[发明专利]一种应用热管技术的圆柱形电池冷却装置

说明书

技术领域

本发明是一种用于新能源汽车电池热管理系统的的冷却装置，可实现电池与冷板之间的高效换热，保护电池安全，提高电池工作效率。

背景技术

在电动汽车中，动力电池为核心的储能元件，电池的工作效率直接影响到整车的行驶里程。电池在充放电过程中，其会输出或输入较大时，会释放处大量的热量，如果不及时对电池的温度进行控制，会导致电池自燃现象甚至会发生爆炸。但是传统电动汽车电池热管理系统中，间接冷却式的冷却系统通常使用单一的铝板作为电池冷却装置，换热效率不高，存在不能及时散热的问题。

热管是利用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程(即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热)，使热量快速传导。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止，直到热管两端温度相等。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。

利用热管技术改进传统的电池冷却装置，可提高电池冷却装置的换热效率，维持电池工作温度在合适范围，保护电池安全，提升电池工作效率。

发明内容

本发明旨在解决普通电池冷却装置换热能力不足的问题，提出了一种应用热管技术的电池冷却装置方案。

一种应用热管技术的圆柱形电池冷却装置，其包括：冷板，以及安装在冷板上的弯曲金属板，所述金属板上有与圆柱型电池侧面配合的弧形凹面，构成与圆柱型电池接触面；热管布置在金属板内。

所述热管分为三个部分：蒸发段，绝热段，和冷凝段；蒸发段用于吸收热量，促使热管内部介质蒸发，气态介质流经绝热段后，在冷凝段冷凝，变为液态，释放热量；最后冷凝段液体通过毛细管流回蒸发段，至此热管内部实现循环。电池散发的热量透过金属板后进入热管，继而被蒸发段吸收。热管的冷凝段部分插入冷板，与冷板流道内的冷却液接触，热量释放至冷板流道内的冷却液中，排出来自电池的热量。热管为压扁热管，其流道形状由直线与圆弧组成；热管流道壁面与圆弧形换热面之间间距为压扁热管宽度的1/10-1/20。

所述金属板为铝板，底部通过沟槽插入冷板，用于释放热管内热量；插入冷板的热管部分为热管的冷凝段；热管的上部与电池相对应的为蒸发段。冷板流道内有冷却液流通，冷板长时间保持在较低温度。

所述金属板纵向截面为等腰梯形，且等腰梯形的顶边长与底边长之比为1.08-1.12；金属板的每一弧形凹面上横向或纵向设置若干弹性金属片，弹性金属片的至少一端与金属板表面固定连接，在弹力的作用下与圆柱形电池表面相贴合。

所述金属板包括一第一金属板和两块第二金属板，第一金属板固定在两第二金属板中间，其中第一金属板热膨胀系数远低于第二金属板，第二金属板上设置有热传导率高于第一金属板和第二金属板的导热膜，导热膜的形状为梯形，且从上到下宽度逐渐减小，厚度也逐渐减小；第二金属板热膨胀系数高于第一金属板。

应用热管技术的圆柱形电池冷却装置的安装方式为：电池首先安装在冷板上一固定位置；金属板和冷板上的沟槽配合，整体插入冷板，使得冷却装置与冷板流道内冷却液接触；电池安装的固定位置和沟槽位置，使得电池侧面与金属板上的弧形凹面紧密贴合。

所述铝板的厚度根据加工工艺，尽量减小，一方面可节省单个电池冷却装置的制作成本，一方面可减少电池冷却装置占用体积，使得由电池和电池冷却装置组成的换热单元结构更为紧凑。

所述铝板上由电池和一段圆弧构成的换热单元数量不限定，可根据实际需要匹配。

所述热管的端部与铝板的端部相重合，其两端封闭。

所述热管的蒸发段长度和电池高度相对应，可充分吸收电池产生的热量；冷凝段和铝板插入冷板的部分相对应，可充分吸收由冷板传递来的冷量。热管内部蒸发段吸收电池热量，液态介质蒸发，流向冷凝段；介质在冷凝段实现换热，介质冷凝后形成的液体通过毛细管流回蒸发段，至此热管内部形成一个封闭循环，可实现高效换热。

本发明有以下优点：

1、利用热管技术的电池冷却装置换热效率高，可解决普通冷却装置散热不及时的问题。

2、电池冷却装置可和电池紧密配合，所占空间小，可使电池紧密排布。

3、电池冷却装置结构简单，便于拆装。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的电池冷却装置的示意图；