CN103078373B - 一种锂电池组均温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池组均温系统，包括纯电动汽车锂电池组箱体（1）、导热均温器（3）、静态扰流器（4）、动态扰流器（5）、均温控制器（6）、风道入口（7）、风道出口（8）、温度传感器（9）、风道（10）；本发明利用锂电池组换热设备内温差信号控制导热均温器、静态扰流器、动态扰流器的具体工作状态，从而有效降低锂电池组换热设备中换热温差，特别是可有效降低锂电池组换热设备中关键换热部件的最大温差，从而不仅使锂电池组换热过程满足热量传递过程的数量要求，更有效满足热量传递过程的质量要求，实现了锂电池组换热设备内部温度场波动更小、更平稳的效果。<!--1-->
Description
技术领域
本发明属于换热技术领域，特别是提出了一种应用于锂电池组换热方面的新系统——锂电池组均温系统该系统适用于各种采用锂电池组作为动力源的仪器仪表及设备、器械等。
背景技术
从协同场理论可知，锂电池组热量传递的优劣直接决定于锂电池组热量传递的效率，而锂电池组热量传递的效率不但与高低温热源的温差有关，还与热量传递中温度场的均匀性密切相关，有效地保证传热过程温度场的均匀性，可以有效提高锂电池组传热效率，这对于当前锂电池组安全有效工作具有极其重要的现实意义。
鉴于以前经典传热理论分析，锂电池组传热过程研究大多集中在强化换热方面，大量锂电池组强化换热方法相继被提炼了出来，增大锂电池组换热面积、增大锂电池组对流换热系数、增大锂电池组冷热源的温差。实质上，所有这些研究大大提高的仅仅是强化锂电池组换热的数量，而忽略了强化锂电池组换热的质量。
温度场协同理论的研究，实质上揭开了强化换热质量的篇章。强化换热的数量固然重要，强化换热的质量同样不容忽视。某些场合上，特别上随着节能减排需求的深入研究，强化换热的质量要求甚至更重于强化换热的数量要求。强化换热的数量要求仅仅体现了换热过程实现的可能性，强化换热的质量要求却体现了换热过程实现的现实性，忽略了强化换热质量要求的强化传热研究，甚至会导致严重的危险后果和重大的经济损失。
众所周知，任何热量传递过程都存在高低温热源的温差限制，当温差超过限制要求，锂电池组热量传递过程便会出现问题，甚至会出现着火燃烧、爆炸等现象。根据热量传递公式，Q=kFt，所以将锂电池组强化换热的研究集中在了尽量提高换热系数k或者增大换热面积F或者增大换热系数与换热面积之积kF上，同时认为，热量传递过程是一个整体过程，所有这些观点，严重影响了锂电池组热量传递过程的深入研究，影响了锂电池组热量传递过程本质的揭示。
当然，热阻理论对于强化换热过程的研究起到了很大的促进作用，尽量减小热量传递过程中的最大热阻部分的热阻，而忽略对于热量传递过程中最小热阻的热量传递的研究。这其实仅仅对于强化部分热量传递过程适用，对于那些热阻较为均匀的热量传递过程，就束手无策。热量传递过程中热阻较为均匀的情况难道就不能进行有效的强化传热研究吗？当然不是。
均温理论研究认为，锂电池组热量传递过程中，温差的研究特别是关键传热部件最大温差的研究更为重要，有效降低锂电池组关键传热部件的最大温差，可以有效避免盲目强化锂电池组换热而造成的大量能量损失。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种应用于锂电池组换热方面的锂电池组均温系统，可以有效降低锂电池组热量传递系统中的温差的不均匀性，特别是可以有效降低锂电池组换热设备中关键部件处温差的不均匀性，从而不仅满足锂电池组热量传递过程的数量要求，更有效满足锂电池组热量传递过程的质量需求，从而有效避免由于盲目强化锂电池组传热而造成的大量能量损失，保证了锂电池组热量传递过程实现的现实性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种锂电池组均温系统，包括纯电动汽车锂电池组箱体（1）、导热均温器（3）、静态扰流器（4）、动态扰流器（5）、均温控制器（6）、风道入口（7）、风道出口（8）、温度传感器（9）、风道（10）；电池组（2）均布于纯电动汽