一种具有相变蓄热液冷式电池组散热装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种具有相变蓄热液冷式电池组散热装置。


背景技术：

2.锂离子电池具有较低的自放电率、较长的循环寿命、较高的功率和能量密度等优点，被广泛应用在新能源电动汽车领域，因此锂离子电池保持高效、可靠和安全的工作至关重要。现阶段，温度是影响动力电池性能的关键因素，高效的热管理技术可以有效地控制动力电池的温度和温差，进而影响电池的使用性能。同时，电池内部过高的温度会引发如爆炸等的一系列安全事故，具有较大的安全隐患。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种具有相变蓄热液冷式电池组散热装置，所述具有相变蓄热液冷式电池组散热装置具有散热速度快的优点。
4.根据本实用新型实施例的具有相变蓄热液冷式电池组散热装置，包括：第一相变层，所述第一相变层限定出第一盛放腔，所述第一盛放腔内填充有第一相变材料，所述第一相变层具有第一贯穿孔，所述第一贯穿孔与所述第一盛放腔分隔开，所述第一相变层还具有与所述第一盛放腔连通的第一进液口和第一出液口；第一铜管，所述第一铜管设在所述第一盛放腔内，所述第一铜管被所述第一相变材料包裹，所述第一铜管的一端与所述第一进液口连通，所述第一铜管的另一端与所述第一出液口连通；
5.第二相变层，所述第二相变层与所述第一相变层层叠设置，所述第二相变层限定出第二盛放腔，所述第二盛放腔内填充有第二相变材料，所述第二相变层具有第二贯穿孔，所述第二贯穿孔与所述第二盛放腔分隔开，且所述第二贯穿孔与所述第一贯穿孔上下正对且连通，所述第二相变层还具有与所述第二盛放腔连通的第二进液口和第二出液口，其中所述第二进液口与所述第一出液口通过第一管路连通；第二铜管，所述第二铜管设在所述第二盛放腔内，所述第二铜管被所述第二相变材料包裹，所述第二铜管的一端与所述第二进液口连通，所述第二铜管的另一端与所述第二出液口连通；
6.第三相变层，所述第三相变层与所述第二相变层层叠设置，且所述第三相变层位于所述第二相变层的背离所述第一相变层的一侧，所述第三相变层限定出第三盛放腔，所述第三盛放腔内填充有第三相变材料，所述第三相变层具有第三贯穿孔，所述第三贯穿孔与所述第三盛放腔分隔开，且所述第三贯穿孔与所述第二贯穿孔上下正对且连通，所述第三相变层还具有与所述第三盛放腔连通的第三进液口和第三出液口，其中所述第三进液口与所述第二出液口通过第二管路连通；第三铜管，所述第三铜管设在所述第三盛放腔内，所述第三铜管被所述第三相变材料包裹，所述第三铜管的一端与所述第三进液口连通，所述第三铜管的另一端与所述第三出液口连通；
7.电池组，所述电池组包括单体电池，所述单体电池穿设在所述第一贯穿孔、所述第二贯穿孔和所述第三贯穿孔内，且所述单体电池的外壁分别与所述第一贯穿孔的内壁、所述第二贯穿孔的内壁以及所述第三贯穿孔的内壁抵接；换热器，所述换热器的一端与所述第三出液口连通，所述换热器的另一端与所述第一进液口连通；冷却液，所述冷却液适于在所述换热器、所述第一铜管、所述第一管路、所述第二铜管、所述第二管路和所述第三铜管之间循环流动。
8.根据本实用新型实施例的具有相变蓄热液冷式电池组散热装置，通过设置第一相变层、第二相变层和第三相变层，第一相变层、第二相变层和第三相变层内分别盛放有第一相变材料、第二相变材料和第三相变材料，通过将单体电池穿设在第一相变层、第二相变层和第三相变层内，单体电池工作时散热的热量可以分别传递到第一相变材料、第二相变材料和第三相变材料上，然后再与第一铜管、第二铜管和第三铜管内的冷却液进行换热，随着冷却液的流动从而将热量向外传递，进而实现电池组的快速散热。
9.在本实用新型的一些实施例中，所述第一相变材料、所述第二相变材料和所述第三相变材料中的至少一个为石蜡。
10.在本实用新型的一些实施例中，所述第一铜管在所述第一盛放腔内呈蛇形排布；和/或，所述第二铜管在所述第二盛放腔内呈蛇形排布；和/或，所述第三铜管在所述第三盛放腔内呈蛇形排布。
