CN206401468U - 一种电动汽车及其电池散热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车及其电池散热装置。所述电动汽车包括电池散热装置，所述电池散热装置包括相变取热器，所述相变取热器具有用于与电池表面贴合而与电池进行换热的换热面，所述相变取热器内设置有微米级别的容纳相变介质的槽道；所述电池散热装置还包括设置在高于相变取热器的冷凝器，所述冷凝器的内表面上设置有毫米以下级别的凝结槽道，所述相变取热器的出口端通过出口管道与冷凝器的上端连接，所述相变取热器的入口端通过入口管道与所述冷凝器的下端连接。电池散热装置在实际使用时，不仅散热效率高，而且无额外能耗产生，电动汽车所载的动力电源不需要分出一部分来用于电源散热，间接增加了电动汽车的续航里程。

Description

一种电动汽车及其电池散热装置
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车及其电池散热装置。
背景技术
随着环保力度的加大，电动汽车因为污染小、噪音小的优点，越来越多的受到人们的关注。电动汽车的发展促进了车载能源技术的不断进步，超级电容、锂离子电池等车载动力电源的功率也越来越大，但随着电池功率的增大，电池在使用过程中的发热量也越来越多，如果电池产生的热量不能及时的散出而是大量集聚造成电池升温，不仅会影响超级电容、锂离子电池等车载动力电源的寿命，而且严重时会发生高压安全事故。
针对上述问题，目前常采用的解决方式是：(1)将车厢内的温度较低的空气引入动力电源内部或外部，使低温空气流经动力电源内或外表面，令动力电池的热量传导到空气中，从而由空气将动力电源的热量散发到大气中。但是，该方式为了保证动力电池的散热效果，冷却用的低温空气流量要求较大，车厢内的低温空气在很短的周期内会被抽空，外界补充进入车厢内的空气温度较高，使车厢内的温度无法达到预期的效果，从而使空调一直处于制冷状态，导致能耗升高，甚至有时空调全负荷制冷也无法满足车厢的温度要求。(2)通过水泵将温度较低冷却液引入动力电源内部或外部，使低温冷却液流经动力电源内或外表面，令动力电源的热量传导到冷却液中，再通过空调对冷却液进行冷却，从而将传递到冷却液的动力电源的热量散发到大气中，并通过水泵对冷却过程进行循环。但是，该方式为了保证动力电源的散热效果，不仅需要用一定能耗的水泵来实现这个冷却循环，另外冷却冷却液的空调也会产生较大能耗。以上两种方式均会因为电池的散热问题产生较大的能耗，而车载能源系统作为整车能量提供者，需分配一部分能量给冷却装置，从而间接的减少电动汽车的续航里程，给电动汽车使用者造成极大困扰。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种散热效果好、无额外能耗的电池散热装置；本实用新型的目的还在于提供给一种散热效果好、散热无能耗的电动汽车。
为实现上述目的，本实用新型一种电池散热装置的技术方案是：包括相变取热器，所述相变取热器具有用于与电池表面贴合而与电池进行换热的换热面，所述相变取热器内设置有微米级别的容纳相变介质的槽道；所述电池散热装置还包括冷凝器，所述冷凝器的内表面上设置有毫米以下级别的凝结槽道，所述相变取热器的出口端通过出口管道与冷凝器的上端连接，所述相变取热器的入口端通过入口管道与所述冷凝器的下端连接。
作为本实用新型的进一步改进：所述凝结槽道为毫米级别。
作为本实用新型的进一步改进：相变取热器内槽道的延伸方向与相变取热器内相变介质的运动方向一致。
作为本实用新型的进一步改进：所述冷凝器的外部设置有散热肋片。
为实现上述目的，本实用新型一种电动汽车的技术方案是：包括电池散热装置，所述电池散热装置包括相变取热器，所述相变取热器具有用于与电池表面贴合而与电池进行换热的换热面，所述相变取热器内设置有微米级别的容纳相变介质的槽道；所述电池散热装置还包括设置在高于相变取热器的冷凝器，所述冷凝器的内表面上设置有毫米以下级别的凝结槽道，所述相变取热器的出口端通过出口管道与冷凝器的上端连接，所述相变取热器的入口端通过入口管道与所述冷凝器的下端连接。
