CN115189070A - 一种应用于动力电池散热的平板热管 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种应用于动力电池散热的平板热管，涉及电池散热技术领域。该应用于动力电池散热的平板热管包括壳体和存储有冷却液的储液箱，壳体的内部设置有空腔，储液箱设置于壳体的底部且与空腔相连通；壳体的其中一个外表面用于与电池组相接触；空腔内设置有导流件，导流件与壳体朝向电池组的内表面相接触，且导流件延伸至储液箱内与冷却液相接触，导流件用于引导储液箱内的冷却液流动以使冷却液汽化，其能够提升散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池散热技术领域，具体而言，涉及一种应用于动力电池散热的平板热管。
背景技术
换热器是各种化工、石油、动力系统中常用到的一种热交换器，是必不可少的设备。它相当于一种传热介质，将热流体的热量传递给冷流体，进行能量的传递与交换，提高能源的利用率；传统换热器适用于大尺寸设备的换热，且需要定期拆装清洗不适用于结构紧凑、换热要求高、工作温度需持续稳定可靠安全的电池组散热系统，基于此，热管式换热系统在动力汽车电池组中得到广泛应用。
在基于管路和热管环路设计的热管散热系统中，现有的热管散热的散热效率相对较低。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种应用于动力电池散热的平板热管，其能够提升散热效率。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明的实施例提供了一种应用于动力电池散热的平板热管，其包括壳体和存储有冷却液的储液箱，所述壳体的内部设置有空腔，所述储液箱设置于所述壳体的底部且与所述空腔相连通；
所述壳体的其中一个外表面用于与电池组相接触；所述空腔内设置有导流件，所述导流件与所述壳体朝向所述电池组的内表面相接触，且所述导流件延伸至所述储液箱内与冷却液相接触，所述导流件用于引导所述储液箱内的冷却液流动至受热处以使冷却液汽化。
可选的，所述导流件具有毛细结构，所述储液箱里的冷却液通过所述导流件的毛细泵送效应自发流动至受热处完成汽化。
可选的，所述导流件包括相连接的第一导流件和第二导流件，所述第一导流件至少部分设置于所述储液箱内，所述第二导流件设置于所述壳体朝向所述电池组的内表面上，所述第一导流件用于将冷却液泵送至所述第二导流件处受热汽化。
可选的，还包括第三导流件，所述第一导流件远离所述电池组，所述第三导流件连接于所述第一导流件和所述第二导流件之间，所述第一导流件用于将冷却液通过第三导流件泵送至所述第二导流件处受热汽化。
可选的，所述壳体的外表面上设置有翅片，所述壳体与所述翅片相对的内表面上设置有散热件。
可选的，所述壳体与所述翅片相对的内表面与所述储液箱之间设置有第一导流斜坡，所述第一导流斜坡在沿所述壳体与所述翅片相对的内表面朝向所述储液箱的方向上倾斜向下设置。
可选的，所述壳体的外部设置有风扇，所述风扇的出风口朝向所述翅片。
可选的，所述第一导流件和所述第二导流件均设置于所述壳体朝向所述电池组的内表面上，且所述第一导流件与所述壳体朝向所述电池组的内表面之间设置有隔热层。
可选的，所述壳体远离所述储液箱的一侧设置有翅片，所述空腔内位于所述第二导流件远离所述第一导流件的一侧设置有第二导流斜坡，所述第二导流斜坡与所述壳体朝向所述电池组的内表面之间设置有缺口，所述第二导流斜坡在背离所述电池组的方向上倾斜向下设置。
可选的，所述壳体背离所述电池组的内表面上设置有第四导流件，所述第二导流斜坡远离所述电池组的一端延伸至所述第四导流件的顶部，所述第四导流件的底部延伸至所述储液箱内；
还包括第五导流件，所述第五导流件设置于所述第二导流件和所述第四导流件之间。
本发明实施例的应用于动力电池散热的平板热管及电池散热装置的有益效果包括，例如：壳体与电池组相接触时，电池组的热量传入到壳体内，使得壳体靠近电池组的侧壁温度较高，在壳体内靠近电池组的一侧和储液箱的一侧形成压力差，使得储液箱内的冷却液沿导流件流动直至冷却液汽化，吸收电池组的热量，提升散热效率。
