CN214378643U - 一种高散热电源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高散热电源模块，包括机箱和电池模组，所述电池模组包括电池，还包括第一多孔材料层、第二多孔材料层和第三多孔材料层，所述第一多孔材料层和第二多孔材料层吸附有低沸点冷媒；所述第一多孔材料层接触所述电池，所述第二多孔材料层设置于所述电池底部，所述第三多孔材料层设置于电池模组两端，所述第三多孔材料层一面接触所述电池模组，另一面接触机箱的壳体内侧面。基于上述技术本实用新型解决了当前通信后备锂电池电源模块的散热难题和安全难题。

Description

一种高散热电源模块

技术领域

本实用新型涉及电源散热技术领域，尤其涉及通信后备电源领域的散热技术。

背景技术

通信后备电源模块包括电池模组、保护板和机箱，是一个封闭的自然散热装置(户外应用，需要严格的防水防尘)，电池工作时会产生热量，加热电池本体、塑料支架、箱内空气，最后，所有的热量都会先传到机箱壳体，再由外壳传导到空气。

在电池和外部进行导热的导热路径上，居于中间环节的箱内空气和塑料支架会构成较大的导热热阻。特别是在高温气候地区，电池工作时，电池发热快，电池温度快速上升，容易达到高温保护点。电池工作倍率越高，发热功率越大，这就限制了电池的工作倍率。另一方面，现有通信后备电源模块未考虑灭火设计，若电池使用不当，极易发生热失控火灾。

发明内容

本实用新型针对现有技术中电源散热的技术缺陷，提供了一种高散热、高安全的通信后备电源模块，解决当前通信后备锂电池电源模块的散热难题和安全难题。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种高散热电源模块，包括机箱和电池模组，所述电池模组包括电池，还包括多孔材料层，所述多孔材料层包括第一多孔材料层和第二多孔材料层，所述第一多孔材料层和第二多孔材料层吸附有低沸点冷媒；

所述第一多孔材料层接触所述电池，所述第二多孔材料层设置于所述电池底部，所述第一多孔材料层和第二多孔材料层形成导热路径。

可选的，还包括第三多孔材料层，所述第三多孔材料层设置于电池模组两端，所述第三多孔材料层一面接触所述电池模组，另一面接触机箱的壳体内侧面。

可选的，所述电池模组包括若干电池，所述第一多孔材料层设置于每一电池的两侧，每一电池的两侧面接触有所述第一多孔材料层。

可选的，所述电池模组还包括固定端板和侧面固定板，所述固定端板设置于电池两端，所述侧面固定板设置于电池两侧。

可选的，所述机箱还包括保护板仓和保护板，所述保护板放置于所述保护板仓内，所述电池模组仓体和所述保护板仓隔离。

可选的，所述电池模组仓设有泄压阀，用于电池模组仓内压力过高时开启泄压阀降压。

可选的，所述电池模组仓设有注液阀，用于补充液态低沸点冷媒。

可选的，所述低沸点冷媒采用R245fa、全氟正戊烷、R365mfc、R245ca、 R1334mzz、全氟己酮中的一种。

可选的，所述多孔材料层为陶瓷纤维、气凝胶毡、玻璃纤维、石棉布、石墨烯或活性炭材料。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过湿润的多孔材料层设置在电池模组和机箱壳体之间，一则降低电池模组和机箱壳体之间的热阻，加快导热速率；二则低沸点阻燃型冷媒能够相变吸热，快速吸收电池模组产生的热量，将电池产生的热量先蓄起来，降低电池模组的温度，然后再通过外壳传导到空气中；三则当电池发生热失控时，冷媒能快速吸收热量，抑制电池的热失控过程，气化的冷媒能稀释箱体内空气，抑制热失控火灾。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1所述全浸没式散热电源模块示意图；

