2-1、第二导管2-2及第三导管2-3构成，根据电池的尺寸大小可通过拉伸或压缩的方式来调节导热板1与冷却箱3之间的间距，进而适用于对各种类型的电池进行散热且能产生较优的散热效果。
优选地，第一导管2-1、第二导管2-2及第三导管2-3的管径依次减小；第一导管2-1、第二导管2-2及第三导管2-3均采用刚玉材质制成。在本实施例中，可伸缩导管2为由下至上管径递增的三个刚玉管，相邻两个刚玉管之间密封良好，且可以相对滑动，从而实现通过伸缩控制管径，从而控制液态金属9的流速，以保证导热板1在重力势高于冷却箱3的条件下液态金属9也能流动到导热板1中，以此达到液态金属9循环流动，快速散热的目的。
通过调节可伸缩导管2的管径及液态金属9的流速保证各个中空薄层都能有液态金属9流过，以保证散热效果。优选地，第一导管2-1、第二导管2-2及第三导管2-3的管径依次为30mm、25mm、20mm。具体可根据实际实施条件对管径做出合理的选择。
优选地，液态金属9为镓基液体金属合金或铋基液态金属合金或铟基液态金属合金或锡基液态金属合金。在本实施例中，液态金属9选用镓基液态金属，镓基液态金属具有很高的导热率，当镓基液态金属吸收电池的热量后通过散热片4将热量散发出去，从而达到散热的目的。
优选地，在本实施例中，导热板1和冷却箱3为采用铜制材料制成，以达到较优的散热效果。
实施例二
如图3所示，本发明实施例提供了一种利用液态金属9的电池散热装置，包括电磁泵8、导热板1及上部开口且设有容置腔的冷却箱3；导热板1及冷却箱3均构造有填充有液态金属9的中空薄层6；导热板1设于冷却箱3的上方，且导热板1的中空薄层6通过可伸缩导管2与冷却箱3的中空薄层6连通，构成循环导热管路；冷却箱3的外侧壁上设有与循环导热管路连通的散热片4，电磁泵8为液态金属9提供磁场旋转动力，用于驱动液态金属9在循环导热管路内循环流动。
具体地，导热板1的中空薄层6的数量为至少一个，多个导热板1的中空薄层6并列布置或上下布置；冷却箱3的中空薄层6的数量也为至少一个，多个冷却箱3的中空薄层6并列布置。
在本实施例中，设于导热板1上的中空薄层6的数量为两个，且两个设于导热板1上的中空薄层6并列布置；相应的，冷却箱3的除了设有开口之外的剩余三个侧壁上也设有两个中空薄层6，且每个侧壁上的中空薄层6也并列布置。其中，导热板1上的一个中空薄层6与每个侧壁上的其中一个中空薄层6构成一个循环导热管路，如此，本实施例中的电池散热装置有两条循环导热管路，以进一步地提高散热效果及散热效率。
另外，导热板1上也可只设有一个中空薄层6，而冷却箱3的三个侧壁中的至少一个设有两个中空薄层6，具体可根据实际实施条件，来对导热板1及冷却箱3的设置中空薄层6的数量进行合理的选择。其他技术方案与实施例一中的技术方案相同，为便于赘述，故不再阐述。
综上所述，本发明提供了一种利用液态金属的电池散热装置，包括电磁泵、导热板及上部开口且设有容置腔的冷却箱，导热板及冷却箱均构造有填充有液态金属的中空薄层；导热板设于冷却箱的上方，且导热板的中空薄层通过可伸缩导管与冷却箱的中空薄层连通，构成循环导热管路；冷却箱的外侧壁上设有与循环导热管路连通的散热片；电磁泵用于驱动液态金属在循环导热管路内循环流动。本申请提供的电池散热装置，一方面通过选用液态金属作为储存热量和传导热量的介质，能使电池在工作中产生的热量快速散发到环境中，提高散热器散热效率；另一方面通过设有可伸缩导管，可以根据电池的尺寸大小进行拉伸或压缩调节导热板与冷却箱之间的间距，进而适用于对各种类型的电池进行散热且能产生较优的散热效果；另外，本申请提供的散热装置结构简单，设计科学合理，体积小，安装使用方便，成本低，散热效果好，安全性较高，实用性强，具有广阔的市场前景。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：包括电磁泵、导热板及上部开口且设有容置腔的冷却箱，所述导热板及所述冷却箱均构造有填充有液态金属的中空薄层；所述导热板设于所述冷却箱的上方，且所述导热板的中空薄层通过可伸缩导管与所述冷却箱的中空薄层连通，构成循环导热管路；所述冷却箱的外侧壁上设有与所述循环导热管路连通的散热片；所述电磁泵用于驱动所述液态金属在所述循环导热管路内循环流动。
2.根据权利要求1所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述导热板的中空薄层的数量为至少一个，多个所述导热板的中空薄层并列布置或上下布置；所述冷却箱的中空薄层的数量也为至少一个，多个所述冷却箱的中空薄层并列布置。
3.根据权利要求1所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述冷却箱包括底面及从所述底面的上表面各边向上延伸的侧壁，所述侧壁与所述底面共同构成用于放置电池的所述容置腔。
4.根据权利要求3所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述冷却箱的其中一个所述侧壁设有用于取放所述电池的开口，所述开口上设有用于封盖所述开口的密封板，所述密封板与开口之间以可拆卸的方式配合连接。
5.根据权利要求4所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述密封板的下端与所述底面铰接，当所述密封板向上翻转至与所述开口盖合时，通过卡锁与所述冷却箱固定连接。
6.根据权利要求4所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述冷却箱的剩余所述侧壁上均构造有所述填充有液态金属的中空薄层。
7.根据权利要求1所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述可伸缩导管包括依序连接的第一导管、第二导管及第三导管，所述第一导管与所述导热板的中空薄层连通，所述第三导管与所述冷却箱的中空薄层连通。
8.根据权利要求7所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述第一导管、第二导管及第三导管的管径依次减小。
9.根据权利要求7或8所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述第一导管、第二导管及第三导管均采用刚玉材质制成。
10.根据权利要求1-8任一项所述的利用液态金属的电池散热装置，其特征在于：所述液态金属为镓基液体金属合金或铋基液态金属合金或铟基液态金属合金或锡基液态金属合金。
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