11.在本实用新型的一些实施例中，所述电池组散热装置还包括：第一散热层，所述第一散热层与所述第一相变层层叠设置，且所述第一散热层间隔在所述第一相变层和所述第二相变层之间，所述第一散热层内设有外部空间连通的第一散热通道，所述第一散热层还具有第四贯穿孔，所述第四贯穿孔与所述第一散热通道分隔开，且所述第四贯穿孔与所述第一贯穿孔上下正对且连通。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述第一贯穿孔、所述第二贯穿孔、所述第三贯穿孔和所述第四贯穿孔均设置有多个且一一对应，多个所述第一贯穿孔沿第一方向和第二方向呈多行多列排布，其中所述第二方向与所述第一方向垂直，在所述第一方向上，邻近的两个所述第一贯穿孔的间距为d1，在所述第二方向上，邻近的两个所述第一贯穿孔的间距为d2，且满足：d1＜d2，在第二方向上，所述第一散热通道间隔在任意两个邻近的所述第四贯穿孔之间，且所述第一散热通道沿所述第一方向延伸。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述电池组散热装置还包括：第二散热层，所述第二散热层与所述第二相变层层叠设置，且所述第二散热层间隔在所述第二相变层和所述第三相变层之间，所述第二散热层内设有外部空间连通的第二散热通道，所述第二散热层还具有多个第五贯穿孔，多个所述第五贯穿孔与所述第二散热通道分隔开，且多个所述第五贯穿孔与多个所述第二贯穿孔上下一一正对且连通。
14.在本实用新型的一些实施例中，在所述第一方向上，邻近的两个所述第二贯穿孔的间距为d3，在所述第二方向上，邻近的两个所述第二贯穿孔的间距为d4，且满足：d3＜d4，在第二方向上，所述第二散热通道间隔在任意两个邻近的所述第五贯穿孔之间，且所述第二散热通道沿所述第一方向延伸。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述电池组散热装置还包括：循环泵，所述循环泵串联在所述换热器和所述第一相变层之间，或者，所述循环泵串联在所述换热器和所述第
三相变层之间，其中，所述循环泵适于驱动所述冷却液在所述换热器、所述第一铜管、所述第一管路、所述第二铜管、所述第二管路和所述第三铜管之间循环流动。
16.在本实用新型的一些实施例中，第一翅片，所述第一翅片设置在所述第一铜管外周壁上，所述第一翅片为多个，多个所述第一翅片沿所述第一铜管的周向和轴向分布；第二翅片，所述第二翅片设置在所述第二铜管外周壁上，所述第二翅片为多个，多个所述第二翅片沿所述第二铜管的周向和轴向分布；第三翅片，所述第三翅片设置在所述第三铜管外周壁上，所述第三翅片为多个，多个所述第三翅片沿所述第三铜管的周向和轴向分布。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本实用新型实施例的散热装置的结构示意图；
20.图2是根据本实用新型实施例的第一相变层的结构示意图；
21.图3是根据本实用新型实施例的第二相变层的结构示意图；
22.图4是根据本实用新型实施例的第三相变层的结构示意图；
23.图5是根据本实用新型实施例的第一散热层的结构示意图；
24.图6是根据本实用新型实施例的第二散热层的结构示意图。
25.附图标记：
26.散热装置100，
27.第一相变层1，第一贯穿孔11，第一出液口12，第一铜管13，
28.第二相变层2，第二贯穿孔21，第二铜管22，
29.第三相变层3，第三贯穿孔31，第三进液口32，第三铜管33，
30.换热器4，第一散热层5，第四贯穿孔51，第一散热通道52，
31.第二散热层6，第五贯穿孔61，第二散热通道62，循环泵7，单体电池8。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.下面参考图1-图6描述根据本实用新型实施例的具有相变蓄热液冷式电池组散热装置100。
