CN113394484B - 一种基于大容量可充电电池的制冷装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于大容量可充电电池的制冷装置及方法，包括：散热主体，散热主体包括固定板，固定板的表面连接降温机构和伸缩主体；降温机构，降温机构包括夹板，夹板的表面连接风扇，固定板背向风扇的一面贴在电池上；降温机构还包括热交换体，热交换体与电池接触的一端为吸热端，另一端为散热端；热交换体内有第一空腔，吸热端设置第一毛细管，第一毛细管与第一空腔连通；第一空腔内被抽为负压，空腔内有沸点低易挥发的液体；散热端有多个散热片，散热片内设置第二空腔；热交换体的侧壁上有第二毛细管；本发明的制冷装置及方法，实现不断的降温、制冷，避免电池温度的急剧升高，防止电池由于过热导致的安全隐患和事故，提高电池的安全性。

Description

一种基于大容量可充电电池的制冷装置及方法
技术领域
本发明属于电池的制冷散热技术领域，具体为一种基于大容量可充电电池的制冷装置及方法。
背景技术
随着对碳排放的要求越来越高，在汽车市场上，燃油车销量不断受到电动汽车的影响和冲击，电动汽车（包括纯电动汽车和混动汽车）的销量不断提高。电动汽车的发展带动了对充电电池，特别是大容量可充电电池（动力电池）的巨大需求。现在电动汽车的动力电池一般是采用三元锂电池或者是磷酸铁锂电池。在大容量可充电电池在充放电过程中，电池内部会产生化学反应热，如果不能够及时散热，会影响电池性能和安全性；而且在由于意外发生短路时，也会造成热量的聚集导致温度的快速升高。温度的升高会影响电池的安全性能，甚至造成***等严重的安全事故。
在现有技术中，对于大容量可充电电池一般是在电池壳体上设置散热结构，但是这样的结构设计对于大容量可充电电池的散热，只是在一定程度上减少了热量的聚集，并没有从根本上解决电池温度急剧升高的技术问题。基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明公开了一种基于大容量可充电电池的制冷方法，能够对大容量可充电电池进行制冷降温，减少热量的聚集，从而避免电池温度的急剧身高，防止电池由于过热导致的安全隐患和安全事故，提高大容量可充电电池的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大容量可充电电池的制冷装置及方法，以解决上述背景技术中提出的大容量可充电电池在充放电过程中或者由于意外发生短路时，会造成热量的聚集导致温度的快速升高的技术问题，能够对大容量可充电电池进行制冷降温，减少热量的聚集，从而避免电池温度的急剧升高，防止电池由于过热导致的安全隐患和安全事故，提高大容量可充电电池的安全性。
充电过程中的温度也常常无法保持在有效的温度区间内，或高或低都容易导致充电的装置产生***或者短路的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，
为了更好地对大容量可充电电池进行散热、制冷，防止热量的堆积导致电池温度的过度升高，本发明还公开了一种基于大容量可充电电池的制冷装置，包括：
散热主体，所述散热主体包括有固定板，所述固定板的表面连接有降温机构和伸缩主体；
降温机构，所述降温机构包括有夹板，所述夹板的表面连接有风扇，所述风扇的表面连接有滑板；
伸缩主体，所述伸缩主体包括有底板，所述底板的表面连接有隔板，所述底板的表面连接有第二弹簧柱，所述第二弹簧柱的表面连接有拉伸板。
优选的，所述固定板的表面连接有夹板，所述夹板的内表面开设有滑槽，所述滑槽的表面滑动连接滑板，所述滑板连接在风扇的两侧表面。
优选的，所述夹板的表面滑动连接有限位板，所述限位板的表面连接有连接板，所述连接板的表面连接有拉板，所述限位板滑动连接在滑槽的开口处。
优选的，所述第夹板的内部连接有定位板，所述定位板连接在夹板的表面，所述定位板的内表面连接有第一弹簧柱。
优选的，所述固定板的表面贯穿开设风孔，所述固定板的表面连接有吸盘柱，所述固定板的表面连接垫板。
优选的，所述固定板的内表面滑动连接有伸缩主体，所述伸缩主体的内表面连接底板，所述底板的表面连接有拉伸板，所述拉伸板的表面连接有第二弹簧柱，所述第二弹簧柱连接在放置槽的内。
