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一种矩形动力电池叠置的冷却装置制造方法及图纸

技术编号:18447956 阅读:36 留言:0更新日期:2018-07-14 11:36
一种矩形动力电池叠置的冷却装置,包括储热单元、传热单元、散热单元,至少3个传热单元的蒸发部插入到储热单元中,传热单元的冷凝部连接散热单元;所述散热单元包括阻流形通孔泡沫金属、导流罩和阻流风道,所述阻流形通孔泡沫金属以过中间对称平面为对称轴对称设置在导流罩内孔,在阻流形通孔泡沫金属和导流罩内孔之间形成所述阻流风道。所述矩形电池叠置的冷却装置,良好地将原位相变吸热和异位相变散热整合在一起,同时设计了阻流形泡沫金属作为传热单元的散热岐片,电池单元温度一致性好,散热速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种矩形动力电池叠置的冷却装置
本专利技术涉及动力电池的
,具体涉及一种矩形动力电池叠置的冷却装置。
技术介绍
磷酸铁锂电池由于具有比能量高、无污染、无记忆效应等优点成为新能源汽车动力系统的最佳候选。但锂离子电池对温度非常敏感,在合适的温度范围第一电池组才能高效率放电并保持良好的性能。高温时易出现老化速度快、热阻增加快、循环次数少、使用寿命短等问题。要将电池组工作温度控制在理想的范围,必须采用强制散热措施。锂电池散热系统设计强调2个目标参数,一个是电池组的最高温度要低于55℃,另一个是电池单体之间的温度差小于5℃,即单体电池间的温度均匀性最好。目前锂电池热管理的研究方法主要包括空冷、液冷、相变材料冷却、热管冷却,但是商业应用仅为空冷和液冷。空冷,空冷是目前国产和日产电动汽车普遍采用的冷却方式。要提高空冷的散热效率,最直接的方式是提高空气流动速度和增大散热面积。但这与“需要在有限的空间第一,风扇功耗尽量低的前提下合理地设计空气流场”的原则是相矛盾的。空气要进入电池箱体对电池进行冷却,这对于紧密叠置在一起的矩形电池来说,风冷局限于电池排列方式、电池间距、风道、风速或风量,必须结合其他冷却方式才有效果。液冷,目前,欧美系列如法国标致雪铁龙的Berlingo、德国大众的GLOF等纯电动车采用液冷方式。空气与壁面之间的换热系数低,采用高传热系数的换热流体取代空气成为强化散热的必然手段。但是液冷存在漏液可能,质量大,复杂的水道设计满足流体循环和对漏液的防护是制约因素。相变冷却,利用相变材料(PCM)进行电池冷却的原理是当电池进行大电流放电时,相变材料吸收电池放出的热量发生相变,使电池温度迅速降低,且不增加耗能元件。目前还没有电动汽车采用该冷却方式,仍处于实验研究阶段。最大的缺陷是电池组必须携带足够量的相变材料用于吸收热量,一旦相变材料全部由固态变为液态,不能很快地重新变回固态再吸收热量,即只能单次循环。也有热管冷却,但是热管只要折弯其散热效率就大幅降低,有必要采用热管和其他方式的组合来改善散热效果。总之,设计有效散热的矩形电池叠置的冷却装置,已经成为迫切需要解决的业界难题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷,本专利技术的目的在于提供一种矩形电池叠置的冷却装置。本专利技术的目的是这样实现的,一种矩形动力电池叠置的冷却装置,包括储热单元、传热单元、散热单元,多个储热单元以矩形动力电池的厚度为间隔平行设置在散热单元底部,储热单元热界面结合地、交替地与矩形动力电池叠置,储热单元)吸收并储存矩形动力电池的热量并确保储热单元各点温度之差小于5℃;至少3个传热单元竖直/水平间隔设置在储热单元中,传热单元的蒸发部插入到储热单元中,传热单元的冷凝部连接散热单元;传热单元将储热单元中的热量转移给散热单元并确保储热单元的温度不超过50℃;所述散热单元包括阻流形通孔泡沫金属、导流罩和阻流风道,所述阻流形通孔泡沫金属以过中间对称平面为对称轴对称设置在导流罩内孔,在阻流形通孔泡沫金属和导流罩内孔之间形成所述阻流风道;所述散热单元确保所述阻流形通孔泡沫金属的温度低于传热单元冷凝部的介质相变温度。