CN220873700U - 一种基于双面均热板的电池液冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双面均热板的电池液冷散热装置，包括电池单元，双面均热板，夹紧装置，冷却循环系统；所述电池单元和双面均热板均包括多个，所述电池单元与双面均热板间隔排布，间隔排列的双面均热板和电池单元通过夹紧装置夹紧固定。本实用新型充分利用了均热板高效传热和液冷散热技术的优势，增大液冷散热与均热板的接触面积，增强传热能力，实现较高的均温性，同时满足了电池工作的温度需求；可以有效提高系统空间利用率和散热效率，进而提高了电池模组的使用性能和使用寿命。

Description

一种基于双面均热板的电池液冷散热装置

技术领域

本实用新型涉及储能电池热管理系统技术领域，尤其涉及一种基于双面均热板的电池液冷散热装置。

背景技术

随着可再生能源产业的高速发展，能源互联网的结构不断优化，储能系统的建设是未来能源网络的发展趋势。储能技术中电化学储能具有建设周期短、运营成本低等特点，发展迅猛。根据CNESA数据显示，电化学储能中锂离子电池储能占90％。电池温度是影响电池性能、寿命的关键参数。锂电池的理想工作温度是15-35℃，电池包内部最大温差不超过5℃。电池温度过高会引发热失控，温度过低也会使电池性能、容量下降。现有储能系统的热管理大多数使用风冷系统，但随着储能电池的能量密度不断提高，充放电倍率增大，风冷已经逐渐不能满足散热需求。

目前国内外电池热管理系统研究的重点在于液冷系统。液冷系统利用冷却流体高比热容的特点将电池产生的热量带走，其散热效率高、综合性能良好，但是均温性仍有待提高。热管也是当前锂电池热管理的研究热点。热管利用相变工质蒸发，将热量从高温区传至低温区，其沿轴向有超高的热导率，然而锂电池面积大，需要多根热管同时工作，由于各热管之间的无法传递热量，因此不同热管之间存在温差，通过使用均热板替代热管可以提高其均温性。均热板与液冷系统相结合形成复合热管理系统可以进一步提高传热能力，但目前均热板与液冷系统并非整体设计，均热板与液冷系统之间接触面积小，接触热阻较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于双面均热板的电池液冷散热装置，该装置将均热板与液冷系统相结合，提高热管理系统的均温性和散热性能，延长电池使用寿命。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：

一种基于双面均热板的电池液冷散热装置，包括：电池单元，双面均热板，夹紧装置，冷却循环系统；所述电池单元和双面均热板均包括多个，所述电池单元与双面均热板间隔排布，间隔排列的双面均热板和电池单元通过夹紧装置夹紧固定。

进一步地，多个电池单元通过串联或并联形成电池模组。

进一步地，每个电池单元形状为长方体，且长方体面积最大的面与双面均热板的蒸发面贴合。

进一步地，电池单元与双面均热板接触中间设置导热硅脂层，用于减小电池单元与双面均热板之间的接触热阻。

进一步地，双面均热板由顶部蒸发板、顶部蒸发端吸液芯、冷凝端、底部蒸发端吸液芯和底部蒸发板组成；所述冷凝端位于双面均热板的中间部位，其冷凝端的上端面紧贴顶部蒸发板，下端面紧贴底部蒸发板，所述顶部蒸发板与底部蒸发板贴近冷凝板的一端面设置有凹腔，凹腔内设置有支撑柱，与冷凝板贴合密封后形成中空的腔体；所述顶部蒸发端吸液芯与顶部蒸发板的凹腔内侧相贴合，底部蒸发端吸液芯与底部蒸发板的凹腔内侧相贴合；所述顶部蒸发端吸液芯与底部蒸发端吸液芯上有与凹腔内支撑柱相配合的孔。

进一步地，冷凝端的中间为冷凝板，在冷凝板的上表面设置反重力吸液芯，下表面设置有重力吸液芯；

进一步地，冷凝板的内部设有冷却水流道，冷凝板的侧部设置有流道入口和流道出口；

进一步地，反重力吸液芯设有与顶部蒸发板凹腔支撑柱相配合的孔,反重力吸液芯的上表面有凸起结构，凸起结构的上表面与顶部蒸发端吸液芯的下表面相贴合，使得工作介质沿凸起结构向上流动；

重力吸液芯有与底部蒸发板凹腔支撑柱结构相配合的孔。

进一步地，夹紧模块由基板、立柱、上盖板、固定片组成；所述基板为一平板，平板的底部设有四个支座，且在平板上设有孔和槽；所述立柱为L型，在立柱的底部设有固定装置，用于将立柱固定于基板上，在立柱的一侧设置多个固定孔，用于安装固定片；所述上盖板为一平板，上盖板的下表面和顶端双面均热板的上表面紧贴；所述固定片为L型结构，L型固定片的一侧设置有孔，并通过孔和固定装置固定于立柱上，固定片下表面紧压上盖板的上表面。