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为本申请实施例一中电池散热装置的示意图；
图2为本申请实施例一中用于展示壳体内部结构的示意图；
图3为本申请实施例一中用于展示壳体内部冷却液循环路径的示意图；
图4为本申请实施例一中用于展示风箱设置位置的示意图；
图5为本申请实施例二中电池散热装置的示意图；
图6为本申请实施例二中用于展示壳体内部结构以及电池组温度相对较低时冷却液循环路径的示意图；
图7为本申请实施例二中用于展示电池组温度相对较高时冷却液循环路径的示意图；
图8为本申请实施例二中用于展示风箱设置位置的示意图。
图标：100-平板热管；110-壳体；111-空腔；112-翅片；113-散热件；114-第一导流斜坡；115-风扇；116-第二导流斜坡；117-缺口；120-储液箱；121-进液口；130-导流件；131-第一导流件；132-第二导流件；133-第三导流件；134-第四导流件；135-第五导流件；140-导热板；150-隔热层；200-电池组。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“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摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
实施例一：
本申请的发明人发现，现有的热管散热的散热效率相对较低，本实施例提供了一种应用于动力电池散热的平板热管，至少用于解决该技术问题。
请参考图1-图3，本实施例提供的应用于动力电池散热的平板热管100包括壳体110和存储有冷却液的储液箱120，壳体110的内部设置有空腔111，储液箱120设置于壳体110的底部且与空腔111相连通；壳体110的其中一个外表面用于与电池组200相接触；空腔111内设置有导流件130，导流件130与壳体110朝向电池组200的内表面相接触，且导流件130延伸至储液箱120内与冷却液相接触，导流件130用于引导储液箱120内的冷却液流动至受热处以使冷却液汽化。
本实施例中，壳体110远离储液箱120一侧的外表面与电池组200相接触，在电池组200发热时，该壳体110内远离储液箱120一侧与储液箱120之间形成温度差和压力差。导流件130同时与壳体110朝向电池组200的内表面以及储液箱120内的冷却液相接触，在压力差的作用下导流件130将冷却液朝电池组200的一侧引导，冷却液受热汽化带走电池组200的热量。另外，储液箱120上设置有进液口121，便于加入冷却液，进液口121处可设置密封塞在加入冷却液后封堵进液口121。
壳体110与电池组200相接触时，电池组200的热量传入到壳体110内，使得壳体110靠近电池组200的侧壁温度较高，在壳体110内靠近电池组200的一侧和储液箱120的一侧形成压力差，使得储液箱120内的冷却液沿导流件130朝电池组200的一侧流动直至冷却液受热汽化，吸收电池组200的热量，提升散热效率。另外，冷却液设置于储液箱120内，电池组200与冷却液不直接接触进一步减少了由于冷却液泄露导致的系统短路等电池组200失效风险。
可选的，壳体110的厚度为10mm左右，大大减少了空间尺寸，壳体110内部设置空腔111，减轻了壳体110的重量，轻量化表现较佳。
可选的，导流件130具有毛细结构，储液箱120里的冷却液通过导流件130的毛细泵送效应自发流动至受热处完成汽化。
例如，导流件130为烧结铜球毛细柱或微肋片或分布有金属纤维毛细结构的板，本实施例以烧结铜球毛细柱为例进行说明。
可选的，导流件130包括相连接的第一导流件131和第二导流件132，第一导流件131至少部分设置于储液箱120内，第二导流件132设置于壳体110朝向电池组200的内表面上，第一导流件131用于将冷却液泵送至第二导流件132处受热汽化。
储液箱120内的冷却液沿第一导流件131流动至第二导流件132处，冷却液受热汽化，吸收电池组200的热量，提升散热效率。
