一種具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，包括至少2組電池組和箱體，所述電池組放置于箱體內，相鄰2組電池組之間設置有散熱裝置，所述散熱裝置包括金屬基板、金屬蓋板、彎管和相變材料包，所述金屬蓋板的邊緣與金屬基板的邊緣密封連接，且所述金屬蓋板和金屬基板形成蒸發腔，所述蒸發腔內填充有工質，所述彎管的2個開口端均與蒸發腔連通，所述彎管的上端穿出箱體；在相鄰2組電池組中，所述金屬基板緊貼其中一個電池組表面，所述相變材料包的一側面緊貼金屬蓋板和彎管下端，所相變材料包的另一側面緊貼另一個電池組表面。本發明降低了接觸熱阻，提高了散熱效果和散熱效率，同時均溫性好，避免了動力電池的局溫度過高。
【專利說明】一種具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池

【技術領域】
[0001] 本發明涉及動力電池，具體涉及一種具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池。

【背景技術】
[0002] 汽車保有量的持續增長與能源資源巨大消耗以及生態環境不斷惡化等問題之間 的矛盾帶動了新能源汽車尤其是電動汽車行業的飛速發展。而制約電動汽車快速發展和廣 泛應用的關鍵因素就是電池的安全性和可靠性。在使用過程中，電池內部產熱快且產熱量 大，在正常運行（〇. 5C-1. 0C放電倍率）工況下，單片電池產熱速率達到10W，在上坡、啟動或 加速等（1.0C-3. 0C放電倍率）極端工況下，單片電池的產熱速率可增至46W。電池溫度上 升引發其性能下降，甚至出現漏液、著火、失效等情況，嚴重時發生劇烈燃燒或爆炸，引發安 全事故和人身傷亡。因此，動力電池嚴重制約著電動汽車等的發展。因此電動汽車動力電 池系統需要配備高效的散熱措施。目前在動力電池熱管理系統的研究中，已采用熱管類型 主要是回路型重力熱管，脈動熱管和燒結熱管。
[0003] 當汽車的動力電池采用上述的熱管進行散熱時，存在以下缺陷：1、熱管與動力電 池的接觸面積少，散熱效果差，且均溫性差，導致動力電池局部溫度較高；2、熱管內的工質 遇到的阻力較大，無法迅速啟動，散熱效率低，從而容易造成電池損壞；3、熱管需要向管填 充材料燒結毛細結構，這結構復雜，加工難度大，重量較大，體積大；4、熱管多為圓形管，而 動力電池大多為方形，這造成熱管與動力電池的貼合度不高，且安裝不方便；5、同一熱管僅 應用于同一型號的動力電池，這造成熱管的通用性差。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種結構簡單、合理， 散熱效率高、安裝方便的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池。
[0005] 本發明的目的通過以下的技術方案實現：本具有超薄輕量級散熱裝置的動力電 池，包括至少2組電池組和箱體，所述電池組放置于箱體內，相鄰2組電池組之間設置有散 熱裝置，所述散熱裝置包括金屬基板、金屬蓋板、彎管和相變材料包，所述金屬蓋板的邊緣 與金屬基板的邊緣密封連接，且所述金屬蓋板和金屬基板形成蒸發腔，所述蒸發腔內填充 有工質，所述彎管的2個開口端均與蒸發腔連通，所述彎管的上端穿出箱體；在相鄰2組電 池組中，所述金屬基板緊貼其中一個電池組表面，所述相變材料包的一側面同時緊貼金屬 蓋板和彎管下端，所相變材料包的另一側面緊貼另一個電池組表面。
[0006] 上述結構中，主要由金屬基板、金屬蓋板和彎管構成環路熱管，而且金屬基板和金 屬蓋板構成蒸發腔，蒸發腔成板狀結構，彎管露出箱體的上端作為冷凝部。則蒸發腔與電池 組中單體動力電池很好的貼合，提高散熱效率，且還方便安裝。同時，再將環路熱管與相變 材料包結合，兩者共同對電池組進行散熱，這進一步提高了散熱效率。相變材料包不僅增大 了該散熱裝置的被動控溫效果，而且既能解決動力電池高溫散熱、又能實現低溫加熱保溫。
[0007] 優選的，為保證良好的毛細作用力及提高散熱效率，所述金屬基板的兩端分別設 有第一凹槽和第二凹槽，所述金屬基板的中部設有多個第三凹槽，多個所述第三凹槽平行 排列形成具有毛細作用力的通道，此通道的兩端分別連通第一凹槽和第二凹槽；所述金屬 蓋板同時覆蓋第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；所述彎管的2個開口端分別與第一凹槽和 第二凹槽連通，所述通道與電池組正對設置。
