本發明公開了一種基于脈動熱管的圓柱電池熱管理模塊，是將各單體電池呈陣列排布形成電池陣，相鄰單體電池之間形成有空隙，空隙中填充導熱體，導熱體與單體電池表面貼合，脈動熱管在導熱體中以豎管的形式上下貫穿，電池陣中所有豎管有序相連并與換熱管相連形成封閉的基于脈動熱管的脈動熱管循環回路,實現熱量在脈動熱管、導熱體和單體電池之間的傳遞；換熱管設置在換熱腔內，換熱腔具有相互獨立的上腔和下腔，上腔能夠與外部冷源相連通，下腔能夠與外部熱源相連通。本發明以導熱體及其與脈動熱管的結合，實現了對動力電池組的快速加熱或快速散熱，有效提升動力電池組熱管理的傳熱速率和溫度均勻性，并能實現減震及抑制動力電池熱失控擴展。

技術領域

本發明涉及電動汽車動力電池模塊的結構設計技術領域，更具體地說是涉及純電動汽車或混合動力汽車用一種基于脈動熱管的圓柱電池熱管理模塊。

背景技術

電動汽車的技術關鍵是動力電池，動力電池性能的優劣直接決定了電動汽車的整車性能、安全與使用壽命等。在動力電池各項性能參數中，溫度是影響電池的安全、性能和壽命的關鍵參數，溫度過低會導致整車性能下降，溫度過高則可能會引發熱失控安全事故。在對電池熱管理系統的設計目標上，要求對電池組的加熱或冷卻系統進行優化設計，使得電池系統內的任意一個電芯的溫度維持在設定范圍內，一般要求在5℃以內，避免由于電芯的溫度差異過大降低電芯性能的一致性，從而整體提升動力電池組的使用壽命。

為了控制和調節動力電池的溫度水平，現有電動汽車電池組都設計有電池熱管理系統。其目的是：在高溫環境下，特別是在炎熱的夏季，啟動散熱系統對動力電池進行冷卻，釋放動力電池在充放電過程中和高溫環境下使用時產生的大量熱，避免由于電池箱空間的熱量累積而造成的電池包溫度上升；在低溫情況下，特別在寒冷的冬季，對電池進行加熱升溫，使之處于最佳的使用溫度水平，避免因低溫導致的動力電池工作性能差或無法正常啟動等情況。

從傳熱介質的角度，現有動力電池熱管理系統分為：空氣冷卻式熱管理、液體冷卻式熱管理、相變蓄熱式熱管理以及熱管式熱管理。從四類熱管理形式上看，空冷裝置簡單、成本較低，是前期已產業化電動汽車采用的主要方式，但需要在動力電池腔體內設置空氣管道與外部相通，存在涉水安全性差的問題；液冷是目前產業化市場上應用最廣泛的技術，其傳熱效率較高，電池溫度均勻化性能較好，但其對于液體密封要求較高、換熱結構復雜、成本較高；相變蓄熱式熱管理技術目前還處于實驗室研究階段，鑒于相變材料在單相時導熱系數較低，離實際應用還有一定的距離；熱管是一種新型的高效傳熱器件，具有導熱性能高、結構簡單、工作可靠、溫度均勻與等溫性等特點，對應的熱管式熱管理技術則已成認為當前動力電池熱管理技術的研究的熱點之一。

授權公告號CN202150527U、申請號201120168236.8的實用新型專利公開了“一種基于分離式脈動熱管的動力電池散熱裝置”，將充有工質的環路毛細管型脈動熱管應用于動力電池的熱管理結構設計，其包括設置于電池單體表面的脈動熱管，脈動熱管分為蒸發端、絕熱端和冷凝端，其蒸發端與電池單體表面貼合，絕熱端和冷凝端伸出電池單體的外部；電池產生的熱量通過蒸發端吸收，通過冷凝端向電池外部環境傳遞；其具有結構簡單、高效、節能等優點，但其僅僅用于解決電動汽車等動力設備動力電池的散熱問題，無法滿足在低溫情況下對動力電池進行加熱的需求；同時，其蒸發端貼合與單體電池表面的結構形式更適合與方塊電池的端面接觸，無法應用于圓柱形動力電池。

對于動力電池成組結構來說，當車輛受到不平路面的振動和沖擊的時候，或是在車輛急加速或急剎車時，單體電池不可避免發生偏移，對其機械固定結構產生沖擊力，嚴重時會導致電池與電池之間的碰撞，引起安全事故；在有單個電池發生熱失控而爆破時，其周邊電池產生會因沖擊力受到破壞，會引發嚴重的熱失控傳播事故，造成周邊電池產生連鎖熱失控反應，并可能因此釀成重大事故。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種基于脈動熱管的圓柱電池熱管理模塊，針對圓柱動力電池實現散熱降溫和加熱升溫兩種不同的熱管理功能，提升動力電池組熱管理的傳熱速率和溫度均勻性，并能實現減震及抑制動力電池熱失控擴展。