CN114927716A - 一种电堆固定机构及散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电堆固定机构及散热方法，包括：箱体结构；所述箱体结构包括底板，与底板相对的位置为顶板，底板与顶板之间且位于底板同一平面上设置有多个侧板，底板、侧板及顶板之间构成容纳电堆的容纳空间；所述底板上固定有电堆，延底板向顶板延伸方向上与底板相平行的截面积逐渐增大，以使电堆产生的热量上升，到达箱体结构顶端后下沉，形成空气对流，热量到达底板后散发至箱体结构外。本发明箱体包含电堆的加热、通风、减震功能，减缓外界环境温度对电堆的影响，有助于电堆的性能和寿命的稳定发挥。

Description

一种电堆固定机构及散热方法

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种电堆固定机构及散热方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着新能源技术的迅速发展，新能源车辆越来越多的得到运用，其中，电堆在使用的过程中需要通过专门的机构进行固定，一般地，固定装置是密闭的没有通风、加热、散热的功能。

目前，常用的为电堆固定箱体，该箱体为一种专用设施，需要解决电堆散热、加热、通风及安装固定的问题。

由于电堆的安装技术限制，目前的电堆箱体中，由于电堆反应会产生热能，热量排放不及时极易造成线缆绝缘层失效而短路或气体窜漏引发安全问题，天气寒冷时电堆温度低电解过程缓慢，从而影响电堆性能和稳定。

另外，受整车安装空间限制，电堆箱体本身的结构及形状非常关键，需要确保在合理的空间内安装电堆箱体同时又能满足通风、加热、散热的功能。

由此，电堆箱的结构安全性对整车安全可靠性至关重要。需要电堆箱在工作过程中满足安全性和可靠性要求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电堆固定机构及散热方法，能够更好的实现电堆的固定以及加热、通风等功能。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种电堆固定机构，包括：

箱体结构；

所述箱体结构包括底板，与底板相对的位置为顶板，底板与顶板之间且位于底板同一平面上设置有多个侧板，底板、侧板及顶板之间构成容纳电堆的容纳空间；

所述底板上固定有电堆，延底板向顶板延伸方向上与底板相平行的截面积逐渐增大，以使电堆产生的热量上升，到达箱体结构顶端后下沉，形成空气对流，热量到达底板后散发至箱体结构外。

作为进一步的技术方案，还包括：固定部件，所述固定部件用于将箱体结构的一个侧板固定在整车车辆底盘上。

作为进一步的技术方案，所述底板上开设有一与需安装电堆的接触面面积大小一致的开口，开口处卡设有散热片，所述散热片平面朝内，散热面朝外。

优选的，所述散热片为一体结构或者由若干子散热片拼接而成，以便于更换。

作为进一步的技术方案，所述电堆堆放在U型底托上，所述U型底托与所述底板之间形成用于空气流通的缝隙，以便热量到达底板后散发至箱体结构外部。

作为进一步的技术方案，所述箱体结构的一个侧板靠上位置设置有进气格栅，与进气格栅所在侧板相对的另一个侧板靠下位置设置有出气格栅。

作为进一步的技术方案，所述箱体结构内还设置有温控装置，所述温控装置包括控制电路、温度检测单元及半导体加热器；

所述温度检测单元将检测到的箱体结构内的温度数据传输至控制电路，所述控制电路根据检测温度与设定温度进行比较，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器加热。

作为进一步的技术方案，还包括冷却单元，所述冷却单元分别安装在进气格栅及出气格栅的周边，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，安装在进出气格栅周边的冷却单元工作，降低温度。

作为进一步的技术方案，所述箱体结构材质金属材质，优选的为铝合金材质。

第三方面，公开了一种电堆固定机构的散热方法，包括：

温度检测单元将检测到的箱体结构内的温度数据传输至控制电路；

控制电路根据检测温度与设定温度进行比较，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器加热。

本发明的箱体结构的形状还能适应安装该箱体结构的整车安装空间。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明的电堆固定机构根据山谷风热力环流原理，箱体的特殊结构可以使得电堆工作产生的热量使空气受热膨胀上升，冷却空气收缩下降，大气垂直运动，到达箱体底部后通过散热片散发出去。