[0008] 優選的，為提高結構的緊湊性，且所述第三凹槽和第一凹槽垂直設置，同時所述第 三凹槽與第二凹槽垂直設置。此結構保證了金屬基板被充分利用，這使第三凹槽排列緊湊； 同時，第三凹槽緊密排列時還保證第三凹槽形成通道具有良好的毛細作用力，從進一步提 高了散熱效率及保證及時啟動。
[0009] 優選的，所述第三凹槽的槽寬為1mm?5mm，所述第三凹槽的槽深為0· 4mm? 0. 8mm ;在相鄰2個所述第三凹槽之間具有分隔部，此分隔部的寬度為1mm?5mm，所述第一 凹槽的槽深、第二凹槽的槽深和第三凹槽的槽深均相等。此設計，第三凹槽的寬度較小，從 而可使通道具有很好的毛細作用。同時，槽深一樣也保證了工質可順暢流動。
[0010] 優選的，為減少變形，所述第一凹槽和第二凹槽中均設有多個突起，多個突起均勻 分布；所述多個突起均與金屬蓋板焊接。
[0011] 優選的，所述突起的截面呈方形或圓形。具體的，突起的截面形狀還可為其他形 狀，而不局限于上述的兩種。
[0012] 所述金屬基板設有與蒸發腔連通的注液口。注液口用于向蒸發腔注入或倒出工 質，則工質可進行更換，以適應不同的需要。通過注液口注入的工質為水、乙醇和丙醇等中 的一種。
[0013] 優選的，為進一步提高散熱效率及方便安裝，所述散熱裝置還包括翅片組件，所述 翅片組件包括翅片座和多張翅片，多張所述翅片均固定于翅片座的一側面，所述翅片座的 另一側面設有安裝槽，所述彎管嵌入安裝槽，同時所述彎管與翅片座的另一側面焊接。
[0014] 優選的，所述相變材料包包括密封的包體和放置于包體內的相變材料，所述相變 材料為石蠟。采用密封的包體封裝相變材料，不易泄露，提高了安全性。
[0015] 優選的，為方便安裝和維護，所述箱體包括頂蓋和底箱，所述頂蓋蓋住底箱的上 端，形成用于放置電池組的容納腔，所述頂蓋設有被彎管穿過的通孔。
[0016] 本發明相對于現有技術具有如下的優點：
[0017] 1、本發明中的動力電池采用了新型的散熱裝置，此散熱裝置包括金屬基板、金屬 蓋板、彎管和相變材料包，金屬基板和金屬蓋板構成板狀的蒸發腔，則蒸發腔與動力電池之 間的貼合面積大，而且采用了相變材料包增加了蒸發腔與動力電池之間的貼合度，大大降 低了接觸熱阻，提高了散熱效果和散熱效率，同時均溫性好，避免了動力電池的局溫度過 商。
[0018] 2、本發明中散熱裝置的蒸發腔內設有多個第三凹槽構成的具有毛細作用力的通 道，利用此通道代替傳統熱管燒結形成的毛細結構，則工質在通道內受到的流動阻力小，使 其能迅速啟動，提高了散熱效率，從而避免動力電池因溫度過高造成損壞。
[0019] 3、本發明中金屬基板第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽均可采用銑床加工，金屬蓋 板的邊緣與金屬基板的邊緣密封連接，且金屬蓋板同時覆蓋第一凹槽、第二凹槽和第三凹 槽，從而形成蒸發腔，這不需要像傳統的熱管進行填充、燒結等工序，因此加工工序少、簡 單，降低了制造成本，同時還具有重量輕、體積小等的特點。
[0020] 4、本發明中散熱裝置的蒸發腔主要由板狀的金屬基板和金屬蓋板等構成，且金屬 基板和金屬蓋板的表面平滑，則金屬基板與動力電池的貼合度高這非常方便散熱裝置的安 裝和維護。
[0021] 5、本發明中的散熱裝置具有緊湊高效、節能、環保、結構簡單、成本低、體積小、安 裝方便、運行穩定且可靠等特點，適用于各種型號的動力電池，通用性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池的結構示意圖。
[0023] 圖2是本發明的超薄輕量級環路熱管的正視圖。其中，金屬蓋板和翅片組件沒畫 出。
[0024] 圖3是圖2中A處的局部放大圖。
[0025] 圖4是本發明金屬基板仰視方向的局部示意圖。
[0026] 圖5是本發明翅片組件的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0028] 實施例1
