用於電池的冷卻系統及其冷卻方法與流程
2023-05-18 10:07:09
本發明涉及一種冷卻系統及其冷卻方法，尤其涉及一種用於電池的液體冷卻系統及其冷卻方法。
背景技術：
電池作為生活中常見的物品，被廣泛地應用於各個領域，比如汽車、鐵路標誌、交通標誌、UPS、電力儲存、綠色能源的生產和存儲、急救力量，軍事等。隨著電池技術的進步及應用領域地不斷開發，電池在放電過程中產生的熱量也越來越多，但電池需要在一定的溫度範圍內才能有一個最佳的性能及較長的使用壽命，而且電池溫度超過極限時，會創建一個反應鏈破壞電池，造成短路，從而引發起火或爆炸，所以在電池的某些使用場景中不可避免地需要冷卻，避免因電池溫度過高而產生不利影響。
傳統的冷卻方式為空氣通風冷卻，需要大面積的空氣流動，會產生噪音，而且由於空氣的低導熱係數，無法有效帶動熱量地流動，用於空氣通風冷卻的能源也來源於電池，與冷卻效率相比，此冷卻方式會增加能用熱量，降低了本身的冷卻效率，效果十分有限，針對高密度電池組時，往往達不到最高的設計要求。
技術實現要素：
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種用於電池的冷卻系統及其冷卻方法，其能有效地降低電池的溫度。
為實現上述目的，本發明提供了一種用於電池的冷卻系統，其包括電池倉，板式換熱器，進液管，出液管，分配管，及其主泵，其中，該電池倉設有進液孔和出液孔，該板式換熱器設有主輸入孔和主輸出孔，該進液管的一端通過該進液孔與該分配管相連，另一端與該主輸出孔相連，該出液管的一端與該出液孔相連，另一端與該主輸入孔相連，該分配管設置在該電池倉內，其設有噴孔，該主泵設置在兩段該出液管之間或兩段該進液管之間。
該冷卻系統還包括散熱器和散熱風扇，其中，該散熱器安置於該電池倉，該散熱風扇正對著該散熱器。
該冷卻系統還包括霧化冷卻裝置，該霧化冷卻裝置包括霧化水箱，霧化輔泵，霧化噴嘴，霧化風扇，霧化收集器，及其霧化輸送管，該板式換熱器還包括輔輸入孔和輔輸出孔，其中，該霧化輸送管的一端與該霧化水箱相連，另一端與該霧化噴嘴相連，該霧化輔泵設置在兩段該霧化輸送管之間，該霧化噴嘴及該霧化風扇均設置在該霧化收集器中，該霧化收集器的一端與該輔輸入孔相連。
作為可替換的第一種實施例，該冷卻系統還包括被動冷卻裝置，該被動冷卻裝置包括被動水箱，被動散熱器，及其被動輔泵，該板式換熱器還包括輔輸入孔和輔輸出孔，其中，該輔輸出孔，該被動水箱、該被動散熱器及該輔輸入孔依次連接。
作為可替換的第二種實施例，該冷卻系統還包括製冷劑冷卻裝置，該製冷劑冷卻裝置包括熱膨脹閥，壓縮機，製冷劑散熱器，該板式換熱器還包括輔輸入孔和輔輸出孔，其中，該輔輸出孔、該製冷劑散熱器、該壓縮機、該熱膨脹閥及該輔輸入孔依次連接。
作為可替換的第三種實施例，該冷卻系統還包括超聲波水霧化冷卻裝置，該超聲波水霧化冷卻裝置包括超聲霧化水箱，超聲霧化器，超聲霧化收集器，超聲霧化風扇，及其超聲霧化輸送管，該板式換熱器還包括輔輸入孔和輔輸出孔，其中，該超聲霧化輸送管的一端與該超聲霧化水箱相連，另一端與該超聲霧化器相連，該超聲霧化器及該超聲霧化風扇均設置在該霧化收集器中，該霧化收集器的一端與該輔輸入孔相連。
本發明還提供了一種用於電池的冷卻方法，其步驟包括：(a)開啟主泵，該主泵通過電池倉的出液孔抽取該電池倉內的冷卻液並進行加壓；(b)冷卻液途徑出液管及板式換熱器的主輸入孔進入該板式換熱器；(c)冷卻液途徑該板式換熱器的主輸出孔及進液管流至分配管；(d)冷卻液通過該分配管的噴孔釋放至該電池倉內。
