[发明专利]一种可变导热系数的主/被动结合的散热结构

说明书

一种可变导热系数的主/被动结合的散热结构，包括紧贴电池单体的L形导热板，紧贴L形导热板的上导热板、带有散热翅片的下散热板、用于与上导热板和下散热板形成空腔的隔热侧板、安装在隔热侧板上的密封垫、空腔出口接头，所述空腔出口接头与空腔连接，所述下散热板有入口通过空腔入口连通槽与空腔连接；本发明可根据实际需求替换空腔中的介质，实现冷却结构的导热系数改变；也可以使空腔中的介质静止或流动实现主动冷却或者被动散热，多种冷却强度有效地解决电池模组在多种使用场景下的散热问题，提高电池性能并延长使用寿命，同时模块化设计有利于在整车中按实际需求实现。

技术领域

本发明属于电动车辆和储能电站等电池热管理技术领域，具体涉及一种可变导热系数的主/被动结合的散热结构与方法。

背景技术

随着能源危机和环境问题的日益加剧，作为新能源汽车的一种，电动汽车已经逐渐成为更好的交通选择。电池作为电动汽车的动力来源，决定了汽车的性能。锂离子电池由于其高能量密度、高比功率、较长的循环寿命和自放电率低等优点，成为了电动汽车的主要应用电池。但是为了满足较长的续航，需要大量锂离子电池同时使用，这会带来较大的发热量。而锂离子电池的最大缺点就是其性能受温度影响较大。过低和过高的温度都会对锂离子电池造成不可逆转的损害，从而削弱电池性能，甚至引起电池内部短路而引发热失控现象，造成危险事故。因此，保证锂离子电池工作在合适的温度范围是至关重要的。

电池热管理系统的主要功能就是将电池组的工作温度保持在合适的范围内，延长电池的使用寿命，提高充放电性能。电动汽车在不运行时，电池的温度会受到环境温度影响，过高或者过低的环境温度都会使得下一次电动汽车开始运行时电池温度处在温度不合理区间。电动汽车在平稳运行过程中，电池以较小的倍率放电，电池因为其特性正常释放热量；电动汽车长时间高速行驶、爬陡坡时，因为较大的电流此时电池在短时间内释放大量热量。目前快速技术的大量使用，电动汽车在快充时，同样因为较大的电流，电池短时间释放大量热量。电池热管理系统需要在如此多元的场景合理地给电池组散热。

设计有效的电池热管理系统对于控制温升，保证电池组高效使用具有重要意义。电池冷却的方式主要有空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却。空气冷却方法已被证实在高环境温度和高放电倍率下，不可避免会出现过热和温度分布不均的情况。且传统的空气冷却系统由于导热系数低和热容量低等缺点，无法满足随着电池能量密度和电池尺寸的增加情况下温控要求。相变材料冷却在相变过程中通过吸收或释放大量潜热来控制电池组温度。但是相变材料由于其相对较差的导热性而不能快速的将温度维持在合适范围内，同时其相变过程中容易出现材料泄漏问题。热管虽已经在电子元件中广泛应用，但仍未普及到电动汽车中。液体冷却方式冷却效率高，但是液体冷却需要使用泵驱动液体流动，需要消耗额外的功耗，并且电池组不是一直都需要快速冷却。

电动汽车的使用场景多种多样，比如正常行驶、长时间爬陡坡、高速行驶、快速充电，以及静止不工作；使用电动汽车的环境温度也存在很大差异，例如冬季寒冷而夏季炎热。电池在这些情况下自身温度受环境温度影响不同，自身释放的热量不同，电池模组与外界环境之间需要可调节的导热系数结构连接控制电池温度、需要不同的冷却强度带走电池模组热量、降低电池温度。针对这种情况，需要设计一种能调节导热系数和冷却强度的新型冷却系统来适应刚刚提到的多种使用场景和使用环境。

专利申请CN201921590452.4公布了一种电动汽车用的电池模组散热结构，电池模组散热座上、下、左、右均连接散热座侧板，散热座侧板在电池模组散热座内滑动，电池模组散热座底部具有多个散热孔，这样的结构只能满足基础的散热功能，在电动汽车使用场景多种多样，受环境温度影响不同，该散热结构不能调节导热系数和冷却强度。

发明内容