进一步地，冷却循环系统与冷凝板的内部的冷却水流道相连接，冷却水循环带走热量。

进一步地，反重力吸液芯和重力吸液芯为具有疏松多孔毛细结构的金属以及合金材料的丝网、纤维、粉末以及泡沫材料的一种或者多种；所述支撑体为金属材料的柱状或条状结构。

与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：

(1)本实用新型采用双面均热板均温效果好和水冷散热效果明显特点，有效保证电池的温度均匀性和合适的工作温度，有效防止热失控，提高电池模组的使用性能和使用寿命。

(2)本实用新型采用双面均热板，其两侧面均为蒸发端，将冷凝端设计在中部，结构紧凑、占用空间小。冷凝板的空腔中工作介质接触面积大，增大换热面积，加强换热能力。

(3)本实用新型的装配方式简单，能保证散热部件的紧密配合，且固定片的位置可调整，能适应不同电池数量的电池模组，灵活性强。

附图说明

图1是基于双面均热板的电池液冷散热装置的结构示意图；

图2是双面均热板的结构爆炸示意图；

图3是双面均热板冷凝端的结构示意图；

图4是夹紧装置的结构示意图。

图中：

1-电池单元；

2-双面均热板；21-顶部蒸发板；22-顶部蒸发端吸液芯；23-冷凝端；24-底部蒸发端吸液芯；25-底部蒸发板；

231-反重力吸液芯；232-冷凝板；233-重力吸液芯；2311-孔；2312-凸起2321-流道入口；2322-流道出口；

3-夹紧装置；31-基板；32-立柱；33-上盖板；34-固定片；311-支座；312-槽；321-固定件；322-固定孔；341-固定装置；

4-冷却循环系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本实用新型实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，是基于双面均热板的电池液冷散热装置的结构，包括：包括电池单元1，双面均热板2，夹紧装置3，冷却循环系统4；所述电池单元1和双面均热板2均包括多个，所述电池单元1与双面均热板2间隔排布，间隔排列的双面均热板和电池单元通过夹紧装置3夹紧固定。

所述多个电池单元1通过串联或并联形成电池模组。

所述每个电池单元形状为长方体，且长方体面积最大的面与双面均热板的蒸发面贴合。所述电池单元1与双面均热板2接触中间设置导热硅脂层，用于减小电池单元1与双面均热板2之间的接触热阻。

如图2所示，所述双面均热板2由顶部蒸发板21、顶部蒸发端吸液芯22、冷凝端23、底部蒸发端吸液芯24和底部蒸发板25组成；所述冷凝端23位于双面均热板的中间部位，其冷凝端的上端面紧贴顶部蒸发板21，下端面紧贴底部蒸发板25，所述顶部蒸发板21与底部蒸发板25贴近冷凝板23的一端面设置有凹腔，凹腔内设置有支撑柱，与冷凝板23贴合密封后形成中空的腔体；所述顶部蒸发端吸液芯22与顶部蒸发板21的凹腔内侧相贴合，底部蒸发端吸液芯24与底部蒸发板25的凹腔内侧相贴合，采用焊接的方法固定；所述顶部蒸发端吸液芯22与底部蒸发端吸液芯24上有与凹腔内支撑柱相配合的孔。

所述双面均热板2内部中空的腔体需要抽真空处理，中空腔体中充入的工作介质为甲醇、乙醇、丙酮、去离子水、氨、氟利昂中一种或多种混合物。

如图3所示，所述冷凝端的中间为冷凝板232，在冷凝板232的上表面设置反重力吸液芯231，下表面设置有重力吸液芯233；所述冷凝板232的内部设有冷却水流道，冷凝板232的侧部设置有流道入口2321和流道出口2322；所述反重力吸液芯231设有与顶部蒸发板21凹腔支撑柱相配合的孔2311,反重力吸液芯231的上表面有凸起物2312，凸起物2312的上表面与顶部蒸发端吸液芯22的下表面相贴合，使得工作介质沿凸起结构向上流动；重力吸液芯233有与底部蒸发板凹腔支撑柱结构相配合的孔2311。

冷凝板内部有冷却水流道，冷却水流道可以为蛇形，U型或其他形状；

如图4所示，所述夹紧模块3由基板31、立柱32、上盖板33、固定片34组成；所述基板31为一平板，平板的底部设有四个支座311，且在平板上设有孔和槽312；所述立柱32为L型，在立柱32的底部设有固定件321，用于将立柱32固定于基板31上，在立柱的一侧设置多个孔322，用于安装固定片34；所述上盖板33为一平板，上盖板的下表面和顶端双面均热板2的上表面紧贴；所述固定片34为L型结构，L型固定片的一侧设置有孔，并通过孔和固定装置341固定于立柱32上，固定片34下表面紧压上盖板33的上表面。

