CN109786894B - 一种基于离子风原理的动力电池冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于离子风原理的动力电池冷却装置，包括离子风散热模块、散热底座、散热金属翅片模块和动力电池模组。离子风散热模块的主体为离子风发生器，散热底座设计成筛孔形状，散热金属翅片模块为中空长方体状散热金属框，且内部存放相变材料，动力电池模组放置在散热金属框后，位于散热底座上方。当动力电池模组产生大量热量时，达到材料发生相变所需的温度，相位变化吸收大量热量，同时离子风散热模块产生离子风，对散热底座、动力电池模组以及散热金属翅片模块进行散热。本发明可以实现对动力电池在高放电倍率以及高工作温度的工况下的高效冷却，提高动力电池的工作可靠性，延长其使用寿命。

Description

一种基于离子风原理的动力电池冷却装置

技术领域

本发明涉及一种动力电池的冷却装置，特指一种基于离子风原理的动力电池冷却方法和装置，属于动力电池热管理技术领域。

背景技术

锂电池作为动力电池，具有比能量高、比功率大、使用寿命长、工作范围广等优点，现已广泛应用于电动汽车以及混合型电动汽车等领域。动力电池在广泛应用的同时，其安全性问题逐渐暴露出来。由于锂电池在高倍率充放电过程中会产生大量热量，此热量不及时散出会导致电池超温进而影响电池的使用寿命，甚至导致安全事故。因此，对动力电池进行高效热管理成为解决散热问题的有效方法。

现有的动力电池冷却方式大多采用风扇冷却，风扇冷却结构简单，容易维护，而且能排出电池箱内产生的有害气体。但风冷的换热系数较低，冷却速度较慢，温度散热均匀性也达不到相应的要求，而且由于单元表面和风道入口内的空气之间温差的减小需要空气流速线性增加，所需的功率会越来越大。离子风散热是一种结构简单、低功耗、无噪音、无运动部件、散热效果显著的冷却方法。离子风散热不仅可以解决动力电池散热均匀性问题，而且能完全达到动力电池的散热要求。

发明内容

针对传统风冷方式冷却速度较慢、功耗过大、散热不均匀等问题，本发明提供了一种结构简单、低功耗、无噪音、散热效果显著的动力电池冷却装置。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种基于离子风原理的动力电池冷却装置，包括壳体、离子风散热模块、散热底座、散热金属翅片模块和动力电池模组，所述散热金属翅片模块由若干中空长方体状的散热金属框拼接而成，散热金属框内部放置动力电池单元，散热金属翅片模块置于固定在壳体内部的散热底座上，散热底座设有若干供离子风通过的筛孔，离子风散热模块固定散热底座下方，所述离子风散热模块为离子风发生器。

上述方案中，所述离子风发生器发射极采用针电极、接收极采用网状电极，离子风发生器还包括发射极支架，所述针电极固定在发射极支架上，针尖指向网状电极。

上述方案中，所述离子风发生器的发射极为线电极、接收极为板状电极。

上述方案中，所述离子风发生器的发射极为针电极、接收极为板状电极。

上述方案中，所述离子风发生器的发射极为线电极、接收极为网状电极。

上述方案中，所述散热金属框内部放有相变材料；所述相变材料为泡沫铝/石蜡复合相变材料。

上述方案中，所述筛孔的内表面涂抹MnO₂催化剂涂层。

上述方案中，所述散热底座与散热金属框、动力电池单元接触的表面涂抹石墨烯导热胶复合涂层。

本发明提供的基于离子风原理的动力电池冷却装置克服了传统效果的不足，其主要有益效果在于：离子风散热模块、散热底座、散热金属翅片模块与动力电池模组结合为一体，可以在不改变尺寸和重量的情况下提高冷却性能。离子风散热模块直接对动力电池模组进行散热，有利于提高整体送风量，从而降低离子风散热模块的功耗。离子风散热模块位于动力电池模组的底部，离子风携带动力电池模组的热量通过散热通道导出，可以对动力电池模组进行均匀的散热，解决了传统风冷散热不均匀的问题。散热底座与散热金属翅片模块以及动力电池模组接触的表面涂抹石墨烯导热胶复合涂层，可以有效增加导热系数，提高导热效率。散热底座筛孔的内表面涂抹MnO₂催化剂涂层，可以有效吸收离子风散热模块电离空气时产生的臭氧。此外，离子风散热模块主体为离子风发生器，离子风是基于电晕放电原理，无需运动部件，能够做到无噪音散热。通过结构设计，基于离子风原理的动力电池冷却装置可以兼具降低能耗、均匀散热、无噪音以及更加显著的散热效果等优点。

