CN102386460B - 一种大型组合锂离子电池用强制风冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大型组合锂离子电池用强制风冷系统，它包括压缩器、带冷凝器的储气瓶、进气接口、电磁阀、供气管、超音速喷嘴、出风风道；所述储气瓶与压缩器相连，所述压缩空气经压缩器压缩后进入储气瓶存储降温；所述储气瓶连接一路或多路供气管，所述供气管经进气接口连接电磁阀，所述电磁阀连接一路或多路供气支管，所述供气支管上设有一个或多个超音速喷嘴，所述超音速喷嘴处在组合锂离子电池的储放容器内。本发明结构简单，具有占用空间小、降温效果明显、重量轻等特点，可为汽车动力电池包模块、储能电池包模块等组合电池提供风冷，具有非常高的实用价值及市场前景，尤其在大容量、高电压的储能电池、动力电池领域具有广泛的应用空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型组合锂离子电池用强制风冷系统。
背景技术
锂离子电池在类似动力或储能这样的大容量、高电压的应用场合中，必然涉及到电池单元的多串并联使用，由于各电池单元在整个系统中分布在不同的位置，各处散热条件和周围环境都不相同，因此，即使不考虑电池单元的内阻、连接等差异因此，各电池单元的温度也有一定的差异。这些差别直接会造成电池自放电不一样，对性能和寿命也会有不同的影响，从而使得电池组的一致性恶化，进而影响整个电池系统的性能和寿命。为了保证每个电池单元都具有良好的散热条件和环境，在电池包中加装温度控制系统，使各个电池的温度保持一致或相近是非常有必要的。
目前，大型电池组系统中如电动汽车电池系统采用的风冷系统普遍为自然风冷或者强制对流风冷，其优点是节省空间和重量，但是其降温效果不明显，且温度场一致性比较差，设计优良、效果比较好的也只能达到温差5℃以内的程度。也有部分系统采用了水冷的方式，类似于水浴，其优点是温度一致性好，各电池单元温差可控制在1-2℃，缺点是大大增加了系统的重量和体积，降低了比能量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型组合锂离子电池用强制风冷系统，主要解决目前大型锂离子电池组用热管理系统在热管理一致性和比能量两方面不能兼得的问题。为此，本发明采用以下技术方案：它包括压缩器、带冷凝器的储气瓶、进气接口、电磁阀、供气管、超音速喷嘴、出风风道；所述储气瓶与压缩器相连，所述压缩空气经压缩器压缩后进入储气瓶存储降温；所述储气瓶连接一路或多路供气管，所述供气管经进气接口连接电磁阀，所述电磁阀连接一路或多路供气支管，所述供气支管上设有一个或多个超音速喷嘴，所述超音速喷嘴处在组合锂离子电池的储放容器内。
由于采用本发明的技术方案，本发明的介质经压缩器)压缩至压力8-15Kg压力后，进入储气瓶/降温除湿，然后通过进气接口接入N路供气管（N根据散热通路数目决定），经由电磁阀后端吹气管上安装的多个超音速喷嘴（喷嘴数目根据散热通路决定）以超音速喷出，气体喷出瞬间压力降低，根据克拉佩龙方程PV=nRT，气体温度降低，可对喷嘴附近的各电池单元形成降温效果。吸热后的气体经过出风风道排出组合锂离子电池储放容器以外，如此循环即可实现对电池包的降温。本发明结构简单，具有占用空间小、降温效果明显、重量轻等特点，可为汽车动力电池包模块、储能电池包模块等组合电池提供风冷，解决了目前大型锂离子电池组用热管理系统在热管理一致性和比能量两方面不能兼得的问题，因此本发明具有非常高的实用价值及市场前景，尤其在大容量、高电压的储能电池、动力电池领域具有广泛的应用空间。
在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：
电磁阀可受组合锂离子电池的BMS系统（电池管理系统）的控制，从而对组合锂离子电池可实行分温区控制，针对局部温度偏高的区域进行局部降温。
压缩器受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制。
带冷凝器的储气瓶受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制，构成一套主动强制风冷系统，从而降低电能消耗。
出风风道接入压缩器形成内循环，制冷效率更高。
风冷系统中的形成内循环的的工作介质为制冷介质，如二氧化碳、氟立昂等。
所述超音速喷嘴包括通过螺帽和供气支管相连的喷嘴体，所述喷嘴体连有喷头，所述喷头设有节流喷气小孔，喷头在节流喷气小孔外具有呈喇叭口状的扩散孔。
附图说明
图1为本发明所提供的实施例的示意图。
图2为超音速喷嘴的结构示意图。
具体实施方式
本发明包括压缩器1、带冷凝器的储气瓶2、进气接口3、电磁阀4、供气管5、超音速喷嘴6、出风风道7；所述储气瓶2与压缩器相连，所述压缩空气经压缩器压缩后进入储气瓶存储降温；所述储气瓶2连接一路或多路供气支管5，所述供气管5经进气接口3连接电磁阀4，所述电磁阀4连接一路或多路供气支管8，所述供气支管上设有一个或多个超音速喷嘴6，所述超音速喷嘴6处在组合锂离子电池的储放容器内。
所述电磁阀4可受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制。
压缩器1的工作可受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制。
所述带冷凝器的储气瓶2的开关可受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制。
一般来说，所述风冷系统的工作介质是空气；但在实施中，当出风风道7接入压缩器1形成内循环时，在这种情况下，风冷系统中的形成内循环的工作介质可不采用空气，二采用制冷介质，如二氧化碳、氟立昂等。
所述超音速喷嘴6包括通过螺帽9和供气支管8相连的喷嘴体61，所述喷嘴体61连有喷头60，所述喷头60设有节流喷气小孔62，喷头60在节流喷气小孔62外具有呈喇叭口状的扩散孔63。在本发明中，多个的超音速喷嘴6可均匀分布在组合锂离子电池的储放容器内，一方面保证充分发挥降温效果，另一方面保证组合锂离子电池储放容器内各个区域的温度更趋一致。
Claims (3)
1.一种大型组合锂离子电池用强制风冷系统，其特征在于它包括压缩器(1)、带冷凝器的储气瓶(2)、进气接口(3)、电磁阀(4)、供气管(5)、超音速喷嘴(6)、出风风道(7)；所述储气瓶（2）与压缩器相连，所述压缩空气经压缩器压缩后进入储气瓶存储降温；所述储气瓶（2）连接一路或多路供气管(5)，所述供气管（5）由进气接口(3)连接电磁阀(4)，所述电磁阀(4)连接一路或多路供气支管(8)，所述供气支管上设有一个或多个超音速喷嘴(6)，所述超音速喷嘴(6)处在组合锂离子电池的储放容器内；
所述电磁阀受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制；压缩器(1) 受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制；带冷凝器的储气瓶(2) 受组合锂离子电池的电池管理系统BMS控制；
所述超音速喷嘴包括通过螺帽和供气支管相连的喷嘴体，所述喷嘴体连有喷头，所述喷头设有节流喷气小孔，喷头在节流喷气小孔外具有呈喇叭口状的扩散孔。
2.如权利要求1所述的一种大型组合锂离子电池用强制风冷系统，其特征在于出风风道(7)接入压缩器(1)形成内循环。
3.如权利要求2所述的一种大型组合锂离子电池用强制风冷系统，其特征在于风冷系统中的形成内循环的工作介质为制冷介质。
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