CN209357868U - 一种储能/动力电池组导热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种储能/动力电池组导热装置。所述导热装置由多个电芯、多块柔性绝缘导热片和多块换热板构成；所述换热板内具有一定形状的热超导管路和冷媒通道，所述热超导管路中填充有传热工质；所述电芯与换热板相间排列，电芯与换热板中间夹设有柔性绝缘导热片；所述电芯堆叠成至少一个序列、彼此相继的排列并通过柔性绝缘导热片和换热板将热量导出/导入。该导热装置能够以简单的方式进行组装并且能够快速高效地将热量导出/导入，满足大功率热交换系统的换热需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于储能/动力电池组的导热装置，特别是方形电芯和软包电芯，其由多个电芯至少成一个序列堆叠、彼此相继地排列并通过柔性绝缘导热片和换热板将热量导出/导入。
背景技术
电池组在充放电过程中，电池内部会集聚大量的热，若热量不及时排出，则会导致电池温度过高或者温度均匀性较差，不仅会影响电池容量、使用寿命，严重时还会导致热失控，进而带来电池拉断开启、冒烟，甚至会导致电池爆炸。反之，电池组处于低温环境中，则会缩短寿命、充放电能力急剧下降，电池利用效率低下，因此，对电池的热管理显得尤为重要。
目前对电池组进行换热一般采取如下方式：(1)自然对流散热，电池组空间大，与空气接触良好，裸露部分能与空气自然换热，但此种方式散热很慢，容易造成热失控；（2）风冷结构散热，在电池包一端加装散热风扇，另一端留出通风孔，使空气在电芯间加速流动，带走工作时的热量，与自然对流散热相比，散热速度有所增加，但仍存在均热性差、大量热聚集时不能有效散热的问题，同样容易造成热失控。（3）液冷结构散热，电芯的热量通过导热硅胶片传递至液冷管，由冷却液热胀冷缩自由循环流动将热量带走，但其采用的是封闭式自由液冷循环（被动液冷），虽然冷却液比热容较大，能吸收大量的热，冷却效果也远比前两种方式好，但系统冷却液有限，流速也有限，均热效果不佳，因此控温能力有限。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于供电装置的导热模块，用于解决现有技术中存在的传热换热效率低，容易造成热失控，同时在极寒地区电池无法充放电的问题，该导热装置能够以简单的方式进行组装并且能够快速高效地将热量导出/导入，满足大功率热交换系统的热量控制需求。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种储能/动力电池组导热装置，所述导热装置由多个电芯、多块柔性绝缘导热片、多块换热板、连接件、隔板、外壳和紧固件构成；所述电芯与换热板相间排列，电芯与换热板中间通过柔性绝缘导热片紧密贴合；所述外壳和紧固件将电芯、柔性绝缘导热片和换热板组装在一起，构成完整的导热装置。
优选地，所述电芯堆叠成至少一个序列、彼此相继的排列并通过柔性绝缘导热片和换热板将热量导出/导入。
优选地，所述多块换热板呈间隔排列，相邻的两所述换热板之间至少夹设一所述电芯。
优选地，所述电芯为软包电芯和方形电芯。
优选地，所述柔性绝缘导热片具有以下四个功能：一是紧密贴合电池与换热板，防止电芯滑动；二是充当缓冲材料，当整个装置震动或受到冲击时，减缓电芯与换热板之间的碰撞造成的伤害；三是改变传统低效的被动空气传热模式，电池与空气，空气与换热板之间界面热阻很大，而柔性绝缘导热片代替空气，与电池和换热板间紧密贴合，界面热阻变小，传热效率高；四是所述柔性绝缘导热片具有绝缘性。
优选地，所述换热板由集成了热超导管路和冷媒通道的复合板组成；所述换热板内有一定形状、相互连通的热超导管路；所述热超导管路为封闭管路；所述热超导管路内填充有传热工质；
优选地，所述热超导管路的形状为圆形蜂窝状、多边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、圆环形，或其中任一种以上图形的任意组合。
优选地，所述换热板具有冷媒通道；所述冷媒通道靠近所述换热板外围，呈几字形包围热超导管路。
优选地，所述冷媒通道的截面形状为椭圆形、圆形、四边形或多边形。
优选地，所述热超导管路和冷媒通道在所述换热板上呈双面胀形态。
优选地，所述冷媒通道两端有开口；所述冷媒通道开口处设有冷媒通道接头，所述冷媒通道通过所述冷媒通道接头与外部冷媒系统相连通。
本实用新型所提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本实用新型所提供的储能/动力电池组导热装置通过换热板实现热交换，换热速率快、换热效率高、均温效果好，使电池组的温度变化趋于平缓，减少甚至消除热失控的发生。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
