CN115498316A - 一种锂离子电池的无源散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池的无源散热装置，属于新能源技术领域。本发明利用新能源汽车行驶时的进气气流对冷却液进行冷却，并吹动风扇带动涡轮转动使低温冷却液循环流动于电池散热组件、风扇散热器和冷却水管中，整个过程不需要额外的能量进行降温和泵流，不消耗电池本身的电能。

Description

一种锂离子电池的无源散热装置
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池的无源散热装置，属于新能源技术领域。
背景技术
锂离子电池作为大容量的储能设备，是目前主流的新能源汽车驱动能源。锂离子电池的高效运行需要满足一定的环境条件要求，特别是温度范围应保持在0~40°C，过低或过高的温度会影响锂离子电池的容量和放电效率，特别是高温还会引发电池热失控及电池组热失控传播，引发火灾。因此，解决高温下新能源汽车锂离子电池（组）的散热问题，可以使电池性能保持在高效水平，有助于新能源汽车的持续发展和普及。
目前，国内外新能源汽车热管理系统主要采用主动的基于有源寄生功耗的系统，通过空调及热泵的组合方式，对电池进行热管理，但运行时会大量消耗电池的电量，使电池用于驱动车辆行驶的能量减少。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种锂离子电池的无源散热装置，以解决现有新能源汽车的锂离子电池（组）采用有源寄生散热系统会大量消耗电池电量的问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述方案实现的：
本发明提供了一种锂离子电池的无源散热装置，包括电池散热组件、风扇散热器和冷却水管，电池散热组件、风扇散热器和冷却水管中循环流动有冷却液；电池散热组件与锂离子电池接触连接；风扇散热器设置于汽车行驶时的进风处；冷却水管的两端分别与电池散热组件及风扇散热器连接。
优选的，所述电池散热组件包括石墨烯散热片、电池散热翅片和冷却管路；若干组电池散热翅片之间安装有锂离子电池，锂离子电池与电池散热翅片之间贴合有石墨烯散热片；冷却管路固定于若干组电池散热翅片的底座下，与冷却水管连接。
优选的，所述若干组电池散热翅片为垂直式。
优选的，所述石墨烯散热片与锂离子电池之间以及电池散热翅片与石墨烯散热片之间的贴合面上涂有散热硅脂。
优选的，所述风扇散热器包括壳体、风扇和散热器；若干组风扇通过风扇转轴转动连接于壳体中与风扇相匹配的空槽，风扇的直径小于空槽的直径；散热器固定连接在壳体外，其靠近风扇的一侧设有翅片，远离风扇的一侧为空心体，空心体的内部与冷却水管连接。
优选的，所述若干组风扇转轴中安装有第一磁铁，空心体内设置有若干组与风扇转轴同轴的涡轮位，涡轮位中通过涡轮转轴安装有涡轮，涡轮转轴中安装有第二磁铁，第二磁铁与第一磁铁相配合。
优选的，所述冷却水管包括第一冷却水管和第二冷却水管，冷却水管分别在与电池散热组件及风扇散热器的连接端设置有密封接头。
优选的，所述电池散热翅片和散热器采用铝或铜质材料制成。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明利用新能源汽车行驶时的进气气流对冷却液进行冷却，并吹动风扇带动涡轮转动使低温冷却液循环流动于电池散热组件、风扇散热器和冷却水管中，整个过程不需要额外的能量进行降温和泵流，不消耗电池本身的电能。
附图说明
图1 是本发明实施例提供的一种锂离子电池的无源散热装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种锂离子电池的无源散热装置中电池散热组件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种锂离子电池的无源散热装置中风扇散热器的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种锂离子电池的无源散热装置中风扇及第一磁铁的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种锂离子电池的无源散热装置中涡轮及第二磁铁的结构示意图；
其中，附图标记为：1、电池散热组件；2、风扇散热器；3、第一冷却水管；4、第二冷却水管；11、锂离子电池；12、石墨烯散热片；13、电池散热翅片；14、冷却管路；22、风扇；23、风扇外壳；24、散热器；25、涡轮位；221、第一磁铁；251、涡轮；252、第二磁铁；253、涡轮转轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1~5所示，一种锂离子电池的无源散热装置，包括电池散热组件1、风扇散热器2和冷却水管，电池散热组件1、风扇散热器2和冷却水管中循环流动有冷却液。电池散热组件1与锂离子电池11接触连接，风扇散热器2设置于汽车行驶时的进风处，冷却水管的两端分别与电池散热组件1及风扇散热器2连接。本装置能将锂离子电池（组）运行产生的热量通过冷却液带入风扇散热器，通过汽车运行时的进风，将风扇散热器中的冷却液冷却，并通过风扇散热器将冷却后的冷却液循环回电池（组）。
