CN106299551B - 动力电池组气体冷却装置以及气体冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力电池组气体冷却装置。其技术方案：动力电池组气体冷却装置，其包括有：盘式冷却介质通道(2)，盘式冷却介质通道用于气体冷却剂流动，盘式冷却介质通道位于所述两列动力电池组电池芯(4)中间；至少一对散热片(1)，任意一片散热片包括有至少一个弧形部(102)；组合后的一对散热片弧形部内侧与所述动力电池组电池芯外形匹配，且组合后的一对散热片弧形部外侧与所述盘式冷却介质通道璧相切；且组合后的一对散热片端部(103)与所述盘式冷却介质通道接触。采用上述技术方案后，提高电池组的冷却效果。

Description

动力电池组气体冷却装置以及气体冷却方法

技术领域

本发明一，涉及一种动力电池组气体冷却装置，特别涉及一种车用大功率动力电池组气体冷却装置。本发明属于环保节能的冷却工艺设备等技术领域。其主要作用：通过流动的气体，及时、高效地降低动力电池组温度。

本发明二，涉及一种动力电池组气体冷却方法，特别涉及一种车用大功率动力电池组气体冷却方法。本发明属于环保节能的冷却工艺设备等技术领域。其主要作用：运用流动的气体，及时、高效地降低动力电池组温度。。

发明一和发明二均涉及对动力电池组进行气体冷却，发明一是一种具体的气体冷却装置，发明二涉及具体的气体冷却方法。

背景技术

大功率动力电池组作为一种动力来源，是当今发展电动汽车、应急通信设备、以及特种设备供电电源的首选。但现有的大功率动力电池在充电和放电的工作过程中会产生大量热量，使得电池本身温度升高，这升高的温度既直接影响电池充电和放电的电能量，又直接影响电池的使用寿命，并且还存在着严重的安全隐患。因此必须采取措施对大功率动力电池组进行冷却降温。

现有的大功率动力电池组冷却降温的方式主要以水循环冷却和风冷却为主。水冷一般需要冷却水箱、循环水管、散热器、密封器件、电动水泵等装置，水冷存在的主要缺陷是：水冷***本身体积较大，且还要消耗动力电池的电能。风冷一般需要散热器、电动风扇，这种风冷存在的主要缺陷是：风冷同水冷一样，冷却***本身体积较大，且还要消耗动力电池的电能；还有一种风冷是依靠汽车行使过程中外界灌入的冷风来对动力电池组进行对流降温，这种风冷存在的主要缺陷是：降温过程受外界气温、风速等条件限制，在停车或充电时无法冷却。这两种方式均存在散热器体积较大、降温效果较差、以及有冷却死角等的缺陷，且水冷却还存在易造成电池短路等安全问题。

为提高冷却效果，有必要改进现有技术，运用新的冷却方式或装置。如：中国专利公告号CN102760920B，其公开车用动力电池组液氮冷却方法及其装置，其将液体氮直接释放到动力电池组表面和每个电池芯壳体上使液体氮转化为气体氮，利用液氮由液体转化为气体过程中吸收大量的热量对动力电池组表面和每个电池芯壳体进行冷却降温。该装置包括有液氮罐、冷却容器、连接管道、冷却通道、氮气排出口等，液氮罐通过连接管道与设置在冷却容器内的冷却通道相连通。该方法和装置均需要消耗大量的液体氮。

发明内容

本发明的目的一，是针对现有技术中的不足，提供动力电池组气体冷却装置，该装置能提高电池组的冷却效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

动力电池组气体冷却装置，其包括有：盘式冷却介质通道，盘式冷却介质通道用于气体冷却剂流动，盘式冷却介质通道位于所述两列动力电池组的电池芯中间；至少一对散热片，任意一片散热片包括有至少一个弧形部；组合后的一对散热片弧形部内侧与所述动力电池组电池芯外形匹配，且组合后的一对散热片弧形部外侧与所述盘式冷却介质通道璧相切；且组合后的一对散热片端部与所述盘式冷却介质通道接触。

