一种电池的复合热管理装置及制作方法

1.本发明涉及电池热管理技术领域，尤其是涉及一种电池复合热管理装置及制作方法。


背景技术：

2.电动汽车被认为是解决化石燃料短缺和全球变暖等关键问题的潜在有效策略。除了行驶里程之外，动力电池组的热安全性能仍然是限制电动汽车的推广的主要原因。过高的温度和/或温差将加速电池寿命的退化，并导致电池模块发生热蔓延甚至热失控，因此要严格控制电池模块的温度和温差。目前，电池采用液冷却、气冷却等方式进行散热，但这些方法存在制造成本高、重量大、功率密度低等缺陷。
3.目前，已经有一些动力电池热管理设计方案被提出。授权公告号为cn217182253u的专利提出一种轻混汽车的电池散热装置，48v电池布置在风机的进气或排气通路上，风机进气通路与车厢空间连通。该方案中通过将车厢内的空气吹向48v电池实现电池的散热，保证电池的温度维持在55℃以下。申请号为cn115911638a的专利提出一种车辆用电池散热装置以及包括其的车辆用电池壳体，电池散热装置包括单元罩和引线冷却部分，单元罩配置为覆盖形成有电池单元的引线的侧表面，电池单元重叠以形成模块，引线冷却部分设置于所述单元罩，，每个引线冷却部分的第一侧热连接到所述电池单元的每个引线，每个引线冷却部分的第二侧连接到电池散热部分，使得电池单元的每个引线通过所述电池散热部分冷却。申请号为cn113921940a的专利提出的新能源汽车散热装置则通过设计除尘机构、冷却机构、调控机构与吸收机构等机构的配合使用来满足散热的需求，同时还能有效地去除表面灰尘，收集蒸发液的雾气。申请号为cn112838291b的专利提出了一种新能源汽车用电池散热装置，包括箱体、除尘装置、过滤装置、螺旋导流片、摩擦吸附器、集尘装置，达到了散热同时除尘的目的，可对电池及时散热，并对灰尘进行去除，减少灰尘堆积，有利于散热，延长了使用寿命，提高了使用性能。
4.上述专利中电池散热装置均需要额外引线供能至电池散热部分，这样的连接方式会增加电池系统的复杂性和维护成本。同时这些方案需要使用多种机构协同工作，增加了系统的复杂性和成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电池复合热管理装置，解决现有的电池散热装置结构复杂，成本高的问题。本发明的另一个目的是提供一种电池复合热管理装置的制作方法。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种电池复合热管理装置，包括设置在相邻电池块之间的隔热层，电池块组成的电池组的两端设置有吸热层，吸热层与电池块相邻的侧面上设置有导热管，导热管的侧边上设置有对导热管进行散热的风扇，电池组的底部设置有导热层。
7.优选的，所述导热管为脉动热管，导热管的顶部冷凝段高度高于电池组。
8.优选的，每个所述电池块的端头上均至少设置有一个导热管的弯头结构。
9.优选的，所述隔热层为气凝胶层。
10.优选的，所述吸热层包括导热壳，导热壳的内部填充有相变材料，导热管位于导热壳的内部，导热管嵌入相变材料。
11.优选的，所述相变材料为石蜡-膨胀石墨相变材料。
12.优选的，所述导热层为硅脂层。
13.上述电池复合热管理装置的制作方法，包括以下步骤：
14.s1、将气凝胶层放置于相邻电池块之间，电池块拼接成电池组，电池组拼装成电池模块；
15.s2、在电池组的底部加入硅脂，硅脂在电池组的底部形成导热层；
16.s3、将石蜡-膨胀石墨填充到导热壳内，将导热壳放置在电池组的两端和相邻的两个电池组之间，导热壳的侧面紧贴电池的端面；
17.s4、将导热管插入导热壳内，导热管紧贴导热壳靠近电池一侧的内壁，导热管嵌入在石蜡-膨胀石墨内；
18.s5、在导热管的上部外侧安装风扇。
19.本发明所述的电池复合热管理装置及其制作方法的优点和积极效果是：
