CN208352488U - 一种具有散热功能的电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有散热功能的电源装置，其包括散热单元和具有至少一个单体电池的电池模组，散热单元设置有两个并且分别位于电池模组的两侧；散热单元包括水冷管和至少一个散热组件，至少一个散热组件依次套设在水冷管上，并且至少一个散热组件与至少一个单体电池一一对应连接，这样，本实用新型的散热单元通过水冷管和至少一个散热组件的一体设置，能够实现电池模组的局部快速导热，同时，相邻散热组件之间的距离能够根据单体电池的尺寸的不同进行调节，结构简单，便于安装；另外，该装置通过水冷管和散热组件的配合，在保证散热效果的同时，能够避免电池短路的问题，安全性和可靠性更高。

Description

一种具有散热功能的电源装置

技术领域

本实用新型属于锂离子电池热控管理技术领域，具体涉及一种具有散热功能的电源装置。

背景技术

在锂离子电池高倍率充放电过程中，极柱和电池本体会迅速产生大量的热量，当电池单体组装成电池模组时，每个电池单体产生的热量相互叠加，直接导致电池模组内部严重的热积累问题；同时，由于电池箱体具有较好的密封性，箱体内的电池模组不能及时有效地与外界进行热交换，极容易导致箱体内部温度过高现象，从而严重影响电池的电化学性能和循环使用寿命。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提供一种具有散热功能的电源装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种具有散热功能的电源装置，其包括散热单元和具有至少一个单体电池的电池模组，所述散热单元设置有两个并且分别位于电池模组的两侧；所述散热单元包括水冷管和至少一个散热组件，所述至少一个散热组件依次套设在水冷管上，并且所述至少一个散热组件与所述至少一个单体电池一一对应连接。

优选地，所述至少一个散热组件沿水冷管滑动设置用于根据单体电池的尺寸调节相邻两个散热组件之间的距离。

优选地，所述散热组件包括冷却件和弯曲相变热管，所述冷却件套设在水冷管上，所述弯曲相变热管沿冷却件的一侧伸入并沿冷却件周向延伸后沿另一侧伸出，所述弯曲相变热管伸出冷却件的两端相互垂直用于连接单体电池。

优选地，所述冷却件包括壳体和盖体，所述壳体的中心设置有与水冷管匹配的第一安装孔，所述壳体环绕第一安装孔设置有与弯曲相变热管匹配的环形槽，所述环形槽的两端均设置有用于穿设弯曲相变热管的进出口，所述盖体设置有与水冷管匹配的第二安装孔。

优选地，所述弯曲相变热管包括依次连接的第一连接段、弯曲段和第二连接段，所述弯曲段与冷却件的环形槽匹配设置，所述第一连接段和第二连接段分别沿环形槽两端的进出口穿出用于连接单体电池。

优选地，所述散热组件的弯曲相变热管的第一连接段与单体电池的侧壁连接，第二连接段与所述单体电池的极柱连接。

优选地，所述第一连接段和第二连接段相互垂直。

优选地，所述散热组件还包括导热绝缘双面胶，所述导热绝缘双面胶设置在第一连接段和第二连接段用于连接单体电池的侧面上。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供一种具有散热功能的电源装置，其包括散热单元和具有至少一个单体电池的电池模组，所述散热单元设置有两个并且分别位于电池模组的两侧；所述散热单元包括水冷管和至少一个散热组件，所述至少一个散热组件依次套设在水冷管上，并且所述至少一个散热组件与所述至少一个单体电池一一对应连接，这样，本实用新型的散热单元通过水冷管和至少一个散热组件的一体设置，能够实现电池模组的局部快速导热，同时，相邻散热组件之间的距离能够根据单体电池的尺寸的不同进行调节，结构简单，便于安装；另外，该装置通过水冷管和散热组件的配合，在保证散热效果的同时，能够避免电池短路的问题，安全性和可靠性更高。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种具有散热功能的电源装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种具有散热功能的电源装置中的散热单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一种具有散热功能的电源装置中的散热组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一种具有散热功能的电源装置中的散热组件的爆炸图；

图5为本实用新型实施例一种具有散热功能的电源装置中的冷却件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例一种具有散热功能的电源装置中的弯曲相变热管的结构示意图。

附图标记如下：

1——散热单元、11——水冷管、12——散热组件、121——冷却件、1211——壳体、1212——盖体、1213——第一安装孔、1214——环形槽、1215——进出口、1216——第二安装孔、122——弯曲相变热管、1221——第一连接段、1222——弯曲段、1223——第二连接段、123——导热绝缘双面胶、2——电池模组、21——单体电池。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种具有散热功能的电源装置和散热单元的结构，如图1和2所示，其包括散热单元1和具有至少一个单体电池21的电池模组2，散热单元1设置有两个并且分别位于电池模组2的两侧；散热单元1包括水冷管11和至少一个散热组件12，至少一个散热组件12依次套设在水冷管11上，并且至少一个散热组件12与至少一个单体电池21一一对应连接。