进一步地,所述散热单元)替换为散热单元,所述散热单元包括阻流形通孔泡沫金属、导流罩和阻流风道,所述阻流形通孔泡沫金属固定在导流罩内壁,所述阻流形通孔泡沫金属内孔形成阻流风道,所述阻流风道包括阻流增压段和扰流段。进一步地,储热单元包括左散热板、右散热板和储热腔,左散热板和右散热板密封地压装在一起形成储热腔,储热腔内设有多孔介质和储热介质,所述储热介质灌装高度至少大于矩形动力电池的高度进一步地,所述传热单元包括热管,热管中装有热管工质,所述热管工质的启动温度比储热介质的固液相变温度高5-10℃。进一步地,所述阻流形通孔泡沫金属包括头部分流段、阻流增压段和扰流段,头部分流段为凸锥形,阻流增压段横截面由入口横截面连续变大,扰流段横截面由大连续变小。进一步地,阻流增压段和扰流段连接处形成阻流风道的喉部,所述喉部横截面为入口横截面的进一步地,阻流增压段沿气流方向的横截面得到上表面曲线、下表面,以入口点为起点,以最大横截面为出口点建立X轴,以气流方向为X轴正向,所述上表面曲线的入口点与X轴夹角α为5°~10°,出口点(B)与X轴夹角为30°~60°。进一步地,传热单元的冷凝部插入到阻流形通孔泡沫金属中并与之钎焊连接,传热单元的蒸发部插入到多孔介质中并与之钎焊连接。进一步地,还包括强制冷却结构,所述强制冷却结构包括轴流风扇、多个冷却水喷淋头和导流槽,轴流风扇设置在导流罩的末端,冷却水喷淋头间隔布置在倒流罩内壁,多个导流槽沿轴向间隔设置在导流罩的内壁。进一步地,还包括控制系统,所述控制系统包括安装在储热腔厚度一半的横截面中心位置的温度传感器,测量出储热腔中心温度T核,并发送给控制系统,满足条件:T核≥50℃,满足条件则启动强制冷却结构,迅速将储热腔中的液态石蜡转变成固态石蜡,直到满足条件:T核≤30℃,则强制冷却结构。所述矩形动力电池叠置的冷却装置,通过以下特殊结构保证了“电池组的最高温度要低于55℃,且各电池单体的温度差小于5℃”的设计目标:1)动力电池单体之间的储热单元动力电池单体之间的储热单元,通过固液相变储热对电池单体的温升起缓冲作用,使动力电池单体在室温到50℃之间温升曲线平缓,保证了动力电池的正常放电环境。内装多孔介质,使得储热单元的均温性好,通过调整多孔介质的材料、孔隙率和孔密度满足单个电池单体的中心点温度与边缘温度温差不超过5℃,这一设计的均温性能远比热管直接设置在动力电池单体之间的均温性能好。2)插入在储热单元中的传热单元为了使储热单元能够循环使用,通过传热单元将储热单元中的热量转移至散热单元,热管在储热材料大部分发生固液相变后启动,通过选择热管工质的启动温度比储热介质的固液相变温度高5-10℃,保证了储热单元和热管的协同使用。3)散热单元的阻流形通孔泡沫金属和阻流风道散热单元在三者协同时最为关键,通过阻流形通孔泡沫金属和导流罩之间形成阻流风道,通过上阻流曲线和下阻流曲线的设计形成阻流增压段,在该段对应的阻流风道形成越来越大的风压,迫使更多的风渗透到泡沫金属中吸热,同时还没有大幅增加风压,这也使得沿气流方向下游的动力电池单体和气流方向上游的动力电池单体温差小于5℃。泡沫金属和阻流风道比单纯泡沫金属要好得多,气流遇到泡沫金属,流速立刻减缓,气压大幅增加,流阻增大,如果泡沫金属长度稍长则很难形成稳定的高速通过气流。而阻流形泡沫金属和阻流风道的结合,则使得空气不但流阻不会降低,阻流风道中还会形成巷道风,而且在泡沫金属内也会有渗透风进入,形成了高速且能渗透到泡沫金属内部的高速渗透性热交换气流。所述矩形电池叠置的冷却装置,良好地将原位相变吸热和异位相变散热整合在一起,一方面为电池组大功率放电提供了相变储热的慢速温升缓冲,另一方面又以恒定速率将所述储热转移并散失,同时设计了阻流形泡沫金属作为传热单元的散热岐片,电池单元温度一致性好,散热速度快。