36.如图1-图6所示，根据本实用新型实施例的具有相变蓄热液冷式电池组散热装置100，包括：第一相变层1、第一铜管13、第二相变层2、第二铜管22、第三相变层3、第三铜管33、电池组、换热器4和冷却液，其中冷却液适于在换热器4、第一铜管13、第一管路、第二铜管22、第二管路和第三铜管33之间循环流动。
37.具体地，如图1所示，第一相变层1限定出第一盛放腔，第一盛放腔内填充有第一相变材料，第一相变层1具有第一贯穿孔11，第一贯穿孔11与第一盛放腔分隔开，第一相变层1还具有与第一盛放腔连通的第一进液口和第一出液口12。可以理解的是，第一相变材料可以在液态和固态之间发生相变，从而在相变的过程中进行吸热。例如在受热融化时，第一相变材料可以吸热。需要说明的是，常温下，第一相变材料为固态。具体地，在本实用新型的一个示例中，第一盛放腔的体积与第一相变材料的体积比为1.3。
38.如图2所示，第一铜管13设在第一盛放腔内，第一铜管13被第一相变材料包裹，第一铜管13的一端与第一进液口连通，第一铜管13的另一端与第一出液口12连通。可以理解是，第一铜管13被第一相变材料包裹，当第一相变材料受热升温后，第一相变材料可以通过第一铜管13与第一铜管13内的冷却液进行换热，从而实现热量的传递，进而降低第一相变材料的温度。例如，在本实用新型的一个示例中，第一相变材料经过与冷却液的换热后，从液态恢复成固态。
39.如图1和图3所示，第二相变层2与第一相变层1层叠设置，第二相变层2限定出第二盛放腔，第二盛放腔内填充有第二相变材料，第二相变层2具有第二贯穿孔21，第二贯穿孔21与第二盛放腔分隔开，且第二贯穿孔21与第一贯穿孔11上下正对且连通，第二相变层2还具有与第二盛放腔连通的第二进液口和第二出液口，其中第二进液口与第一出液口12通过第一管路连通。可以理解的是，第二相变材料可以在液态和固态之间发生相变，从而在相变的过程中进行吸热。例如在受热融化时，第二相变材料可以吸热。需要说明的是，常温下，第二相变材料为固态。具体地，在本实用新型的一个示例中，第二盛放腔的体积与第二相变材料的体积比为1.3。
40.如图1和图3所示，第二铜管22设在第二盛放腔内，第二铜管22被第二相变材料包裹，第二铜管22的一端与第二进液口连通，第二铜管22的另一端与第二出液口连通。可以理解是，第二铜管22被第二相变材料包裹，当第二相变材料受热升温后，第二相变材料可以通过第二铜管22与第二铜管22内的冷却液进行换热，从而实现热量的传递，进而降低第二相变材料的温度。例如，在本实用新型的一个示例中，第二相变材料经过与冷却液的换热后，从液态恢复成固态。
41.如图1和图4所示，第三相变层3与第二相变层2层叠设置，且第三相变层3位于第二相变层2的背离第一相变层1的一侧，第三相变层3限定出第三盛放腔，第三盛放腔内填充有
第三相变材料，第三相变层3具有第三贯穿孔31，第三贯穿孔31与第三盛放腔分隔开，且第三贯穿孔31与第二贯穿孔21上下正对且连通，第三相变层3还具有与第三盛放腔连通的第三进液口32和第三出液口，其中第三进液口32与第二出液口通过第二管路连通。可以理解的是，第三相变材料可以在液态和固态之间发生相变，从而在相变的过程中进行吸热。例如在受热融化时，第三相变材料可以吸热。需要说明的是，常温下，第三相变材料为固态。具体地，在本实用新型的一个示例中，第三盛放腔的体积与第三相变材料的体积比为1.3。
42.如图1和图4所示，第三铜管33设在第三盛放腔内，第三铜管33被第三相变材料包裹，第三铜管33的一端与第三进液口32连通，第三铜管33的另一端与第三出液口连通。可以理解是，第三铜管33被第三相变材料包裹，当第三相变材料受热升温后，第三相变材料可以通过第三铜管33与第三铜管33内的冷却液进行换热，从而实现热量的传递，进而降低第三相变材料的温度。例如，在本实用新型的一个示例中，第三相变材料经过与冷却液的换热后，从液态恢复成固态。
