一種無水快冷電池熱管理方法與流程

本發明涉及電動汽車電池熱管理領域，特別涉及一種無水快冷電池熱管理方法。

背景技術：

為了保證電池的安全，國家標準對電池箱提出了更高的密封和防水的要求，如何在電池箱密閉的情況下對電池包進行熱管理，有很多難點問題需要解決，密閉電池箱中電池散熱是目前困擾新能源汽車行業的一個難題。另一方面，為了提高電動汽車動力電池包的能量密度、提高電池的質量、延長電池的壽命，合理地進行電池的熱管理也是電動汽車行業亟待解決的問題之一。

技術實現要素：

本發明目的在于：提供一種高溫散熱快、低溫加熱快、溫度易于控制、均熱性好、重量輕和能量密度高的無水快冷電池熱管理方法，這種電池熱管理方法涉及一種無水快冷電池箱，該電池箱采用板式熱管作為關鍵的傳熱元件，結構簡單、安全可靠、經濟實用。

本發明的技術方案是，一種無水快冷電池熱管理方法，其特征是，所述電池熱管理方法涉及一種無水快冷電池箱，所述電池箱由上蓋、側壁和底座形成密閉的電池箱體，滿足電池密封、防水的要求，電池置于該密閉空間之內，在電池箱體上置有可對箱體內外熱量進行傳遞的板式熱管，熱管的一部分置于箱體內部，熱管的另一部分置于箱體外面，所述板式熱管內設多個微通道，通過抽真空密封，灌有起相變傳熱作用的工質。

以下對本發明做出進一步說明。

所述置于箱體上熱管的蒸發端或冷凝端貼有散熱翅片或冷卻板或加熱元件，組成熱管組件。所述加熱元件為電加熱膜、電加熱板或內通熱媒的加熱板。熱管與散熱翅片或冷卻板或加熱元件或電池之間貼合時，在貼合面加入具有導熱、絕緣作用的物質，如導熱膠等。

所述熱管在箱體內的部分置于電池組旁邊或與電池貼合或與內部熱管貼合，熱管在箱體外的部分與散熱翅片或冷卻板貼合。

所述電池箱內放置內部熱管與電池貼合，將熱量導到箱體上或箱體外。

所述貼于電池的熱管可彎曲成u型，電池置于u型的底部，u型兩端與箱體或箱體上的熱管相連。

所述熱管為一字形、u形、l形、反l形、口字形、開口的口字形、槽形、波浪形、矩形或平行四邊形。

所述電池箱體中可以放置一個或多個風機，使電池組中形成空氣對流，達到單體電池之間的均溫。

所述熱管上貼有的散熱翅片或冷卻板或加熱元件可以與熱管整體成形，也可以采用焊接或膠接的方式連接。

所述熱管為板式熱管，也可為圓型熱管、或異型熱管，也可為銅熱管、鋁熱管、不銹鋼熱管或復合材料熱管，也可為重力熱管、脈動熱管或反重力熱管。

所述電池箱箱體包括上蓋、側壁和底板，可以分別采用金屬或非金屬制作，上蓋、側壁和底板都可以放置熱管或熱管組件，每個面上可以有一個或一個以上的熱管或熱管組件，并可以做成模塊化的結構便于拼接。

所述電池包括電池組和單體電池，電池組由多個單體電池組成，單體電池外型為長方體或圓柱體，也可為軟包電池。

所述一種無水快冷電池熱管理方法采用熱管作為電池的關鍵導熱元件，其工作原理是：對電池進行散熱時，電池的熱量通過內部熱管或風道傳遞給板式熱管置于箱體內側的部分，板式熱管內的工質受熱蒸發，迅速將熱量傳遞到板式熱管置于箱體之外的部分，然后傳遞給與板式熱管緊貼的冷卻板或散熱翅片，高效地將熱量散走，電池箱中整個散熱過程是自發進行的；對電池進行加熱時，通過加熱元件將熱量直接傳遞給電池，或將加熱元件產生的熱量傳遞給處于電池箱外部的板式熱管的蒸發端，通過處于電池箱內部的板式熱管的冷凝端將熱量傳遞給內翅片，然后通過風機循環將熱量傳遞給電池。通過高效的散熱和加熱，從而將電池組的溫度控制在合適的范圍內，并保證電池組良好的均溫性。

由以上可知，本發明為一種無水快冷電池熱管理方法，它的積極效果有：

（1）由于采用板式熱管插于電池箱體上，利用其高效導熱的特性，大大增加了傳熱效率，能迅速有效地將電池熱量導出，能有效地降低電池組的最高溫度，將電池溫度控制在合理的范圍內，并保持電池之間的溫差足夠小，顯著提高了電池組溫度場的一致性。