本发明的箱体前后进气和出气格栅，进气格栅吸入空气，箱体内同一水平面气压增大，进而从出气格栅排除，大气做水平运动，利于梯形铝合金箱体电堆产生热量的排放。

本发明的箱体内还有温度控制装置，温控装置将当检测温度与设定温度进行比较，如果检测温度高于设定温度，控制电路启动安装在进出气格栅的风扇，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器，箱体包含电堆的加热、通风、减震功能，减缓外界环境温度对电堆的影响，有助于电堆的性能和寿命的稳定发挥。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中一种通风型电堆固定箱体装置结构示意图；

图2为本发明实施例中空气对流图；

图3为本发明实施例电堆箱体通风原理；

图4为本发明实施例温控装置电路示意图；

其中1-梯形铝合金箱体，2-进气格栅，3-出气格栅，4-半导体加热器，5-散热片，6-U型底托，7-电堆，8-安装支架，9-温控装置。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例公开了一种电堆固定机构，箱体结构；

箱体结构包括底板，与底板相对的位置为顶板，底板与顶板之间且位于底板同一平面上设置有多个侧板，底板、侧板及顶板之间构成容纳电堆的容纳空间；

底板上固定有电堆，延底板向顶板延伸方向上与底板相平行的截面积逐渐增大，以使电堆产生的热量上升，到达箱体结构顶端后下沉，形成空气对流，热量到达底板后散发至箱体结构外。

在一实施例子中，箱体结构的一个侧板靠上位置设置有进气格栅，与进气格栅所在侧板相对的另一个侧板靠下位置设置有出气格栅。

上述箱体前后进气和出气格栅，进气格栅吸入空气，箱体内同意水平面气压增大，进而从出气格栅排除，大气做水平运动，利于梯形铝合金箱体电堆产生热量的排放。

在一实施例子中，还包括：固定部件，所述固定部件用于将箱体结构的一个侧板固定在整车车辆底盘上。

固定部件可以为安装支架，安装支架安装在铝合金箱体周边；通过螺栓把梯形铝合金箱体和车辆底盘安装在一起。安装支架的安装孔上装有橡胶垫，主要用于提高梯形铝合金箱体的抗震。

在一实施例子中，底板上开设有一与需安装电堆的接触面面积大小一致的开口，开口处卡设有散热片，所述散热片平面朝内，散热面朝外。电堆散发的热量到达箱体底部最终通过散热片把热量散发出去。

在一实施例子中，散热片为一体结构或者由若干子散热片拼接而成，以便于更换。

电堆堆放在U型底托上，所述U型底托与所述底板之间形成用于空气流通的缝隙，以便热量到达底板后散发至箱体结构外部，即可以更好的通风散热。电堆堆放在U型底托上，U型底托下方为散热片。

电堆工作产生的热量通过箱体的空气对了下沉到散热板，一部分热量从散热板排除，箱体前后的格栅也可以形成对流从而使热量散发的更快。

在一实施例子中，参见附图4所示，箱体结构内还设置有温控装置，所述温控装置包括控制电路、温度检测单元及半导体加热器。

温度检测单元将检测到的箱体结构内的温度数据传输至控制电路，所述控制电路根据检测温度与设定温度进行比较，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器加热，在天气寒冷时减缓外界环境温度对电堆的影响，有助于电堆的性能和寿命的稳定发挥。

在一实施例子中，还包括冷却单元，所述冷却单元分别安装在进气格栅及出气格栅的周边，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，安装在进出气格栅周边的冷却单元工作，降低温度。