43.如图1所示，电池组包括单体电池8，单体电池8穿设在第一贯穿孔11、第二贯穿孔21和第三贯穿孔31内，且单体电池8的外壁分别与第一贯穿孔11的内壁、第二贯穿孔21的内壁以及第三贯穿孔31的内壁抵接。通过将单体电池8穿设在第一贯穿孔11、第二贯穿孔21和第三贯穿孔31内，单体电池8工作时散热的热量可以分别传递到第一相变材料、第二相变材料和第三相变材料上，然后再与第一铜管13、第二铜管22和第三铜管33内的冷却液进行换热，随着冷却液的流动从而将热量向外传递，进而实现电池组的快速散热。
44.如图1所示，换热器4的一端与第三出液口连通，换热器4的另一端与第一进液口连通。可以理解的是，低温冷却液在吸收热量后，冷却液的温度会有所提升，当冷却液流经换热器4后，利用换热器4与空气之间的换热，可以降低冷却液的温度，从而可以利用冷却液对电池组进行循环降温，进而实现冷却液的循环利用，降低成本。需要说明的是，换热器4的两端分别与第三出液口和第一进液口密封连接。
45.具体地，冷却液的流动流经为：第一，从第三进液口32进入第三铜管33，并沿着第三铜管33流动；第二，经第三出液口进入第二管路，并经过第二进液口进入第二铜管22，然后沿着第二铜管22流动；第三，经第二出液口进入第一管路，并经过第一进液口进入第一管路，然后沿着第一铜管13流动，最后从第一出液口12排出，并在循环泵7的驱动下流经换热器4后重新流入第三进液口32，由此循环流动。
46.根据本实用新型实施例的具有相变蓄热液冷式电池组散热装置100，通过设置第一相变层1、第二相变层2和第三相变层3，第一相变层1、第二相变层2和第三相变层3内分别盛放有第一相变材料、第二相变材料和第三相变材料，通过将单体电池8穿设在第一相变层1、第二相变层2和第三相变层3内，单体电池8工作时散热的热量可以分别传递到第一相变材料、第二相变材料和第三相变材料上，然后再与第一铜管13、第二铜管22和第三铜管33内的冷却液进行换热，随着冷却液的流动从而将热量向外传递，进而实现电池组的快速散热。
47.在本实用新型的一些实施例中，第一相变材料、第二相变材料和第三相变材料中的至少一个为石蜡。可以理解的是，石蜡具有导热速率快的优点，将石蜡材料运用在散热装置100中可以保证热量的稳定传导，防止热量长时间在电池组内部堆积的情形出现。此外，石蜡还具有易于加工和制造成本低的优点。
48.在本实用新型的一些实施例中，如图2-图4所示，第一铜管13在第一盛放腔内呈蛇
形排布。由此，可以增大第一铜管13与第一相变材料的换热面积，从而提升换热速率。在本实用新型的一些实施例中，第二铜管22在第二盛放腔内呈蛇形排布。由此，可以增大第二铜管22与第二相变材料的换热面积，从而提升换热速率。在本实用新型的一些实施例中，第三铜管33在第三盛放腔内呈蛇形排布。由此，可以增大第三铜管33与第三相变材料的换热面积，从而提升换热速率
49.在本实用新型的一些实施例中，如图1和图5所示，电池组散热装置100还包括：第一散热层5，第一散热层5与第一相变层1层叠设置，且第一散热层5间隔在第一相变层1和第二相变层2之间，第一散热层5内设有外部空间连通的第一散热通道52，第一散热层5还具有第四贯穿孔51，第四贯穿孔51与第一散热通道52分隔开，且第四贯穿孔51与第一贯穿孔11上下正对且连通。可以理解的是，在由上至下的方向上，单体电池8适于穿设在第一贯穿孔11、第四贯穿孔51、第二贯穿孔21和第三贯穿孔31内。单体电池8可以与第一散热层5进行换热，并通过第一散热层5与外部空气之间的换热将热量排出。此外，第一相变层1和第二相变层2也可以与第一散热层5进行换热，从而降低第一相变层1和第二相变层2的温度。
50.在本实用新型的一些实施例中，第一贯穿孔11、第二贯穿孔21、第三贯穿孔31和第四贯穿孔51均设置有多个且一一对应，多个第一贯穿孔11沿第一方向和第二方向呈多行多列排布，其中第二方向与第一方向垂直，在第一方向上，邻近的两个第一贯穿孔11的间距为d1，在第二方向上，邻近的两个第一贯穿孔11的间距为d2，且满足：d1＜d2，在第二方向上，第一散热通道52间隔在任意两个邻近的第四贯穿孔51之间，且第一散热通道52沿第一方向延伸。由此，可以避免第一散热通道52与第四贯穿孔51发生干涉，从而可以避免单体电池8暴露出来，工作的稳定性更高。具体地，在本实用新型的一个示例中，第一散热通道52可以设置多个，多个第一散热通道52在第二方向上均匀间隔设置。