优选的，所述风扇的表面活动连接有风孔，所述风孔的表面连接有格栅板，所述格栅板的表面连接有垫板。
优选的，所述固定板采用金属材质制成，特别是利于散热的金属材质，尤其是铝、铝合金、铜、铜合金中的一种，或者是上述金属材料的混合材质。
优选的，电池上设置有温度传感器，用于采集电池的温度数据，并将温度数据传输至处理器；当采集到的温度达到预设的阈值时，处理器控制风扇工作，进行散热。
优选的，所述固定板背向风扇的一面贴合在电池上，特别是电池发热较多的部分，以保证更好地进行散热。所述固定板背向风扇的一面与电池之间涂覆有导热涂层，以更好的利于电池的散热、导热。
优选的，所述降温机构还包括热交换体，所述热交换体与电池接触的一端为吸热端，对应的另一端为散热端；热交换体内设置有第一空腔，吸热端设置有第一毛细管，所述第一毛细管与第一空腔连通；所述第一空腔内被抽为负压状态，且在空腔内设置有沸点低易挥发的液体，特别是不饱和碳氢化合物制冷剂。
优选的，所述散热端设置有多个散热片，所述散热片内均设置有第二空腔；所述第一空腔与第二空腔连通。
优选的，所述热交换体的侧壁上设置有第二毛细管，所述第二毛细管的一端设置在吸热端，另一端与第二空腔连通。所述第一毛细管和第二毛细管在吸热端均连通。所述第一毛细管和第二毛细管的直径φ为0.65-0.86mm。
优选的，所述热交换体的材质为铝、铝合金、铜、铜合金中的一种。
优选的，所述吸热端与电池的发热面或者上端面贴合，以更好的进行吸热；所述吸热端与电池发热面之间涂覆有导热涂层，以更好的利于电池的散热、导热。
优选的，所述第一空腔内被抽负压后的压力P为(1.2-1.4)×(10-1-10-4)Pa；
优选的，为了更好地利于散热，所述第一毛细管和第二毛细管的直径φ、第一空腔内被抽负压后的压力P之间满足φ·P大于等于0.85×(10-1-10-4)小于等于1.12×(10-1-10-4)。
优选的，所述第一毛细管在吸热端的高度与热交换体总高度的比值δ为0.25-0.36；特别的，为了更好地进行散热，对电池进行散热、制冷，防止热量的堆积导致电池温度的过度升高，所述第一毛细管和第二毛细管的直径φ、第一空腔内被抽负压后的压力P、第一毛细管在吸热端的高度与热交换体总高度的比值δ之间满足以下关系：
φ/δ=α·(π·P)；
其中，α为关系系数，取值范围为（0.54-0.68）×(101-104)；π为圆周率。
优选的，所述的风扇、热交换体可以设置在电池不同的面，也可以设置相同的面上。
优选的，所述风扇、热交换体为多个。
为了更好地对大容量可充电电池进行降温散热和制冷，本发明还公开了一种基于大容量可充电电池的制冷方法，该制冷方法包括以下步骤：
S1、温度传感器采集电池的温度数据，并将采集到的温度数据传输至处理器；
S2、当采集到的温度数据达到预设的阈值时，处理器控制风扇工作，以利于散热；
S3、热交换体吸热端内部的毛细管中的液体吸收电池上的热量后进行气化；
S4、液体气化到散热端后遇冷放热液化，液体再流入吸热端的毛细管内；
S5、步骤S3-S4中的过程往复进行，实现不断的降温、制冷，避免电池温度的急剧升高，防止电池由于过热导致的安全隐患和安全事故，提高大容量可充电电池的安全性。
优选的，所述温度传感器设置在电池上，特别是放热量最大的地方。
优选的，所述处理器可以设置在电池上，也可以设置在电池外部。
与现有技术相比，本发明的基于大容量可充电电池的制冷装置及方法具有以下有益效果：
1、本发明的基于大容量可充电电池的制冷装置及方法，通过滑槽和限位板连接，在通过将风扇通过滑槽滑动到夹板的内部，实现气流的产生，在通过垫板和格栅板的连接，使得风扇在对充电装置降温时，可以有效防止风孔对充电装置的吸附，造成制冷装置的短路，以此可以有效地实现在不同的环境下只需要对风扇转速进行调控，避免电池短路或者***的危险。
2、本发明的基于大容量可充电电池的制冷装置及方法，通过拉伸板和底板的连接，通过拉伸板和底板的连接，从而实现了固定板的长度变换，由于拉伸板的表面连接有第二弹簧柱，通过第二弹簧柱具有的特性，会使得拉伸板产生回拉，以此实现对充电装置的夹持作用，增加了灵活性。
3、本发明的基于大容量可充电电池的制冷装置及方法，通过设置热交换体，以及在吸热端设置毛细管，当热交换体的吸热端受热时，第一毛细管和第二毛细管中的液体蒸发汽化，蒸汽在压差的作用下流向散热端，并在散热端放出热量凝结成液体，液体再流回至吸热端，如此循环，实现电池热量的不断散发，进而对电池进行散热、制冷，防止热量的堆积导致电池温度的过度升高。