[0029] 如圖1至圖5所示的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，包括至少2組電池組 11和箱體12,所述電池組11放置于箱體12內，相鄰2組電池組11之間設置有散熱裝置， 所述散熱裝置包括金屬基板1、金屬蓋板、彎管2和相變材料包13,所述金屬蓋板的邊緣與 金屬基板1的邊緣密封連接，且所述金屬蓋板和金屬基板1形成蒸發腔，所述蒸發腔內填充 有工質，所述彎管2的2個開口端均與蒸發腔連通，所述彎管2的上端穿出箱體12 ;在相鄰 2組電池組11中，所述金屬基板1緊貼其中一個電池組11表面，所述相變材料包13的一側 面同時緊貼金屬蓋板和彎管2下端，所相變材料包13的另一側面緊貼另一個電池組11表 面。
[0030] 工質采用水、乙醇或丙醇中的任意一種。通過注液口 7向蒸發腔充液，充液率為蒸 發腔的1?2倍，本實施例優選1. 5倍。當完成充液后，使用真空設備對蒸發腔和彎管2的 內腔進行抽真空，接著封閉注液口 7。而金屬基板1和金屬蓋板使用的金屬材料為銅，利用 銅的高導熱性。
[0031] 為保證良好的毛細作用力及提高散熱效率，如圖2所述金屬基板1的兩端分別設 有第一凹槽3和第二凹槽4,所述金屬基板1的中部設有多個第三凹槽5,多個所述第三凹 槽5平行排列形成具有毛細作用力的通道6,此通道6的兩端分別連通第一凹槽3和第二凹 槽4 ;所述金屬蓋板同時覆蓋第一凹槽3、第二凹槽4和第三凹槽5 ;所述彎管2的2個開口 端分別與第一凹槽3和第二凹槽4連通，所述通道6與電池組11正對設置。通道6與電池 組正對設置，這使通道中的液態工質與電池組11之間的距離短，則熱量的傳遞距離短，進 一步提高散熱效率。
[0032] 為提高結構的緊湊性，所述第三凹槽5為矩形槽，且所述第三凹槽5和第一凹槽3 垂直設置，同時所述第三凹槽5與第二凹槽4垂直設置。此結構保證了金屬基板1被充分 利用，這使第三凹槽5排列緊湊；同時，第三凹槽5緊密排列時還保證第三凹槽5形成通道 6具有良好的毛細作用力，從進一步提高了散熱效率及保證散熱工作及時啟動。
[0033] 所述第三凹槽5的槽寬為3mm，所述第三凹槽5的槽深為0. 6mm ;在相鄰2個所述 第三凹槽5之間具有分隔部10,此分隔部10的寬度為3mm，所述第一凹槽3的槽深、第二凹 槽4的槽深和第三凹槽5的槽深均相等。此設計，第三凹槽5的寬度較小，從而可使通道具 有很好的毛細作用。同時，第一凹槽3、第二凹槽4和第三凹槽5這三者的槽深一樣也保證 了工質可順暢流動。
[0034] 為減少變形，如圖2所示，所述第一凹槽3和第二凹槽4中均設有多個突起8,多 個突起8均勻分布；所述多個突起8均與金屬蓋板焊接。為方便加工，此突起8的截面呈方 形。如圖2所示，位于第一凹槽3中的多個突起8均勻分布成3行，而位于第二凹槽4中的 多個突起8分成2組，其中一組以一行的形式均勻分布第二凹槽4的下側，而另一組以2行 為一單元，2個單元分布位于第二凹槽4的左、右兩端。
[0035] 如圖2所示，所述金屬基板1設有與蒸發腔連通的注液口 7。注液口用于向蒸發腔 注入或倒出工質，則工質可進行更換，以適應不同的需要。且此蒸發腔位于金屬基板的上端 右側。
[0036] 為進一步提高散熱效率及方便安裝，如圖1和圖5所示，所述散熱裝置還包括翅片 組件9,所述翅片組件9包括翅片座91和多張翅片92,多張所述翅片92均固定于翅片座91 的一側面，所述翅片座91的另一側面設有安裝槽911，所述彎管2嵌入安裝槽911，同時所 述彎管2與翅片座91的另一側面焊接。
[0037] 如圖1所示，所述相變材料包13包括密封的包體和放置于包體內的相變材料，所 述相變材料為石蠟。采用密封的包體封裝相變材料，不易泄露，提高了安全性。
[0038] 為方便安裝和維護，如圖1所示，所述箱體12包括頂蓋121和底箱122,所述頂蓋 121蓋住底箱122的上端，形成用于放置電池組11的容納腔，所述頂蓋121設有被彎管2穿 過的通孔14。
[0039] 在實際工作中，如圖2,位于金屬基板1上端的為第一凹槽3,第一凹槽3用于集 氣，而位于金屬基板1下端的為第二凹槽4,第二凹槽4用于儲液。當電動汽車行駛時，電池 組11因工作而產生熱量，這些熱量被位于通道6中的液態工質吸收，則這些液態工質轉化 為氣態工質，氣態工質上升到第一凹槽3,這此氣態工質自第一凹槽3進入彎管2內進行冷 卻；氣態工質在彎管2內經過冷卻后，又恢復為液態工質，這些液態工質自彎管2內進入第 二凹槽4。由于第三凹槽5形成的通道6具有毛細作用力，則位于第二凹槽4的液態工質被 吸上通道6中，位于通道6內的液態工質再次受熱轉化為氣態工質，這些氣態工質再次上升 到第一凹槽3。如此工質通過液態和氣態的轉換形成循環，從而實現散熱效果，保證了動力 電池避免自身發熱的影響，令動力電池可持續有效的工作。
