CN209804845U - 基于脉动热管的电池模组冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于脉动热管的电池模组冷却装置，包括：其上制有若干电池插装孔电池夹具，分别插设于各个电池插装孔中的若干电池单体，这些电池单体呈矩阵状分布而形成电池阵列；还包括至少两根脉动热管，每根脉动热管均包括与电池单体贴靠布置的蒸发端以及位于电池阵列侧部的绝热端和冷凝端，电池阵列的侧部还布置有与电池夹具固定连接的管夹，管夹上成型有至少两个相互平行的卡槽，各根脉动热管分别固定嵌设于各个卡槽中。本申请通过在电池模组中配置脉动热管，使得电池模组具有更高的散热效率和更大的能量密度，并且脉动热管结构紧凑稳固，方便安装。

Description

基于脉动热管的电池模组冷却装置

技术领域

本申请涉及一种基于脉动热管的电池模组冷却装置。

背景技术

动力电池在汽车行业广泛应用，其主要原因是在能源节约和环境保护方面起到的作用越来越大，同时在国家政策的推广下，备受市场青睐。动力电池工作时会产生大量的热，如果不能被及时带走，热量就会聚集在电池周围，导致电芯温度升高，进而使电池性能下降，甚至可能出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时会引发燃烧和爆炸等热失控后果。

电池模组是构成汽车动力电池的核心部件，现有电池模组采用的传热结构组件繁多，系统复杂，组装较为困难，生产效率得不到保障；占用大量的空间，组件质量较重，影响整个系统的能量密度；目前，采用的导热介质大部分是导体(铝片、铜片、铝挤型热管或者石墨片等)，很容易造成短路事故；大部分不导电的导热介质导热系数又比较低，大大影响了散热效果；同时由于传热结构的要求，限制了水冷板的安装位置与安装方式。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，提出一种基于脉动热管的电池模组冷却装置，通过在电池模组中配置脉动热管，使得电池模组具有更高的散热效率和更大的能量密度，并且脉动热管结构紧凑稳固，方便安装。

本申请的技术方案是：

一种基于脉动热管的电池模组冷却装置，包括：

电池夹具，其上制有呈矩阵分布的若干电池插装孔；以及

若干电池单体，这些电池单体的端部分别插设于各个所述电池插装孔中，这些电池单体呈矩阵状分布而形成电池阵列；

还包括至少两根脉动热管，每根所述脉动热管均包括与所述电池单体贴靠布置的蒸发端以及位于所述电池阵列侧部的绝热端和冷凝端，所述电池阵列的侧部还布置有与所述电池夹具固定连接的管夹，所述管夹上成型有至少两个相互平行的卡槽，各根所述脉动热管分别固定嵌设于各个所述卡槽中。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述脉动热管的蒸发端呈多段折弯的S型结构盘绕于所述电池单体的外围，并且各根所述脉动热管平行并列布置。

所述管夹包括：

条形的管夹本体，以及

一体形成于所述管夹本体端部的插柱；

所述电池夹具上成型有插孔，所述插柱固定插设于所述插孔中，各个所述卡槽均形成于所述管夹本体上，且各个所述卡槽沿着所述管夹本体的长度方向间隔布置。

所述管夹本体的长度两端均设置有所述插柱，所述电池阵列的两端分别设置有一个所述电池夹具，所述电池单体的两端分别插设于这两个电池夹具的电池插装孔中，所述管夹本体长度两端的两个所述插柱分别固定插设于这两个电池夹具的插孔中。

所述管夹本体和所述插柱为塑料材质。

所述管夹本体与所述电池阵列表面的电池单体贴靠布置。

所述管夹设置有至少两个，这些管夹的卡槽分别与所述脉动热管的不同管段嵌合。

所述电池阵列的侧部铺设有与所述脉动热管的冷凝端贴靠布置的水冷板。

所述脉动热管的管体为PTFE或PP材质。

所述脉动热管蒸发端的至少一部分被夹设于所述电池单体之间并发生压缩形变。

本申请的优点是：

1、本申请在电池模组中配置的导热系数极高的脉动热管可将电池热量迅速带出至其冷凝端，再由贴靠与冷凝端的水冷板带走，避免热量在电池表面、模组内部聚集，可实现电池模组的快充、快放。

