CN219497916U - 一种双独立腔体、双工质均温板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双独立腔体、双工质均温板，包括内部具有均温空腔的均温板，所述均温板的均温空腔内设置有腔体分隔板，腔体分隔板使均温空腔分隔形成第一腔体、第二腔体；所述腔体分隔板设置有至少一凹陷部，凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体、第二腔体内的导热工质能够同时作用于该侧壁面。本实用新型所述的一种双独立腔体、双工质均温板，同一块均温板上具有两个独立腔体，两个独立腔体交替布局，均能接触均温板的两面，能够进行热量分流，使均温板底面的热源能够同时由两个独立腔体内的工质进行导热，能够选择两种不同的导热工质进行均热，能够适应不同的环境温度下工作，能够满足不同环境温度下的高效传热。

Description

一种双独立腔体、双工质均温板

技术领域

本实用新型涉及动力电池均温领域，尤其是一种双独立腔体、双工质均温板。

背景技术

温度对电池的充放电性能影响最大，在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关。如果温度下降，电极的反应率也下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反，即电池输出功率会上升，温度也影响电解液的传送速度，温度上升则加快，温度下降，传送减慢，锂电池充放电性能也会受到影响。但温度太高，会破坏电池内的化学平衡，导致副反应。镍镉、镍氢、锂电池的放电效率在低温会有显著的降低(如低于-15℃)，而在-20℃时，碱液达到起凝固点，电池充电速度也将大大降低。

动力电池，比如刀片电池的散热靠底板的液冷板将电池的热量带走，但在快速充电时，刀片电池的外端极耳与中间之间的温差过大，达到20多度，甚至更高，会引起刀片电池各部分之间的温度不均匀，进而造成电池的某一局部失效影响电池的寿命，如何将电池的各部分保持均温是决定电池快速充电技术的关键核心问题。因此，均温板的性能对电池快速充电技术具有重要作用。

动力电池必须满足在各个地区、各个季节的环境温度下都能保持其均温的一致性，由于不同地区不同季节的环境温度不一样，夏天温度可达到50℃以上，冬天温度达到-34℃以下，而均温板中的常用工质为常温工质或低温工质，这些低压密闭容器中的工质在热源端吸热后由液体蒸发成蒸汽，并快速将热量传递到冷凝段，常温工质采用去离子水，低温下结冰不能工作没法传热，低温工质可以用冷媒、甲醇和丙酮，即使环境温度零下30℃以下也可以工作，前者在常温下具有较好的性能，后者在低温下能够启动工作但传热功率较低。目前的均温板只有单一的工质，要么能够在常温下工作传热功率较大、性能较好，要么在低温下能够启动工作但传热功率较小、性能较差。为了满足高、低温度下均能保持高功率传热且均温性能较好，通常的做法是将两种不同的工质制成不同的热管加以有规律的间隔布局，以此来满足低温和常温下的各自均温性，对于同一片电池，要么接触低温热管，要么接触常温热管，不能同时接触到低温热管和常温热管，因此，只能将单片电池均温，没法将相邻的电池同时进行均温，会造成低温下的某些电池均温性不好，进而造成电池失效，影响电池的寿命。

发明内容

本实用新型为了克服上述中存在的问题，提供了一种双独立腔体、双工质均温板，同一块均温板上具有两个独立腔体，两个独立腔体交替布局，均能接触均温板的两面，能够进行热量分流和均温，使均温板底面的热源能够同时由两个独立腔体内的工质进行导热，能够选择两种不同的导热工质进行传热和均温，能够适应不同的环境温度下工作，能够满足不同环境温度下的高效传热，保持动力电池的各片电池的温度一致性，提高动力电池的快速充电效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双独立腔体、双工质均温板，包括内部具有均温空腔的均温板，所述均温板由上均温板壳体与下均温板壳体组成，上均温板壳体与下均温板合围形成中部具有均温空腔的均温板；所述均温空腔内设置有腔体分隔板，腔体分隔板使均温空腔分隔形成第一腔体、第二腔体；所述腔体分隔板设置有至少一凹陷部，凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体、第二腔体内的导热工质能够同时作用于该侧壁面。

作为优选，所述的凹陷部包括多个第一凹陷部、第二凹陷部，第一凹陷部、第二凹陷部设置于腔体分隔板上，第一凹陷部、第二凹陷部的凹陷方向相反，至少一个第一凹陷部或第二凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体或第二腔体能够接触均温空腔的壁面。