所述冷却循环系统4与冷凝板232的内部的冷却水流道相连接，冷却水循环带走热量。

所述反重力吸液芯231和重力吸液芯233为具有疏松多孔毛细结构的金属以及合金材料的丝网、纤维、粉末以及泡沫材料的一种或者多种；所述支撑体为金属材料的柱状或条状结构。

基于双面均热板的电池液冷散热装置的工作原理是：

电池单元内的电池发热时，电池产生的热量一部分通过上表面传递给与其接触的双面均热板的顶部蒸发板，位于顶部蒸发端吸液芯中与顶部蒸发板相接触的工作介质吸收热量，变为气态，通过空腔，气态的工作介质遇到温度较低的冷凝端结构，发出热量，热量被冷却流道中冷却液带走，工作介质冷凝变为液态，液态的工作介质沿着反重力吸液芯的凸起结构流入顶部蒸发端吸液芯中，达成循环。

同时电池下表面热量传递给与其接触的双面均热板的底部蒸发板，位于底部蒸发端吸液芯中与顶部蒸发板相接触的工作介质吸收热量，变为气态，通过空腔，气态的工作介质遇到温度较低的冷凝端结构，发出热量，热量被冷却流道中冷却液带走，工作介质冷凝变为液态，液态的工作介质在重力的作用下从重力吸液芯流入底部蒸发端吸液芯中，达成循环。

与此同时，所述外部冷却循环系统中通过双面均热板上的液冷流道进口进入双面均热板内的冷凝板，在内部流道循环流动进而带双面均热板内的热量。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，包括电池单元(1)，双面均热板(2)，夹紧装置(3)，冷却循环系统(4)；所述电池单元(1)和双面均热板(2)均包括多个，所述电池单元(1)与双面均热板(2)间隔排布，间隔排列的双面均热板和电池单元通过夹紧装置(3)夹紧固定。

2.根据权利要求1所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述多个电池单元(1)通过串联或并联形成电池模组。

3.根据权利要求2所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述每个电池单元形状为长方体，且长方体面积最大的面与双面均热板(2)的蒸发面贴合。

4.根据权利要求1所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述电池单元(1)与双面均热板(2)接触中间设置导热硅脂层，用于减小电池单元(1)与双面均热板(2)之间的接触热阻。

5.根据权利要求1所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述双面均热板(2)由顶部蒸发板(21)、顶部蒸发端吸液芯(22)、冷凝端(23)、底部蒸发端吸液芯(24)和底部蒸发板(25)组成；所述冷凝端(23)位于双面均热板的中间部位，其冷凝端的上端面紧贴顶部蒸发板(21)，下端面紧贴底部蒸发板(25)，所述顶部蒸发板(21)与底部蒸发板(25)贴近冷凝端(23)的一端面设置有凹腔，凹腔内设置有支撑柱，与冷凝端(23)贴合密封后形成中空的腔体；所述顶部蒸发端吸液芯(22)与顶部蒸发板(21)的凹腔内侧相贴合，底部蒸发端吸液芯(24)与底部蒸发板(25)的凹腔内侧相贴合；所述顶部蒸发端吸液芯(22)与底部蒸发端吸液芯(24)上有与凹腔内支撑柱相配合的孔。

6.根据权利要求5所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述冷凝端的中间为冷凝板(232)，在冷凝板(232)的上表面设置反重力吸液芯(231)，下表面设置有重力吸液芯(233)；

所述冷凝板(232)的内部设有冷却水流道，冷凝板(232)的侧部设置有流道入口(2321)和流道出口(2322)；

所述反重力吸液芯(231)设有与顶部蒸发板(21)凹腔支撑柱相配合的孔(2311),反重力吸液芯(231)的上表面有凸起结构(2312)，凸起结构(2312)的上表面与顶部蒸发端吸液芯(22)的下表面相贴合，使得工作介质沿凸起结构向上流动；

重力吸液芯(233)有与底部蒸发板凹腔支撑柱结构相配合的孔(2311)。

7.如权利要求1所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述夹紧装置由基板(31)、立柱(32)、上盖板(33)、固定片(34)组成；所述基板(31)为一平板，平板的底部设有四个支座(311)，且在平板上设有孔和槽(312)；所述立柱(32)为L型，在立柱(32)的底部设有固定装置，用于将立柱(32)固定于基板(31)上，在立柱的一侧设置多个固定孔(322)，用于安装固定片(34)；所述上盖板(33)为一平板，上盖板的下表面和顶端双面均热板(2)的上表面紧贴；所述固定片(34)为L型结构，L型固定片的一侧设置有孔，并通过孔和固定装置(341)固定于立柱(32)上，固定片(34)下表面紧压上盖板(33)的上表面。

8.如权利要求6所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述冷却循环系统(4)与冷凝板(232)的内部的冷却水流道相连接，冷却水循环带走热量。

9.如权利要求6所述的基于双面均热板的电池液冷散热装置，其特征在于，所述反重力吸液芯(231)和重力吸液芯(233)为具有疏松多孔毛细结构的金属；所述支撑柱为金属材料的柱状或条状结构。