CN108598301A

CN108598301A - 电池箱

Info

Publication number: CN108598301A
Application number: CN201711489457.3A
Authority: CN
Inventors: 于强; 罗洪旭; 孙高峰; 李卓; 杨广敏
Original assignee: Beijing National Battery Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing National Battery Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-09-28

Abstract

本发明涉及新能源电池技术领域，尤其是涉及一种电池箱。其包括上壳体、下壳体、至少一个电池模组和至少一个散热装置；电池模组和散热装置在上壳体和下壳体之间；散热装置在电池模组与下壳体之间；散热装置包括蒸发腔以及冷凝腔；蒸发腔在冷凝腔的表面上，且蒸发腔与冷凝腔均为真空腔室并填充冷却液，二者相互连通；蒸发腔与冷凝腔的内壁设置毛细芯层；蒸发腔和冷凝腔和毛细芯层采用复合相变材料制备；复合相变材料包括泡沫铝金属层和石墨烯层，泡沫铝金属层含有相变材料。本发明通过在上壳体和下壳体之间设置散热装置，并且散热装置的材料为相变材料，进而提高了电池模组向电池的外壳导热的效率，提升了电池箱的使用安全与寿命。

Description

电池箱

技术领域

本发明涉及新能源电池技术领域，尤其是涉及一种电池箱。

背景技术

当前新能源汽车行业迅猛发展，电动汽车电池系统技术要求越来越高。电池系统在充电与放电过程中都伴随着废热的产生。废热如果不及时排出电池系统，将会造成热量累计，电芯温度上升。电池适合工作温度范围一般为20℃-40℃，如果超出该温度范围，电芯寿命下降，严重程度情况下可能引发热失控风险。因此电池系统热管理，特别是如何将废热排除是电池系统技术的关键问题。

当前对电池箱内部进行散热冷却所采用的主要散热方式为风冷、水冷与被动冷却管理。

风冷是指在电池箱上加装风扇，增大空气对流，将电芯表面热量带走。风冷的缺点是：往往需要在电池箱体开进风口与出风口，开了进风口和出风口后，电池箱难以满足IP67/IP68(IP是指防护等级试验及认证)等防尘、防水等级要求；由于空气扰流等因素的影响，风冷很难达到对电池箱温度均匀性的要求。

水冷是指将冷水管引入到电池箱内部，与电芯表面进行热交换，带走电芯热量。水冷的缺点是：水冷结构往往比较复杂，成本较高，还存还冷凝水泄露的危险。

被动冷却的电池系统，无疑在系统可靠性与成本上都存在优势，而当前的新能源汽车的电池也均使用了被动冷却的电池系统。

但是，当前新能源汽车的电池系统的散热系统，存在模组到pack外箱体之间的热阻比较大的缺点，模组产生的热量不能很快的传递到壳体与外界自然环境进行热交换；同时整车端对电池系统的快充要求，及短时大倍率放电的要求，模组短时会产生大量的热量积累无法传递到电池箱体外部，造成电芯温度快速上升，引发电池系统安全隐患，并且降低了电芯使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池箱，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明提供的电池箱，包括上壳体、下壳体、至少一个电池模组和至少一个散热装置；

所述电池模组和所述散热装置设置在所述上壳体和所述下壳体之间；

所述散热装置设置在所述电池模组与所述下壳体之间；

所述散热装置包括中空长板形的蒸发腔以及中空平板形的冷凝腔；

所述蒸发腔垂直固定在冷凝腔的表面上，组成横截面为“T”形的立体结构，且蒸发腔与冷凝腔均为真空腔室并填充冷却液，二者相互连通；所述蒸发腔与冷凝腔的内壁设置毛细芯层；