附图说明

结合下面的附图对本发明的实例进行详细说明。

图1为本发明动力电池冷却装置的结构示意图。

图2为本发明动力电池模组示意图。

图3为本发明散热金属翅片模块示意图。

图4为本发明散热底座的示意图。

图5为本发明动力电池模组、散热金属翅片模块以及散热底座俯视图。

图6为本发明实施例1中离子风散热模块的示意图。

图7为本发明实施例2中离子风散热模块的示意图。

图8为本发明实施例3中离子风散热模块的示意图。

图9为本发明实施例4中离子风散热模块的示意图。

图中：10-壳体；20-动力电池模组；21-动力电池单元；30-散热金属翅片模块；31-散热金属框；32-相变材料；40-散热底座；41-筛孔；42-石墨烯导热胶复合涂层；43-MnO₂催化剂涂层；50-离子风散热模块；51-发射极；52-接收极；53-发射极支架。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合图示说明如下，但所附图示仅供参考及说明用，并非对本发明加以限制。

实施例1

参照图1，本发明的基于离子风原理的动力电池冷却装置，包括：壳体10、动力电池模组20、散热金属翅片模块30、散热底座40以及离子风散热模块50，散热金属翅片模块30、散热底座40以及离子风散热模块50依次布置于长方体状壳体10内部。

如图6所示，离子风散热模块50通过螺栓固定在壳体10底部，壳体10底部开有任意数量的孔，保证离子风散热模块50在工作过程中有源源不断的空气涌入，使电晕放电过程正常进行。所述离子风散热模块50处于散热底座40的正下方，离子风散热模块50主体是离子风发生器，发射极51采用针电极、接收极52采用网状电极，发射极支架53固定在壳体10内，发射极支架53上设有供针电极底部穿过的均匀排列的通孔，针电极穿过的通孔后，通过绝缘胶固定在发射极支架53上，在本实施例中，每排每列按固定间距放置5根针电极；各个针电极通过导线串联连接，网状电极接地。针电极的针尖指向网状电极，针电极的针尖必须在同一平面上，防止由于针电极针尖不在同一平面，产生不均匀放电，出现“击穿”现象。网状电极通过绝缘胶固定在壳体10内部，网状电极与针电极针尖的距离为L，L取值需要适中，取值范围为5-10mm之间，不宜过大，防止电子雪崩在传播过程中有较大的损耗，产生的离子风较小。网状电极的大小与发射极支架53一致。针电极可对网状电极每一目进行放电，产生离子风。

参照图1、2，所述动力电池模组20由动力电池单元21构成，动力电池单元21为圆柱形动力电池，动力电池单元21按照4排4列的方式均匀排列，动力电池单元21之间并联连接。如图5所示，各个动力电池单元21放置在散热底座40的筛孔41与筛孔之间的边框上，且位于边框的正中心，动力电池单元21不会完全堵住筛孔41，有利于离子风散热模块50工作时，产生的离子风通过筛孔41带走动力电池模组20产生的热量。

