用於電動汽車的鋰電池散熱裝置的製作方法

2023-06-19 21:36:07

本發明涉及電動汽車鋰電池，具體涉及用於電動汽車的鋰電池散熱裝置。

背景技術：

隨著工業發展和社會需求的增加，汽車在社會進步和經濟發展中扮演著重要的角色。汽車工業的迅速發展，推動了機械、能源、橡膠、鋼鐵等重要行業的發展，但同時也日益面臨著環境保護、能源短缺的嚴重問題。為了解決這些問題，電動汽車獲得了長足的發展和很大的技術進步，同時電動汽車在電池系統、電驅動系統和整車控制等方面都取得了很大進步。

在電動汽車上，電池系統是一項關鍵核心的部件，蓄電池作為動力源，需要能量密度高、輸出功率密度高、工作溫度範圍寬廣、循環壽命長、無記憶效應、自放電率小。目前鋰電池因其優越的性能，在電動汽車領域被大規模使用。鋰電池擁有諸多優點，但是也有致命性的缺點，就是電池穩定性較差，在極端環境下極易發生自燃和爆炸，目前電動汽車用鋰電池增強散熱多採用加大風機流量的方式，這種方式浪費資源，而且風機流量增大很多時候並不能有效的增強鋰電池散熱。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是目前電動汽車用鋰電池增強散熱所採取的方式不能有效增強鋰電池散熱，同時浪費資源，目的在於提供用於電動汽車的鋰電池散熱裝置，解決上述問題。

本發明通過下述技術方案實現：

用於電動汽車的鋰電池散熱裝置，包括散熱肋；所述散熱肋包括肋條、散熱筋和散熱齒；所述散熱筋設置在肋條上；所述散熱筋的形狀為三角形，且所述三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向；所述散熱齒設置在散熱筋上；所述散熱齒的形狀為三角形，且所述三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向。

現有技術中，電動汽車用鋰電池增強散熱多採用加大風機流量的方式，這種方式浪費資源，而且發明人在實際實踐中發現風機流量增大很多時候並不能有效的增強鋰電池散熱。發明人根據流體力學理論和多次試驗發現風機所產生的散熱氣流在流經需要散熱的部位時，會在該部位形成邊界層；由於風機所產生的散熱氣流的流動較為穩定，而且散熱氣流所流經的需要散熱的部位比較光滑(比如鋰電池表面和常用的散熱肋)，所以該散熱氣流的雷諾數較小；根據邊界層理論，邊界層的厚度與雷諾數成反比，所以散熱氣流的邊界層較厚，對光滑表面的散熱效果較差。而增大風機流量雖然可以增大散熱氣流雷諾數，但是雷諾數與散熱氣流的速度成正比，增大一倍的風機流速只能增加一倍的雷諾數，效率低下。同時發明人發現，隨著風機流速的增大，流經散熱部位的散熱氣流的流速趨於穩定，大量的散熱氣流沒有進行熱交換，所以風機流量增大很多時候並不能有效的增強鋰電池散熱。

本發明應用時，散熱筋的形狀為三角形，且該三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向，散熱氣流在流經散熱筋時，先流經所述三角形的一個角，然後繞過散熱筋並在該角的對邊處產生旋渦，由於旋渦處的流體繞一個旋渦中心旋轉，根據流體動量守恆定律，該處的流體流速大幅提高，發明人根據模擬軟體fluent.ansys進行cfd模擬發現，該處的流體雷諾數為散熱氣流雷諾數的10～30倍，所以邊界層的厚度降低至10％～3％，散熱效果大幅增強。同時，散熱齒的形狀為三角形，且該三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向，散熱氣流在流經散熱齒時，先流經所述三角形的一個角，然後繞過散熱齒並在該角的對邊處產生旋渦，由於旋渦處的流體繞一個旋渦中心旋轉，同散熱筋，該處的流體雷諾數為散熱氣流雷諾數的10～30倍，所以邊界層的厚度降低至10％～3％，散熱效果大幅增強。

