一种相变散热器及集成式电池热管理系统的制作方法

1.本实用新型属于汽车动力电池技术领域，具体涉及一种相变散热器及集成式电池热管理系统。


背景技术：

2.利用相变材料的相变特性能够有效降低动力电池的温度，保持电池在合适的温度环境中工作，能够减少其他散热单元的开启，降低热管理系统的能耗。目前相变材料应用在电池热管理上，大多采用相变材料包裹电池，相变材料与电池进行直接或间接的接触，从而实现电池热量的散失。
3.采用相变材料与电池进行直接或间接的接触，会存在一定的劣势。如电池温度过高导致相变材料融化，此时相变材料无法利用其潜热进行吸收热量，失去散热能力。若需要进一步降低电池温度，就需要借助其他散热方式如风冷，水冷等。风冷散热效率差无法应用在大容量电池高倍率放电的系统，水冷可以提供有效的散热，但提供电池散热的同时，对相变材料进行了散热造成了能量的浪费。
4.目前也有通过相变材料包裹单根导热管形成散热器，通过冷却液流过导热管的方式实现与相变材料进行热交换，从而达到电池热管理的目的。这种形式的散热器由于只有单根导热管，冷却液流通速率较慢，导致换热性能达不到预计的要求。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种结构简单、换热效率高的相变散热器及集成式电池热管理系统。
6.本实用新型采用的技术方案是：一种相变散热器，包括壳体、填充于壳体内部的相变层，所述相变层中设有两个导热管，所述导热管包括进液管、第一集流盒、第二集流盒和出液管，所述进液管和出液管的一端均延伸至壳体外部，所述进液管另一端连通第一集流盒，所述出液管另一端连通第二集流盒，所述第一集流盒与第二集流盒之间通过多个平行布置的分流管连通。
7.进一步地，所述导热管还包括多个导热片，多个导热片之间平行间隔布置，所述多个分流管垂直穿过多个导热片。
8.进一步地，所述分流管为直管结构。
9.进一步地，所述分流管为弯管结构
10.进一步地，所述进液管和出液管的一端分别从壳体相邻的两个侧面延伸出壳体外部。
11.更进一步地，所述进液管和出液管的一端分别从壳体相对的两个侧面延伸出壳体外部。
12.一种集成式电池热管理系统，包括电池热管理循环回路和电机热管理循环回路，所述电池热管理循环回路和电机热管理循环回路中设有如上任意一项所述的相变散热器。
13.进一步地，所述电池热管理循环回路包括第一水泵、第一冷却器、电池水冷板、第一阀门、第二阀门和相变散热器，所述第一水泵、电池水冷板、第二阀门和相变散热器中的第一导热管依次连接形成闭环回路，所述第一阀门一端连接至电池水冷板与第二阀门之间、另一端连接第一冷却器一端，第一冷却器另一端连接至第一水泵与相变散热器之间。
14.更进一步地，所述电机热管理循环回路包括第二水泵、第二冷却器、电机、电机控制器、第四阀门、第五阀门和相变散热器，所述第二水泵、电机、电机控制器、第四阀门和相变散热器的第二导热管依次连接形成闭环回路，所述第五阀门一端连接至电机控制器与第四阀门之间、另一端连接第二冷却器一端，第二冷却器另一端连接至第二水泵与相变散热器之间。
15.本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型在由相变材料构成的相变层中嵌设导热管，导热管的两个集流盒之间通过多个独立的分流管连通，当冷却液从一端进液管流入集流盒时，会通过多个分流管进行分流，然后再汇集在另一端的集流盒内，最后通过出液管流出。本实用新型冷却液在导热管中通过多个分流管以分流的形式流通，加快了冷却液的流通速率，便于快速的实现热交换；同时多个分流管独立布置，提高了其与相变材料的接触面积，进一步提高了与相变材料的热交换效率。
17.本实用新型多个分流管设计为直管或弯管形式，不仅结构简单，也可以根据散热器的体积大小灵活变通布置位置。
18.本实用新型设计多个导流片，多个分流管垂直穿过导流片，进一步加大了导热管与相变材料的接触面，提高了换热的性能。