該冷卻方法在步驟(b)和步驟(c)之間還包括霧化冷卻方法，其步驟包括：(1)開啟霧化輔泵，對霧化輸送管中的水加壓；(2)水經霧化噴嘴噴射而出，形成霧化流；(3)開啟霧化風扇，吹動霧化流通過該板式換熱器的輔輸入孔進入該板式換熱器；(4)霧化流通過該板式換熱器的輔輸出孔流出。
作為可替換的第一種實施例，該冷卻方法在步驟(b)和步驟(c)之間還包括被動冷卻方法，其步驟包括：(1)開啟被動輔泵，對水進行加壓；(2)水通過該板式換熱器的輔輸入孔進入該板式換熱器；(3)水通過該板式換熱器的輔輸出孔進入被動散熱器。
作為可替換的第二種實施例，該冷卻方法在步驟(b)和步驟(c)之間還包括製冷劑冷卻方法，其步驟包括：(1)開啟壓縮機，將氣態製冷劑液態化；(2)製冷劑由該板式換熱器的輔輸入孔進入該板式換熱器；(3)製冷劑通過該板式換熱器的輔輸出孔進入製冷劑散熱器。
本發明用於電池的冷卻系統及其冷卻方法，通過板式換熱器，能有效地降低電池的溫度，使之保持在一定範圍的溫度內，以提高電池的性能和延遲電池的使用壽命。
以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。
附圖說明
圖1是本發明用於電池的冷卻系統的示意圖。
圖2是分配器的示意圖。
圖3是霧化冷卻裝置的示意圖。
圖4是被動冷卻裝置的示意圖。
圖5是製冷劑冷卻裝置的示意圖。
圖6是超聲波水霧化冷卻裝置的示意圖
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的闡述。
如圖1所示，本發明提供了一種用於電池的冷卻系統，包括電池倉1，板式換熱器2，進液管3，出液管4，分配管5，及其主泵6，其中，該電池倉1用於安置電池，其設有進液孔11和出液孔12，該板式換熱器2設有主輸入孔21和主輸出孔22，該進液管3的一端通過該進液孔11與該分配管5相連，另一端與該主輸出孔22相連，該出液管4的一端與該出液孔12相連，另一端與該主輸入孔21相連，該分配管5設置在該電池倉1內，其設有噴孔51，見圖2，該主泵6設置在兩段該出液管4之間或兩段該進液管3之間，為冷卻液提供壓力，使之在該冷卻系統中循環流動。當該冷卻系統運作時，該主泵6開啟，該主泵6通過該出液孔12抽取該電池倉1內熱的冷卻液，加壓後途徑該出液管4及該主輸入孔21進入該板式換熱器2，然後冷卻液經過該板式換熱器2冷卻後，途徑該主輸出孔22及該進液管3流至該分配管3，由於該分配管3內的壓力大於該電池倉1內的壓力，冷卻液會通過該噴孔51淋浴花灑式地釋放至該電池倉1內與電池表面直接接觸，吸收電池發出的熱量，依次循環。該冷卻系統採用的冷卻液可以是芳烴液體冷卻劑、矽酸鹽液體冷卻劑、脂族液體冷卻劑、矽酮液體冷卻劑、氟碳化合物液體冷卻劑或任何其它電介質冷卻液。
該冷卻系統還包括散熱器7和散熱風扇8，其中，該散熱器7安置於該電池倉1，用於吸收該電池倉1內的熱量並向外散發，該散熱風扇8正對著該散熱器7，用於加快該散熱器7表面的空氣流動，以提高散熱效率。為了進一步提高該散熱器7的效率，該散熱器7可以安置於該電池倉1的最高溫度處或冷卻液的最高流量處。