作为优选，所述第一凹陷部与第二凹陷部分别与均温空腔的两端壁面相贴，使第一腔体、第二腔体分别能够接触均温空腔的上下两端面。

作为优选，所述第一腔体、第二腔体内分别设置有不同的导热工质。

作为优选，所述第一凹陷部与第二凹陷部纵横交替排列设置于腔体分隔板上，第一凹陷部与第二凹陷部之间具有过渡间隔，该过渡间隔使第一腔体、第二腔体分别形成独立、连通的腔体。

作为优选，所述均温板的均温空腔上、下壁面至少有一面设置有多孔介质毛细结构。

作为优选，所述腔体分隔板至少一面设置有多孔介质毛细结构。

作为优选，所述第一腔体、第二腔体内分别设置有至少一个支撑柱，支撑柱一端连接均温空腔的壁面，另一端连接第一凹陷部或第二凹陷部。

作为优选，所述第一腔体与第二腔体中其中一个腔体为液冷腔体，均温板外侧设置有两个连通该液冷腔体的连接口。

作为优选，所述液冷腔体内设置有导热翅片组，导热翅片组将液体流向由其中一个连接口导向另一个连接口。

作为优选，所述第一腔体与第二腔体中，任一腔体内的导热工质为去离子水，另一腔体内的导热工质为冷媒、甲醇或丙酮。

本实用新型的有益效果是：一种双独立腔体、双工质均温板，同一块均温板上具有两个独立腔体，两个独立腔体交替布局，均能接触均温板的两面，使同一片电池能够同时由两个独立腔体内的工质进行导热，能够选择两种不同的导热工质进行均温，如低温工质、常温工质，取两种工质各自的优点，在各种环境下都能发挥出最佳均热水平，把温差控制在要求以内，能够满足不同环境温度下的高效传热，保持动力电池的各片电池的均温，提高动力电池的快速充电效率。

或者，两个独立腔体中，一个腔体采用相变工质，另一个腔体采用液冷工质，芯片有一部分热量直接传导给液冷侧的底面板和对流强化传热翅片组，再传导给液冷混合液，另一部分热量通过工质发生相变过程由液体蒸发成蒸汽，将热量传导给腔体分隔板，腔体分隔板再将热量传导给强化对流传热翅片组，最后将热量传导给液冷侧的混合液，通过这种方式，大大增加了对流换热面积和降低了另一条导热路径的热阻，综合起来这种传热结构具有非常优异的传热性能。

或者，发热源贴于本实施例中的传热结构的底面板时，将全部热量经过底面板的一部分，再对到强化对流传热翅片组的热量进行分流，一部分仍然经过底面板到强化对流传热翅片组，另一部分经过导热系数更高的均温板再到强化对流传热翅片组，这两者的热量是由均温板的性能进行动态分布。强化对流传热翅片组的材料一般采用紫铜，其导热系数大约在380W/m.K，但均温板的导热系数可达到铜的10倍，甚至100倍以上。在这种高功耗的情况下，并联方式极大地降低了整个传热路径的热阻。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例1的双独立腔体、双工质均温板的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的双独立腔体、双工质均温板的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例1的双独立腔体、双工质均温板的爆炸图；

图4是本实用新型实施例2的双独立腔体、双工质均温板的整体结构示意图；

图5是本实用新型实施例2的双独立腔体、双工质均温板的剖面结构示意图；

图6是本实用新型实施例2的双独立腔体、双工质均温板的省略爆炸图；

图7是本实用新型实施例2的双独立腔体、双工质均温板的整体结构爆炸图；

图8是本实用新型实施例3的双独立腔体、双工质均温板的整体结构爆炸图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

实施例1

如图1、2、3所示，双独立腔体、双工质均温板，主体为均温板结构，在该均温板1的均温空腔内设置有腔体分隔板2，腔体分隔板2使均温空腔分隔形成第一腔体3、第二腔体4；腔体分隔板2设置有至少一凹陷部，凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体3、第二腔体4内的导热工质能够同时作用于该侧壁面。