4、本发明的基于大容量可充电电池的制冷装置及方法，通过设置所述第一毛细管和第二毛细管的直径φ、第一空腔内被抽负压后的压力P的范围和之间满足的关系，从而实现更好地利于散热。
5、本发明的基于大容量可充电电池的制冷装置及方法，通过设置所述第一毛细管和第二毛细管的直径φ、第一空腔内被抽负压后的压力P、第一毛细管在吸热端的高度与热交换体总高度的比值δ之间满足的关系，以更好地进行散热，对电池进行散热、制冷，防止热量的堆积导致电池温度的过度升高。
附图说明
图1为本发明的基于大容量可充电电池的制冷方法流程图。
图2为本发明的制冷装置结构示意图。
图3为本发明限位板和连接板的局部连接结构正视示意图。
图4为本发明的结俯视示意图。
图5为本发明拉伸板展开后结构示意图。
图6为本发明第一弹簧柱和拉板局部连接结构示意图。
图7为本发明的热交换体的外形结构示意图。
图8为本发明的热交换体在图7中的A面处剖面图。
图中：1、散热主体；11、固定板；2、降温机构；21、夹板；22、滑板；23、风扇；24、限位板；25、连接板；26、拉板；27、定位板；28、第一弹簧柱；29、垫板；210、格栅板；211、吸盘柱；212、风孔；213、滑槽；3、伸缩主体；31、底板；32、隔板；33、放置槽；34、第二弹簧柱；35、拉伸板；4、热交换体；41、第一毛细管；42、第二毛细管；43、第一空腔；44、散热片；45、第二空腔；46、吸热端；47、散热端；48、联通管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，一种基于大容量可充电电池的制冷方法，该制冷方法包括以下步骤：
S1、温度传感器采集电池的温度数据，并将采集到的温度数据传输至处理器；
S2、当采集到的温度数据达到预设的阈值时，处理器控制风扇工作，以利于散热；
S3、热交换体4吸热端46内部的毛细管中的液体吸收电池上的热量后进行气化；
S4、液体气化到散热端47后遇冷放热液化，液体再流入吸热端46的毛细管内；
S5、步骤S3-S4中的过程往复进行，实现不断的降温、制冷，避免电池温度的急剧升高，防止电池由于过热导致的安全隐患和安全事故，提高大容量可充电电池的安全性。
所述温度传感器设置在电池上，特别是放热量最大的地方。所述处理器可以设置在电池上，也可以设置在电池外部。
实施例2
为了更好地对大容量可充电电池进行散热、制冷，防止热量的堆积导致电池温度的过度升高，如图2-6所示，本发明还公开了一种基于大容量可充电电池的制冷装置，该制冷装置包括：
散热主体，所述散热主体包括有固定板，所述固定板的表面连接有降温机构和伸缩主体；
降温机构，所述降温机构包括有夹板，所述夹板的表面连接有风扇，所述风扇的表面连接有滑板；
伸缩主体，所述伸缩主体包括有底板，所述底板的表面连接有隔板，所述底板的表面连接有第二弹簧柱，所述第二弹簧柱的表面连接有拉伸板。
所述固定板的表面连接有夹板，所述夹板的内表面开设有滑槽，所述滑槽的表面滑动连接滑板，所述滑板连接在风扇的两侧表面。
所述夹板的表面滑动连接有限位板，所述限位板的表面连接有连接板，所述连接板的表面连接有拉板，所述限位板滑动连接在滑槽的开口处。
所述第夹板的内部连接有定位板，所述定位板连接在夹板的表面，所述定位板的内表面连接有第一弹簧柱。
所述固定板的表面贯穿开设风孔，所述固定板的表面连接有吸盘柱，所述固定板的表面连接垫板。
所述固定板的内表面滑动连接有伸缩主体，所述伸缩主体的内表面连接底板，所述底板的表面连接有拉伸板，所述拉伸板的表面连接有第二弹簧柱，所述第二弹簧柱连接在放置槽的内。
所述风扇的表面活动连接有风孔，所述风孔的表面连接有格栅板，所述格栅板的表面连接有垫板。
所述固定板采用金属材质制成，特别是利于散热的金属材质，尤其是铝、铝合金、铜、铜合金中的一种，或者是上述金属材料的混合材质。
所述固定板背向风扇的一面贴合在电池上，特别是电池发热较多的部分，以保证更好地进行散热。所述固定板背向风扇的一面与电池之间涂覆有导热涂层，以更好的利于电池的散热、导热。