另外，该平板热管100还包括第三导流件133，第一导流件131远离所述电池组200，第三导流件133连接于第一导流件131和第二导流件之间，第一导流件131用于将冷却液通过第三导流件133泵送至第二导流件132处受热汽化。需要指出的是，第一导流件131、第二导流件132和第三导流件133均包括多个烧结铜球毛细柱，第一导流件131包括的多个烧结铜球毛细柱沿平行于壳体110顶壁的方向排成两排，第二导流件132包括的多个烧结铜球毛细柱沿平行于壳体110顶壁的方向排成一排，第三导流件133包括的多个烧结铜球毛细柱沿平行于壳体110顶壁的方向间隔设置有多组，每组烧结铜球毛细柱包括两列烧结铜球毛细柱，该两列烧结铜球毛细柱的排布方向与壳体110顶壁相垂直。设置于储液箱120内的两排烧结铜球毛细柱之间具有间隙，设置于第一导流件131和第二导流件132之间的两列烧结铜球毛细柱之间也具有间隙，上述间隙均为冷却液的输送提供了路径，图中空腔111内的箭头指示的方向即为冷却液的输送方向，壳体110外的箭头指示的方向为热量Q的传递方向。
烧结铜球毛细结构造价低廉，利用烧结铜球毛细结构，可以成本低廉地达到毛细结构的作用，极大的降低了电池组200加工工艺的生产成本，提高了电池组200的普适性，冷却液可为水、乙二醇等冷却介质可满足多方面的设计需求。烧结铜球毛细柱一方面能够实现高效导热以及冷却液的毛细泵送，另一方面有利于冷却液快速蒸发，本实施例的平板热管100结构利用车辆行驶过程中的风力输送作为电池散热的驱动力之一，进一步降低了能耗。
可选的，壳体110的外表面上设置有翅片112。
本实施例中，壳体110在沿平行于壳体110顶壁的方向相对的外侧壁上均设置有翅片112，通过汽车行驶时带来的风力输送增强翅片112表面的换热效率，翅片112能够增大换热面积、加速壳体110内的热量散出，冷却液汽化后的蒸气流经靠近翅片112的位置时冷凝液化，蒸气液化后再重新流入到储液箱120内，实现循环利用。
可选的，壳体110与翅片112相对的内表面上设置有散热件113。
本实施例中，散热件113包括多个微柱，多个微柱设置于壳体110与翅片112相对的内表面上。微柱能够增大蒸气的接触面积，加速蒸气冷凝。微柱和翅片112结合的冷凝系统减少了管路结构的使用。
可选的，壳体110与翅片112相对的内表面与储液箱120之间设置有第一导流斜坡114，第一导流斜坡114在沿壳体110与翅片112相对的内表面朝向储液箱120的方向上倾斜向下设置。
需要指出的是，壳体110朝向电池组200的内表面上的烧结铜球毛细柱为热端，储液箱120内的烧结铜球毛细柱为冷端，冷端压力大于热端压力，微柱、翅片112及第一导流斜坡114构成冷凝端。
在冷却液循环利用的过程中，储液箱120内的冷却液经竖向设置的两列烧结铜球毛细柱之间的间隙流动至设置于壳体110朝向电池组200的内表面上的烧结铜球毛细柱处汽化，蒸气通过烧结铜球毛细柱表面扩散至空腔111内，当蒸气流动至靠近翅片112的微柱处时冷凝液化，蒸气液化后在第一导流斜坡114的导流作用下重新流入到储液箱120内，实现冷却液的循环利用。
可选的，请参阅图4，壳体110的外部设置有风扇115，风扇115的出风口朝向翅片112。
本实施例中，风扇115设置有两组，两组风扇115分别设置于储液箱120的两侧，且两组风扇115分别对应壳体110两侧的翅片112，增加翅片112表面的强制对流换热，进一步提高换热效率。
可选的，壳体110朝向电池组200的外表面上设置有导热板140。
例如，导热板140和壳体110均为铜制，能够将电池组200内的热量快速导入到空腔111内，提升导热性能。铜材结构稳定、材料易得，适用温度范围大，寿命长不易失活，能够灵活加工所需尺寸，具有轻便易安装、成本低的特点。
实施例二：
请参阅图5-图7，本实施例也提供了一种应用于动力电池散热的平板热管100，本实施例与实施例一的不同之处在于：
壳体110设置于电池组200的侧面，在壳体110设置于电池组200的侧面的情况下，第一导流件131和第二导流件132均设置于壳体110朝向电池组200的内表面上，且第一导流件131与壳体110朝向电池组200的内表面之间设置有隔热层150。