图2是实施例1所述全浸没式散热电源模块爆炸图；

图3是实施例2所述全浸没式散热电源模块示意图；

图4是实施例2所述全浸没式散热电源模块爆炸图；

图5是实施例3和实施例4所述全浸没式散热电源模块示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1：

一种高散热电源模块，尤其适用于通信后备电源模块，如图1和图2，包括电池模组100、保护板200、机箱300、多孔材料层400和低沸点冷媒500，所述电池模组包括电池101，所述多孔材料层包括第一多孔材料层401和第二多孔材料层402，所述第一多孔材料层401和第二多孔材料层402吸附有低沸点冷媒；所述第一多孔材料层401设置于每一电池101的两侧，每一电池101的两侧面接触有所述第一多孔材料层401。所述第二多孔材料层402设置于所述电池101 底部，述第二多孔材料层402一面与所述电池101底部接触，另一面与所述机箱300的壳体内表面接触。所述第一多孔材料层401和第二多孔材料层402形成导热路径。

如图虚线箭头，第一多孔材料层401和第二多孔材料层402形成一个循环的导热路径；形成一个优良的散热系统。多孔材料层浸润低沸点冷媒，保证电池101和低沸点冷媒500的充分接触。

所述电池模组100还包括固定端板102和侧面固定板103，所述固定端板 102设置于电池101两端，所述侧面固定板103设置于电池101两侧，所述固定端板102和侧面固定板103将若干电池101和第一多孔材料层501固定。具体的，两固定端板102分别设于第一多孔材料层401的外侧。

保护板仓302内放置着保护板200；所述电池模组仓体301和所述保护板仓 302隔离，两仓之间空气不流通；通过设置保护板仓302和电池模组仓301，实现保护板仓302和电池模组仓301的分离，一则可以避免保护板失效产生的电火花引燃电池的热失控气体，三则可以避免保护板的发热影响电池模组100，三则可以避免冷媒从电池模组仓301进入保护板仓302，影响保护板的工作，或提高保护板的要求。

所述多孔材料层具有丰富的孔洞，能吸附低沸点冷媒500，低沸点冷媒500 能沿着多孔材料的孔洞扩散到各处；多孔材料是一种具有阻燃、耐高温、孔洞丰富、能吸附液体等特征的材料，可采用例如陶瓷纤维、气凝胶毡、玻璃纤维、石棉布、石墨烯、活性炭等。

所述低沸点冷媒是一种低沸点卤代烷烃、酮类、醚类或烷烃类等有机物，具有沸点低、易挥发、阻燃、安全环保等特点，一般采用R245fa、全氟正戊烷、 R365mfc、R245ca、R1334mzz、全氟己酮中的一种。

实施例2：

一种高散热电源模块，如图3和图4，包括电池模组100、保护板200、机箱 300、多孔材料层400和低沸点冷媒500，所述电池模组包括电池101，所述多孔材料层包括第一多孔材料层401和第二多孔材料层402，所述第一多孔材料层401 和第二多孔材料层402吸附有低沸点冷媒；所述第一多孔材料层401设置于每一电池101的两侧，每一电池101的两侧面接触有所述第一多孔材料层401；所述第二多孔材料层402设置于所述电池101底部，述第二多孔材料层402一面与所述电池101底部接触，另一面与所述机箱300的壳体内表面接触。

还包括第三多孔材料层403，所述第三多孔材料层403设置于电池模组100 两端，所述第三多孔材料层403一面接触所述电池模组100，另一面接触机箱 300的壳体内侧面。多孔材料层浸润低沸点冷媒，保证电池101和低沸点冷媒 400的充分接触。

电池101工作发热时，电池101会加热多孔材料层400内的低沸点阻燃型冷媒500，低沸点阻燃型冷媒500受热相变气化，气态冷媒沿多孔材料层400的孔洞跑到机箱300内，然后在机箱300的内壁面遇冷液化，液态冷媒500沿壁面流回多孔材料层400，电池101之间的第一多孔材料层401和电池底部的第二多孔材料层402，以及电池模组100外的第三多孔材料层403构成一个连通器，利用连通器原理和多孔材料的吸液作用，冷凝回流的液态冷媒重新扩散到冷媒受热蒸发所空出的孔洞中，构成一个蒸发-冷凝-回流的箱内导热循环，通过蒸发吸热和冷凝放热，将电池的热量快速导出。

所述电池模组100还包括固定端板102和侧面固定板103，所述固定端板 102设置于电池101两端，所述侧面固定板103设置于电池101两侧，所述固定端板102和侧面固定板103将若干电池101和第一多孔材料层401固定。具体的，两固定端板102分别设于第一多孔材料层401的外侧。