如图7-8所示，所述降温机构还包括热交换体4，所述热交换体4与电池接触的一端为吸热端46，对应的另一端为散热端47；热交换体4内设置有第一空腔43，吸热端设置有第一毛细管41，所述第一毛细管41与第一空腔43连通；所述第一空腔43内被抽为负压状态，且在第一空腔43的底部设置有沸点低易挥发的液体，特别是不饱和碳氢化合物制冷剂。所述空腔内的压力P为(1.2-1.4)×(10-1-10-4)Pa。
所述散热端47设置有多个散热片44，所述散热片44内均设置有第二空腔45；所述第一空腔43与第二空腔45通过联通管道48连通。所述热交换体4的侧壁上设置有第二毛细管42，所述第二毛细管42的一端设置在吸热端46，另一端与第二空腔45连通。所述第一毛细管41和第二毛细管42在吸热端46均连通。所述第一毛细管41和第二毛细管42的直径φ为0.65-0.86mm。
当热交换体4的吸热端46受热时，第一毛细管41和第二毛细管42中的液体蒸发汽化，蒸汽在压差的作用下流向散热端47，并在散热端47放出热量凝结成液体，液体再流回至吸热端46，如此循环，实现电池热量的不断散发，进而对电池进行散热、制冷，防止热量的堆积导致电池温度的过度升高。
通过第一毛细管41和第二毛细管42的毛细效应，能够在热交换体4的吸热端46加快制冷剂的挥发吸热，提高吸热端6的吸热和制冷效果，更好地得促进散热端散热。第一空腔内43被抽为负压状态后，由于第一毛细管41、第二毛细管42、第一空腔43、第二空腔45等均联通，制冷剂在负压的空间中能够更好地挥发吸热和冷凝散热，提高对电池的吸热和制冷效果。
所述热交换体4的材质为铝、铝合金、铜、铜合金中的一种。所述吸热端46与电池的发热面或者上端面贴合，以更好的进行吸热；所述吸热端46与电池发热面之间涂覆有导热涂层，以更好的利于电池的散热、导热。
实施例3
本实施例与实施例2不同的是，所述第一空腔43内被抽负压后的压力P为(1.2-1.4)×(10-1-10-4)Pa；为了更好地利于散热，所述第一毛细管41和第二毛细管42的直径φ、第一空腔43内被抽负压后的压力P之间满足φ·P大于等于0.85×(10-1-10-4)小于等于1.12×(10-1-10-4)。
所述第一毛细管41在吸热端46的高度与热交换体总高度的比值δ为0.25-0.36；特别的，为了更好地进行散热，对电池进行散热、制冷，防止热量的堆积导致电池温度的过度升高，所述第一毛细管41和第二毛细管42的直径φ、第一空腔43内被抽负压后的压力P、第一毛细管41在吸热端46的高度与热交换体总高度的比值δ之间满足以下关系：
φ/δ=α·(π·P)；
其中，α为关系系数，取值范围为（0.54-0.68）×(101-104)；π为圆周率。
实施例4
请参阅图2-6，一种基于大容量可充电电池的制冷装置，包括：散热主体1、降温机构2、伸缩主体3，所述散热主体1包括有固定板11，固定板11的表面连接有降温机构2和伸缩主体3。
所述降温机构2，降温机构2包括有夹板21，夹板21的表面连接有风扇23，风扇23的表面连接有滑板22，风扇23的表面活动连接有风孔212，风孔212的表面连接有格栅板210，格栅板210的表面连接有垫板29，格栅板210呈多组，连接在垫板29的内表面，垫板29呈两组，格栅板210均匀分布在垫板29的内表面上。
所述伸缩主体3，伸缩主体3包括有底板31，底板31的表面连接有隔板32，底板31的表面连接有第二弹簧柱34，第二弹簧柱34的表面连接有拉伸板35，隔板32的内表面开设有放置槽33。
所述固定板11的表面连接有夹板21，夹板21的内表面开设有滑槽213，滑槽213的表面滑动连接滑板22，滑板22连接在风扇23的两侧表面，通过风扇23的设置，可以有效产生强气流，从而达到降温的作用，风扇23的内部设置有小型电机，小型电机可以有效地控制转速，从而实现不同的气流。
所述夹板21的表面滑动连接有限位板24，限位板24的表面连接有连接板25，连接板25的表面连接有拉板26，限位板24滑动连接在滑槽213的开口处，通过拉动拉板26可以带动限位板24产生位移，从而实现对滑板22的固定作用。
所述夹板21的内部固定连接有定位板27，定位板27固连接在夹板21的表面，定位板27的内表面连接有第一弹簧柱28，通过第一弹簧柱28的作用，由于定位板27固定在夹板21的表面，所以在通过拉板26对限位板24进行拉动的时候，由于第一弹簧柱28具有回弹性，所以会将拉板26回复至原位。