作为本实用新型的进一步改进：所述凝结槽道为毫米级别。
作为本实用新型的进一步改进：相变取热器内槽道的延伸方向与相变取热器内相变介质的运动方向一致。
作为本实用新型的进一步改进：所述冷凝器的外部设置有散热肋片。
作为本实用新型的进一步改进：所述电动汽车还包括由两个以上电池彼此间隔排列形成的电池模块，所述相变取热器设置在相邻两个电池之间并与该相邻的两个电池的表面贴合。
作为本实用新型的进一步改进：所述相变取热器内装有相变介质。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的电池散热装置主要包括相变取热器和冷凝器，相变取热器负责将电池产生的热量取出，冷凝器负责将相变取热器从电池中取出的热量散发到外界环境中；其中，相变取热器内设置有微米级别的槽道，可以使槽道内部的相变介质变成液膜贴附在槽道表面上，从而增加单位相变介质与相变取热器之间的换热面积，增强相变介质与相变换热器之间的换热强度，相变介质可以在槽道中瞬间汽化从而实现对电池的高效取热。冷凝器的内部也设置有毫米以下级别的凝结槽道，增加冷凝器与相变介质之间的换热面积和换热效率，可以使冷凝器在不需要外界辅助设备的帮助下将相变介质从电池中取出的热量快速的散发的外界环境中，将相变介质从汽态变为液态。在整个换热过程中，一方面，相变换热的换热效率高，可以高效的对电池模块进行散热；另一方面，不用设计额外的电机对冷凝器进行冷却，取消了因冷凝器的散热而产生的额外电耗；相变介质在散热装置内循环运动的动力来源于相变介质汽化时产生的推动功和冷凝器与相变取热器之间势能差，取消了因需要推动介质运动而产生的泵耗功。使整个装置在实际使用时，不仅散热效率高，而且无额外能耗产生。此外，电动汽车所载的动力电源不需要分出一部分来用于电源散热，间接增加了电动汽车的续航里程。
进一步的，在冷凝器的外部设置散热肋片，提高冷凝器与外部环境之间的对流换热和辐射换热的面积，进一步提高冷凝器与外部环境之间的换热效率。
附图说明
图1为本实用新型一种电动汽车的具体实施例中电池散热装置的结构示意图。
图中：1、电池；2、相变取热器；31、出口管道；32、入口管道；4、冷凝器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
本实用新型的一种电动汽车的具体实施例，包括电池模块和电池散热装置，所述电池模块与电池散热装置的连接图如图1所示，包括若干个彼此间隔排列的电池1，相邻的电池1的发热表面之间设置有一个与两个电池1的表面紧密贴合的相变取热器2。相变取热器2的内部设置有许多沿相变介质运动方向延伸的微米级别的槽道，这些槽道并行排列集成为微槽群。槽道内有相变介质，所述相变介质可以是水、乙醇、甲醇或氟里昂等。相变取热器2的出口端连接有出口管道31，出口管道31与设置在与相变取热器2高出一定距离的、电动汽车的通风散热较好位置处的冷凝器4的上端连接。冷凝器4的内表面上设置有许多毫米数量级的凝结槽道，这些凝结槽道平行并列形成凝结槽群，冷凝器4的外部设置有散热肋片。冷凝器4的下端通过入口管道32与相变取热器2的入口端连接。
本散热装置的散热过程及散热原理为：相变介质在相变取热器2内部的微米级别的槽道内变成液膜紧贴槽道的表面，相变取热器2紧贴电池1的表面，将电池1产生的热量传递给相变取热器2内部的相变介质，由相变介质形成的液膜瞬间相变，由液态变成汽态，相变介质汽化吸收大量的热可以将电池1的温度快速降低。汽化后的相变介质顺着出口管道31运动到冷凝器4内，在冷凝器4内表面上的毫米级别的凝结槽群的表面上进行高强度凝结放热，相变介质凝结释放的热量经过冷凝器4壁面的传导可迅捷地扩散到冷凝器4的表面，并通过冷凝器4外壁的肋片与外界环境进行对流换热将热量释放到环境中去。之后，凝结为液体的相变介质在表面张力和重力作用下，沿着凝结微槽排泄到冷凝器4的底部，又在自身重力影响下顺着入口管道32进入相变取热器2内进行再次循环。