在一实施例子中，上述冷却单元可以为风扇，从而达到空气流通的目的。

箱体结构材质金属材质，优选的为铝合金材质。铝合金材质质量更轻，热传导性更好。当然也可以选择其他金属材料。

上述箱体结构可以为梯形结构，参见附图1所示：

包括：梯形铝合金箱体1，进气格栅2，出气格栅3，半导体加热器4，散热片5，U型底托6，电堆7，安装支架8，温控装置9。所述的梯形铝合金箱体1通过安装支架8用螺栓固定在车辆的车架上，所述梯形铝合金箱体1的前后设有进气格栅2，出气格栅3，及时把电堆工作时产生的热量排放出去，所述梯形铝合金箱体1内部装有半导体加热器4，通过螺栓固定在箱体上，用于天气寒冷或者潮湿时候增温和除湿保障电堆的正常工作环境，所述的温控装置9可以检测箱体内的温度，并可以根据温控装置检测温度与设定温度进行比较，如果检测温度高于设定温度，控制电路启动安装在进出气格栅的风扇，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器，所述梯形铝合金箱体1底部设有散热片5，箱体是梯形，电堆工作产生的热量会形成空气对流在箱体内循环，当热空气到达箱体底部时，通过散热片5及时把热量散发出去，所述梯形铝合金箱体1底部装有U型底托6，电堆7放置在U型底托6上方，进气格栅2，出气格栅3的循环空气可以经过U型底托6下方把电堆产生的热量排出梯形铝合金箱体1，在满足电堆安装的条件下，具有良好通风、加热及抗震性。

具体的工作原理参见附图2、3所示。根据山谷风热力环流原理，箱体设计为梯形，梯形铝合金箱体由于低端空间狭小，电堆工作产生的热量使空气受热膨胀上升，到达顶端后沿着梯形提壁下沉，冷却空气收缩下降，大气垂直运动，到达箱体底部后通过散热片散发出去。箱体前后进气格栅和出气格栅，进气格栅吸入空气，箱体内同一水平面气压增大，进而从出气格栅排除，大气做水平运动，利于梯形铝合金箱体电堆产生热量的排放。

本发明的上述箱体能够实现电堆的加热、通风、减震功能，减缓外界环境温度对电堆的影响，有助于电堆的性能和寿命的稳定发挥，可以解决电堆的散热及防护问题，而且便于电堆的现场安装。

实施例二

本实施例的目的是提供了一种电堆固定机构的控制方法，包括：

温度检测单元将检测到的箱体结构内的温度数据传输至控制电路；

控制电路根据检测温度与设定温度进行比较，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器加热。

本发明的箱体结构的形状还能适应安装该箱体结构的整车安装空间。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电堆固定机构，其特征是，包括：

箱体结构；

所述箱体结构包括底板，与底板相对的位置为顶板，底板与顶板之间且位于底板同一平面上设置有多个侧板，底板、侧板及顶板之间构成容纳电堆的容纳空间；

所述底板上固定有电堆，延底板向顶板延伸方向上与底板相平行的截面积逐渐增大，以使电堆产生的热量上升，到达箱体结构顶端后下沉，形成空气对流，热量到达底板后散发至箱体结构外。

2.如权利要求1所述的一种电堆固定机构，其特征是，还包括：固定部件，所述固定部件用于将箱体结构的一个侧板固定在整车车辆底盘上。

3.如权利要求1所述的一种电堆固定机构，其特征是，所述底板上开设有一与需安装电堆的接触面面积大小一致的开口，开口处卡设有散热片，所述散热片平面朝内，散热面朝外。

4.如权利要求3所述的一种电堆固定机构，其特征是，所述散热片为一体结构或者由若干子散热片拼接而成，以便于更换。

5.如权利要求1所述的一种电堆固定机构，其特征是，所述电堆堆放在U型底托上，所述U型底托与所述底板之间形成用于空气流通的缝隙，以便热量到达底板后散发至箱体结构外部。

6.如权利要求1所述的一种电堆固定机构，其特征是，所述箱体结构的一个侧板靠上位置设置有进气格栅，与进气格栅所在侧板相对的另一个侧板靠下位置设置有出气格栅。

7.如权利要求1所述的一种电堆固定机构，其特征是，所述箱体结构内还设置有温控装置，所述温控装置包括控制电路、温度检测单元及半导体加热器；

所述温度检测单元将检测到的箱体结构内的温度数据传输至控制电路，所述控制电路根据检测温度与设定温度进行比较，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器加热。

8.如权利要求1所述的一种电堆固定机构，其特征是，还包括冷却单元，所述冷却单元分别安装在进气格栅及出气格栅的周边，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，安装在进出气格栅周边的冷却单元工作，降低温度。

9.如权利要求1-8任一所述的一种电堆固定机构，其特征是，所述箱体结构材质金属材质，优选的为铝合金材质。

10.采用权利要求1-9任一所述的一种电堆固定机构的控制方法，其特征是，包括：

温度检测单元将检测到的箱体结构内的温度数据传输至控制电路；

控制电路根据检测温度与设定温度进行比较，若检测温度高于设定温度，控制电路下发降低温度的操作指令，如果检测温度低于设定温度，控制电路启动半导体加热器加热。

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