CN216845823U - 一种复合吸液芯结构异形热管和电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

一种复合吸液芯结构异形热管，包括中空的管体和位于管体内部的烧结吸液芯，管体的内壁为沟槽结构，管体包括蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段的外侧表面包括若干个向内凹进的弧形面。一种电池热管理系统，包括上述异形热管。本实用新型一方面可以充分利用蒸发段外表面区域，增加换热面积，提高换热效率，减少整个电池组对热管的使用的数量，另一方面，热管可与电池组紧凑配合，提高空间利用率，属于散热设备领域。

Description

一种复合吸液芯结构异形热管和电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及散热设备领域，具体涉及一种复合吸液芯结构异形热管和电池热管理系统。

背景技术

热管于1963年在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室中诞生。其基本原理为，热管内部全封闭的空间内，液体工质在热管蒸发段吸热气化，温差驱动蒸汽流动至热管冷凝段，蒸汽在冷凝段冷却液化，液化后的工质通过吸液芯收集，并在吸液芯毛细力的作用下，回流至热管蒸发段，在这个循环过程中，通过工质物态变化，将热量从高温部分传递至低温部分。由于热管具有散热效率高、加热效率快、均温性能好、安全性好、可靠性高等特点，成为了解决狭小空间热控制最有效的方法之一，广泛应用于电子设备、航空航天、能源等领域。

随着动力电池的能量密度不断提高、快速充电要求的提高以及对寿命要求的提升，迫切需要发展新的热管理技术来解决当前的技术瓶颈，热管这种高效导热元件便是未来高性能动力电池热管理系统最佳选择。采用热管的电池包内无需通入水路循环，实现水、电分离，具有更高的安全性。此外，系统整体结构简单，维修方便，可靠性更高。当前，许多热管理行业的学者及工程师们将目光聚焦于热管技术，展开了一系列理论与实验研究。然而目前的热管大部分适用于平面散热，对于一些圆柱形电池，还没有一种可对其进行高效散热的热管和热管理系统。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种空间利用率和换热效率较高的复合吸液芯结构异形热管和电池热管理系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种复合吸液芯结构异形热管，包括中空的管体和位于管体内部的烧结吸液芯，管体的内壁为沟槽结构，管体包括蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段的外侧表面包括若干个向内凹进的弧形面。采用这种结构后，一方面，可以充分利用蒸发段外表面区域，增加换热面积，提高换热效率，减少整个电池组对热管的使用的数量，另一方面，热管可与电池组紧凑配合，提高空间利用率。

作为一种优选，蒸发段的外侧表面包括三个向内凹进的弧形面，从而蒸发段的截面形状为具有三条弧形边的三角形。

作为一种优选，绝热段和冷凝段均呈圆柱状。

作为一种优选，管体的壁厚为0.15-1mm，沟槽结构的沟槽深度为0.1-0.5mm，沟槽宽度为0.1-0.5mm。

作为一种优选，烧结吸液芯包括铜编织带、铜粉和金属泡沫铜中的一种，烧结吸液芯烧结于沟槽结构的表面。

作为一种优选，管体由紫铜管制成，管体的内部为真空状态，管体内部的工质为去离子水。

作为一种优选，绝热段和冷凝段的数量均为两段，蒸发段位于管体的中部，两段冷凝段分别位于管体的两端，绝热段位于蒸发段和冷凝段之间。

一种电池热管理系统，采用上述一种复合吸液芯结构异形热管，电池的外表面与蒸发段的外侧表面贴合。

作为一种优选，电池为圆柱状的锂电池，蒸发段的弧形面的曲率与电池的外表面曲率相适应。

作为一种优选，电池的数量为若干个，若干个电池环绕于热管的蒸发段的外侧并分别与若干个弧形面贴合。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

1、本热管适用于圆柱形电池的热管理系统，可与电池配合，结构紧凑，换热效率高，一个热管可被三个圆柱形电池单体环绕，蒸发段采用异形设计，充分利用所述热管外表面区域，增加了换热的接触面积，适用于电池高充放电倍率情况。

2、本热管内部吸液芯采用三面吸液芯与沟槽复合结构，具有高的毛细压力，加速了热管内部工质循环，提高了热管的换热效率。且三面烧结结构适用于蒸发段的异形设计，特别地，三面烧结结构增加了铜编织带在非压扁型(超薄)热管的应用，并可减少烧结铜粉吸液芯在制作过程中出现吸液芯表面裂缝与烧结铜粉掉落的情况。

3、本热管结构简单，易于加工制作，便于安装，换热效率高，实用性强。

附图说明

图1为实施例一中的一种复合吸液芯结构异形热管的立体图。

图2为实施例一中的一种复合吸液芯结构异形热管的主视图。

图3为实施例二中的一种复合吸液芯结构异形热管的主视图。

图4为蒸发段的截面图。

图5为冷凝段与绝热段的截面图。

其中，1为管体，2为烧结吸液芯，3为蒸汽通道，4为芯棒，11为弧形面，12为沟槽结构。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例一