所述蒸发腔和冷凝腔采用复合相变材料制备，所述毛细芯层采用复合相变材料制备；

所述复合相变材料包括以层状结构交替设置的泡沫铝金属层和石墨烯层，所述泡沫铝金属层含有相变材料。

进一步的，所述冷却液的材质为水。

进一步的，所述毛细芯层的厚度为0.1mm～100mm，孔隙比率为50％。

进一步的，所述蒸发腔为长方形，冷凝腔为圆形；且所述冷凝腔的厚度大于蒸发腔的厚度。

进一步的，所述上壳体上靠近所述下壳体的一侧设置有散热片；所述散热片包括多层交替设置的泡沫铜金属层和石墨烯层。

进一步的，所述泡沫铜金属层和石墨烯层至少为三层。

进一步的，电池箱还包括侧板；

所述侧板设置在所述上壳体和所述下壳体之间，分别与所述上壳体和所述下壳体固定连接，形成箱体；

所述侧板上设置有凹槽；

所述凹槽内均匀设置有多个翅片。

进一步的，所述凹槽底部为斜面。

进一步的，所述斜面与所述侧板的水平线呈角度设置。

进一步的，所述凹槽内设置有遮板；

所述遮板与所述凹槽之间形成两个通风孔。

本发明提供的电池箱，其通过在上壳体和下壳体之间设置散热装置，并且散热装置的材料为相变材料，进而提高了电池模组向电池的外壳导热的效率，提高了电池模组的散热效率，提高了电池箱的散热能力，降低了电池的温度，提升了电池箱的使用安全与寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电池箱的俯视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1所示的电池箱的立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电池箱的散热装置的结构示意图；

图5为图4的横截面剖视图；

图6为本发明实施例提供的电池箱的翅片安装位置示意图；

图7为本发明实施例提供的电池箱的侧板散热结构示意图；

图8为图7中去除遮板的结构示意图；

图9为图7的C-C剖视图；

图10为图7的B-B剖视图。

附图标记：

1：上壳体；2：下壳体；3：电池模组；4：散热装置；401：蒸发端；402：冷凝端；403：蒸发腔；404：冷凝腔；405：毛细芯层；406：散热壳；407：气相冷却液；408：液相冷却液；5：翅片；6：侧板；7：遮板8：第一通风孔；9：第二通风孔；10：斜面。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

如附图1-图10所示，本发明提供了一种电池箱，包括上壳体1、下壳体2、至少一个电池模组3和至少一个散热装置4；

电池模组3和散热装置4设置在上壳体1和下壳体2之间；

散热装置4设置在电池模组3与下壳体2之间；

散热装置4包括中空长板形的蒸发腔404以及中空平板形的冷凝腔；

蒸发腔404垂直固定在冷凝腔的表面上，组成横截面为“T”形的立体结构，且蒸发腔404与冷凝腔均为真空腔室并填充冷却液，二者相互连通；蒸发腔404与冷凝腔的内壁设置毛细芯层405；

蒸发腔404和冷凝腔采用复合相变材料制备，毛细芯层405采用复合相变材料制备；

复合相变材料包括以层状结构交替设置的泡沫铝金属层和石墨烯层，泡沫铝金属层含有相变材料。

在本实施例中，电芯封装在电池模组3之中，电池模组3安装在电池箱的内部；电池箱上下使用金属外壳，即上壳体1和下壳体2组成，电池模组3也具有金属外壳，或者具有至少一面金属外壳或者导热板，能够及时的将电池模组3产生的废热导出。

散热装置4设置在电池模组3与上壳体1或下壳体2之间，起到热传导介质作用与吸收短时产生的大量废热的作用。

在本实施例中，散热装置4设置在上壳体1与电池模组3之间，且电池模组38为多组，同时散热装置4也设置为多组，与电池模组3的数量一一对应，以保证能够将电池模组3在工作过程中产生的废热及时的导出，避免废热聚集过度而对电池造成损害。

具体来说，散热装置4包括中空长板形的蒸发端401以及中空圆板形的冷凝腔。蒸发端401以垂直的方式固定在冷凝端402的上表面中心处，从而组成横截面为“T”形的立体结构。