如圖3所示，該冷卻系統還包括輔助冷卻裝置，該輔助冷卻裝置為霧化冷卻裝置91，其包括霧化水箱911，霧化輔泵912，霧化噴嘴913，霧化風扇914，霧化收集器915，及其霧化輸送管916。該板式換熱器2還包括輔輸入孔23和輔輸出孔24，其中，該霧化輸送管916的一端與該霧化水箱911相連，另一端與該霧化噴嘴913相連，該霧化輔泵912設置在兩段該霧化輸送管916之間，該霧化噴嘴913及該霧化風扇914均設置在該霧化收集器915中，該霧化收集器915的一端與該輔輸入孔23相連。當該霧化冷卻裝置91運作時，該霧化輔泵912開啟，對該霧化輸送管916中的水加壓，加壓後的水經該霧化噴嘴913噴射而出，形成霧化流，該霧化風扇914有助於霧化流流動，霧化流通過該輔輸入孔23進入該板式換熱器2後進行熱量交換，冷卻該板式換熱器2，然後通過該輔輸出孔24流出，這樣，就可以大大提高該板式換熱器2的散熱效率。值得提醒的是，該霧化冷卻裝置91採用的冷卻劑並不局限於水，也可以採用水以外的其他冷卻劑。
如圖4所示，作為可以替換的第一種實施例，該輔助冷卻裝置為被動冷卻裝置92，其包括被動水箱921，被動散熱器922，及其被動輔泵923，其中，該輔輸出孔24，該被動水箱921、該被動散熱器922及該輔輸入孔23依次連接，以形成一個閉環，該被動輔泵923可以設置在該閉環的任意位置。當該被動冷卻裝置92運作時，該被動輔泵923開啟，對水進行加壓，促使水在該閉環內流動，從該板式換熱器2中吸收熱量，然後通過該被動散熱器922散發熱量。值得提醒的是，該被動散熱器922隻使用了外部環境的空氣冷卻，沒有使用水霧化，製冷劑或其他人工冷卻來源，所以稱為被動冷卻。
如圖5所示，作為可以替換的第二種實施例，該輔助冷卻裝置為製冷劑冷卻裝置93，其包括熱膨脹閥931，壓縮機932，製冷劑散熱器933，其中，該輔輸出孔24、該製冷劑散熱器933、該壓縮機932、該熱膨脹閥931及該輔輸入孔23依次連接，以形成一個閉環。當該製冷劑冷卻裝置93運作時，該壓縮機932開啟，液態製冷劑由該輔輸入孔23進入該板式換熱器2，進行汽化，吸收熱量，然後通過該輔輸出孔24進入該製冷劑散熱器933散發熱量，在此過程中，該板式換熱器2起到蒸發器的作用。
如圖6所示，作為可以替換的第三種實施例，該輔助冷卻裝置為超聲波水霧化冷卻裝置94，其包括超聲霧化水箱941，超聲霧化器942，超聲霧化收集器943，超聲霧化風扇944，及其超聲霧化輸送管945，其中，該超聲霧化輸送管945的一端與該超聲霧化水箱941相連，另一端與該超聲霧化器942相連，該超聲霧化器942及該超聲霧化風扇944均設置在該霧化收集器943中，該霧化收集器943的一端與該輔輸入孔23相連。當該超聲波水霧化冷卻裝置94運作時，該超聲霧化器942開啟，對水進行超聲霧化，以形成霧化流，該超聲霧化風扇944有助於霧化流流動，霧化流通過該輔輸入孔23進入該板式換熱器2後進行熱量交換，冷卻該板式換熱器2，然後通過該輔輸出孔24流出。
值得提醒的是，當該冷卻系統運作時，該散熱風扇8和該輔助冷卻裝置並不是一直工作著，當現有的冷卻方式無法滿足要求時，才開啟該散熱風扇8和/或該輔助冷卻裝置，來進行輔助冷卻。
為了能對該電池倉1內的電池進行全方位的降溫冷卻，電池在安置時可以斜向並間隔一定空間，這樣，冷卻液直接接觸電池表面，沒有通過其他裝置、元件或管子，同時也有利於冷卻液在該電池倉1內流動，促進熱量的傳遞。
以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。