[发明专利]一种加快相变循环流动的换热结构

说明书

本发明属于新能源开发领域，具体公开了加快相变循环流动的换热结构，包括外壳体，其为顶面开口的矩形箱体结构，且其开口面上封装有上盖；所述外壳体底部内壁铺设一层导热绝缘垫，外壳体各个面的内壁以及上盖内壁均铺设有一层毛细多孔网，外壳体内放置电芯模组，电芯模组包覆毛细多孔网围成的空腔内，外壳体和电芯模组之间的夹层腔内加入定量气液相变材料。本发明利用汽液相变换热量大的特点，设计一种加快汽液相变循环流动的换热结构来实现对电池包的温度控制，避免电池包由于热失控造成的设备损失，换热效率高，且无需电力设备控制，具有节省能量及稳定性优势。

技术领域

本发明涉及新能源开发领域，具体为一种加快相变循环流动的换热结构。

背景技术

目前常见的用于电池热管理的技术包括：空气冷却、液体冷却，以及使用固液相变材料进行温度调节。空气冷却又包括自然风冷与强制风冷，对于低倍率电池箱，电芯产热量不高，可以采用风冷降温。而对于高倍率电芯产热量较高，就需要换热效果更好的液体冷却方式，特别是当电芯充放电倍率达到2C以上时，风冷散热已经无法满足电芯的正常温度使用范围。相变材料冷却可以提高电芯温度的一致性，但相变材料由于其流动性差，其换热效率不高，当相变材料吸热达到上限后，还需要增加动力系统将热量转移出去。

风冷降温成本低，但对于散热量较大时的电池具有换热极限，并且容易造成模组内外电芯温差较大，液冷结构可提高温度一致性，但需增加输液动力系统及外部换热设备。固液相变材料由于其粘度较高，流动性差导致换热效果不佳。汽液相变材料传热热阻小，导热能力强，但液相回流问题不能够很好地解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加快相变循环流动的换热结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种加快相变循环流动的换热结构，包括外壳体，其为顶面开口的矩形箱体结构，且其开口面上封装有上盖；所述外壳体底部内壁铺设一层导热绝缘垫，外壳体各个面的内壁以及上盖内壁均铺设有一层毛细多孔网，外壳体内放置电芯模组，电芯模组包覆毛细多孔网围成的空腔内，外壳体和电芯模组之间的夹层腔内加入定量气液相变材料。

优选的，所述外壳体和上盖由镀锌钢板或冷轧板材料制成，外壳体和上盖之间通过环氧树脂进行密封。

优选的，所述导热绝缘垫为硅胶材质，其单面具有粘性，粘贴在外壳体底部内壁上。

优选的，所述毛细多孔网由3-4层单孔网叠加而成，每层单孔网由若干根毛细管以双股缠绕的形式交错编织而成。

优选的，各层所述单孔网的孔径依次增大，且外壳体和上盖的近壁面一侧的单孔网为较大孔径的网面。

优选的，所述毛细多孔网单面热压一层粘性材料，并通过粘性材料粘贴在外壳体和上盖内侧壁上。

优选的，加入的所述气液相变材料为液态，其相变温度范围为40℃-55℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用汽液相变材料来实现电芯热量的快速转移，导热能力远大于铜、银等金属换热。

2、电池包内部液体受热蒸发产生的蒸汽是饱和状态，充满整个电池包内部，所以电芯模组的内外电芯之间温差较小，从而保证电芯模组的温度一致性。

3、电池包内部热量转移的动力为蒸汽压差，为自发行为，与传统散热设备相比，无需额外传热动力设备，结构简单，节省成本。

4、本发明利用毛细网状结构来实现汽液相的快速循环，可以产生足够的毛细力来吸引冷凝液体，毛细网内部形成管径通路用于液体流动；毛细网状结构紧贴电池包内壁，也可根据电池包外壳形状变化，调整裁剪不同尺寸的网状结构，能够适应不同形状尺寸的电池包外形。

5、本发明散热结构特别适用高倍率、发热量大的电芯的散热需求；无需电力设备控制，具有节省能量及稳定性优势。