[发明专利]用于控制电子件壳体的热导率的系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制电子件壳体的热导率的系统，以有效地控制将电子件容纳在其中的壳体的热导率。

背景技术

最近，安装在车辆中的电子件及其随后的大规模集成的数目在增加。此外，车用电池(一种主要供电电子件)中热量的产生已经成为车辆中的严重问题。

具体地，在环保型车辆如电动车辆或混合动力车辆中，电池系统的可靠性和稳定性是测定车辆市场性的主要因素。因此，将电池系统维持在适当的温度范围内是比较重要，以防止电池性能由于外部温度变化而降低。

一般而言，已知当温度降低至-10℃以下时，锂离子电池的能量和输出迅速下降。例如，关于锂离子电池如18650电池，据报道，与20℃的环境(G.Nagasubramanian，J Appl Electrochem，31，99，(2001))相比，在-40℃的环境中能够传递仅5％的能量密度和12.5％的输出密度。此外，据报道，在低温环境下锂离子电池能够正常放电，但不能适当地充电(C.K.Huang，J.S.Sakamoto，J.Wolfenstine and S.Surampudi，J.Electrochem.Soc.147(2000)2893；S.S.Zhang，K.Xu and T.R.Jow，Electrochim.Acta 48(2002)241)。

还报道，在低温环境中，锂离子电池性能降低的原因是电解质离子导电率的降低、在石墨表面上形成的固态电解质膜、锂离子到石墨的低扩散性、电解质与电极之间的界面处电荷传递电阻的增加等(S.S.Zhang，K.Xu and T.R.Jow，J Power Sources 115，137(2003))。为了解决这些问题，通常需要其他的热绝缘用于维持适当温度范围内的电池温度。

此外，虽然低温环境中电池的输出和性能的降低已经出现了上述问题，但在实际操作温度是高温的环境中，电池的热逸散现象也成为问题。

因此，为了防止电池性能因外部温度的各种变化而降低，应当将电池系统的温度维持在适当的温度范围内。为此，需要开发一种技术，该技术即使在低温环境中也能将电池系统的温度维持在适当的温度范围内同时在一般天气条件下保持具有良好的热消散性能。

具体地，在环保型车辆如电动车辆或混合动力车辆中，因为电池是车辆的主要电源，所以电池的输出和性能的降低直接导致车辆性能的降低。在相关技术中，为了解决用于车辆的电子件的热量产生问题，具体地，已经积极地研发出一种电池系统，以使用包含具有良好热导率的填料的复合材料研发形成壳体。

然而，根据相关技术的热消散型复合材料局限于对热导率的改进，并且在通过注入成型工艺制造的壳体的情况下，由于填料在注入方向上的定向而发生热导率各向异性。通常，厚度方向上的热导率是注入方向上的热导率的约1/3至1/4，并且由此热导率非常低。

为了有效的热消散，必须形成适用于壳体零件的形状和性能的热传递路径，以通过对流获得良好的热消散效果，并且生产用于电子件的大多数壳体以增强厚度方向上的热传递性能，以便提高热消散效率。

对于电池模块，电池性能的降低根据实际操作环境和温度发生。一般而言，电池在高温下的热逸散现象成为问题，并且低温环境中电池输出降低已经成为最严重的问题。

因此，相关技术中的热控制材料只注重于仅从热消散角度改善材料的热导率，而在需要热绝缘的情况下，通过使用具有低热导率的泡沫或塑料来制造壳体。

这不能有效地应对其中单一零件需要热绝缘和热消散的变化环境，并且在良好的热绝缘情况下，出现热消散问题，并且在良好的热消散情况下，由于高热导率而出现热绝缘问题。

即在相关技术中，为了同时解决热消散和热绝缘问题，壳体由绝缘材料制成，然后增加鼓风机的能力或使用水冷却系统(水冷却型)以增强热消散性能并解决热消散问题。然而，这些解决方案导致系统整体重量的增加。

为了解决相关技术中的问题，需要开发一种用于转换/改变热导率的技术，以根据周围的环境控制热导率，并且需要开发一种具有转换热导率同时具有电子件所需的绝缘性能的材料。

本背景技术部分中公开的上述信息仅为加强对本发明的背景技术的理解，并且因此，其可包含并未形成该地区中本领域普通技术人员已经已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供用于控制电子件壳体的热导率的系统，其通过控制填充电子件壳体的中空部分的液体中绝缘磁性颗粒的定向能够改变壳体的热导率。