进一步，所述任意一片散热片包括有至少两个弧形部，两个弧形部中间设有凸起部，所述凸起部与所述盘式冷却介质通道接触。

进一步，所述散热片弧形部截面是半圆形，所述盘式冷却介质通道截面是矩形。

进一步，所述散热片高度与所述盘式冷却介质通道高度相同。

更进一步，所述散热片高度≤所述动力电池组电池芯高度。

进一步，所述气体冷却介质是空气或氮气。

采用上述技术方案后的有益效果：

1、以气体作冷却媒介，通过流动的气体将散热片传导到盘式冷却介质通道的热量带出，实现对每个电池芯壳体表面的高效冷却降温，冷却温度易于控制，冷却效果好、冷却均匀无冷却死角、安全可靠，使大功率动力电池组在充电和放电的工作过程中的电能量和安全性得到了保障。且该冷却装置结构简单，冷却效果佳。

2、采用一对散热片与盘式冷却介质通道，方便加工。如：散热片能***到动力电池组的单体电池间隔中，结构紧凑、稳固，极少增加动力电池组的体积，在有限空间内冷却效果佳，非常适合在电动汽车等空间有限制要求的设备上使用。

3、采用一对散热片包覆动力电池组电池芯，电池芯的热量能全部、及时传递给散热片，提高冷却效果。

4、每片散热片均具有弧形部和端部，且均与盘式冷却介质通道接触。如此，散热片热量能通过至少三个部位传递给盘式冷却介质通道，传递迅速、高效。最终的热量能通过盘式冷却介质通道内的冷却气体带走。两个弧形部中间设有凸起部时，散热片热量能通过更多部位传递给盘式冷却介质通道，进一步提高冷却效果。

5、盘式冷却介质通道位于两列动力电池组电池芯中间，一方面，运用盘式冷却介质通道有效限定冷却气体的流动方向，减少能量浪费，提高冷却气体的用效率，另一方面，能缩短电池芯热量与冷却气体之间的传递距离，进一步提高冷却效果。

6、运用特定形状截面的盘式冷却介质通道，方便加大散热片与电池组电池芯之间的传热面积，方便加大盘式冷却介质通道与散热片之间的传热面积，进一步提高冷却效果。

7、利用气体作冷却媒介，气体在冷却管中流动将热量带出，不会产生对电池芯壳体的腐蚀和电池的短路，安全可靠。

本发明的目的二，是针对现有技术中的不足，提供动力电池组气体冷却方法，该方法能提高电池组的冷却效果。

为实现目的二，本发明采用以下技术方案：

动力电池组气体冷却方法，其特征在于：所述两列动力电池组电池芯中间有盘式冷却介质通道，盘式冷却介质通道用于气体冷却剂流动；所述动力电池组中的任一电池芯外侧包覆有弧形状散热片，所述电池芯热量通过散热片弧形部和所述散热片端部与所述盘式冷却介质通道内的气体实现热交换。

进一步，所述电池芯热量还能通过散热片凸起部与所述盘式冷却介质通道内的气体实现热交换。

进一步，所述气体冷却剂是空气或氮气。

采用上述技术方案后的有益效果：

1、以气体作冷却媒介，通过流动的气体将散热片传导到盘式冷却介质通道的热量带出，实现对每个电池芯壳体表面的高效冷却降温，冷却温度易于控制，冷却效果好、冷却均匀无冷却死角、安全可靠，使大功率动力电池组在充电和放电的工作过程中的电能量和安全性得到了保障。且该冷却方法简单易行。

2、散热片包覆动力电池组电池芯，电池芯的热量能全部、及时传递给散热片，提高冷却效果。更优状况下，散热片热量能通过凸起部传递给盘式冷却介质通道，进一步提高冷却效果。