附图说明图1为本专利技术一种矩形电池叠置的冷却装置的实施例一的主剖视图。图2为本专利技术一种矩形电池叠置的冷却装置的图1中A-A剖视图。图3为本专利技术一种矩形电池叠置的冷却装置的图1的局部放大示意图。图4为本专利技术一种矩形本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种矩形动力电池叠置的冷却装置,其特征在于,包括储热单元(20)、传热单元(30)、散热单元(40),多个储热单元(20)以矩形动力电池的厚度为间隔平行设置在散热单元(40)底部,储热单元(20)热界面结合地、交替地与矩形动力电池叠置,储热单元(20)吸收并储存矩形动力电池的热量并确保储热单元(20)各点温度之差小于5℃;至少3个传热单元(30)竖直/水平间隔设置在储热单元(20)中,传热单元(30)的蒸发部插入到储热单元(20)中,传热单元(30)的冷凝部连接散热单元(40);传热单元(30)将储热单元(20)中的热量转移给散热单元(40)并确保储热单元(20)的温度不超过50℃;所述散热单元(40)包括阻流形通孔泡沫金属(41)、导流罩(42)和阻流风道(43),所述阻流形通孔泡沫金属(41)以过中间对称平面(ω)为对称轴对称设置在导流罩(42)内孔,在阻流形通孔泡沫金属(41)和导流罩(42)内孔之间形成所述阻流风道(43);所述散热单元(40)确保所述阻流形通孔泡沫金属(41)的温度低于传热单元冷凝部的介质相变温度。

【技术特征摘要】
1.一种矩形动力电池叠置的冷却装置,其特征在于,包括储热单元(20)、传热单元(30)、散热单元(40),多个储热单元(20)以矩形动力电池的厚度为间隔平行设置在散热单元(40)底部,储热单元(20)热界面结合地、交替地与矩形动力电池叠置,储热单元(20)吸收并储存矩形动力电池的热量并确保储热单元(20)各点温度之差小于5℃;至少3个传热单元(30)竖直/水平间隔设置在储热单元(20)中,传热单元(30)的蒸发部插入到储热单元(20)中,传热单元(30)的冷凝部连接散热单元(40);传热单元(30)将储热单元(20)中的热量转移给散热单元(40)并确保储热单元(20)的温度不超过50℃;所述散热单元(40)包括阻流形通孔泡沫金属(41)、导流罩(42)和阻流风道(43),所述阻流形通孔泡沫金属(41)以过中间对称平面(ω)为对称轴对称设置在导流罩(42)内孔,在阻流形通孔泡沫金属(41)和导流罩(42)内孔之间形成所述阻流风道(43);所述散热单元(40)确保所述阻流形通孔泡沫金属(41)的温度低于传热单元冷凝部的介质相变温度。2.如权利要求1所述矩形动力电池叠置的冷却装置,其特征在于,所述散热单元(40)替换为散热单元(400),所述散热单元(400)包括阻流形通孔泡沫金属(401)、导流罩(402)和阻流风道(403),所述阻流形通孔泡沫金属(401)固定在导流罩(402)内壁,所述阻流形通孔泡沫金属(401)内孔形成阻流风道(403),所述阻流风道(403)包括阻流增压段(403.1)和扰流段(403.2)。3.如权利要求1或2所述矩形动力电池叠置的冷却装置,其特征在于,储热单元(20)包括左散热板(21)、右散热板(22)和储热腔(23),左散热板(21)和右散热板(22)密封地压装在一起形成储热腔(23),储热腔(23)内设有多孔介质(24)和储热介质(25),所述储热介质灌装高度至少大于矩形动力电池的高度。4.如权利要求1或2所述矩形动力电池叠置的冷却装置,其特征在于,所述传热单元(30)包括热管(31),热管...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈攀攀
申请(专利权)人:陈攀攀
类型:发明
国别省市:浙江,33

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