（2）這種散熱方式使電池箱中無水無塵，安全可靠，結構簡單，避免了一般液冷方法中液體在電池箱體中流動帶來的復雜性和安全隱患。

（3）板式熱管伸出箱體的部分和置于箱體內的部分的比例可以根據需要進行調節，從而可以變換熱管兩端傳熱的熱流密度，調整熱管的管壁溫度在合適的范圍內。

（4）由于采用的板式熱管可以實現將熱源和冷源分隔在兩個場所進行熱交換，從而使電池的散熱可以實現無水的間壁接觸，并可方便實現電的多層絕緣隔離，也可以實現將狹窄空間的熱量遠距離傳輸出去。

（5）簡化了加熱系統和冷卻系統的結構，并且作為導熱材料的板式熱管（一般為鋁制外殼）重量非常輕，大大減輕了電池組重量，有利于提高電池的能量密度。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例示意圖。

圖2為本發明內部風冷、外部水冷的實施例示意圖。

圖3為本發明內外部均為風冷的實施例示意圖。

圖4為圖2的ⅰ處放大刮面圖。

圖5為圖2的ⅱ處放大刮面圖。

在圖中：

1—板式熱管，2—密封口，3—側壁，

4—電池，5—上蓋，6—底座，

7—外翅片，8—內翅片，9—加熱元件，

10—冷卻板，11—風扇，12—風道,

13—內部熱管,14—螺釘，15—流道。

具體實施方式:

為了更好的理解本發明一種無水快冷電池熱管理方法，下面結合實施例對本發明做進一步地詳細說明，但是本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

實施例1：如圖1所示,展示了一種無水快冷電池熱管理方法，電池熱管理方法涉及一種無水快冷電池箱，所述電池箱主要由熱管1、密封口2、側壁3、電池4、上蓋5和底座6組成。側壁3、上蓋5和底座6組成電池箱體，電池箱體為防塵防水的密閉結構，側壁3放置有板式熱管1，熱管的一部分貼合于箱體內部，熱管的另一部分貼合于箱體外面，所述板式熱管內設多個微通道，通過抽真空密封，灌有起相變傳熱作用的工質。電池箱內設內部熱管13，內部熱管13被彎曲成u形，電池4放置在內部熱管13的u形底邊上，u形的兩端與板式熱管1貼合，在內部熱管13下端貼合有加熱元件9。當對電池進行散熱時，電池的熱量傳遞給內部熱管13的u型底邊，并迅速將熱量傳遞到u形內部熱管13的兩端，然后將熱量傳遞給板式熱管1，板式熱管1工質蒸發，迅速自發地將熱量傳遞到其冷凝端，將熱量傳遞到箱外的冷卻板10，從而將電池4的熱量散走，將溫度控制在合適的范圍內，并保證電池4良好的均溫性。當對電池進行加熱時，關閉與冷卻板10相連的閥門，開啟加熱元件9，將熱量傳遞給電池4，從而將電池4加熱到需要的溫度，密封口2采用焊接、膠接等有效措施進行密封，可以使熱管插入處得到良好的密封。

實施例2：如圖2所示，在該實施例中，板式熱管1的上端和下端置于電池箱的側壁3的外側，分別與冷卻板10和加熱元件9相連；板式熱管1的中部置于電池箱的側壁3的內側，與內翅片8貼合。電池箱內設置有風扇11，通過風道12使電池箱內的空氣循環，從而使電池箱的熱量分布均勻。當電池散熱時，電池4的熱量通過熱空氣傳遞給內翅片8，板式熱管1與內翅片8貼合的部位成為蒸發端，內部工質蒸發迅速將熱量傳遞到與板式熱管1上端貼合的冷卻板10，板式熱管1與冷卻板10貼合的部分成為冷凝端，冷卻板將熱量帶走；當對電池加熱時，加熱元件9的熱量通過板式熱管1傳遞給內翅片8，此時板式熱管1與加熱元件9貼合的部分為蒸發端，與內翅片8貼合的部分為冷凝端。本實施例中的電池為圓柱形電池。本實施例的其他結構及工作原理與實施例1相同。

實施例3：如圖3所示，在電池箱的側壁3的外側，與板式熱管1相連的是外翅片7，外部熱量是以風冷的方式散走。本實施例的其他結構及工作原理與實施例1或實施例2相同。

實施例4：如圖4所示，此圖為圖2的ⅰ處放大刮面圖，表示了電池箱外貼冷卻板10的密封細節，板式熱管1的上端貼合于側壁3的外側，板式熱管1的中端或下端貼合于側壁3的內側，螺釘14將冷卻板10與側壁3緊密連接，密封口2中放有密封條，將電池箱密封，冷卻板10與板式熱管1貼合，通過流道15中的冷卻介質將熱量帶走。這種結構既能高效地將電池的熱量帶走，又能做到使電池箱與水隔離。本實施例的其他結構及工作原理與實施例2相同。

實施例5：如圖5所示，此圖為圖2的ⅱ處放大刮面圖，表示了電池箱外貼加熱元件9的密封細節。本實施例中的加熱元件9為內設流道15的加熱板。本實施例的其他結構及工作原理與實施例2及實施例4相同。