3、利用气体作冷却媒介，气体在冷却管中流动将热量带出，不会产生对电池芯壳体的腐蚀和电池的短路，安全可靠。

附图说明

图1为散热片结构示意图；

图2为矩形散热管结构示意图；

图3为弯头结构示意图；

图4为使用状态的动力电池组的气体冷却装置；

图5为动力电池组气体冷却装置的主视结构图；

图6为图5中A-A剖视图；

图7为图5中D-D剖视图；

图8为图5中F-F剖视图；

图9为图5中G的局部放大图；

图10为动力电池组气体冷却装置的三维结构图。

图中：1、散热片，101、凸起部，102、弧形部，103、端部，2、盘式冷却介质通道，201、矩形截面通道，3、弯头，4、电池芯，h1、散热片高度，h2、盘式冷却介质通道高度，h3、动力电池组电池芯高度。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对发明作进一步详细地说明。

实施例一

如图4-10所示，动力电池组气体冷却装置，其包括有：

——盘式冷却介质通道2，如图2-5、10所示，盘式冷却介质通道用于气体冷却剂流动，盘式冷却介质通道位于所述两列动力电池组电池芯4中间；冷却介质优选空气或氮气；

——如图1、4-10所示，至少一对散热片1，任意一片散热片包括有至少一个弧形部102；组合后的一对散热片弧形部内侧与所述动力电池组的电池芯外形匹配，且组合后的一对散热片弧形部外侧与所述盘式冷却介质通道璧相切；且组合后的一对散热片端部103与所述盘式冷却介质通道接触。

举例说明，如图4所示，一电池组，具有8列×6行电池芯。如图1、5-10所示，一片散热片1有六个弧形部102和两个端部103。散热片能够由薄金属材料一次加工而成的。每片散热片上能直接加工出弧形部。散热片具体安装：能够但不限于***卡槽或者螺栓固定。如图4所示，一对散热片能包覆一列电池芯。如图2-10所示，盘式冷却介质通道2包括有直线段和弯头3，直线段和弯头3中间具有让气体冷却剂通过的通道。盘式冷却介质通道两端分别为气体冷却剂进口和气体冷却剂出口。盘式冷却介质通道能够由薄金属材料一次加工而成的。盘式冷却介质通道截面优选矩形。如此盘式冷却介质通道具有矩形截面通道201。

如图4-5、9-10所示，散热片能一片片地***到动力电池组中。***到动力电池组中后，一对散热片弧形部能抱在动力电池组电池芯的表面，每个电池芯的热量能全部、及时、均匀传导到散热片。

正常工作时，气体冷却介质，如空气、氮气，通过盘式冷却介质通道。散热片通过弧形部和两端传递热量给盘式冷却介质通道，流动的气体冷却剂将散热片传导到盘式冷却介质通道的热量带出，实现对每个电池芯壳体表面的高效冷却降温。

以气体作冷却媒介，通过流动的气体将散热片传导到盘式冷却介质通道的热量带出，实现对每个电池芯壳体表面的高效冷却降温，冷却温度易于控制，冷却效果好、冷却均匀无冷却死角、安全可靠，使大功率动力电池组在充电和放电的工作过程中的电能量和安全性得到了保障。且该冷却装置结构简单，冷却效果好。运用特定形状截面的盘式冷却介质通道，方便加大散热片与电池组电池芯之间的传热面积，方便加大盘式冷却介质通道与散热片之间的传热面积，进一步提高冷却效果。

为使动力电池组电池芯与散热片的接触面积最大化，如图1、5、10所示，散热片弧形部优选半圆形。散热片弧形部采用半圆形时，每片散热片上的一个个半圆抱圈的内半径与动力电池组电池芯的外表面半径相同，一对散热片能包裹单体电池芯，散热片与电池芯接触截面最大。

如图4、10所示，所述散热片高度h1与所述冷却介质通道高度h2相同，此时能提高散热片与盘式冷却介质通道接触面积。最优情况如下：所述散热片高度h1≤所述动力电池组电池芯高度h3，例如：散热片高度h1与动力电池组电池芯高度h3相同，此时，散热片与电池芯接触面积能最大化，散热片与盘式冷却介质通道接触面积大，散热效果最佳。

实施例二

如图1、4、5、10所示，作为本发明所述动力电池组气体冷却装置的一种改进，所述任意一片散热片包括有至少两个弧形部102，两个弧形部中间设有凸起部101，如图9所示，所述凸起部与所述盘式冷却介质通道接触。凸起部101能起到热桥作用，加快热量传输，提高散热、冷却效果。