如图1～2所示，一种复合吸液芯结构异形热管，包括中空的管体1和位于管体1内部的烧结吸液芯2，管体1的内壁为沟槽结构12，管体1包括蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段的外侧表面包括若干个向内凹进的弧形面11。管体1的内部留有蒸汽通道3，作为蒸汽流动的通道，烧结吸液芯2与沟槽结构12用于储存并运输液态工质。

如图4～5所示，蒸发段的外侧表面包括三个向内凹进的弧形面11，从而蒸发段的截面形状为具有三条弧形边的三角形。

绝热段和冷凝段均呈圆柱状。

管体1的壁厚为0.15-1mm，沟槽结构12的沟槽深度为0.1-0.5mm，沟槽宽度为0.1-0.5mm。

烧结吸液芯2包括铜编织带、铜粉和金属泡沫铜中的一种，烧结吸液芯烧结于沟槽结构12的表面，采用三面烧结的方式，每一面的吸液芯均为笔直的连续贯通布置，在热管周向上未出现螺旋等其他特殊布置结构。图4中的点划线为烧结吸液芯时所用的芯棒4的轮廓。

采用上述吸液芯结构，第一，上述吸液芯结构具有大的毛细压力，可提高热管内部工质的循环速度，适合动力电池较高的充放电倍率情况。第二，对于吸液芯采用铜粉时的情况，三面烧结结构可减少蒸发段烧结吸液芯2受拉伸影响产生的表面裂痕、制备过程中铜粉脱落以及受挤压影响造成毛细结构破坏情况的发生。第三，对于吸液芯采用铜编织网的情况，由于内壁沟槽的存在，弥补了铜编织带在厚度方面不足的缺点，使得所述复合吸液芯在整体上厚度能满足需求。第四，考虑到挤压变形等对烧结吸液芯2的影响，蒸发段三角外形所有顶角部分均未布置吸液芯，利用内部沟槽完成该部分内部工质的储存与运输。

管体1由紫铜管制成，管体1的内部为真空状态，管体1内部的工质为去离子水。

绝热段和冷凝段的数量均为一段，从热管的一端到另一端，蒸发段、绝热段和冷凝段依次连接。

一种电池热管理系统，采用上述一种复合吸液芯结构异形热管，电池的外表面与蒸发段的外侧表面贴合。蒸发段的长度略长于电池的长度，冷凝段的冷却方式可采用水冷或风冷。

电池为圆柱状的锂电池，蒸发段的弧形面的曲率与电池的外表面曲率相适应。可与异形热管配合的电池包括但不限于18650、26650圆柱形锂电池。

电池的数量为若干个，若干个电池环绕于热管的蒸发段的外侧并分别与若干个弧形面贴合。

实施例二

如图3所示，绝热段和冷凝段的数量均为两段，蒸发段位于管体1的中部，两段冷凝段分别位于管体1的两端，绝热段位于蒸发段和冷凝段之间。

本实施例未提及部分同实施例一。

上述实施例为实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合吸液芯结构异形热管，其特征在于：包括中空的管体和位于管体内部的烧结吸液芯，管体的内壁为沟槽结构，管体包括蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段的外侧表面包括若干个向内凹进的弧形面。

2.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯结构异形热管，其特征在于：蒸发段的外侧表面包括三个向内凹进的弧形面，从而蒸发段的截面形状为具有三条弧形边的三角形。

3.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯结构异形热管，其特征在于：绝热段和冷凝段均呈圆柱状。

4.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯结构异形热管，其特征在于：管体的壁厚为0.15-1mm，沟槽结构的沟槽深度为0.1-0.5mm，沟槽宽度为0.1-0.5mm。

5.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯结构异形热管，其特征在于：烧结吸液芯包括铜编织带、铜粉和金属泡沫铜中的一种，烧结吸液芯烧结于沟槽结构的表面。

6.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯结构异形热管，其特征在于：管体由紫铜管制成，管体的内部为真空状态，管体内部的工质为去离子水。

7.按照权利要求1所述的一种复合吸液芯结构异形热管，其特征在于：绝热段和冷凝段的数量均为两段，蒸发段位于管体的中部，两段冷凝段分别位于管体的两端，绝热段位于蒸发段和冷凝段之间。

8.一种电池热管理系统，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的一种复合吸液芯结构异形热管，电池的外表面与蒸发段的外侧表面贴合。

9.按照权利要求8所述的一种电池热管理系统，其特征在于：电池为圆柱状的锂电池，蒸发段的弧形面的曲率与电池的外表面曲率相适应。

10.按照权利要求8所述的一种电池热管理系统，其特征在于：电池的数量为若干个，若干个电池环绕于热管的蒸发段的外侧并分别与若干个弧形面贴合。

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