图1显示为本实用新型所提供的电池与换热板的一种配合示意图。
图2显示为图1俯视图。
图3显示为图1主视图。
图4显示为图1中方形电芯与换热板形状示意图。
图5显示为本实用新型所提供的电池与换热板式热交换器的另一种配合示意图。
图6显示为图5中软包电芯与换热板形状示意图。
图中：1-电池组导热装置、2-电芯、201-第一极性连接端子、202-第二极性连接端子、3-换热板、301-热超导管路、302-冷媒通道、303-冷媒通道接头、4-柔性绝缘导热片、5-连接件、6-外壳、601-盖板、7-紧固件、8-隔板。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效、本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图6，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中显示与实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态，数量及比例可为一种随意的改变、且其组件布局形态也可能更为复杂。
请参阅图1至图6，本实用新型提供了一种电池组导热装置，所述电池组导热装置可实现对电池组进行热量导出或者导入，使电池组处于较理想的工作温度内；所述电池组导热装置由电芯2、柔性绝缘导热片4、换热板3、连接件5、外壳6、隔板8、紧固件7组成。
所述电池组导热装置导热路径为：当电芯2温度过高，电芯热量通过柔性绝缘导热片4和换热板3同步等量高效传导出来，换热板3上的冷媒通道302迅速带走热量达到降温目的；当电芯2温度过低，换热板3上的冷媒通道302携带热量传递给柔性绝缘导热片4，进而通过柔性绝缘导热片4与电芯2进行换热达到升温目的。
外壳6包括六块面板，隔板8具有绝缘性及一定韧性，可以理解的是，外壳6和隔板8用于保护电芯2和换热板3。
电芯2和换热板3设置于外壳6内，电芯2与换热板3相间排列，电芯2与换热板3间通过柔性绝缘导热片4紧密贴合，排出电芯2与柔性绝缘导热片4之间以及柔性绝缘导热片4与换热板3之间的空气，以增大传热效率；所述柔性绝缘导热片3利用在发生相变时的相变潜热吸收电池充放电时所产生的热量，最大限度的带走电池产生的热量，达到高效传热的目的；所述柔性绝缘导热片4，与换热板3发生热谐振，使电芯热量高效等量地传递给换热板。
在本实用新型的一实施例中，请参阅图1，所述多个电芯和多块换热板呈间隔排列，相邻的两所述换热板之间至少夹设一所述电芯，优选地，相邻两换热板之间夹设一个电芯。
进一步地，所述电池组导热装置中，相邻电芯的第一极性端子、第二极性端子的排列方式为在同一侧、在不同侧或其中几个相邻电芯在同侧、另几个相邻电芯在不同侧；整个装置的总正和总负的排列方式为在同一行的两端、在同一列的两端或呈对角排列。
所述换热板由集成了热超导管路和冷媒通道的复合板组成；所述换热板内有一定形状、相互连通的热超导管路；所述热超导管路为封闭管路；所述热超导管路内填充有传热工质；所述换热板内所填充的传热工质可以为气体或液体或者气体和液体的混合物，例如水、油和冷媒等。
所述热超导管路的形状为圆形蜂窝状、多边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、圆环形，或其中任一种以上图形的任意组合。
所述换热板具有冷媒通道；所述冷媒通道的截面形状为椭圆形、圆形、四边形或多边形；所述冷媒通道内有冷媒自由流通。
所述冷媒通道在热超导管路外围，呈几字形包围热超导管路。
所述冷媒通道两端有开口；所述冷媒通道开口处设有冷媒通道接头，所述开口通过所述冷媒通道接头与外部冷媒系统相连通。
如图1所示，方形电芯2与换热板3相间排列，两者中间通过柔性绝缘导热片4紧密贴合；如图2所示，相邻两个方形电芯间正、负极在相反侧；相邻两电芯间正、负极通过连接件5连接，形成串联结构；图3 中，中间连接件5为平铺焊接结构，两侧连接件5为直角结构，两侧连接件分别为总正和总负，在同一行两端。
请参阅图4中，方形电芯2与换热板3、柔性绝缘导热片4同高等宽；所述冷媒通道302靠近换热板3外围，呈几字形包围热超导管路；所述换热板下部冷媒通道左右开口处有冷媒通道接头303，所述冷媒通道接头303从冷媒通道302端呈倒三角形收口至圆形，并向外延伸成圆筒形接口；所述冷媒通道截面形状为长方形，所述冷媒从其中一个接头流进，流经冷媒通道，从另一侧的冷媒接头流出。
在本实用新型的另一实施例中，请参阅图5，软包电芯2与换热板3相间排列，两者中间通过柔性绝缘导热片4紧密贴合，相邻两换热板3之间夹设一块所述软包电芯2；特别的，如图6所示，热超导管路区域大小与软包电芯2中间极片区域大小相等，柔性绝缘导热片面积大小与几字形冷媒通道下限定的热超导管路区域相等；软包电芯极片区域与热超导管路通过柔性绝缘导热片紧密贴合，冷媒通道则与软包电芯外围封装区域紧密贴合；所述冷媒通道截面形状为圆形。