参照图1、3，所述散热金属翅片模块30由若干中空长方体状的散热金属框31拼接而成。散热金属翅片模块30的高度与动力电池模组20的高度一致，散热金属框31的边长小于散热底座40的边长，与壳体10之间留有间隙，该间隙可以让离子风通过，作为离子风散热模块50的散热通道。所述散热金属框31放置在筛孔41上方，但不能完全堵住筛孔41，以保证离子风可以从散热通道以及筛孔41的间隙排出，达到良好的散热效果。所述散热金属框31上下底的短边边长略大于动力电池单元21的直径，以保证散热金属翅片框31可以放置安装动力电池模组20，且较小的边长差距可以使散热金属翅片模块30与动力电池模组20紧密接触，减小热阻，增强传热效果。同时，散热金属框31内部放有相变材料32，当动力电池模组20工作时，热量由散热金属框31内部的相变材料32吸收。在本实例中，散热金属框31为4排*4列，相变材料32为泡沫铝/石蜡复合相变材料，相变材料32的添加量需要适量，防止相变材料32发生相位变化后体积增大，导致散热金属框31变形。

参照图1、4，所述散热底座40的主要材料为散热金属片，且在散热底座40上设有若干通孔，制作成具有筛孔41的散热底座40。筛孔41可以为正方形、长方形、圆形、梯形等各种形状，在本实施例中，散热底座40每排每列按相同间距分布5个正方形筛孔41，使动力电池模块可以得到更加均匀的散热。散热底座40与散热金属框31、动力电池单元21接触的表面涂抹石墨烯导热胶复合涂层42，以保证动力电池模组30与散热底座40贴合的更加紧密，降低散热热阻，提高导热系数。筛孔41的内表面涂抹MnO₂催化剂涂层43，吸收离子风散热模块50电离空气时产生的臭氧。

实施例2

所述离子风发生器的发射极51采用线电极，接收极52采用网状电极，如图7所示，线电极采用金属细线，金属细线沿着发射极支架53缠绕，且为并列布置，线与线之间的距离为5mm；为了防止距离过小或者过大，导致离子风发生器产生的离子风较小，线电极与网状电极之间的距离L取5-10mm。动力电池冷却装置的其它组成同实施例1。

实施例3

所述离子风发生器的发射极51采用针电极，接收极52采用板状电极，如图8所示，板状电极为金属平板，且金属平板上打上一定数量的通孔，该通孔可以使离子风从中吹出，对动力电池模组20进行散热。动力电池冷却装置的其它组成同实施例1。

实施例4

所述离子风发生器的发射极51采用线电极，接收极52采用板状电极，如图9所示，动力电池冷却装置的其它组成同实施例1。

以上内容是结合附图对本发明实施例进行的描述，对本发明只起到示意性作用而非限制性作用。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式。本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者同等替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，包括壳体(10)、离子风散热模块(50)、散热底座(40)、散热金属翅片模块(30)和动力电池模组(20)，所述散热金属翅片模块(30)由若干中空长方体状的散热金属框(31)拼接而成，散热金属框(31)内部放置动力电池单元(21)，散热金属翅片模块(30)置于固定在壳体(10)内部的散热底座(40)上，散热底座(40)设有若干供离子风通过的筛孔(41)，离子风散热模块(50)固定散热底座(40)下方，所述离子风散热模块(50)为离子风发生器；

各个动力电池单元(21)放置在散热底座(40)的筛孔(41)与筛孔之间的边框上，且位于边框的正中心；

所述散热底座(40)与散热金属框(31)、动力电池单元(21)接触的表面涂抹石墨烯导热胶复合涂层(42)；

所述散热金属框(31)的边长小于散热底座(40)的边长。

2.根据权利要求1所述的基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，所述离子风发生器的 发射极(51)采用针电极、接收极(52)采用网状电极，离子风发生器还包括发射极支架(53)，所述针电极固定在发射极支架(53)上，针尖指向网状电极。

3.根据权利要求2所述的基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，所述离子风发生器的发射极为线电极、接收极为板状电极。

4.根据权利要求2所述的基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，所述离子风发生器的发射极为针电极、接收极为板状电极。

5.根据权利要求2所述的基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，所述离子风发生器的发射极为线电极、接收极为网状电极。

6.根据权利要求1所述的基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，所述散热金属框(31)内部存有相变材料(32)。

7.根据权利要求6所述的基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，所述相变材料(32)为泡沫铝/石蜡复合相变材料。

8.根据权利要求1所述的基于离子风原理的动力电池冷却装置，其特征在于，所述筛孔(41)的内表面涂抹MnO₂催化剂涂层(43)。

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