保护板仓302内放置着保护板200；所述电池模组仓体301和所述保护板仓 302隔离，两仓之间空气不流通；通过设置保护板仓302和电池模组仓301，实现保护板仓302和电池模组仓301的分离，一则可以避免保护板失效产生的电火花引燃电池的热失控气体，三则可以避免保护板的发热影响电池模组100，三则可以避免冷媒从电池模组仓301进入保护板仓302，影响保护板的工作，或提高保护板的要求。

实施例3：

一种全浸没式散热电源模块，如图5，包括电池模组100、保护板200、机箱 300、低沸点冷媒400，所述机箱300包括电池模组仓301和保护板仓302，低沸点冷媒500置于所述电池模组仓301，所述电池模组100浸没于所述低沸点冷媒500。

本实施例可以基于实施例1和实施例2的基础上将电池模组浸没于低沸点冷媒500；在其他实施条件下，同样可以去掉实施例1和实施例2的多孔材料层结构，直接将电池模组浸没于所述低沸点冷媒500中。

实施例4：

如图5，本实施例可以分别在实施例1、实施例2或实施例3的基础上增加注液阀304和泄压阀303；泄压阀303设置于所述电池模组仓301，具体位于电池模组仓301侧壁的上部位置，即低沸点冷媒500的上部位置，用于电池模组仓301内压力过高时开启泄压阀303降压。注液阀304设置于所述电池模组仓301，具体可以安装于泄压阀303下部，也可以根据具体需求安装于其他适合部位，其用于补充液态低沸点冷媒500。

当电池101发生热失控时，电池101会快速加热低沸点冷媒500，低沸点冷媒500大量气化，导致机箱300内压力急剧增大，泄压阀303开启，气态低沸点冷媒500从泄压阀303排出，将电池101热失控产生的热量快速带走，快速冷却电池，抑制热扩散，阻断热失控火灾。

和现有的导热方案相比，本技术方案具有多个优点：(1)冷媒直接冷却电池，无中间导热途径、热阻低；(2)相变吸热量大、吸热快，换热系数高、冷却效果好；(3)相变温度稳定，均温控温效果好；(4)低沸点冷媒选用阻燃型，能抑制电池热失控火灾。

更具体的，上述实施例1-4所述的高散热电源模块非常适用于印度、非洲等长年高温的环境，也适用于数据中心等安全性要求高的场合。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种高散热电源模块，包括机箱和电池模组，所述电池模组包括电池，其特征在于，还包括多孔材料层，所述多孔材料层包括第一多孔材料层和第二多孔材料层，所述第一多孔材料层和第二多孔材料层吸附有低沸点冷媒；

所述第一多孔材料层接触所述电池，所述第二多孔材料层设置于所述电池底部，所述第一多孔材料层和第二多孔材料层形成导热路径；

所述电池模组仓设有泄压阀，用于电池模组仓内压力过高时开启泄压阀降压。

2.根据权利要求1所述的一种高散热电源模块，其特征在于，还包括第三多孔材料层，所述第三多孔材料层设置于电池模组两端，所述第三多孔材料层一面接触所述电池模组，另一面接触机箱的壳体内侧面。

3.根据权利要求1或2所述的一种高散热电源模块，其特征在于，所述电池模组包括若干电池，所述第一多孔材料层设置于每一电池的两侧，每一电池的两侧面接触有所述第一多孔材料层。

4.根据权利要求1所述的一种高散热电源模块，其特征在于，所述电池模组还包括固定端板和侧面固定板，所述固定端板设置于电池两端，所述侧面固定板设置于电池两侧。

5.根据权利要求1所述的一种高散热电源模块，其特征在于，所述机箱还包括保护板仓和保护板，所述保护板放置于所述保护板仓内，所述电池模组仓体和所述保护板仓隔离。

6.根据权利要求1所述的一种高散热电源模块，其特征在于，所述电池模组仓设有注液阀，用于补充液态低沸点冷媒。

7.根据权利要求1所述的一种高散热电源模块，其特征在于，所述低沸点冷媒采用R245fa、全氟正戊烷、R365mfc、R245ca、R1334mzz、全氟己酮中的其中一种。

8.根据权利要求1所述的一种高散热电源模块，其特征在于，所述多孔材料层为陶瓷纤维、气凝胶毡、玻璃纤维、石棉布、石墨烯或活性炭材料。

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