19.本实用新型利用相变散热器将电机热管理系统与电池热管理系统有效联合起来，不仅能够在高温情况下有效降低电池的温度，还能降低散热器的频率降低系统能耗。同时，低温情况下能够释放储热给电池进行有效加热，可以充当媒介实现电机废热利用，将电机热量利用起来对电池进行加热，降低低温情况下采用其他高能耗方式对电池加热，降低整车热管理系统能耗。因此，本实用新型不仅能够实现更好的热管理效果，同时能够实现能耗耕地，综合效果更高。
附图说明
20.图1为本实用新型相变散热器实施例1的透视立体图。
21.图2为本实用新型相变散热器实施例1的导热管一视角的立体图。
22.图3为本实用新型相变散热器实施例1的导热管另一视角的立体图。
23.图4为本实用新型相变散热器实施例1的导热管一视角的平面图。
24.图5为本实用新型相变散热器实施例1的热管另一视角的平面图。
25.图6为本实用新型相变散热器实施例2的透视立体图。
26.图7为本实用新型相变散热器实施例2的导热管立体图。
27.图8为本实用新型相变散热器实施例2的导热管平面图。
28.图9为本实用新型集成式电池热管理系统的原理示意图。
29.图中：1-电池水冷板；2-第一阀门；3-第一水泵；4-第一冷却器；5-第二阀门；6-第三阀门；7-相变散热器；8-第四阀门；9-第五阀门；10-第六阀门；11-第二冷却器；12-第二水
泵；13-电机；14-电机控制器；15-壳体；16-相变层；17-第一导热管；18-第二导热管；19-进液管；20-出液管；21-第一集流盒；22-第二集流盒；23-分流管；24-导热片。
具体实施方式
30.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
31.如图1-8所示，本实用新型提供一种相变散热器，包括壳体15、填充于壳体15内部的相变层16，相变层16由相变材料构成，其填满与壳体15内部，所述相变层16中嵌设有独立的两个导热管，所述导热管包括进液管19、第一集流盒21、第二集流盒22和出液管20，所述进液管19和出液管20的一端均延伸至壳体15外部，所述进液管19另一端连通第一集流盒21，所述出液管20另一端连通第二集流盒22，所述第一集流盒21与第二集流盒22之间通过多个平行布置的分流管23连通，多个分流管之间形成阵列式的布置结构，能够减小散热器的占地面积。
32.本实用新型在由相变材料构成的相变层中嵌设两个导热管，导热管的两个集流盒之间通过多个独立的分流管23连通，当冷却液从一端进液管19流入集流盒时，会通过多个分流管23进行分流，然后再汇集在另一端的集流盒内，最后通过出液管20流出。本实用新型冷却液在导热管中通过多个分流管分流的形式流通，加快的冷却液的流通速率，便于快速的实现热交换；同时多个分流管独立布置，提高了其与相变材料的接触面积，进一步提高了与相变材料的热交换性能。
33.上述方案中，所述导热管还包括多个导热片24，多个导热片24之间平行间隔布置，所述多个分流管23垂直穿过多个导热片24。导流片24的设计进一步加大了导热管与相变材料的接触面，提高了换热的性能。
34.上述方案中，所述分流管23的结构可以有多种形式，如可以为直管结构，或s型的弯管结构。当分流管23为弯管结构时，导流片24设置于其中一直线段上，形成与分流管23的垂直布局。
35.上述方案中，根据散热器在热管理系统中的布局位置要求，其进液口和出液口可以布置在壳体15的任意两侧或同一侧，具体所述进液管19和出液管20的一端分别从壳体15相邻的两个侧面延伸出壳体外部，或者所述进液管19和出液管20的一端分别从壳体15相对的两个侧面延伸出壳体外部。
36.实施例1
37.如图1-5所示，本实用新型提供一种相变散热器，包括壳体15、填充于壳体内部的相变层16，所述相变层16中设有独立的两个导热管，分别为第一导热管17和第二导热管18，所述导热管包括进液管19、第一集流盒21、第二集流盒22、出液管20和若干导热片24，所述进液管19和出液管20的一端分别从壳体1相邻的两个侧面延伸出壳体外部，所述进液管19另一端连通第一集流盒21，所述出液管20另一端连通第二集流盒22，所述第一集流盒21与第二集流盒22之间通过多个平行布置的分流管23连通，所述分流管23为s形的弯管结构，所述多个导热片24之间平行间隔布置，所述多个分流管23中的直线段垂直穿过多个导热片