如图4所示，一电池组，具有8列×6行电池芯。如图1、5、10所示，一片散热片1有六个弧形部102、五个凸起部101和两个端部103。如图4所示，一对散热片能包覆一列电池芯。

散热片热量能通过更多的可靠接触部传递给盘式冷却介质通道，进一步提高冷却效果。

实施例三

如图1-10所示，动力电池组气体冷却方法，其中：

所述两列动力电池组电池芯中间有盘式冷却介质通道2，盘式冷却介质通道用于气体冷却剂流动；冷却介质优选空气或氮气；

所述动力电池组中的任一电池芯外侧包覆有弧形状散热片1，所述电池芯热量通过散热片弧形部102和所述散热片端部103与所述盘式冷却介质通道内的气体实现热交换。

工作时，气体冷却介质，如空气、氮气，通过盘式冷却介质通道。散热片通过弧形部和两端传递热量给盘式冷却介质通道，流动的气体冷却剂将散热片传导到盘式冷却介质通道的热量带出，实现对每个电池芯壳体表面的高效冷却降温。

以气体作冷却媒介，通过流动的气体将散热片传导到盘式冷却介质通道的热量带出，实现对每个电池芯壳体表面的高效冷却降温，冷却温度易于控制，冷却效果好、冷却均匀无冷却死角、安全可靠，使大功率动力电池组在充电和放电的工作过程中的电能量和安全性得到了保障。且该冷却方法简单易行。散热片包覆动力电池组电池芯，电池芯的热量能全部、及时传递给散热片，提高冷却效果。更优状况下，散热片热量能通过凸起部传递给盘式冷却介质通道，进一步提高冷却效果。利用气体作冷却媒介，气体在冷却管中流动将热量带出，不会产生对电池芯壳体的腐蚀和电池的短路，安全可靠。

实施例四

如图1、4-10所示，作为本发明所述动力电池组气体冷却方法的一种改进，所述电池芯热量还能通过散热片凸起部101与所述盘式冷却介质通道内的气体实现热交换。

本发明不限于上述实施例，凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.动力电池组气体冷却装置，其包括有：

盘式冷却介质通道（2），盘式冷却介质通道用于气体冷却介质流动，盘式冷却介质通道位于两列动力电池组电池芯（4）中间；

至少一对散热片（1），任意一片散热片包括有至少一个弧形部（102）；组合后的一对散热片弧形部内侧与所述动力电池组的电池芯外形匹配，且组合后的一对散热片弧形部外侧与所述盘式冷却介质通道壁相切；且组合后的一对散热片端部（103）与所述盘式冷却介质通道接触；

所述任意一片散热片包括有至少两个弧形部（102），两个弧形部中间设有凸起部（101），所述凸起部与所述盘式冷却介质通道接触，所述凸起部是平面；

所述散热片弧形部截面是半圆形，所述盘式冷却介质通道截面是矩形。

2.根据权利要求1所述的动力电池组气体冷却装置，其特征在于：所述散热片高度（h1）与所述盘式冷却介质通道高度（h2）相同。

3.根据权利要求1所述的动力电池组气体冷却装置，其特征在于：所述散热片高度（h1）≤所述动力电池组电池芯高度（h3）。

4.根据权利要求1所述的动力电池组气体冷却装置，其特征在于：所述气体冷却介质是空气或氮气。

5.动力电池组气体冷却方法，其特征在于：

两列动力电池组电池芯中间有盘式冷却介质通道（2），盘式冷却介质通道用于气体冷却介质流动；

所述动力电池组中的任一电池芯外侧包覆有弧形状散热片（1），所述电池芯热量通过散热片弧形部（102）和所述散热片端部（103）与所述盘式冷却介质通道内的气体实现热交换；

所述电池芯热量还能通过散热片凸起部（101）与所述盘式冷却介质通道内的气体实现热交换；

所述凸起部是平面，所述盘式冷却介质通道截面是矩形。

6.根据权利要求5所述的动力电池组气体冷却方法，其特征在于：所述气体冷却剂是空气或氮气。