其中，至少一个散热组件12沿水冷管11滑动设置用于根据单体电池21的尺寸调节相邻两个散热组件12之间的距离。

本实用新型的散热单元通过水冷管和至少一个散热组件的一体设置，能够实现电池模组的局部快速导热，同时，相邻散热组件之间的距离能够根据单体电池的尺寸的不同进行调节，结构简单，便于安装；另外，该装置通过水冷管和散热组件的配合，在保证散热效果的同时，能够避免电池短路的问题，安全性和可靠性更高。

其中，散热组件的结构示意图和爆炸视图，如图3和4所示，散热组件12包括冷却件121和弯曲相变热管122，冷却件121套设在水冷管11上，弯曲相变热管122沿冷却件121的一侧伸入并沿冷却件121周向延伸后沿另一侧伸出，弯曲相变热管122伸出冷却件121的两端相互垂直用于连接单体电池21；

散热组件12设置有若干个，每个散热组件12都包括冷却件121和弯曲相变热管122，弯曲相变热管122用于连接电池模组中的每一个单体电池，冷却件121用于将弯曲相变热管122和水冷管11连接，并且冷却件121和弯曲相变热管122焊接，从而弯曲相变热管122将电池模组积累的热量直接传导到冷却件121，并通过水冷管11直接导向外界，冷却件121和弯曲相变热管122一一对应设置，水冷管11通过每一个冷却件121直接与每一个弯曲相变热管122连接，即水冷管11直接能够传导电池模组2中每一个单体电池21产生的热量，从而进一步提高散热效率，同时，保证电池模组散热的均匀性，延长电池模组的使用寿命。

其中，冷却件121的结构，如图5所示，冷却件121包括壳体1211和盖体1212，壳体1211的中心设置有与水冷管11匹配的第一安装孔1213，壳体1211环绕第一安装孔1213设置有与弯曲相变热管122匹配的环形槽1214，环形槽1214的两端均设置有用于穿设弯曲相变热管122的进出口1215，盖体1212设置有与水冷管11匹配的第二安装孔1216；

为了便于冷却件121和弯曲相变热管122的装配，冷却件121包括壳体1211和盖体122，壳体1211中心为穿设水冷管11的安装孔1213，壳体1211环绕安装孔1213开设环形槽1214，由于弯曲相变热122的两端用于连接单体电池，因此环形槽1214为半环形槽，环形槽1214的两端形成穿设弯曲相变热管122的进出口1215，并且由于该散热装置用于方形电池，弯曲相变热管122用于连接单体电池的两端应相互垂直，因此环形槽1214的两端的进出口1215之间的夹角大于90°；盖体1212和壳体1211的分离的设置为了便于弯曲相变热管122的装配，盖体1212也开设有用于穿设水冷管1的第二安装孔1216。

其中，弯曲相变热管122的结构，如图6所示，弯曲相变热管122包括依次连接的第一连接段1221、弯曲段1222和第二连接段1223，弯曲段1222与冷却件121的环形槽1214匹配设置，第一连接段1221和第二连接段1223分别沿环形槽1214两端的进出口1215穿出用于连接单体电池21；

弯曲相变热管122包括依次连接的第一连接段1221、弯曲段1222和第二连接段1223，弯曲段1222用于和冷却件121连接，弯曲段1222与冷却件121的环形槽1214匹配设置，弯曲相变热管122的弯曲段1222卡入冷却件121的环形槽1214，并与冷却件121焊接，位于弯曲相变热管122两端的第一连接段1221和第二连接段1223伸出冷却件121，第一连接段1221向下延伸，第二连接段1223向外弯折并延伸一段距离，并且第一连接段1221和第二连接段1223相互垂直，便于第一连接段1221与单体电池21的侧壁连接，第二连接段1223与单体电池21的极柱连接。

弯曲相变热管122内部为中空结构，弯曲相变热管122内设置用于液体流动的毛细多孔材料；弯曲相变热管122工作时，弯曲相变热管122的第二连接段1223与单体电池21的极柱连接受热，第二连接段1223内部的毛细多孔材料中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小压差下通过弯曲段1222流向第一连接段1221，并在第一连接段1221中放出热量凝结成液体，液体再沿毛细多孔材料依靠毛细力的作用流回第二连接段1223，如此循环，热量由弯曲相变热管122的一端传至另一端，实现了热量的平均，并且将与极柱连接处的温度降低，从而解决电池内部热量积累的问题。

其中，散热组件12还包括导热绝缘双面胶123，所述导热绝缘双面胶123设置在第一连接段1221和第二连接段1223用于连接单体电池21的侧面上。

导热绝缘双面胶123的设置主要用于散热组件12和单体电池21的紧密连接，结构简单，便于安装。

弯曲相变热管122的第一连接段1221与单体电池21的本体通过导热绝缘双面胶123实现紧密接触，从而保证弯曲相变热管122与电池本体21之间的导热效率；弯曲相变热管122的第二连接段1223与单体电池21的极柱部位通过导热绝缘双面胶123实现紧密接触，从而防止电池模组2出现短路问题。

