CN110176651A - 一种热管式动力电池冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热管式动力电池冷却装置，包括冷却单元、固定栅格、动力电池组和控制系统，动力电池组阵列嵌入固定在固定栅格内；热端组件包括热端壳体，热端壳体前端主进风口上方还具有辅助进风口，热端壳体为板材拼接而成；控制系统包括温度传感器、温度控制单元和辅助风机，温度传感器设置在出风口内，辅助风机设置在辅助进风口内，温度控制单元分别与温度传感器和辅助风机线路连接并通过温度传感器信号控制辅助风机的启停。本发明结构设计合理，可有效提高换热面积，制冷效果好，并可平衡动力电池组的散热覆盖面积，可有效降低由内部温度分布不均而导致制电池内部的不可逆反应物增多的情况，提高动力电池的使用寿命。

Description

一种热管式动力电池冷却装置
技术领域
本发明涉及电池冷却技术领域，尤其涉及一种热管式动力电池冷却装置。
背景技术
在新能源汽车领域，为了保证动力电池的运行温度维持在一个合理稳定范 围之内，同时使电池单体各表面运行温度均匀，离不开相关冷却装置。但是在 现阶段动力电池冷却装置的发展中，越来越多厂家将目光集中在液冷一块，其 利用单一冷板置于动力电池底面其内部布置液体流道。此形式内部流道极易产 生污垢，阻塞流道影响制冷效果。且系统运行需使用泵机驱动，额外能耗过大。 由此为解决上述问题，在进行动力电池冷却装置设计时，需从节能高效的角度 出发合理利用汽车在行驶过程中自身所具备的动能，减少冷却系统额外功耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种 制冷主要动力由汽车自身在行驶过程中所具有的动能而提供，更加节能环保且 散热面积大、冷却效率高、额外能耗低、温度可控，可有效降低由内部温度分 布不均而导致制电池内部的不可逆反应物增多的情况，提高使用寿命的一种热 管式动力电池冷却装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热管式动力电池冷却装 置，包括冷却单元、固定栅格、动力电池组和控制系统，所述的固定栅格设置 在冷却单元的吸热端面，所述的动力电池组阵列嵌入固定在固定栅格内；所述 的冷却单元包括冷端组件、热端组件和热管组件，所述的冷端组件为叠加设于 热端组件上方的冷端壳体；所述的热端组件包括热端壳体，所述热端壳体前端 具有主进风口、后端具有出风口，热端壳体前端主进风口上方还具有辅助进风 口，所述的热端壳体为板材拼接而成，主进风口、辅助进风口与出风口之间形 成Y形空气流道；所述的热管组件包括内部管路相通的蒸发段和冷凝段，所述 蒸发段与冷凝段内填充有换热介质；所述的蒸发段位于冷端壳体内、冷凝段位 于热端壳体的Y形空气流道内；所述的控制系统包括温度传感器、温度控制单 元和辅助风机，所述温度传感器设置在出风口内，所述的辅助风机设置在辅助 进风口内，所述的温度控制单元分别与温度传感器和辅助风机线路连接并通过 温度传感器信号控制辅助风机的启停。
进一步的，所述的固定栅格为吸热薄板制成的呈阵列排布在吸热端面上的 半包状结构。
更进一步的，所述的半包式结构为开口朝上的具有内凹槽的槽形体状结构。
进一步的，每个动力电池组下方均对应设计有热管组件，且每组热管组件 均为开口朝向水平方向的U型结构，且与空气流动方向垂直的相邻两组热管组 件的开口方向相对，U型结构位于上方的长管为蒸发段、位于下方的长管为冷凝 段，所述冷凝段外缠绕固定有散热翅片。
进一步的，为了便于冷端壳体与蒸发段接触传导热量，所述的冷端壳体为 实心结构，实心结构内具有供热管的蒸发段放置的空孔，所述空孔内壁与蒸发 段外壁贴合接触。