蒸发端401的中空腔构成蒸发腔404，冷凝端402的中空腔构成冷凝腔，且蒸发腔404与冷凝腔均为真空腔室，两者相互连通。

在蒸发腔404与冷凝腔内填充冷却液，蒸发腔404与冷凝腔的内壁全部铺设毛细芯层405，在其外壁设置散热壳406。

散热装置4内采用相变散热方式及毛细结构传输的原理：冷却液吸纳于毛细芯层405中；当蒸发端401吸收热源散发的热量时，使蒸发端401处的毛细芯层405中的冷却液吸热气化，气相冷却液407从毛细芯层405中溢出，顺着蒸发腔404向冷凝腔方向流动，并在冷凝腔中放热冷凝液化，液相冷却液408被吸入冷凝端402的毛细芯层405中，再通过毛细芯层405的毛细作用向蒸发端401的毛细芯层405输送，从而完成一个散热冷却循环。

采用“T”形结构的散热装置4，可以增大蒸发端401和冷凝端402的接触面积，从而能够使均温散热体与热源及散热部件之间更有效的接触，更容易与热源及其他散热器件安装，且吸热散热效果更好；同时，冷却液的流程更短，循环速度更快；结构更加稳定，防震效果好。

在本实施例的优选方案中，冷凝腔的厚度(口径尺寸)大于蒸发腔404的厚度(口径尺寸)。这样，冷凝腔较大、蒸发腔404较小，可以在冷凝腔与蒸发腔404之间形成压差，从而可以加快气相冷却液407的流动速度，增加循环速度和散热效率。

在本实施例的优选方案中，散热装置4从内到外(包括毛细芯层405和散热壳406)均采用低热阻的红铜或铝材料制备，可以进一步提高其散热性能。

在本实施例的优选方案中，散热装置4的蒸发腔404中，可以用毛细芯层405分隔成多条通道，使气相冷却液407在各条通道内流动，增加流动速度。同时，如果均温散热体的蒸发端401两侧的相变效率不均衡时，可以通过构成通道的毛细芯层405起到调节的作用。

优选的实施方式为，冷却液的材质为水。

在本实施例中，冷却液采用水。当然，冷却液也可以采用其他的具有气液两相相变性能的物质，如乙醇、丙酮等，可以根据热源的发热温度以及相变材料的相变温度进行选择。

优选的实施方式为，毛细芯层405的厚度为0.1mm～100mm，孔隙比率为50％。

在本实施例中，毛细芯层405通过铜粉颗粒烧结而成，单侧毛细芯层405的厚度为0.1mm～100mm，孔隙比率为50％。

为保证冷却液的气液循环过程，并加快热传导效率，蒸发腔404和冷凝腔应保持合适的厚度。

优选的实施方式为，蒸发腔404为长方形，冷凝腔为圆形；且冷凝腔的厚度大于蒸发腔404的厚度。

在本发明的其他实施例中，散热装置4也可以设置为其他形状，以方便与热源、散热部件及安装空间配合。例如，蒸发端401为中空长板形、中空圆板形、中空弯板形及中空多边板形等各种形状，相应的，冷凝端402也可以为中空长板形、中空圆板形、中空弯板形及中空多边板形等各种形状。蒸发端401与冷凝端402也不局限于垂直安装或直线式连接，可以采用倾斜的连接方式，只要能够使蒸发腔404与冷凝腔连通即可。

该散热装置4可以根据设计形状的不同，广泛的应用于LED光源或电子产品的散热。

优选的实施方式为，上壳体1上靠近下壳体2的一侧设置有散热片；散热片包括多层交替设置的泡沫铜金属层和石墨烯层。

通过散热片实现电池箱的散热，防止电池箱内的热量过高。具有使用方便和使用寿命较长的优点。

在上述任一技术方案中，进一步的，泡沫铜金属层设置于上壳体1内侧，石墨烯层设置于上壳体1外侧。

通过在泡沫铜金属层之间设置石墨烯层，聚集的热量可以在石墨烯层中传输，进行热量的发散，从而提高复合相变材料整体的导热性。

石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料。用石墨烯作为中间导热层插入到泡沫铜金属层表面后，可显著提高整体复合相变材料的导热性，尤其是当需要制作的泡沫铜金属层较厚时，其导热效果更加明显。同时，由于石墨烯层覆盖了泡沫铜金属层的孔洞，当相变材料由固体变为液体时，可对液体的渗漏有一定的阻隔作用。

