[发明专利]一种基于环路热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块

说明书

本发明公开了一种基于环路热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块，包括电池模块、冷却系统和相变系统；电池模块包括多个左右并排设置的电池单体；冷却系统包括蒸发板和冷凝器；蒸发板为多个，并对应设置在相邻的电池单体之间；相变系统包括固固相变板，固固相变板为多个，并对应设置在蒸发板与电池单体之间；每个蒸发板上端先通过导气管与位于电池箱体上方的冷凝器内的冷凝腔连通，再通过冷凝腔侧边的导液管与蒸发板下端连通形成流通环路。本基于环路热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块，结构简单紧凑，不仅通过环路和相变材料相互结合实现对电池模块的高效均匀散热，而且实现蒸发工质的循环利用，降低能耗。

技术领域

本发明涉及动力电池领域，具体涉及一种基于环路热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块。

背景技术

新能源电动汽车在节能减排等方面具有明显的优势，而受到国内外市场的欢迎，作为新能源电动汽车的关键技术之一的动力电池，在充放电过程中，动力电池内部复杂的化学反应使得电池内部迅速产生大量的热，导致电池温度升高、性能下降，散热性差或不均匀的动力电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时发生剧烈燃烧甚至爆炸，存在安全隐患。

目前，动力电池热管理方式主要有风冷和液冷；风冷热管理系统主要依靠空气流过电池箱，将电池产生的热量散发到外界环境。虽然风冷热管理系统造价低、结构简单，但是空气与电池的对流换热系数较低，冷却效果不理想，中国专利CN109599638A公布了一种用于车辆电池的热管理系统，主要在垂直于入流空气流动方向的方向上，电池单体以非均匀性布置，虽然在一定程度上提高了风冷热管理系统的性能，但是空气与电池的对流换热系数较低限制了其冷却效果，且占用的空间更大；

现有的液冷方式主要是将整个电池组浸入冷却槽内，或将流通有冷却液的冷板包覆在电池表面，通过冷却液的循环流动吸收电池组产生的热量，冷却效果好，但是液冷热管理系统结构复杂，存在漏液风险，需要定期维护，造价、维护成本高，中国专利CN109599640A公布了一种圆柱形动力电池模组液体热管理方案，主要将螺旋盘管盘绕在电池圆柱形壳体上，再与电池模组的冷却系统和加热系统相连，但是数量众多的螺旋盘管的制作难度较大，成本较高，且需要额外为循环泵提供动力。

此外，一些动力电池热管理方式采用相变材料、热管或半导体制冷器冷却，中国专利CN109301365A公布了一种热管结合相变材料形成复合板的电池热管理系统，主要将若干电池单体的表面紧贴地平行设置有若干列可弯曲变形的复合板，但是其只是简单的将蒸发段贴合在电池表面，冷凝段设在电池组外，虽然能将电池产生的热量导出电池组，但冷凝效果较差，且弯曲的热管不利于工质的循环。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于环路热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块，结构简单紧凑，不仅通过环路热管和相变材料相互结合实现对电池模块的高效均匀散热，而且实现蒸发工质的循环利用，降低能耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于环路热管和相变材料耦合冷却的动力电池模块包括电池模块、冷却系统和相变系统；

冷却系统包括蒸发板和冷凝器；蒸发板为多个，多个蒸发板间隙、左右并排设置；

相变系统包括固固相变板，固固相变板为多个，并对应紧贴设置在每个蒸发板左右两侧；

所述电池模块包括多个电池单体；每个电池单体设置在相邻的固固相变板之间；

每个蒸发板上端先通过导气管与位于电池模块上方的冷凝器内的冷凝腔连通，再通过冷凝腔侧边的导液管与蒸发板下端连通形成流通环路。

进一步的，所述蒸发板内部的蒸发工质通过多个上下贯穿的槽道进行隔开，每个槽道表面做亲水处理，蒸发板内部上端设有气池、下端设有液池。

进一步的，所述冷凝腔底部设置为倾斜坡度，导气管与冷凝腔底部高处连通，导液管与冷凝腔底部低处连通。