具体地，电池散热组件1包括石墨烯散热片12、垂直式的电池散热翅片13和冷却管路14。单体锂离子电池11插入电池散热翅片13的每两片垂直翅片中间，锂离子电池11与电池散热翅片13中间还贴合石墨烯散热片12，冷却管路14铸于电池散热翅片13的底座下，与冷却水管连接。电池散热组件1利用石墨烯散热片12和电池散热翅片13的高效导热特点，将锂离子电池11运行时局部产生的热量及时由石墨烯散热片12均匀地传导给电池散热翅片13，再由电池散热翅片13传导给冷却管路14中的冷却液，避免电池局部过热影响锂离子电池的容量和放电效率。此外，锂离子电池11与石墨烯散热片之间12以及电池散热翅片13与石墨烯散热片11之间的贴合面还涂有散热硅脂，增大了石墨烯散热片12与锂离子电池11之间以及电池散热翅片13与石墨烯散热片12之间的接触面积，保证充分接触，提高导热效果。
风扇散热器2包括风扇外壳23、风扇22和散热器24。风扇22通过风扇转轴转动连接于风扇外壳23中与风扇相匹配的空槽，风扇22的直径小于空槽的直径；散热器24通过螺栓组件与风扇外壳23固定连接，其靠近风扇23的一侧设有翅片，远离风扇23的一侧为空心的，空心体的内部与冷却水管连接。新能源汽车行驶时进气气流吹动风扇23转动，剩余的进气气流通过风扇与空槽之间的间隙吹入散热器24的翅片，共同对散热器24进行风冷散热，进而带走空心体中冷却液的热量，完成冷却液的温度冷却。
若干组风扇转轴中安装有第一磁铁221，空心体内设置有若干组与风扇转轴同轴的涡轮位25，涡轮位25中通过涡轮转轴253安装有涡轮251，涡轮转轴253中安装有第二磁铁252，第二磁铁252与第一磁铁221通过磁力作用相配合。新能源汽车行驶是进气气流吹动风扇23及风扇转轴转动，风扇转轴内的第一磁铁221通过磁力作用带动涡轮位25内涡轮转轴253中的第二磁铁252转动，从而带动涡轮251转动并带动散热器24的空心体内冷却液流动，完成冷却液在电池散热组件1、风扇散热器2和冷却水管中的循环流动。
此外，散热器24设有的涡轮位25与风扇23之间无机械连接，仅靠磁力相互作用，避免散热器24中的冷却液泄漏。散热器24和电池散热翅片13采用铝或铜质材料制成，提高导热效能。冷却水管包括第一冷却水管3和第二冷却水管4，用于构成冷却液的循环流动系统，且冷却水管分别在与电池散热组件1及风扇散热器2的连接端设置有密封接头，避免冷却液泄漏。
工作原理：
当新能源汽车行驶时，前部进气气流吹入风扇散热器2中，带动风扇22及风扇转轴旋转，风扇转轴内的第一磁铁221通过磁力作用带动涡轮位25内涡轮转轴253中的第二磁铁252转动，从而带动涡轮251旋转，涡轮251使散热器24的空心体中经风扇22和剩余进气气流风冷降温后的低温冷却液流动，低温冷却液经第一冷却水管3（或第二冷却水管4，视冷却液的循环流动方向而定）流入电池散热组件1，锂离子电池11运行时产生的热量经过石墨烯散热片12传导至电池散热翅片13，再由底部冷却管路14中的低温冷却液吸收，低温冷却液升温后，经第二冷却水管4（或第一冷却水管3，视冷却液的循环流动方向而定）回流入散热器24的空心体中，再通过散热器24前部的翅片经风扇22和剩余进气气流冷却变成低温冷却液，完成循环。
综上所述，本发明利用新能源汽车行驶时的进气气流对冷却液进行冷却，并吹动风扇带动涡轮转动使低温冷却液循环流动于电池散热组件、风扇散热器和冷却水管中，整个过程不需要额外的能量进行降温和泵流，不消耗电池本身的电能。
上述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，包括电池散热组件、风扇散热器和冷却水管，电池散热组件、风扇散热器和冷却水管中循环流动有冷却液；电池散热组件与锂离子电池接触连接；风扇散热器设置于汽车行驶时的进风处；冷却水管的两端分别与电池散热组件及风扇散热器连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，所述电池散热组件包括石墨烯散热片、电池散热翅片和冷却管路；若干组电池散热翅片之间安装有锂离子电池，锂离子电池与电池散热翅片之间贴合有石墨烯散热片；冷却管路固定于若干组电池散热翅片的底座下，与冷却水管连接。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，所述若干组电池散热翅片为垂直式。
4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，所述石墨烯散热片与锂离子电池之间以及电池散热翅片与石墨烯散热片之间的贴合面上涂有散热硅脂。
5.根据权利要求2所述的一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，所述风扇散热器包括壳体、风扇和散热器；若干组风扇通过风扇转轴转动连接于壳体中与风扇相匹配的空槽，风扇的直径小于空槽的直径；散热器固定连接在壳体外，其靠近风扇的一侧设有翅片，远离风扇的一侧为空心体，空心体的内部与冷却水管连接。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，所述若干组风扇转轴中安装有第一磁铁，空心体内设置有若干组与风扇转轴同轴的涡轮位，涡轮位中通过涡轮转轴安装有涡轮，涡轮转轴中安装有第二磁铁，第二磁铁与第一磁铁相配合。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，所述冷却水管包括第一冷却水管和第二冷却水管，冷却水管分别在与电池散热组件及风扇散热器的连接端设置有密封接头。
8.根据权利要求5所述的一种锂离子电池的无源散热装置，其特征在于，所述电池散热翅片和散热器采用铝或铜质材料制成。
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