需要说明的是，由于第一导流件131与壳体110的内表面之间设置有隔热层150，使得第一导流件131的温度上升缓慢，第一导流件131与第二导流件132之间形成温度差和压力差，壳体110底部的储液箱120内的冷却液便由第一导流件131流动至第二导流件132上并汽化为蒸气，带走电池组200的热量。
可选的，隔热层150为绝热油漆涂层，能够使得第一导流件131上的温度升高缓慢，从而在第一导流件131与第二导流件132之间形成温度差和压力差。
可选的，电池组200相对的两个侧面上对称地设置有两个壳体110，能够对电池组200的两侧同时进行降温，提升散热效率。
本实施例中，壳体110远离储液箱120的一侧设置有翅片112，空腔111内位于第二导流件132远离第一导流件131的一侧设置有第二导流斜坡116，第二导流斜坡116与壳体110朝向电池组200的内表面之间设置有缺口117，第二导流斜坡116在背离电池组200的方向上倾斜向下设置。
需要指出的是，翅片112设置于壳体110的顶面上。当冷却液在第二导流件132上汽化为蒸气后，蒸气由缺口117进入空腔111顶部靠近翅片112的位置冷凝液化，蒸气液化后顺着第二导流斜坡116重新回流至储液箱120中。另外，壳体110靠近翅片112的内表面上设置有多个微柱，以提升与蒸气的接触面积，提升散热效率。
本实施例中，壳体110背离电池组200的内表面上设置有第四导流件134，第二导流斜坡116远离电池组200的一端延伸至第四导流件134的顶部，第四导流件134的底部延伸至储液箱120内。
需要指出的是，第四导流件134能够对蒸气液化后的液体进行导流，以使液体回流至储液箱120内，实现冷却液的循环利用。
本实施例中，该平板热管100还包括第五导流件135，第五导流件135设置于第二导流件132和第四导流件134之间。
在电池组200温度相对较低、发热较少的情况下，蒸气液化后的液体由第四导流件134导引至储液箱120内；在电池组200温度相对较高、发热较多的情况下，蒸气液化后的液体一部分由第四导流件134导引至储液箱120内，另一部分经第五导流件135流动至第二导流件132处再次汽化，实现冷却液局部循环，进一步提高传热效率。
第一导流件131包括沿竖向设置的两列直径较小的烧结铜球毛细柱，该两列直径较小的烧结铜球毛细柱之间具有间隙，该间隙用于供冷却液向上流通；第二导流件132包括沿竖向设置的两列直径较大的烧结铜球毛细柱，该两列直径较大的烧结铜球毛细柱之间具有间隙，该间隙用于供冷却液向上流通；第四导流件134包括沿竖向设置的两列直径较大的烧结铜球毛细柱，该两列直径较大的烧结铜球毛细柱之间具有间隙，该间隙用于供蒸气冷凝液化后的液体向下流通至储液箱120内；第五导流件135包括沿竖向间隔设置的多组烧结铜球毛细柱，每组烧结铜球毛细柱包括沿横向设置的两排烧结铜球毛细柱，该两排烧结铜球毛细柱之间具有间隙，该间隙用于供蒸气冷凝液化后其中一部分的液体流通形成局部循环。
另外，请参阅图8，本实施例中，风扇115设置于壳体110的顶部靠近翅片112的一侧，进一步增加翅片112表面的强制对流换热，与汽车行驶过程的风力冷却相结合进一步提高冷却效率。
综上所述，本发明实施例提供了一种应用于动力电池散热的平板热管100，壳体110与电池组200相接触时，电池组200的热量传入到壳体110内，使得壳体110靠近电池组200的侧壁温度较高，在壳体110内靠近电池组200的一侧和储液箱120的一侧形成压力差，使得储液箱120内的冷却液沿导流件130朝电池组200的一侧流动直至冷却液受热汽化，吸收电池组200的热量，提升散热效率。
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，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，包括壳体(110)和存储有冷却液的储液箱(120)，所述壳体(110)的内部设置有空腔(111)，所述储液箱(120)设置于所述壳体(110)的底部且与所述空腔(111)相连通；