车锂电池组电池组箱体（1）内，电池组（2）中电池之间空隙形成风道（10），纯电动汽车锂电池组箱体（1）两端外壁上设有风道入口（7）、风道出口（8），导热均温器（3）由优良导热材料制作而成，根据实际需求布置在电池组（2）之间；静态扰流器（4）由波浪状优良导热材料制成，安置在导热均温器（3）表面，布置在风道（10）内，起到扰动风道（10）内气流作用；动态扰流器（5）起到增大风道内气流流速作用；均温控制器（6）布置在纯电动汽车锂电池组箱体（1）一侧；温度传感器（9）根据实际需求布置在电池组（2）之间，监视电池组（2）内的温度场；温度传感器（9）将纯电动汽车锂电池组箱体（1）内各测温点信号传递到均温控制器（6）中，均温控制器（6）利用各测温点信号，控制动态扰流器（5）的工作状态；纯电动汽车在行驶过程中电池组（2）产生的热量除少部分通过纯电动汽车锂电池组箱体（1）散失外，大部分热量利用行驶过程中流动的空气从风道入口（7）进入风道（10）经风道出口（8）处散失。
所述的锂电池组均温系统，静态扰流器（4）是断面为波浪状的薄铝片，根据纯电动汽车锂电池组箱体（1）内温差信号的变化适时改变波浪的形状，从而改变风道（10）内流动空气的扰动程度。
所述的锂电池组均温系统，动态扰流器（5）根据纯电动汽车锂电池组箱体（1）内温差信号的变化无级改变其风扇的转速，在温差信号低于设定数值时，动态扰流器（5）停止工作。
所述锂电池组均温系统可以仅仅包含导热均温器，或者仅仅包含静态扰流器，或者仅仅包含动态扰流器，或者它们的各种任意组合形式之一。
所述锂电池组均温系统的导热均温器采用优良导热材料根据实际需求设计制作，其形状、内部构造可根据实际需求设计制作，内部可以包含相应均温剂、扰流器（静态扰流器或动态扰流器）等部件或者它们的各种组合形式，根据实际情况需求，导热均温器可以是多级内嵌构造结构。
所述锂电池组均温系统的静态扰流器不消耗额外的外部能量，是各种不规则形状或规则形状的物体及其各种组合体。
所述锂电池组均温系统的动态扰流器可以是风扇、泵、风机等任一设备或它们的组合形式。
所述锂电池组均温系统适用于电冰箱、电冰柜、冷饮机、冰激凌机、低温箱及简短式工作的制冷机等各种制冷设备，适用于汽车中冷器、散热器等各种换热设备，适用于空调设备。
所述锂电池组均温系统采用模块化组装方式，根据实际需求，选用相应标准化均温模块或非标准化均温模块。
所述标准化模块锂电池组均温系统是根据标准化紫冷设备、通用化换热设备设计制造，安装简便快捷，通用性、互换性好。
所述非标准化模块锂电池组均温系统则是根据非标准化制冷设备，非通用化换热设备的实际需求设计制成，安装可实现快捷简便，但通用性、互换性差。
本发明的优点在于：
（1）本发明针对采用锂电池组作为动力源的系统及设备、器械等实际运行的特点，从温度场协同理论的角度出发，提出了一种锂电池组均温系统。该系统可以有效降低各种锂电池组换热设备中热量传递过程温差的不均匀性，特别是可以有效降低锂电池组换热设备中关键部件处温差的不均匀性，保证了热量传递过程实现的现实性。
（2）本发明系统适用于各种采用锂电池组作为动力源的系统及设备、器械等。
（3）本发明系统采用模块化结构，可以根据实际情况需求，取舍相应模块构件，安装维护快捷方便。准化模块锂电池组均温系统通用性、互换性好。
（4）本发明系统中均温控制器利用换热设备中温差信号，控制导热均温器、静态扰流器、动态扰流器的具体工作状态，从而有效降低换热设备中换热温差，特别是可有效降低换热设备中关键换热部件的最大温差，实现了锂电池组换热设备内部温度场波动更小、更平稳的效果。
（5）本发明系统有效避免由于盲目强化锂电池组传热而造成的大量能量损失，有效避免了由于强化锂电池组换热而造成的换热设备成本的大幅度增加以及换热运行费用的增加。
（6）本发明系统不仅能满足热量传递过程的数量要求，更有效满足热量传递过程的质量需求，有效避免了锂电池组内部温差极度不均匀而可能导致的严重危险后果以及重大的经济损失。
附图说明
图1为纯电动汽车锂电池组均温系统原理图；