因此，可以延长复合相变材料的使用寿命，减少环境污染。

优选的实施方式为，泡沫铜金属层和石墨烯层至少为三层。

至少设置3层是为了保证导热效果。单位体积内设置的石墨烯的层数越多，其导热效果越好。具体各层层数的设定根据实际的使用情况及复合相变材料的具体尺寸设定。

优选的实施方式为，电池箱还包括侧板6；

侧板6设置在上壳体1和下壳体2之间，分别与上壳体1和下壳体2固定连接，形成箱体；

侧板6上设置有凹槽；

凹槽内均匀设置有多个翅片5。

在本实施例中，电池箱的侧板6上也设置有散热组件，侧板6上设置有凹槽，多个翅片5沿侧板6的竖直方向均布于凹槽内，在侧板6上设置有凹槽能够减少侧板6的厚度，且设置有翅片5能够带走电池箱内的热量，防止电池箱内的热量过高，具有使用方便和使用寿命较长的优点。

优选的实施方式为，凹槽底部为斜面10。

在本实施例中，将凹槽底部设置为斜面10，能够有效的增加散热面积。

优选的实施方式为，斜面10与侧板6的水平线呈角度设置。

在本实施例中，翅片5沿侧板6的水平方向设置于凹槽内。增加了散热面积，能够通过翅片5带走电池箱内的电池模组3的热量。

优选的实施方式为，凹槽内设置有遮板7；

遮板7与凹槽之间形成两个通风孔。

在本实施例中，侧板6上对应于凹槽设置有遮板7，遮板7与凹槽之间形成两个通风孔。遮板7设置于凹槽中间，与凹槽两侧形成通风孔。两个通风孔为第一通风孔8和第二通风孔9，风从第一通风孔8进入经过翅片5后从第二通风孔9出来。

可以在单个侧板6上设置有凹槽，也可以在左右侧板6上均设置有凹槽，便于车在移动时，风从箱体的翅片5上通过，对箱体内部进行散热。

在本实施例中，通风孔沿与侧板6的竖直方向开设，能够将更多的风带入通风孔内。

在本实施例中，两个通风孔位于凹槽的两侧。便于风从一侧进入再从另一侧穿出。

本发明提供的电池箱，其通过在上壳体1和下壳体2之间设置散热装置4，并且散热装置4的材料为相变材料，进而提高了电池模组3向电池的外壳导热的效率，提高了电池模组3的散热效率，提高了电池箱的散热能力，降低了电池的温度，提升了电池箱的使用安全与寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种电池箱，其特征在于，包括上壳体、下壳体、至少一个电池模组和至少一个散热装置；

所述散热装置设置在所述电池模组与所述下壳体之间；

2.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述冷却液的材质为水。

3.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述毛细芯层的厚度为0.1mm～100mm，孔隙比率为50％。

4.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述蒸发腔为长方形，冷凝腔为圆形；且所述冷凝腔的厚度大于蒸发腔的厚度。

5.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述上壳体上靠近所述下壳体的一侧设置有散热片；所述散热片包括多层交替设置的泡沫铜金属层和石墨烯层。

6.根据权利要求5所述的电池箱，其特征在于，所述泡沫铜金属层和石墨烯层至少为三层。

7.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，还包括侧板；

所述侧板上设置有凹槽；

所述凹槽内均匀设置有多个翅片。

8.根据权利要求7所述的电池箱，其特征在于，所述凹槽底部为斜面。

9.根据权利要求8所述的电池箱，其特征在于，所述斜面与所述侧板的水平线呈角度设置。

10.根据权利要求7所述的电池箱，其特征在于，所述凹槽内设置有遮板；

所述遮板与所述凹槽之间形成两个通风孔。