20.1、在电池块之间放置绝热性好的气凝胶层，将相邻的电池块进行隔离，减轻电池块之间直接的热量传递，减轻电池块之间热蔓延和热失控现象的发生；并且使电池块产生的热量定向流动，将热量导入到电池块两端的吸热层内。
21.2、吸热层的石蜡-膨胀石墨相变材料能够快速的吸收电池块产生的热量，有利于降低电池块的温度。吸热层内的导热管嵌入在石蜡-膨胀石墨内，能够快速的将热量散发出去，均匀电池箱内的温度。
22.3、导热管上方一侧风扇的设置有利于加速导热管的散热。
23.4、电池组底部的硅脂层，对电池组具有减震的作用，并且能够将电池组产生的热量通过底部的硅脂层散发出去，加速电池的散热。
24.5、石蜡-膨胀石墨相变材料、导热壳、导热管、气凝胶、硅脂的材料成本比较低、质量轻，有利于降低电池成本，并且不会大幅度增加电池的重量。而且石蜡-膨胀石墨相变材料、导热壳、导热管、气凝胶、硅脂的设置方式简单，电池内部较少的使用紧固件，结构简单，便于装配。
25.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
26.图1为本发明一种电池复合热管理装置及制作方法实施例的立体结构示意图；
27.图2为本发明一种电池复合热管理装置及制作方法实施例的俯视结构示意图；
28.图3为本发明一种电池复合热管理装置及制作方法实施例的侧视结构示意图；
29.图4为本发明一种电池复合热管理装置及制作方法实施例的导热管结构示意图。
30.附图标记
31.1、电池块；2、隔热层；3、导热管；4、吸热层；5、导热层；6、风扇；7、导热壳。
具体实施方式
32.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
33.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
34.实施例
35.如图1-4所示，一种电池复合热管理装置，包括设置在相邻电池块1之间的隔热层2，隔热层2为气凝胶层。气凝胶材料是一种纳米多孔网络结构的轻质固体材料，具有孔隙率高、比表面积大、密度超低、热导系数低等特质，室温导热系数可低至0.013w/(mk)，具有非常好的绝热效果。在电池块1之间设置气凝胶层，气凝胶层对相邻的电池进行绝热，减少相邻电池块1之间的热量传递，减缓电池块1的温度变化，减轻电池块1之间发生热蔓延和热失控的现象。气凝胶层的设置还可以使得电池块1的热量从电池块1的两端进行散出，对热量流动具有定向的作用。另外，气凝胶层还能够降低电池产生的噪声，保证电池的稳定工作。
36.电池块1组成的电池组的两端设置有吸热层4，吸热层4与电池块1相邻的侧面上设置有导热管3。吸热层4包括导热壳7，导热壳7为顶部开口的采用导热性好的材料制成的密封壳体，可以选用金属铜焊接制备而成。导热壳7的内部填充有相变材料，相变材料为石蜡-膨胀石墨相变材料。导热壳7为石蜡-膨胀石墨相变材料提供一个容纳空间。石蜡-膨胀石墨相变材料具有与纯石蜡类似的相变温度，相变潜热相当，膨胀石墨具有优异的导热性能，石蜡-膨胀石墨相变材料的吸放热的速率快，有利于提高电池的散热。石蜡-膨胀石墨相变材料通过相变吸热，对电池进行吸热降温，保证电池以大电流放电的短时间内维持电池箱温度。
37.导热管3为脉动热管，导热管3的顶部冷凝段高度高于电池组。每个电池块1的端头上均至少设置有一个导热管3的弯头结构。导热管3位于导热壳7的内部，导热管3嵌入相变材料。导热管3位于相变材料内部的为吸热段，顶部伸出相变材料的为冷凝段，导热管3将电池内产生的热量及相变材料吸收的热量通过热传导或蒸发的方式传递出去，均匀电池箱内的温度。导热管3与相变材料的嵌入方式，使得导热管3与相变材料紧密的接触，有利于相变材料热量的散出。
38.导热管3的侧边上设置有对导热管3进行散热的风扇6，风扇6位于电池模块的两端。电池模块的每个端头上均设置有若干个风扇6。风扇6可以固定在导热管3或电池箱上，加快导热管3的散热。