相应的，实心结构的空孔可与蒸发段合并，在制造冷端壳体时，直接将蒸 发段成型，所述的实心结构的空孔构成了热管的蒸发段，冷凝段与空孔连通相 接，换热介质流动在空孔与冷凝段内部。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种热管式动力电池冷却装置，结构 设计合理，通过热管组件的设计，可有效提高换热面积，制冷的主要动力由汽 车自身在形式过程中所具备的动能而提供，并设计辅助风机为换热提供辅助动 能，相对于传统的风扇散热更为节能环保，同时通过固定栅格的设计，可有效 包裹动力电池组，平衡动力电池组的散热覆盖面积，可有效降低由内部温度分 布不均而导致制电池内部的不可逆反应物增多的情况，提高动力电池的使用寿 命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明最优实施例的立体图示意图。
图2是本发明最优实施例中冷却单元的主视图。
图3是本发明最优实施例中冷却单元的右视图。
图4是图3中A-A的剖视图。
图5是本发明最优实施例中控制系统的原理图。
图中1、冷却单元 11、冷端组件 12、热端组件 121、辅助风机 122、 辅助进风口123、主进风口 124、出风口 13、热管组件 131、蒸发段 132、 冷凝段 133、翅片 2、固定栅格 3、动力电池组 4、控制系统 41、温度 传感器 42、温度控制单元。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1至图5所示的一种热管式动力电池冷却装置，是本发明最优实施例， 包括冷却单元1、固定栅格2、动力电池组3和控制系统4。所述的固定栅格2 设置在冷却单元1的吸热端面，所述的动力电池组3阵列嵌入固定在固定栅格2 内。所述的固定栅格2为吸热薄板制成的呈阵列排布在吸热端面上的半包状结 构。所述的半包式结构为开口朝上的具有内凹槽的槽形体状结构。固定格珊通 过吸热薄板焊接形成了半包式结构，将动力电池组3嵌入其中，不仅起到了对 动力电池组3的固定作用，而且由于动力电池组3被划分到各个吸热薄板构成 的半包式结构中，可使动力电池组3的散热覆盖更为全面。相对与传统只有一 侧面进行接触散热的电池组，本方案中的动力电池组3散热更为均匀，内部温 度分布也更为均匀，降低了动力电池组3因内部温度分布不均而导致制冷距离 较远区域的电池内部受温度过高影响，而使电池内部的不可逆反应物的增多， 有效延长了电池的使用寿命。
所述的冷却单元1包括冷端组件11、热端组件12和热管组件13，所述的 冷端组件11为叠加设于热端组件12上方的冷端壳体。所述的热端组件12包括 热端壳体，所述热端壳体前端具有主进风口123、后端具有出风口124，热端壳 体前端主进风口123上方还具有辅助进风口122，所述的热端壳体为板材拼接而 成，主进风口123、辅助进风口122与出风口124之间形成Y形空气流道。
所述的热管组件13包括内部管路相通的蒸发段131和冷凝段132，所述蒸 发段131与冷凝段132内填充有换热介质；所述的蒸发段131位于冷端壳体内、 冷凝段132位于热端壳体的Y形空气流道内。每个动力电池组3下方均对应设 计有热管组件13，且每组热管组件13均为开口朝向水平方向的U型结构，且与 空气流动方向垂直的相邻两组热管组件13的开口方向相对，U型结构位于上方 的长管为蒸发段131、位于下方的长管为冷凝段132，所述冷凝段132外缠绕固 定有散热翅片133。相邻的动力电池组3下方的热管组件13可根据需求设计为 管路相通或者独立不相通的管路。
在实际生产设计中，为了便于冷端壳体与蒸发段131接触传导热量，所述 的冷端壳体为实心结构，实心结构内具有供热管的蒸发段131放置的空孔，所 述空孔内壁与蒸发段131外壁贴合接触。蒸发段131表面光滑，直接嵌入等段 壳体的空孔内。相应的，实心结构的空孔也可与蒸发段131合并，在制造冷端 壳体时，直接将蒸发段131成型，实心结构的空孔构成了热管的蒸发段131，冷 凝段132与空孔连通相接，换热介质流动在空孔与冷凝段132内部，可有效省 略在蒸发段131另行设计制作管路的原料和生产步骤。
