CN107968235B - 一种用于动力电池组散热的等距t型流道空气冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统，包括进口段、进口导流板、冷却流道、出口导流板、出口段和动力电池组，出口导流板和进口导流板平行分布在与动力电池组保持一定间距的上下两侧，所述间距分别形成上下空气流道，与动力电池组中各个单体电池间的间距形成的冷却流道呈垂直关系，所述进口段与进口导流板相连，出口段与出口导流板相连，进口段与出口段呈垂直关系；空气由进口段进入进口导流板到达下空气流道后，由进口导流板压迫进入与下空气流道垂直的冷却流道，经冷却流道到达上空气流道后，又在出口导流板的压迫下汇聚后经由出口段流出。

Description

一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统
技术领域
本发明涉及动力电池空气冷却系统领域，具体涉及一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统。
背景技术
近年来，燃油汽车的尾气排放加剧了环境污染问题，许多大中型城市都出现了雾霾天气，这使得国家大力推动电动汽车或混合动力汽车的发展。电池组作为电动汽车的核心元件，为电动汽车的驱动提供能量。因此，确保电池组的正常运作，不仅可以延长电池的使用寿命，还在一定程度上推动了动力汽车产业的发展。影响整个动力电池组使用寿命的重要因素为电池组的温度以及内部温差。充放电过程伴随剧烈的化学反应，尤其是在电动汽车启动、加速时，电流变化较大，由此产生的热量将导致动力电池的温度升高。电池正常的工作温度应在20～40℃左右，若电池组的温度达到了50℃之上，动力电池组的使用寿命将会显著缩短。严重时还有可能引起电池组的燃烧甚至爆炸，威胁使用者的生命安全。而电池模块互相之间位置的差异、串并行排列的选择以及单体电池间流道是否等间距等因素都会影响到电池组内部的温度差异。如果排列不当，散热条件的不同将会导致电池组的局部高温和电池内部温差的形成。过大的内部温差将会加速电池模块的老化，降低电池容量，弱化电池组可靠性，削弱充放电效率，最终导致电池组的整体性能降低，进而影响到动力汽车的续航里程。因此，需要开发高效的动力电池冷却系统，以降低动力电池组整体温度，平衡电池模块之间的温差，保证动力汽车的可靠运行。在现今的动力电池冷却方式之中，空气冷却方式因具有制造成本低的优点而得到广泛应用，而平行等距流道的空冷系统正是最常用的动力电池组冷却系统之一。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，力求改善电池组内部温度场不均匀的问题，从而提供了一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统，在不增加系统体积和控制能耗的情况下，提高电池组的冷却性能，降低电池组的热点温度，并减小电池组温差。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现：
一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统，所述系统包括进口段、进口导流板、冷却流道、出口导流板、出口段和动力电池组，出口导流板和进口导流板平行分布在与动力电池组保持一定间距的上下两侧，所述间距分别形成上下空气流道，与动力电池组中各个单体电池间的间距形成的冷却流道呈垂直关系，所述进口段与进口导流板相连，出口段与出口导流板相连，进口段与出口段呈垂直关系；空气由进口段进入进口导流板到达下空气流道后，由进口导流板压迫进入与下空气流道垂直的冷却流道，经冷却流道到达上空气流道后，又在出口导流板的压迫下汇聚后经由出口段流出。
进一步地，所述相邻冷却流道的间距相同且互相平行。
进一步地，出口段位于距离所述等距T型流道空气冷却系统左边界的1/3处，所述左边界靠近进口段，但不包括进口段。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明的用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统与两侧进出风口平行布置的传统Z型流道冷却系统相比，T型流道的设计改善了冷却系统内部的空气流量分配，使冷却空气流量在不同流道中更加均匀，从而更加有效地带走热量，并减少电池组的温差；同时，T型流道的设计更有效地分配了内部的压降，在能耗不明显增加甚至有所减少的情况下增强了散热冷却效果，节约了成本，另外也没有增加系统的设计体积，只是改变了进出口的相对位置，对实际生产应用不会产生影响，因而具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统的三维结构示意图。