所述固定板11的表面贯穿开设风孔212，固定板11的表面连接有吸盘柱211，固定板11的表面连接垫板29，通过垫板29和格栅板210的连接，可以有效的使得充电装置与风孔212留有空隙，避免气流将充电装置吸附在固定板11的表面，造成气流堵塞。
所述固定板11的内表面滑动连接有伸缩主体3，伸缩主体3的内表面连接底板31，底板31的表面连接有拉伸板35，拉伸板35的表面连接有第二弹簧柱34，第二弹簧柱34连接在放置槽33的内，通过底板31的设置，可以有效地实现加宽固定板11的作用，用以应对不同大小的充电装置。
实施例5
为了也验证本发明技术方案的效果，在本实施例中，采用以下试验进行验证，先以下试验中，所采用的大容量可充电电池相同：
试验1：
采用本申请的实施例3中的技术方案，对正在充电的大容量可充电电池进行制冷吸热，风扇和热交换体的数量均为一个，第一毛细管和第二毛细管的直径均为0.7mm。
试验2：
采用本申请的实施例3中的技术方案，对正在充电的大容量可充电电池进行制冷吸热，风扇和热交换体的数量均为一个，第一毛细管和第二毛细管均换为非毛细管，管的直径均为7mm，其他与试验1中的相同。
试验3
采用传统的风扇，对正在充电的大容量可充电电池进行散热，风扇的数量为一个。该风扇试验1和2中采用的风扇相同。
经试验对比发现，试验3中的大容量可充电电池散热最慢，其次是试验2，散热最快的是试验1中采用的技术方案。试验1中，对大容量可充电电池中充电过程中的散热速度比试验2中的高45.4%，比试验3中的高152.8%
采用本申请的技术方案，能够明显的将电池的温度保持在安全的水平，对于大容量可充电电池在充放电过程中或者由于意外发生短路时，会造成热量的聚集导致温度的快速升高时，能够对大容量可充电电池进行制冷降温，减少热量的聚集，从而避免电池温度的急剧升高，防止电池由于过热导致的安全隐患和安全事故，提高大容量可充电电池的安全性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种基于大容量可充电电池的制冷装置，其特征在于，该制冷装置包括：
散热主体，所述散热主体包括有固定板，所述固定板的表面连接有降温机构和伸缩主体；
降温机构，所述降温机构包括有夹板，所述夹板的表面连接有风扇，所述风扇的表面连接有滑板；
所述固定板采用铝、铝合金、铜、铜合金中的一种；所述固定板背向风扇的一面贴合在电池上，所述固定板背向风扇的一面与电池之间涂覆有导热涂层；
所述降温机构还包括热交换体，所述热交换体与电池接触的一端为吸热端，对应的另一端为散热端；热交换体内设置有第一空腔，吸热端设置有第一毛细管，所述第一毛细管与第一空腔连通；所述第一空腔内被抽为负压状态，且在空腔内设置有沸点低易挥发的液体；所述散热端设置有多个散热片，所述散热片内均设置有第二空腔；所述第一空腔与第二空腔连通；
所述热交换体的侧壁上设置有第二毛细管，所述第二毛细管的一端设置在吸热端，另一端与第二空腔连通；所述第一毛细管和第二毛细管在吸热端均连通；所述第一毛细管和第二毛细管的直径φ为0.65-0.86mm；所述第一空腔内被抽负压后的压力P为(1.2-1.4)×(10-1-10-4)Pa。
2.一种用于权利要求1所述的基于大容量可充电电池的制冷装置的制冷方法，其特征在于，该制冷方法包括以下步骤：
S1、温度传感器采集电池的温度数据，并将采集到的温度数据传输至处理器；
S2、当采集到的温度数据达到预设的阈值时，处理器控制风扇工作，以利于散热；
S3、热交换体吸热端内部的毛细管中的液体吸收电池上的热量后进行气化；
S4、液体气化到散热端后遇冷放热液化，液体再流入吸热端的毛细管内；
S5、步骤S3-S4中的过程往复进行，实现不断的降温、制冷，避免电池温度的急剧升高，防止电池由于过热导致的安全隐患和安全事故，提高大容量可充电电池的安全性。
3.根据权利要求2所述的制冷方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述温度传感器设置在电池的放热量最大的地方。
4.根据权利要求3所述的制冷方法，其特征在于，所述处理器设置在电池上或者电池外部。
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