所述壳体(110)的其中一个外表面用于与电池组(200)相接触；所述空腔(111)内设置有导流件(130)，所述导流件(130)与所述壳体(110)朝向所述电池组(200)的内表面相接触，且所述导流件(130)延伸至所述储液箱(120)内与冷却液相接触，所述导流件(130)用于引导所述储液箱(120)内的冷却液流动至受热处以使冷却液汽化。
2.根据权利要求1所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述导流件(130)具有毛细结构，所述储液箱(120)里的冷却液通过所述导流件(130)的毛细泵送效应自发流动至受热处完成汽化。
3.根据权利要求1所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述导流件(130)包括相连接的第一导流件(131)和第二导流件(132)，所述第一导流件(131)至少部分设置于所述储液箱(120)内，所述第二导流件(132)设置于所述壳体(110)朝向所述电池组(200)的内表面上，所述第一导流件(131)用于将冷却液泵送至所述第二导流件(132)处受热汽化。
4.根据权利要求3所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，还包括第三导流件(133)，所述第一导流件(131)远离所述电池组(200)，所述第三导流件(133)连接于所述第一导流件(131)和所述第二导流件之间，所述第一导流件(131)用于将冷却液通过第三导流件(133)泵送至所述第二导流件(132)处受热汽化。
5.根据权利要求1所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述壳体(110)的外表面上设置有翅片(112),所述壳体(110)与所述翅片(112)相对的内表面上设置有散热件(113)。
6.根据权利要求5所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述壳体(110)与所述翅片(112)相对的内表面与所述储液箱(120)之间设置有第一导流斜坡(114)，所述第一导流斜坡(114)在沿所述壳体(110)与所述翅片(112)相对的内表面朝向所述储液箱(120)的方向上倾斜向下设置。
7.根据权利要求5所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述壳体(110)的外部设置有风扇(115)，所述风扇(115)的出风口朝向所述翅片(112)。
8.根据权利要求3所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述第一导流件(131)和所述第二导流件(132)均设置于所述壳体(110)朝向所述电池组(200)的内表面上，且所述第一导流件(131)与所述壳体(110)朝向所述电池组(200)的内表面之间设置有隔热层(150)。
9.根据权利要求8所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述壳体(110)远离所述储液箱(120)的一侧设置有翅片(112)，所述空腔(111)内位于所述第二导流件(132)远离所述第一导流件(131)的一侧设置有第二导流斜坡(116)，所述第二导流斜坡(116)与所述壳体(110)朝向所述电池组(200)的内表面之间设置有缺口(117)，所述第二导流斜坡(116)在背离所述电池组(200)的方向上倾斜向下设置。
10.根据权利要求9所述的应用于动力电池散热的平板热管，其特征在于，所述壳体(110)背离所述电池组(200)的内表面上设置有第四导流件(134)，所述第二导流斜坡(116)远离所述电池组(200)的一端延伸至所述第四导流件(134)的顶部，所述第四导流件(134)的底部延伸至所述储液箱(120)内；
还包括第五导流件(135)，所述第五导流件(135)设置于所述第二导流件(132)和所述第四导流件(134)之间。
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