24。本实用新型冷却液在导热管中通过多个弯管形式的分流管23以分流的形式流通，并结合导热片24布置，提高了其与相变材料的接触面积，加快了冷却液的流通速率，便于快速的实现与相变材料的热交换。
38.实施例2
39.如图6-8所示，本实用新型提供一种相变散热器，包括壳体15、填充于壳体内部的相变层16，所述相变层16中设有独立的两个导热管，分别为第一导热管17和第二导热管18，所述导热管包括进液管19、第一集流盒21、第二集流盒22、出液管20和若干导热片24，所述进液管19和出液管20的一端分别从壳体15相对的两个侧面延伸出壳体15外部，所述进液管19另一端连通第一集流盒21，所述出液管20另一端连通第二集流盒22，所述第一集流盒21与第二集流盒22之间通过多个平行布置的分流管23连通，所述分流管23为直管结构，所述多个导热片24之间平行间隔布置，所述多个分流管23垂直穿过多个导热片24。本实用新型冷却液在导热管中通过多个直管形式的分流管以分流的形式流通，并结合导热片布置，提高了其与相变材料的接触面积，加快了冷却液的流通速率，便于快速的实现与相变材料的热交换。
40.如图9所示，本实用新型还提供一种集成式电池热管理系统，包括电池热管理循环回路和电机热管理循环回路，所述电池热管理循环回路和电机热管理循环回路中设有如上所述的相变散热器7。
41.电池热管理循环回路包括第一水泵3、第一冷却器4、电池水冷板1、第一阀门2、第二阀门5、相变散热器7、第三阀门6，所述第一水泵3、电池水冷板1、第二阀门5和相变散热器7中的第一导热管17依次连接形成闭环回路，所述第一阀门2一端连接至电池水冷板1与第二阀门5之间、另一端连接第一冷却器4一端，第一冷却器4另一端连接至第一水泵3与相变散热器7的第一导热管17之间，所述第三阀门6与第一阀门2和第一冷却器4形成的支路并联布置。
42.电机热管理循环回路包括第二水泵12、第二冷却器11、电机13(中的水冷板)、电机控制器14(中的水冷板)、第四阀门8、第五阀门9、相变散热器7和第六阀门10，所述第二水泵12、电机13、电机控制器14、第四阀门8和相变散热器7的第二导热管18依次连接形成闭环回路，所述第五阀门9一端连接至电机控制器14与第四阀门8之间、另一端连接第二冷却器11一端，第二冷却器11另一端连接至第二水泵12与相变散热器17的第二导热管18之间，所述第六阀门10与第五阀门9和第二冷却器11形成的支路并联布置。第一阀门到第六阀门均为电磁阀。
43.本实用新型通过相变散热器7将电池热管理系统与电机热管理系统集成起一个整体热管理系统，电池冷却液通过第一导热管17实现电池与相变材料的热交换；通过第二导热管18实现电机与相变材料的热交换，同时可以储存电机的废热，在低温时给电池进行加热，能够有效降低整个热管理系统的功耗，提高电动汽车的续驶里程。
44.本实用新型热管理系统在不同工况时的热管理原理如下：
45.散热工况：在常规工况下，电池冷却液通过第一水泵3循环进入电池水冷板1后，发生热交换，冷却液温度升高，而后打开相变散热器支路上的第二阀门5，电池冷却液进入相变散热器7中的第一导热管17，与由相变材料构成的相变层进行热量交换，相变材料吸热降低冷却液温度，温度降低后的冷却液再次经第一水泵3进入电池水冷板中，如此往复，实现
对电池的散热。
46.高温工况下，相变材料发挥其相变吸收的最大能力后，处于融化状态，电池温度继续升高，此时，开启第一冷却器支路上的第一阀门2，利用第一冷却器4进一步对电池进行散热，有效控制电池温度快速上升。
47.单独的第三阀门6在不冷却不加热时开启，保证冷却液处于流通状态。
48.低温工况：储存在相变材料内热量会释放出来，与电池冷却液进行热量交换，冷却液进入电池水冷板1后，对电池实现加热。同时，电机13与电机控制器14在运行过程总会产生废热，通过电机冷却液将热量传递给相变材料，相变材料可以作为介质将电机的热量传递给电池，给电池加热，能够有效降低整车热管理系统能耗，提高电动汽车的续驶里程。
49.以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。