其中，参见图3，均温板1由上均温板壳体11与下均温板壳体12组成。

本实施例中，腔体分隔板2的中部设置有一块凹陷部，该凹陷部与均温空腔的底侧壁面相贴，本实施例中的传热结构，在应用时，该凹陷部的面积小于发热源10的面积，发热源贴于本传热结构的底面板时，即发热源能够同时贴于均温板1的第一腔体3、第二腔体4，分别由第一腔体3、第二腔体4内的导热工质进行均温与导热。

第一腔体3、第二腔体4内分别设置有不同的导热工质。

其中，第一腔体3为均温空腔，位于上部，第一腔体3侧壁烧结有多孔介质毛细结构8，第一腔体3内部导热工质为去离子水。第二腔体4为液冷腔体，均温板1上部具有两个连接口6连通至液冷腔体，连接口6，穿入均温板1的上面板，再穿入腔体分隔板2。连接口6分别连接外部水冷驱动装置，形成液冷对流强化传热通道。

凹陷部的中部设置有支撑柱5，支撑柱5上下端接触上均温板壳体11、腔体分隔板2的凹陷部中部。

所述液冷腔体内设置有对流强化传热翅片组7，翅片组7将液体流向由其中一个连接口6导向另一个连接口6。翅片组7由焊接于腔体分隔板2、液冷腔体上的多片翅片构成，也可以在底板上铲齿形成对流强化传热翅片组，然后将之焊接于腔体分隔板2、液冷腔体之间。

本实施例中的均温板利用均温功能与液冷功能组合，适用于大尺寸、高功耗的芯片导热。

发热源贴于本实施例中的传热结构的底面板时，将全部热量经过与之接触的部分，再对全部热量沿并联导热路径进行分流，一部分仍然经过与底面板接触的一部分对流强化传热翅片组端面，另一部分经过导热系数更高的均温板再到对流强化传热翅片组的另一端面，这两者的热量是由均温板的导热性能进行动态分布。对流强化传热翅片组的材料一般采用紫铜，其导热系数大约在380W/m.K，但均温板的导热系数可达到铜的10倍，甚至100倍以上，因此，在这种高功耗的情况下，并联导热路径方式极大地降低了整个传热路径的热阻。

实施例2

如图4-7所示，双独立腔体、双工质均温板，主体为均温板结构，在该均温板1的均温空腔内设置有腔体分隔板2，腔体分隔板2使均温空腔分隔形成第一腔体3、第二腔体4；腔体分隔板2设置有至少一凹陷部，凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体3、第二腔体4内的导热工质能够同时作用于该侧壁面。

本实施例中，所述的凹陷部包括多个第一凹陷部21与第二凹陷部22，第一凹陷部21与第二凹陷部22部交替排列设置于腔体分隔板2上，第一凹陷部21与第二凹陷部22的凹陷方向相反，第一凹陷部21与第二凹陷部22都分别与均温空腔的两端壁面相贴，使第一腔体3、第二腔体4分别能够接触均温空腔的上下两端面。

在其他实施方式中，仅有部分第一凹陷部21与第二凹陷部22与均温空腔的壁面相贴。

其中，参见图4、5、6，均温板1由上均温板壳体11与下均温板壳体12组成。图4、5、6为简化结构。

本实施例中，第一腔体3、第二腔体4内部分别设置有不同的导热工质。在第一腔体3、第二腔体4内部分别设置常温工质、低温工质，其中，常温工质采用去离子水，低温下结冰不能工作，低温工质可以用冷媒、甲醇和丙酮，即使环境温度零下30℃以下也可以工作，前者在常温下具有传热功率大、热阻低的性能，后者在低温下更高启动工作的性能，这样就解决了均温板在只有单一的工质情况下，要么工作在常温性能较好，要么工作在低温性能较好的难题。

其第一腔体3、第二腔体4形成常温腔体、低温腔体。

本实施例中的均温板的同一面中，既有低温工质又有常温工质进行导热，能够满足在低温和常温下的所有温差要求，两个腔体都是密闭容器，工质不同，可以解决低温和常温环境下的电池均热问题。

低温工质与常温水工质的区别：低温工质能够工作在较低温度下比如-30℃，但其水平位置时的传热功率比较低，热阻较大，所以在高温环境下的传热受到限制，达不到高功率下的均温要求；常温水工质在低温下结冰不能传热，但在常温环境下比如40℃传热功率比较大，热阻较低；所以本实施方式中的均温板搭配这两种工质，取他们各自的优点，才能发挥出最佳水平，把温差控制在要求以内。