所述的控制系统4包括温度传感器41、温度控制单元42和辅助风机121， 所述温度传感器41设置在出风口124内，所述的辅助风机121设置在辅助进风 口122内，所述的温度控制单元42分别与温度传感器41和辅助风机121线路 连接并通过温度传感器41信号控制辅助风机121的启停。
在工作过程中，动力电池组3运行时产生的热量，先由固定栅格2吸收并 传递至冷端组件11中，再由热管凭借其自身的特殊原理结构，自动将热量传递 至热端组件12，最后通过汽车运动将流入热端组件12的空气将热量带出本装置。 在汽车运动时，由于汽车的动力作用，本装置随汽车的启动而同时运动，在运 动过程中，外界的空气可从Y形空气流道通过，与冷却单元1发生热交换，对 冷却单元1进行降温。这一热交换过程，伴随着汽车运动实现，无需另外消耗 额外的能量。当自然进气时的动力电池组3温度仍然过高通过出风口124的温 度控制器测得出风口124的空气温度过高，即可认为空气流入不足，则控制系 统4控制辅助风机121开启，配合主进风口123进行辅助进风，向Y形空气流 道内通入更多的空气，加速降温。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作 人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围 来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种热管式动力电池冷却装置，其特征在于：包括冷却单元(1)、固定栅格(2)、动力电池组(3)和控制系统(4)，所述的固定栅格(2)设置在冷却单元(1)的吸热端面，所述的动力电池组(3)阵列嵌入固定在固定栅格(2)内；所述的冷却单元(1)包括冷端组件(11)、热端组件(12)和热管组件(13)，所述的冷端组件(11)为叠加设于热端组件(12)上方的冷端壳体；所述的热端组件(12)包括热端壳体，所述热端壳体前端具有主进风口(123)、后端具有出风口(124)，热端壳体前端主进风口(123)上方还具有辅助进风口(122)，所述的热端壳体为板材拼接而成，主进风口(123)、辅助进风口(122)与出风口(124)之间形成Y形空气流道；所述的热管组件(13)包括内部管路相通的蒸发段(131)和冷凝段(132)，所述蒸发段(131)与冷凝段(132)内填充有换热介质；所述的蒸发段(131)位于冷端壳体内、冷凝段(132)位于热端壳体的Y形空气流道内；所述的控制系统(4)包括温度传感器(41)、温度控制单元(42)和辅助风机(121)，所述温度传感器(41)设置在出风口(124)内，所述的辅助风机(121)设置在辅助进风口(122)内，所述的温度控制单元(42)分别与温度传感器(41)和辅助风机(121)线路连接并通过温度传感器(41)信号控制辅助风机(121)的启停。
2.如权利要求1所述的一种热管式动力电池冷却装置，其特征在于：所述的固定栅格(2)为吸热薄板制成的呈阵列排布在吸热端面上的半包状结构。
3.如权利要求2所述的一种热管式动力电池冷却装置，其特征在于：所述的半包式结构为开口朝上的具有内凹槽的槽形体状结构。
4.如权利要求1所述的一种热管式动力电池冷却装置，其特征在于：每个动力电池组(3)下方均对应设计有热管组件(13)，且每组热管组件(13)均为开口朝向水平方向的U型结构，且与空气流动方向垂直的相邻两组热管组件(13)的开口方向相对，U型结构位于上方的长管为蒸发段(131)、位于下方的长管为冷凝段(132)，所述冷凝段(132)外缠绕固定有散热翅片(133)。
5.如权利要求4所述的一种热管式动力电池冷却装置，其特征在于：所述的冷端壳体为实心结构，实心结构内具有供热管的蒸发段(131)放置的空孔，所述空孔内壁与蒸发段(131)外壁贴合接触。
6.如权利要求5所述的一种热管式动力电池冷却装置，其特征在于：所述的实心结构的空孔构成了热管的蒸发段(131)，冷凝段(132)与空孔连通相接，换热介质流动在空孔与冷凝段(132)内部。
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