本發明通過將散熱筋和散熱齒的形狀設置為三角形，有效增強鋰電池散熱，同時在不增大風機流量的前提下，提高了鋰電池散熱效果。

進一步的，所述散熱筋的數量為兩個及以上；所述散熱筋的尺寸沿散熱氣流方向依次增大。

本發明應用時，兩個及以上散熱筋的尺寸沿散熱氣流方向依次增大，散熱氣流流經散熱肋並進行散熱後，溫度會提高，在流經下一個散熱肋時，散熱效果會降低。於是發明人經過創造性勞動發現，將散熱筋的尺寸沿散熱氣流方向依次增大，可以使得散熱氣流在被前一個散熱肋加熱後流經下一個散熱肋時，散熱面積增大，同時該散熱肋對散熱氣流的擾動加大，使得該散熱肋處產生的旋渦雷諾數增大，提升了散熱效果。本發明通過將兩個及以上散熱筋的尺寸沿散熱氣流方向依次增大，實現了散熱肋的均勻散熱，提高了鋰電池的散熱效率和安全性。

進一步的，本發明還包括鋰電池、導熱管和散熱箱；所述散熱肋通過導熱管設置在鋰電池側面；所述鋰電池、導熱管和散熱肋設置在散熱箱內部。

再進一步的，本發明還包括進風風機和第一導風罩；所述進風風機的出風端通過第一導風罩與散熱箱內部連通；所述第一導風罩朝向進風風機出風端的一端的形狀尺寸與進風風機出風端的形狀尺寸相匹配；所述第一導風罩朝向散熱箱的一端的形狀尺寸與散熱箱朝向第一導風罩的開口的形狀尺寸相匹配；所述散熱箱朝向第一導風罩的開口的尺寸大於進風風機出風端的尺寸。

在實際工作中，發明人發現對鋰電池通過風冷進行散熱時，風機的尺寸小於鋰電池的尺寸，使得散熱氣流無法均勻流過鋰電池各個位置，導致鋰電池散熱不均勻，容易發生危險。本發明應用時，進風風機通過第一導風罩與散熱箱內部連通，第一導風罩將進風風機吹出的散熱氣流均勻的擴散至散熱箱內，使得鋰電池的散熱更加均勻，安全性提高。

再進一步的，本發明還包括出風風機和第二導風罩；所述出風風機的進風端通過第二導風罩與散熱箱內部連通；所述第二導風罩朝向出風風機進風端的一端的形狀尺寸與出風風機進風端的形狀尺寸相匹配；所述第二導風罩朝向散熱箱的一端的形狀尺寸與散熱箱朝向第二導風罩的開口的形狀尺寸相匹配；所述散熱箱朝向第二導風罩的開口的尺寸大於出風風機進風端的尺寸。

在實際工作中，發明人發現對鋰電池通過風冷進行散熱時，強制風冷散熱效果好於被動風冷散熱。本發明應用時，出風風機通過第二導風罩與散熱箱內部連通，第一導風罩、散熱箱和第二導風罩形成了完整的散熱風道，使得散熱氣流的流動更加均勻，從而使得鋰電池的散熱更加均勻，安全性提高。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明用於電動汽車的鋰電池散熱裝置，通過將散熱筋和散熱齒的形狀設置為三角形，有效增強鋰電池散熱，同時在不增大風機流量的前提下，提高了鋰電池散熱效果；

2、本發明用於電動汽車的鋰電池散熱裝置，通過將兩個及以上散熱筋的尺寸沿散熱氣流方向依次增大，實現了散熱肋的均勻散熱，提高了鋰電池的散熱效率和安全性；

3、本發明用於電動汽車的鋰電池散熱裝置，第一導風罩將進風風機吹出的散熱氣流均勻的擴散至散熱箱內，使得鋰電池的散熱更加均勻，安全性提高；

4、本發明用於電動汽車的鋰電池散熱裝置，第一導風罩、散熱箱和第二導風罩形成了完整的散熱風道，使得散熱氣流的流動更加均勻，從而使得鋰電池的散熱更加均勻，安全性提高。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明散熱肋結構示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：

1-散熱肋，2-導熱管，3-第一導風罩，4-進風風機，5-鋰電池，6-散熱箱，7-第二導風罩，8-出風風機，11-肋條，12-散熱筋，13-散熱齒。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例1