综上所述，本实用新型提供了一种用于供电装置的储能模块与带有冷媒通道的换热板相间排列组成的电池组导热模块，储能模块与换热板之间通过柔性绝缘导热片紧密贴合。电池组导热装置由电池、柔性绝缘导热片、换热板构成，具有导热速率快、均温性好的特点；利用热超导管区的导热速率快、均温性好的特点，提高了电池组导热装置的有效传热面积，大大提高了装置的散热能力和热交换效率，降低甚至消除热失控的风险。所述电池组导热模块结构紧凑、换热效率高、体积小、重量轻、性能可靠、组装简易，具有易加工、高可靠性的特点。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效、而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上诉实施例进行修改或改变。因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权益要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述储能/动力电池组的导热装置包括电芯、柔性绝缘导热片、换热板和外壳；
所述电芯、柔性绝缘导热片、换热板设置于所述外壳内；所述柔性绝缘导热片具有高导热性、柔性和绝缘性；所述换热板内具有热超导管路和冷媒通道；所述热超导管路内填充有传热工质。
2.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述电芯与换热板之间夹设有柔性绝缘导热片。
3.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述电芯堆叠成至少一个序列、彼此相继的排列并通过柔性绝缘导热片和换热板将热量导出/导入。
4.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述多块换热板呈间隔排列，相邻的两所述换热板之间至少夹设一所述电芯。
5.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述电芯为软包电芯或方形电芯。
6.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述换热板内具有封闭的热超导管路，所述热超导管路形状为圆形蜂窝状、多边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、圆环形，或其中任一种以上图形的任意组合。
7.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述换热板具有冷媒通道；所述冷媒通道靠近换热板外围，呈几字形包围热超导管路。
8.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，所述冷媒通道的截面形状为椭圆形、圆形或多边形。
9.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，热超导管路和冷媒通道在换热板上呈双面胀形态。
10.根据权利要求1所述的一种储能/动力电池组导热装置，其特征在于，冷媒通道两端有开口；所述冷媒通道开口处设有冷媒通道接头，所述开口通过所述冷媒通道接头与外部冷媒系统相连通。
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|---|---|---|---|---|
| WO2022128823A1 (fr) | 2020-12-18 | 2022-06-23 | Renault S.A.S | Entretoise pour cellules électrochimiques de batterie |
| WO2023124553A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 重庆三峡时代能源科技有限公司 | 电池模组和电池包 |
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| WO2022128823A1 (fr) | 2020-12-18 | 2022-06-23 | Renault S.A.S | Entretoise pour cellules électrochimiques de batterie |
| FR3118314A1 (fr) | 2020-12-18 | 2022-06-24 | Renault S.A.S. | Entretoise pour cellules électrochimiques de batterie. |
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