51.在本实用新型的一些实施例中，如图1和图6所示，电池组散热装置100还包括：第二散热层6，第二散热层6与第二相变层2层叠设置，且第二散热层6间隔在第二相变层2和第三相变层3之间，第二散热层6内设有外部空间连通的第二散热通道62，第二散热层6还具有多个第五贯穿孔61，多个第五贯穿孔61与第二散热通道62分隔开，且多个第五贯穿孔61与多个第二贯穿孔21上下一一正对且连通。可以理解的是，在由上至下的方向上，单体电池8适于穿设在第一贯穿孔11、第四贯穿孔51、第二贯穿孔21、第五贯穿孔61和第三贯穿孔31内。单体电池8可以与第二散热层6进行换热，并通过第二散热层6与外部空气之间的换热将热量排出。此外，第二相变层2和第三相变层3也可以与第二散热层6进行换热，从而降低第二相变层2和第三相变层3的温度。
52.在本实用新型的一些实施例中，在第一方向上，邻近的两个第二贯穿孔21的间距为d3，在第二方向上，邻近的两个第二贯穿孔21的间距为d4，且满足：d3＜d4，在第二方向上，第二散热通道62间隔在任意两个邻近的第五贯穿孔61之间，且第二散热通道62沿第一方向延伸。由此，可以避免第二散热通道62与第五贯穿孔61发生干涉，从而可以避免单体电池8暴露出来，工作的稳定性更高。具体地，在本实用新型的一个示例中，第二散热通道62可以设置多个，多个第二散热通道62在第二方向上均匀间隔设置。
53.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，电池组散热装置100还包括：循环泵7，循环泵7串联在换热器4和第一相变层1之间，或者，循环泵7串联在换热器4和第三相变层3之间，其中，循环泵7适于驱动冷却液在换热器4、第一铜管13、第一管路、第二铜管22、第二
管路和第三铜管33之间循环流动。由此，利用循环泵7可以驱动冷却液在换热器4、第一铜管13、第一管路、第二铜管22、第二管路和第三铜管33之间的强制循环流动。
54.在本实用新型的一些实施例中，第一翅片设置在第一铜管13外周壁上，第一翅片为多个，多个第一翅片沿第一铜管13的周向和轴向分布。可以理解的是，通过在第一铜管13的外周壁上设置第一翅片，利用第一翅片可以进一步提升第一铜管13与第一相变材料的接触面积，从而提升换热量。
55.在本实用新型的一些实施例中，第二翅片设置在第二铜管22外周壁上，第二翅片为多个，多个第二翅片沿第二铜管22的周向和轴向分布。可以理解的是，通过在第二铜管22的外周壁上设置第二翅片，利用第二翅片可以进一步提升第二铜管22与第二相变材料的接触面积，从而提升换热量。
56.在本实用新型的一些实施例中，第三翅片设置在第三铜管33外周壁上，第三翅片为多个，多个第三翅片沿第三铜管33的周向和轴向分布。可以理解的是，通过在第三铜管33的外周壁上设置第三翅片，利用第三翅片可以进一步提升第三铜管33与第三相变材料的接触面积，从而提升换热量。
57.冷却液可以为常温下的水，可以根据电池组工作环境的需求,水可以被加热或者冷却,同时可以根据要求调节冷却液体的流量,以达到冷却效果最佳，延长电池组的使用寿命。例如，在本实用新型的一个示例中，散热装置100还包括控制装置,控制装置的信号输出端与循环泵7的信号输入端连接,冷却液体的流量可以通过控制装置调节。
58.需要说明的是，本实用新型的散热装置100，不仅能在高温环境下安全运行，也可以在低温的环境下长时间的安全运行。在高温环境下可以适当提高冷却液的流量来提高电池组的散热效能。在低温条件下，可以适当减少冷却液的流量来降低电池组的散热效能。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
60.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。