2、脉动热管设置多根，且这些脉动热管由固定于模组上的特制管夹进行定位，排布整齐匀称，不仅便于电池模组自身各部件的相互装配，同时也方便电池模组安装至应用环境中。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例中电池组的立体结构示意图；

图2为本申请实施例中电池模组的剖面结构示意图；

图3为图1的局部放大图；

图4为本申请实施例中左侧脉动热管与电池阵列的装配关系图；

图5为本申请实施例中脉动热管的结构示意图；

图6为本申请实施例中管夹的结构示意图；

其中：1-电池夹具，101-电池插装孔，102-插孔，2-电池单体，3-脉动热管，301-蒸发端，302-绝热端，303-冷凝端，4-管夹，401-卡槽，402-管夹本体，403-插柱，5-水冷板，6-导热垫片。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

图1示出了一电池组的结构，该电池组由两个小的电池模组(或称电池模块)串联而成。与传统电池模组相同的是，本实施例中的电池模组也包括电池夹具1(或称电池支架)，电池夹具1上制有众多成矩阵分布的电池插装孔101，多个电池单体2的端部分别插设于电池夹具1的各个电池插装孔101中，这些电池单体2受各个电池插装孔的限制也呈矩阵状分布，从而形成电池阵列。电池夹具1的电池插装孔101中还设置有金属导电片，前述电池阵列中各个电池单体的正极端/负极端与前述金属导电片接触连接(必要时需要焊接)，从而实现电池阵列中各个电池单体的并联连接。另一电池模组中电池阵列的负极端/正极端从另一侧也插于前述电池夹具1的电池插装孔101中并与前述金属导电片接触连接(必要时需要焊接)，从而实现这两个电池模组的并联连接。电池单体2为圆柱形结构的锂离子电池。

本实施例的关键改进在于，上述的电池模组还配置有多根脉动热管3，每根脉动热管3都包括蒸发端301、绝热端302和冷凝端303。蒸发端301与电池单体2贴靠布置，绝热端302和冷凝端303均伸出电池阵列外部而处于图1中电池阵列的上侧部。电池阵列的上侧部还布置有与电池夹具1固定连接的管夹4，管夹4上成型有多个相互平行的卡槽401。前述各根脉动热管3分别固定嵌设于这些卡槽401中，通过该管夹4整齐定位各根脉动热管3的位置，防止脉动热管3松动。

具体地，参照图1所示，配置于同一电池模组中的这些脉动热管3分成左、右两组，管夹4也对应地设置一左、一右至少两个，图1中左侧那组脉动热管3分别嵌于左侧管夹4的卡槽401中，右侧那组脉动热管3分别嵌于右侧管夹4的卡槽401中。

如图2所示，为了加强脉动热管3的固定，在电池模组的上侧中部又额外增设有管夹4，左、右侧的两组脉动热管3还与该前述中部管夹4的卡槽嵌合连接。

脉动热管3的管体被抽成真空后充注部分工作介质，由于管径足够小，管内将形成间隔布置并呈随机分布的气泡柱和液体柱。在蒸发端301，工质吸热产生气泡，迅速膨胀和升压，推动工质流向冷凝端303。工质的汽化潜热较大，往复的汽化冷凝使得蒸发端的热量被迅速带走到冷凝端303。冷凝端303处于电池阵列外侧部，对电池的温升影响小。

为了将上述脉动热管冷凝端303的热量迅速带走，本实施例在图1中电池阵列的上侧部铺设了与脉动热管3的冷凝端303贴靠布置的水冷板5。并且该水冷板5与电池阵列之间夹设绝缘材质的导热垫片6。如此，电池的热量不仅可以通过脉动热管传递至水冷板5，还可以通过导热垫片6传递给水冷板5。

为了提升脉动热管3的冷凝端303与水冷板5的导热面积，本实施例将脉动热管3的冷凝端303缠绕于水冷板5外，并用导热胶将脉动热管冷凝端303与水冷板5粘接固定，防止二者脱离。

本实施例中，为方便脉动热管3蒸发端301在电池阵列中的安装布置，同时提升蒸发端301与电池的导热接触面积，本实施例将脉动热管3的蒸发端301设置成多段折弯的S型结构，并将S型多段折弯的蒸发端301盘绕于电池单体2的外围。而且各根脉动热管3相互平行的并列排布，结构工整，且能防止各根脉动热管3相互干扰。