图2为本发明一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统的正视图。
图3为本发明实施例提供的用于动力电池组散热的固定尺寸的等距T型流道空气冷却系统的正视图。
其中，1-进口段，2-进口导流板，3-冷却流道，4-出口导流板，5-出口段，6-动力电池组。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
本实施例提供了一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统，所述系统的三维结构图如图1所示，正视图如图2所示，包括进口段(1)、进口导流板(2)、冷却流道(3)、出口导流板(4)、出口段(5)和动力电池组(6)，出口导流板(4)和进口导流板(2)平行分布在与动力电池组(6)保持一定间距的上下两侧，所述间距分别形成上下空气流道，与动力电池组(6)中各个单体电池间的间距形成的冷却流道(3)呈垂直关系，所述进口段(1)与进口导流板(2)相连，出口段(5)与出口导流板(4)相连，进口段(1)与出口段(5)呈垂直关系；空气由进口段(1)进入进口导流板(2)到达下空气流道后，由进口导流板(2)压迫进入与下空气流道垂直的冷却流道(3)，经冷却流道(3)到达上空气流道后，又在出口导流板(4)的压迫下汇聚后经由出口段(5)流出。
其中，所述相邻冷却流道(3)的间距相同且互相平行，出口段(5)位于距离所述等距T型流道空气冷却系统左边界的1/3处，所述左边界靠近进口段(1)，但不包括进口段(1)。
本实施例提供的固定尺寸的等距T型流道空气冷却系统的正视图如图3所示，进口段宽度Win和出口段宽度Wout的尺寸均为20mm，其中单体电池的尺寸为16mm×65mm×151mm，个数为12个；单体电池间形成13个冷却流道，冷却流道间距为3mm；电池的密度为2700kg/m3，其热容为900J/(kg·K)，热导率为240W/(m·K)，产热强度为41408W/m3；进入系统的冷却空气温度为300K，流量为0.012m3/s，出口段中心位置距进口段末端为77mm。分别采用数值模拟方法计算常规Z型流道结构冷却系统和该等距T型流道空气冷却系统的温度场，通过分析计算结果可发现，常规Z型流道结构冷却系统与该等距T型流道空气冷却系统的电池组热点温度分别为320.6K和314.9K，该等距T型流道空气冷却系统的电池组热点温度相较于常规结构系统下降了5.7K；传统冷却系统和该等距T型流道空气冷却系统对应的电池组温差分别为11.3K和2.7K，该等距T型流道空气冷却系统的电池温差减小了76％，此外，该等距T型流道空气冷却系统的进出口压差为33Pa，相较于常规结构系统的进出口压差32Pa变化不大，说明该等距T型流道空气冷却系统驱动冷却空气的功耗相对常规结构冷却系统并无明显增加，该实例验证了该等距T型流道空气冷却系统对改善电池组温度的能力。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于动力电池组散热的等距T型流道空气冷却系统，其特征在于：所述系统包括进口段、进口导流板、冷却流道、出口导流板、出口段和动力电池组，出口导流板和进口导流板平行分布在与动力电池组保持一定间距的上下两侧，所述间距分别形成上下空气流道，与动力电池组中各个单体电池间的间距形成的冷却流道呈垂直关系，所述进口段与进口导流板相连，出口段与出口导流板相连，进口段与出口段呈垂直关系；空气由进口段进入进口导流板到达下空气流道后，由进口导流板压迫进入与下空气流道垂直的冷却流道，经冷却流道到达上空气流道后，又在出口导流板的压迫下汇聚后经由出口段流出；出口段位于距离所述等距T型流道空气冷却系统左边界的1/3处，所述左边界靠近进口段，但不包括进口段；相邻冷却流道的间距相同且互相平行。
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