该实用新型一般适用于与方形电池模组，本实用新型提供的一种具有散热功能的电源装置的装配过程为：首先组装散热组件12，将弯曲相变热管122的弯曲段1222卡入冷却件121的壳体1211的环形槽1214，并对弯曲相变热管122与冷却件121的壳体1211进行焊接，以保证弯曲相变热管122和冷却件121接触的良好，然后盖体1212与壳体1211扣合，即完成散热组件12的装配；

将装配好的多个散热组件12，沿第一安装孔1213套设在水冷管11，最后，在弯曲相变热管122的第一连接段1221和第二连接段1223与单体电池连接的侧面粘贴导热绝缘双面胶123，即完成散热单元1的装配；

最后，将散热单元1与电池模组2连接，具体地，每一个电池模组2设置两个散热单元1，两个散热单元1沿电池模组2对称设置，并且每一个散热组件12与电池模组2中的每一个单体电池21一一对应设置；水冷管11的两端与冷却液储液罐连接形成循环回路，冷却件121与水冷管11紧密连接，弯曲相变热管122的第一连接段1221与单体电池21的本体通过导热绝缘双面胶123实现紧密接触，从而保证弯曲相变热管122与电池本体21之间的导热效率，弯曲相变热管122的第二连接段1223与单体电池21的极柱部位通过导热绝缘双面胶123实现紧密接触，从而防止电池模组2出现短路问题，并且，用于连接同一单体电池21的两个散热组件12分别靠近单体电池21的前后两侧的侧壁。

在对电池模组散热时，弯曲相变热管122将电池模组积累的热量直接传导到冷却件121，并通过水冷管11直接导向外界，冷却件121和弯曲相变热管122一一对应设置，水冷管11通过每一个冷却件121直接与每一个弯曲相变热管122连接，即水冷管11直接能够传导电池模组中每一个单体电池21产生的热量，从而进一步提高散热效率，同时，保证电池模组散热的均匀性，延长电池模组的使用寿命。

本实用新型的具有散热功能的电源装置采用磷酸铁锂方形铝壳电池模组，并对散热前后的电源装置的温度分布进行仿真测试，具体地，该电池模组采用的单体电池为60Ah磷酸铁锂方形铝壳电池单体(内阻0.6mΩ，导热系数57.25W/(m·K)，比热容1343.9J/(kg·K)，密度1990kg/m3)，单体电池通过四并三串的连接方式组成电池模组；该电池模组的充放电倍率设为2C；该散热单元中的弯曲相变热管的主要材质为铜，其导热系数设为10000W/(m·K)；水冷管中冷却液的流速设为0.2m/s；环境温度设为25℃；

仿真结果为：电池充放电过程中产生的热量主要集中于电池模组的中间部位，由于不附带额外的散热装置，电池模组的热积累问题严重，电池的最高温度高达335.8K(62.8℃)，加装该散热单元后，电池模组的最高温度降至304.4K(31.4℃)，其冷却效率相应提升50％；此外，原本积累于电池模组中间部位的热量沿着冷却液流动方向转移，从而使电池模组的热积累问题得到有效的解决。

综上所述，本实用新型的散热单元通过水冷管和至少一个散热组件的一体设置，能够实现电池模组的局部快速导热，同时，相邻散热组件之间的距离能够根据单体电池的尺寸的不同进行调节，结构简单，便于安装；另外，该装置通过水冷管和散热组件的配合，在保证散热效果的同时，能够避免电池短路的问题，安全性和可靠性更高。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，其包括散热单元和具有至少一个单体电池的电池模组，所述散热单元设置有两个并且分别位于电池模组的两侧；所述散热单元包括水冷管和至少一个散热组件，所述至少一个散热组件依次套设在水冷管上，并且所述至少一个散热组件与所述至少一个单体电池一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，所述至少一个散热组件沿水冷管滑动设置用于根据单体电池的尺寸调节相邻两个散热组件之间的距离。

3.根据权利要求2所述的一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，所述散热组件包括冷却件和弯曲相变热管，所述冷却件套设在水冷管上，所述弯曲相变热管沿冷却件的一侧伸入并沿冷却件周向延伸后沿另一侧伸出，所述弯曲相变热管伸出冷却件的两端相互垂直用于连接单体电池。

4.根据权利要求3所述的一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，所述冷却件包括壳体和盖体，所述壳体的中心设置有与水冷管匹配的第一安装孔，所述壳体环绕第一安装孔设置有与弯曲相变热管匹配的环形槽，所述环形槽的两端均设置有用于穿设弯曲相变热管的进出口，所述盖体设置有与水冷管匹配的第二安装孔。

5.根据权利要求4所述的一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，所述弯曲相变热管包括依次连接的第一连接段、弯曲段和第二连接段，所述弯曲段与冷却件的环形槽匹配设置，所述第一连接段和第二连接段分别沿环形槽两端的进出口穿出用于连接单体电池。

6.根据权利要求5所述的一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，所述散热组件的弯曲相变热管的第一连接段与单体电池的侧壁连接，第二连接段与所述单体电池的极柱连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，所述第一连接段和第二连接段相互垂直。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的一种具有散热功能的电源装置，其特征在于，所述散热组件还包括导热绝缘双面胶，所述导热绝缘双面胶设置在第一连接段和第二连接段用于连接单体电池的侧面上。