39.电池组的底部设置有导热层5，导热层5为硅脂层。硅脂层用于电池组与电池箱之间的填缝，对电池组进行支撑。并且硅脂层能够有效的吸收和分散振动，减少电池的噪声和振动，增强电池在使用过程中的稳定性。导热层5将电池块1底部产生的热量传导出去，提高了电池块1的散热效果。
40.本发明采用石蜡-膨胀石墨相变材料、导热壳7、导热管3、气凝胶、硅脂这些现有的材料制成电池的复合热管理装置，材料的成本比较低，能够有效的降低装置的成本。并且具有重量轻、功率密度高、保温性能好的优点，不会大幅度的增加电池的重量。并且电池内部较少使用紧固件，结构简单，便于装配。
41.上述电池复合热管理装置的制作方法，包括以下步骤：
42.s1、将气凝胶层放置于相邻电池块1之间，电池块1拼接成电池组，电池组拼装成电池模块；
43.s2、在电池组的底部加入硅脂，硅脂在电池组的底部形成导热层5；
44.s3、将石蜡-膨胀石墨填充到导热壳7内，将导热壳7放置在电池组的两端和相邻的两个电池组之间，导热壳7的侧面紧贴电池的端面；
45.s4、将导热管3插入导热壳7内，导热管3紧贴导热壳7靠近电池一侧的内壁，导热管3嵌入在石蜡-膨胀石墨内；
46.s5、在导热管3的上部外侧安装风扇6。
47.因此，本发明采用上述电池复合热管理装置及制作方法，能够解决现有的电池散热装置结构复杂，成本高的问题。
48.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种电池复合热管理装置，其特征在于：包括设置在相邻电池块之间的隔热层，电池块组成的电池组的两端设置有吸热层，吸热层与电池块相邻的侧面上设置有导热管，导热管的侧边上设置有对导热管进行散热的风扇，电池组的底部设置有导热层。2.根据权利要求1所述的一种电池复合热管理装置，其特征在于：所述导热管为脉动热管，导热管的顶部冷凝段高度高于电池组。3.根据权利要求2所述的一种电池复合热管理装置，其特征在于：每个所述电池块的端头上均至少设置有一个导热管的弯头结构。4.根据权利要求3所述的一种电池复合热管理装置，其特征在于：所述隔热层为气凝胶层。5.根据权利要求4所述的一种电池复合热管理装置，其特征在于：所述吸热层包括导热壳，导热壳的内部填充有相变材料，导热管位于导热壳的内部，导热管嵌入相变材料。6.根据权利要求5所述的一种电池复合热管理装置，其特征在于：所述相变材料为石蜡-膨胀石墨相变材料。7.根据权利要求6所述的一种电池复合热管理装置，其特征在于：所述导热层为硅脂层。8.一种权利要求7所述的电池复合热管理装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将气凝胶层放置于相邻电池块之间，电池块拼接成电池组，电池组拼装成电池模块；s2、在电池组的底部加入硅脂，硅脂在电池组的底部形成导热层；s3、将石蜡-膨胀石墨填充到导热壳内，将导热壳放置在电池组的两端和相邻的两个电池组之间，导热壳的侧面紧贴电池的端面；s4、将导热管插入导热壳内，导热管紧贴导热壳靠近电池一侧的内壁，导热管嵌入在石蜡-膨胀石墨内；s5、在导热管的上部外侧安装风扇。

技术总结
本发明公开了一种电池复合热管理装置及制作方法，属于电池热管理技术领域。电池复合热管理装置包括设置在相邻电池块之间的隔热层，电池块组成的电池组的两端设置有吸热层，吸热层与电池块相邻的侧面上设置有导热管，导热管的侧边上设置有对导热管进行散热的风扇，电池组的底部设置有导热层。本发明采用上述电池复合热管理装置及制作方法，能够解决现有的电池散热装置结构复杂，成本高的问题。成本高的问题。成本高的问题。


技术研发人员：李晓宇 李廓 吕沫含 饶中浩 于金秋 齐凯
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/8/14