[0040] 實施例2
[0041] 本具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池除以下技術特征外同實施例1 :所述第三 凹槽的槽寬為3mm，所述第三凹槽的槽深為0. 5mm ;在相鄰2個所述第三凹槽之間具有分隔 部，此分隔部的寬度為3mm，所述第一凹槽的槽深、第二凹槽的槽深和第三凹槽的槽深均相 等。
[0042] 上述【具體實施方式】為本發明的優選實施例，并不能對本發明進行限定，其他的任 何未背離本發明的技術方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發明的保護 范圍之內。
【權利要求】
1. 一種具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，包括至少2組電池組和箱體，所述電池 組放置于箱體內，其特征在于：相鄰2組電池組之間設置有散熱裝置，所述散熱裝置包括金 屬基板、金屬蓋板、彎管和相變材料包，所述金屬蓋板的邊緣與金屬基板的邊緣密封連接， 且所述金屬蓋板和金屬基板形成蒸發腔，所述蒸發腔內填充有工質，所述彎管的2個開口 端均與蒸發腔連通，所述彎管的上端穿出箱體；在相鄰2組電池組中，所述金屬基板緊貼其 中一個電池組表面，所述相變材料包的一側面同時緊貼金屬蓋板和彎管下端，所相變材料 包的另一側面緊貼另一個電池組表面。
2. 根據權利要求1所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述金 屬基板的兩端分別設有第一凹槽和第二凹槽，所述金屬基板的中部設有多個第三凹槽，多 個所述第三凹槽平行排列形成具有毛細作用力的通道，此通道的兩端分別連通第一凹槽和 第二凹槽；所述金屬蓋板同時覆蓋第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；所述彎管的2個開口端 分別與第一凹槽和第二凹槽連通，所述通道與電池組正對設置。
3. 根據權利要求2所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述第 三凹槽和第一凹槽垂直設置，同時所述第三凹槽與第二凹槽垂直設置。
4. 根據權利要求2所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述第 三凹槽的槽寬為1mm?5mm，所述第三凹槽的槽深為0· 4mm?0· 8mm ;在相鄰2個所述第三 凹槽之間具有分隔部，此分隔部的寬度為1mm?5mm，所述第一凹槽的槽深、第二凹槽的槽 深和第三凹槽的槽深均相等。
5. 根據權利要求2所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述第 一凹槽和第二凹槽中均設有多個突起，多個突起均勻分布；所述多個突起均與金屬蓋板焊 接。
6. 根據權利要求5所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述突 起的截面呈方形或圓形。
7. 根據權利要求1所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述金 屬基板設有與蒸發腔連通的注液口。
8. 根據權利要求1所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述散 熱裝置還包括翅片組件，所述翅片組件包括翅片座和多張翅片，多張所述翅片均固定于翅 片座的一側面，所述翅片座的另一側面設有安裝槽，所述彎管嵌入安裝槽，同時所述彎管與 翅片座的另一側面焊接。
9. 根據權利要求1所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述相 變材料包包括密封的包體和放置于包體內的相變材料，所述相變材料為石蠟。
10. 根據權利要求1所述的具有超薄輕量級散熱裝置的動力電池，其特征在于：所述箱 體包括頂蓋和底箱，所述頂蓋蓋住底箱的上端，形成用于放置電池組的容納腔，所述頂蓋設 有被彎管穿過的通孔。
【文檔編號】H01M10/625GK104143669SQ201410366298
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】汪雙鳳, 洪思慧, 張新強, 周遊, 胡艷鑫 申請人:華南理工大學