在上述过程中，相变取热器2内表面上的槽道设置为微米级别，可以使槽道内部的相变介质变成液膜贴附在槽道表面上，从而增加单位相变介质与相变取热器之间的换热面积，增强相变介质与相变换热器之间的换热强度，相变介质可以在槽道中瞬间汽化从而实现对电池的高效取热。冷凝器4内部的凝结槽道设置为毫米级别，增加冷凝器与相变介质之间的换热面积和换热效率，可以使冷凝器在不需要外界辅助设备的帮助下将相变介质从电池中取出的热量快速的散发的外界环境中。
在整个换热过程中，一方面，相变换热的换热效率高，可以高效的对电池模块进行散热；另一方面，不用设计额外的电机对冷凝器进行冷却，取消了因冷凝器的散热而产生的额外电耗；相变介质在散热装置内循环运动的动力来源于相变介质汽化时产生的推动功和冷凝器与相变取热器之间势能差，取消了因需要推动介质运动而产生的泵耗功。
此外，由于本散热装置的取热器采用相变取热的方法，取热器的取热能力很强，其导热系数大于106W/(m*℃)，所以取热器的体积可以做到很小，减小整个散热装置的体积。
综上所述，本电池散热装置在实际使用过程中，不仅散热效率高，而且无额外能耗产生，电动汽车所载的动力电源不需要分出一部分来用于电源散热，间接增加了电动汽车的续航里程。
在本实施例中，所述相变换热器2和冷凝器4均采用导热效果好的铝合金制成，在其他实施例中，也可以采用铜质材料制成。
作为本实用新型的另一种实施方式，所述相变取热器2内也可以设置一个容纳相变介质的内腔，在内腔的表面上设置微米级别的槽道。
作为本实用新型的另一种实施方式，所述冷凝器4内的凝结槽道也可以设置为微米级别，进一步增强冷凝器的换热效率。
本实用新型的一种电池散热装置的具体实施例，与上述一种电动汽车中的电池散热装置的具体结构相同，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种电池散热装置，其特征在于：包括相变取热器，所述相变取热器具有用于与电池表面贴合而与电池进行换热的换热面，所述相变取热器内设置有微米级别的容纳相变介质的槽道；所述电池散热装置还包括冷凝器，所述冷凝器的内表面上设置有毫米以下级别的凝结槽道，所述相变取热器的出口端通过出口管道与冷凝器的上端连接，所述相变取热器的入口端通过入口管道与所述冷凝器的下端连接。
2.根据权利要求1所述的电池散热装置，其特征在于：所述凝结槽道为毫米级别。
3.根据权利要求1所述的电池散热装置，其特征在于：相变取热器内槽道的延伸方向与相变取热器内相变介质的运动方向一致。
4.根据权利要求1或2或3所述的电池散热装置，其特征在于：所述冷凝器的外部设置有散热肋片。
5.一种电动汽车，包括电池散热装置，其特征在于：所述电池散热装置包括相变取热器，所述相变取热器具有用于与电池表面贴合而与电池进行换热的换热面，所述相变取热器内设置有微米级别的容纳相变介质的槽道；所述电池散热装置还包括设置在高于相变取热器的冷凝器，所述冷凝器的内表面上设置有毫米以下级别的凝结槽道，所述相变取热器的出口端通过出口管道与冷凝器的上端连接，所述相变取热器的入口端通过入口管道与所述冷凝器的下端连接。
6.根据权利要求5所述的电动汽车，其特征在于：所述凝结槽道为毫米级别。
7.根据权利要求5所述的电动汽车，其特征在于：相变取热器内槽道的延伸方向与相变取热器内相变介质的运动方向一致。
8.根据权利要求5或6或7所述的电动汽车，其特征在于：所述冷凝器的外部设置有散热肋片。
9.根据权利要求5所述的电动汽车，其特征在于：所述电动汽车还包括由两个以上电池彼此间隔排列形成的电池模块，所述相变取热器设置在相邻两个电池之间并与该相邻的两个电池的表面贴合。
10.根据权利要求5所述的电动汽车，其特征在于：所述相变取热器内装有相变介质。
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