如圖2所示，本發明用於電動汽車的鋰電池散熱裝置，包括散熱肋1；所述散熱肋1包括肋條11、散熱筋12和散熱齒13；所述散熱筋12設置在肋條11上；所述散熱筋12的形狀為三角形，且所述三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向；所述散熱齒13設置在散熱筋12上；所述散熱齒13的形狀為三角形，且所述三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向。

本實施例實施時，散熱筋12的形狀為三角形，且該三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向，散熱氣流在流經散熱筋12時，先流經所述三角形的一個角，然後繞過散熱筋12並在該角的對邊處產生旋渦，由於旋渦處的流體繞一個旋渦中心旋轉，根據流體動量守恆定律，該處的流體流速大幅提高，發明人根據模擬軟體fluent.ansys進行cfd模擬發現，該處的流體雷諾數為散熱氣流雷諾數的10～30倍，所以邊界層的厚度降低至10％～3％，散熱效果大幅增強。同時，散熱齒13的形狀為三角形，且該三角形的一個角迎向散熱氣流方向，該角的對邊背離散熱氣流方向，散熱氣流在流經散熱齒13時，先流經所述三角形的一個角，然後繞過散熱齒13並在該角的對邊處產生旋渦，由於旋渦處的流體繞一個旋渦中心旋轉，同散熱筋12，該處的流體雷諾數為散熱氣流雷諾數的10～30倍，所以邊界層的厚度降低至10％～3％，散熱效果大幅增強。

實施例2

如圖1所示，本實施例在實施例1的基礎上，所述散熱筋12的數量為兩個及以上；所述散熱筋12的尺寸沿散熱氣流方向依次增大。

本實施例實施時，兩個及以上散熱筋12的尺寸沿散熱氣流方向依次增大，散熱氣流流經散熱肋12並進行散熱後，溫度會提高，在流經下一個散熱肋12時，散熱效果會降低。於是發明人經過創造性勞動發現，將散熱筋12的尺寸沿散熱氣流方向依次增大，可以使得散熱氣流在被前一個散熱肋12加熱後流經下一個散熱肋12時，散熱面積增大，同時該散熱肋12對散熱氣流的擾動加大，使得該散熱肋12處產生的旋渦雷諾數增大，提升了散熱效果。本發明通過將兩個及以上散熱筋12的尺寸沿散熱氣流方向依次增大，實現了散熱肋12的均勻散熱，提高了鋰電池的散熱效率和安全性。

實施例3

如圖1所示，本實施例在實施例1的基礎上，還包括鋰電池5、導熱管2和散熱箱6；所述散熱肋1通過導熱管2設置在鋰電池5側面；所述鋰電池5、導熱管2和散熱肋1設置在散熱箱6內部。還包括進風風機4和第一導風罩3；所述進風風機4的出風端通過第一導風罩3與散熱箱6內部連通；所述第一導風罩3朝向進風風機4出風端的一端的形狀尺寸與進風風機4出風端的形狀尺寸相匹配；所述第一導風罩3朝向散熱箱6的一端的形狀尺寸與散熱箱6朝向第一導風罩3的開口的形狀尺寸相匹配；所述散熱箱6朝向第一導風罩3的開口的尺寸大於進風風機4出風端的尺寸。

本實施例實施時，進風風機4通過第一導風罩3與散熱箱6內部連通，第一導風罩3將進風風機4吹出的散熱氣流均勻的擴散至散熱箱6內，使得鋰電池的散熱更加均勻，安全性提高。

實施例4

如圖1所示，本實施例在實施例3的基礎上，還包括出風風機8和第二導風罩7；所述出風風機8的進風端通過第二導風罩7與散熱箱6內部連通；所述第二導風罩7朝向出風風機8進風端的一端的形狀尺寸與出風風機8進風端的形狀尺寸相匹配；所述第二導風罩7朝向散熱箱6的一端的形狀尺寸與散熱箱6朝向第二導風罩7的開口的形狀尺寸相匹配；所述散熱箱6朝向第二導風罩7的開口的尺寸大於出風風機8進風端的尺寸。

本實施例實施時，出風風機8通過第二導風罩7與散熱箱6內部連通，第一導風罩3、散熱箱6和第二導風罩7形成了完整的散熱風道，使得散熱氣流的流動更加均勻，從而使得鋰電池的散熱更加均勻，安全性提高。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。