图中1为纯电动汽车锂电池组箱体、2为电池组、3为导热均温器、4为静态扰流器、5为动态扰流器、6为均温控制器、7为风道入口、8为风道出口、9为温度传感器、10为风道。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
在图1中，锂电池组均温系统，包括纯电动汽车锂电池组箱体1、导热均温器3、静态扰流器4、动态扰流器5、均温控制器6、风道入口7、风道出口8、温度传感器9、风道10；电池组（2）均布于纯电动汽车锂电池组电池组箱体（1）内，电池组（2）中电池之间空隙形成风道（10），纯电动汽车锂电池组箱体（1）两端外壁上设有风道入口（7）、风道出口（8），导热均温器（3）由优良导热材料制作而成，根据实际需求布置在电池组（2）之间；静态扰流器（4）由波浪状优良导热材料制成，安置在导热均温器（3）表面，布置在风道（10）内，起到扰动风道（10）内气流作用；动态扰流器（5）起到增大风道内气流流速作用，可设置为风扇；均温控制器（6）布置在纯电动汽车锂电池组箱体（1）一侧空闲处；温度传感器（9）根据实际需求布置在电池组（2）之间，可以监视电池组（2）内的温度场。
电池组（2）在充放电过程中会产生热量，导致纯电动汽车锂电池组箱体（1）内部温度升高，温度传感器（9）将纯电动汽车锂电池组箱体（1）内各测温点信号传递到均温控制器（6）中，均温控制器（6）利用各测温点信号，控制动态扰流器（5）的具体工作状态。纯电动汽车在行驶过程中电池组（2）产生的热量除少部分通过纯电动汽车锂电池组箱体（1）散失外，大部分热量利用行驶过程中流动的空气从风道入口（7）进入风道（10）经风道出口（8）处散失。
导热均温器（3）可以将电池组(2)内部在充放电过程中产生的热量快速的传递出来，或通过纯电动汽车锂电池组箱体（1）散失或通过从风道入口（7）经风道出口（8）处的空气散失到纯电动汽车锂电池组箱体（1）外部。
静态扰流器（4）是断面为波浪状的薄铝片，它可以根据纯电动汽车锂电池组箱体（1）内温差信号的变化适时改变波浪的形状，从而改变风道（10）内流动空气的扰动程度。
动态扰流器（5）可以根据纯电动汽车锂电池组箱体（1）内温差信号的变化无级改变其风扇的转速，在温差信号低于某一数值时（譬如3℃），动态扰流器（5）停止工作。
导热均温器（3）、静态扰流器（4）、动态扰流器（5）最终目的仅仅是为了实现纯电动汽车锂电池组箱体（1）内部热量传递的尽量均匀性，实现纯电动汽车锂电池组箱体（1）内部传热过程最大温差的最小化，同时又尽可能保证在该过程中消耗最少的外部能量甚至不消耗外部能量。
导热均温器（3）、静态扰流器（4）、动态扰流器（5）均采用模块化设计结构，可根据纯电动汽车锂电池组箱体（1）大小进行灵活增减。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种锂电池组均温系统，其特征在于，包括纯电动汽车锂电池组箱体、导热均温器、静态扰流器、动态扰流器、均温控制器、风道入口、风道出口、温度传感器、风道；电池组均布于纯电动汽车锂电池组箱体内，电池组中电池之间空隙形成风道，纯电动汽车锂电池组箱体两端外壁上设有风道入口、风道出口，导热均温器由优良导热材料制作而成，布置在电池组之间；静态扰流器由波浪状优良导热材料制成，安置在导热均温器表面，布置在风道内，起到扰动风道内气流作用；动态扰流器起到增大风道内气流流速作用；均温控制器布置在纯电动汽车锂电池组箱体一侧；温度传感器布置在电池组之间，监视电池组内的温度场；温度传感器将纯电动汽车锂电池组箱体内各测温点信号传递到均温控制器中，均温控制器利用各测温点信号，控制动态扰流器的工作状态；纯电动汽车在行驶过程中电池组产生的热量除少部分通过纯电动汽车锂电池组箱体散失外，大部分热量利用行驶过程中流动的空气从风道入口进入风道经风道出口处散失；
静态扰流器是断面为波浪状的薄铝片，根据纯电动汽车锂电池组箱体内温差信号的变化适时改变波浪的形状，从而改变风道内流动空气的扰动程度；
动态扰流器根据纯电动汽车锂电池组箱体内温差信号的变化无级改变其风扇的转速，在温差信号低于设定数值时，动态扰流器停止工作。
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