上述的管夹4包括条形的管夹本体402以及一体形成于管夹本体端部的插柱403，上述各个卡槽401均形成于管夹本体402上，且各个卡槽401沿着管夹本体402的长度方向间隔布置。电池夹具1上成型有插孔102，插柱403固定插设于插孔102中，如此实现管夹4与电池夹具1的固定连接。

如图1所示，当各个电池模组相互串接而形成大容量的电池组成品后，每一电池阵列的轴向两端均布置一个上述的电池夹具1，电池阵列中各个电池单体2的两端分别插设于这两个电池夹具1的电池插装孔101中。为了加强管夹4安装位置的稳定性，上述管夹4一共带有两个上述的插柱403结构，这两个插柱403分别一体形成于管夹本体402的长度两端，管夹本体402长度两端的两个插柱403分别固定插设于这两个电池夹具1的插孔102中。

上述管夹本体402和插柱403为塑料材质，具有一定的塑性变形能力。

管夹本体402与电池阵列表面的电池单体2贴靠布置，避免在使用过程中管夹本体402受压发生较大的形变。

上述脉动热管3的管体采用具有变形能力的塑料材质，如PTFE材质或PP材质，具有很好的耐候性、耐蚀性、耐磨性和绝缘性能。脉动热管3蒸发端301的一部分(或全部)被过盈夹设于电池单体2之间，且在该夹紧力作用下发生一定量的压缩形变。脉动热管3的压缩形变可减小与电池单体2之间的接触热阻，同时在振动或冲撞的过程中对电池单体2起着缓冲保护作用。

为提升脉动热管2的结构稳定性，本实施例将脉动热管2与处于电池阵列表面的电池单体1胶粘固定。

图1中的两个电池模组共用同一个水冷板5。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于脉动热管的电池模组冷却装置，包括：

电池夹具(1)，其上制有呈矩阵分布的若干电池插装孔(101)；以及

若干电池单体(2)，这些电池单体(2)的端部分别插设于各个所述电池插装孔(101)中，这些电池单体(2)呈矩阵状分布而形成电池阵列；

其特征在于，还包括至少两根脉动热管(3)，每根所述脉动热管(3)均包括与所述电池单体(2)贴靠布置的蒸发端(301)以及位于所述电池阵列侧部的绝热端(302)和冷凝端(303)，所述电池阵列的侧部还布置有与所述电池夹具(1)固定连接的管夹(4)，所述管夹(4)上成型有至少两个相互平行的卡槽(401)，各根所述脉动热管(3)分别固定嵌设于各个所述卡槽(401)中。

2.如权利要求1所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述脉动热管(3)的蒸发端(301)呈多段折弯的S型结构盘绕于所述电池单体(2)的外围，并且各根所述脉动热管(3)平行并列布置。

3.如权利要求1所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述管夹(4)包括：

条形的管夹本体(402)，以及

一体形成于所述管夹本体端部的插柱(403)；

所述电池夹具(1)上成型有插孔(102)，所述插柱(403)固定插设于所述插孔(102)中，各个所述卡槽(401)均形成于所述管夹本体(402)上，且各个所述卡槽(401)沿着所述管夹本体(402)的长度方向间隔布置。

4.如权利要求3所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述管夹本体(402)的长度两端均设置有所述插柱(403)，所述电池阵列的两端分别设置有一个所述电池夹具(1)，所述电池单体(2)的两端分别插设于这两个电池夹具(1)的电池插装孔(101)中，所述管夹本体(402)长度两端的两个所述插柱(403)分别固定插设于这两个电池夹具(1)的插孔(102)中。

5.如权利要求4所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述管夹本体(402)和所述插柱(403)为塑料材质。

6.如权利要求3所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述管夹本体(402)与所述电池阵列表面的电池单体(2)贴靠布置。

7.如权利要求1所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述管夹(4)设置有至少两个，这些管夹(4)的卡槽(401)分别与所述脉动热管(3)的不同管段嵌合。

8.如权利要求1所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述电池阵列的侧部铺设有与所述脉动热管(3)的冷凝端(303)贴靠布置的水冷板(5)。

9.如权利要求1所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述脉动热管(3)的管体为PTFE或PP材质。

10.根据权利要求9所述的基于脉动热管的电池模组冷却装置，其特征在于，所述脉动热管(3)蒸发端(301)的至少一部分被夹设于所述电池单体(2)之间并发生压缩形变。