本实施例中，第一凹陷部21与第二凹陷部22排列设置在腔体分隔板2上，其第一腔体3、第二腔体4可以根据传热功率的能力来布置各自的空间，具有相同的均温性能。

本实施例中，第一凹陷部21与第二凹陷部22之间具有过渡间隔，该过渡间隔使第一腔体3、第二腔体4分别形成独立、连通的腔体。该过渡间隔使相邻的第一凹陷部21之间连通，该过渡间隔使相邻的第二凹陷部22之间连通。

参见图7，图7为本实施例中完整结构的爆炸图。

本实施例中，均温板1的均温空腔上、下壁面都烧结有一层多孔介质毛细结构8，多孔介质毛细结构由铜粉或铜网烧结。

并且，本实施例在腔体分隔板2的两面也烧结一层多孔介质毛细结构8。

均温板1的均温空腔内设置有多个支撑柱5，支撑柱5一端连接均温空腔的壁面，另一端连接第一凹陷部21或第二凹陷部22。对两个空腔的上下壁面提供支撑力。本实施例中，第一腔体3、第二腔体4内分别设置有支撑柱5，支撑柱5根据均温板1实际结构的大小，均匀分布；或者设置在每一个第一腔体3、第二腔体4内。

支撑柱5的外层烧结有多孔介质毛细结构8。使均温板1上下壁面与分隔板2上下端面的多孔介质毛细结构相连接。

本实施例中的均温板具有双独立腔体，低温腔体、常温腔体根据需要交错布置，同一片电池上既能接触低温工质传热也能接触常温工质传热，能够满足不同环境温度下的高效传热和均温作用。

其中，常温工质是用去离子水，低温下结冰不能工作，低温工质可以用冷媒、甲醇和丙酮，即使环境温度零下30℃以下也可以工作，但常温下水的传热功率较大，所以，本实用新型中的双独立腔体、双工质均温板，搭配高、低温两种工质同时进行工作，满足低温和常温环境下的高效导热和均温。

每片单片电池上既有低温工质可以传热也有常温工质可以传热，完全可以达到无论在低温环境下还是高温环境下都能控制在所要求的温差范围。

应用时，将双腔体均温板放置在刀片电池的顶部，另外一个应用场景就是将这个均温板放置在两片刀片电池之间，能够更好的将两片相邻的刀片电池进行均温。

电池在快充的时候，充电时间越短，发热功耗越大，如果不将其快速均温，电池的某些区域因为快充过热会有引起爆炸的风险和缩短电池寿命。本实施例中的均温板，低温腔体内部全部连通，常温腔体内部全部连通，也就是说中间高温电池可以把热量导到外部温度低的电池上面去，进而实现不同单片电池的均温。

实施例3

如图8所示，双独立腔体、双工质均温板，主体为均温板结构，在该均温板1的均温空腔内设置有腔体分隔板2，腔体分隔板2使均温空腔分隔形成第一腔体3、第二腔体4；腔体分隔板2设置有至少一凹陷部，凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体3、第二腔体4内的导热工质能够同时作用于该侧壁面。

均温板1由上均温板壳体11与下均温板壳体12组成。

本实施例中，所述的凹陷部包括第一凹陷部21与第二凹陷部22，第一凹陷部21与第二凹陷部22部交替排列设置于腔体分隔板2上，第一凹陷部21与第二凹陷部22的凹陷方向相反，第一凹陷部21与第二凹陷部22部分别与均温空腔的两端壁面相贴，使第一腔体3、第二腔体4分别能够接触均温空腔的上下两端面。

本实施例与实施例1的区别在于凹陷部是由第一凹陷部21与第二凹陷部22组成，呈纵横、交替排列布局。

本实施例中，第一凹陷部21与第二凹陷部22之间具有过渡间隔，该过渡间隔使第一腔体3、第二腔体4分别形成独立、连通的腔体。

本实施例中，均温板1的均温空腔内设置有多个支撑柱5，支撑柱5一端连接均温空腔的壁面，另一端连接第一凹陷部21或第二凹陷部22。对两个空腔的上下壁面提供支撑力。本实施例中，第一腔体3、第二腔体4内分别设置有支撑柱5，支撑柱5根据均温板1实际结构的大小，均匀分布；或者设置在每一个第一腔体3、第二腔体4内。

本实施例中，第一腔体3、第二腔体4内部分别设置有不同的导热工质。其中，一个腔体为密闭的相变导热均温结构，另一个腔体为液冷腔体，均温板1外侧设置有两个连通该液冷腔体的连接口6。连接口6分别连接外部水冷驱动装置，形成液冷对流强化传热通道。

所述液冷腔体内设置有对流强化传热翅片组7，翅片组7将液体流向由其中一个连接口6导向另一个连接口6。翅片组7由焊接于腔体分隔板2、液冷腔体上的多片翅片构成，也可以在底板上铲齿形成对流强化传热翅片组，然后将之焊接于腔体分隔板2、液冷腔体之间。

本实施例中的均温板，双腔体中的一个腔体是密闭容器，内部工质发生相变传热，另一个腔体充满混合液，用液冷方式带走热量，此实例适合应用在大尺寸、高功耗的芯片或多热源芯片的场景。一方面通过密闭相变传热的腔体可以快速地将芯片的热流密度降低，与液冷单独冷却大尺寸、高功耗的芯片相比，本实施例中，导热翅片组的导热不是所有的热量从均温板的底板传热到翅片组的底部，再传热到翅片组的顶部，与混合液进行强化对流换热，而是一部分热量通过均温板的底板传热到导热翅片组的底部，还有一部分热量从均温板的另一个相变腔体传热到翅片导热组的顶部，也就是说翅片导热组的底部和顶部同时双向传热，从而保持翅片导热组的低热阻和均温性，进而达到充分利用液冷的优势。

发热源贴于本实施例中的传热结构的底面板时，将全部热量经过与之接触的部分，再对全部热量沿并联导热路径进行分流，一部分仍然经过与底面板接触的一部分对流强化传热翅片组端面，另一部分经过导热系数更高的均温板再到对流强化传热翅片组的另一端面，这两者的热量是由均温板的导热性能进行动态分布。对流强化传热翅片组的材料一般采用紫铜，其导热系数大约在380W/m.K，但均温板的导热系数可达到铜的10倍，甚至100倍以上，因此，在这种高功耗的情况下，并联导热路径方式极大地降低了整个传热路径的热阻。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种双独立腔体、双工质均温板，包括内部具有均温空腔的均温板，其特征在于：所述均温板由上均温板壳体与下均温板壳体组成，上均温板壳体与下均温板合围形成中部具有均温空腔的均温板；所述均温空腔内设置有腔体分隔板，腔体分隔板使均温空腔分隔形成第一腔体、第二腔体；所述腔体分隔板设置有至少一凹陷部，凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体、第二腔体内的导热工质能够同时作用于该壁面。

2.根据权利要求1所述的一种双独立腔体、双工质均温板，其特征在于：所述的凹陷部包括多个第一凹陷部、第二凹陷部，第一凹陷部、第二凹陷部设置于腔体分隔板上，第一凹陷部、第二凹陷部的凹陷方向相反，至少一个第一凹陷部或第二凹陷部与均温空腔的壁面相贴，使第一腔体或第二腔体能够接触均温空腔的壁面。

3.根据权利要求2所述的一种双独立腔体、双工质均温板，其特征在于：所述第一凹陷部与第二凹陷部分别与均温空腔的两端壁面相贴，使第一腔体、第二腔体分别能够接触均温空腔的上下两端面。

4.根据权利要求2或3所述的一种双独立腔体、双工质均温板，其特征在于：所述第一腔体、第二腔体内分别设置有不同的导热工质。

5.根据权利要求2或3所述的一种双独立腔体、双工质均温板，其特征在于：所述第一凹陷部与第二凹陷部排列设置于腔体分隔板上，第一凹陷部与第二凹陷部之间具有过渡间隔，该过渡间隔使第一腔体、第二腔体分别形成独立、连通的腔体。

6.根据权利要求5所述的一种双独立腔体、双工质均温板，其特征在于：所述均温板的均温空腔上、下壁面至少有一面设置有多孔介质毛细结构。

7.根据权利要求6所述的一种双独立腔体、双工质均温板，其特征在于：所述第一腔体、第二腔体内分别设置有至少一个支撑柱，支撑柱一端连接均温空腔的壁面，另一端连接第一凹陷部或第二凹陷部。