一種鋰電池組均溫系統的製作方法

2023-07-07 22:27:46

專利名稱：一種鋰電池組均溫系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於換熱技術領域，特別是提出了一種應用於鋰電池組換熱方面的新系統一一鋰電池組均溫系統該系統適用於各種採用鋰電池組作為動力源的儀器儀表及設備、器械等。
背景技術：
從協同場理論可知，鋰電池組熱量傳遞的優劣直接決定於鋰電池組熱量傳遞的效率，而鋰電池組熱量傳遞的效率不但與高低溫熱源的溫差有關，還與熱量傳遞中溫度場的均勻性密切相關，有效地保證傳熱過程溫度場的均勻性，可以有效提高鋰電池組傳熱效率，這對於當前鋰電池組安全有效工作具有極其重要的現實意義。鑑於以前經典傳熱理論分析，鋰電池組傳熱過程研究大多集中在強化換熱方面，大量鋰電池組強化換熱方法相繼被提煉了出來，增大鋰電池組換熱面積、增大鋰電池組對流換熱係數、增大鋰電池組冷熱源的溫差。實質上，所有這些研究大大提高的僅僅是強化鋰電池組換熱的數量，而忽略了強化鋰電池組換熱的質量。溫度場協同理論的研究，實質上揭開了強化換熱質量的篇章。強化換熱的數量固然重要，強化換熱的質量同樣不容忽視。某些場合上，特別上隨著節能減排需求的深入研究，強化換熱的質量要求甚至更重於強化換熱的數量要求。強化換熱的數量要求僅僅體現了換熱過程實現的可能性，強化換熱的質量要求卻體現了換熱過程實現的現實性，忽略了強化換熱質量要求的強化傳熱研究，甚至會導致嚴重的危險後果和重大的經濟損失。眾所周知，任何熱量傳遞過程都存在高低溫熱源的溫差限制，當溫差超過限制要求，鋰電池組熱量傳遞過程便會出現問題，甚至會出現著火燃燒、爆炸等現象。根據熱量傳遞公式，Q=kFt，所以將鋰電池組強化換熱的研究集中在了儘量提高換熱係數k或者增大換熱面積F或者增大換熱係數與換熱面積之積kF上，同時認為，熱量傳遞過程是一個整體過程，所有這些觀點，嚴重影響了鋰電池組熱量傳遞過程的深入研究，影響了鋰電池組熱量傳遞過程本質的揭示。當然，熱阻理論對於強化換熱過程的研究起到了很大的促進作用，儘量減小熱量傳遞過程中的最大熱阻部分的熱阻，而忽略對於熱量傳遞過程中最小熱阻的熱量傳遞的研究。這其實僅僅對於強化部分熱量傳遞過程適用，對於那些熱阻較為均勻的熱量傳遞過程，就束手無策。熱量傳遞過程中熱阻較為均勻的情況難道就不能進行有效的強化傳熱研究嗎？當然不是。均溫理論研究認為，鋰電池組熱量傳遞過程中，溫差的研究特別是關鍵傳熱部件最大溫差的研究更為重要，有效降低鋰電池組關鍵傳熱部件的最大溫差，可以有效避免盲目強化鋰電池組換熱而造成的大量能量損失。

發明內容
本發明的目的是在於提供一種應用於鋰電池組換熱方面的鋰電池組均溫系統，可以有效降低鋰電池組熱量傳遞系統中的溫差的不均勻性，特別是可以有效降低鋰電池組換熱設備中關鍵部件處溫差的不均勻性，從而不僅滿足鋰電池組熱量傳遞過程的數量要求，更有效滿足鋰電池組熱量傳遞過程的質量需求，從而有效避免由於盲目強化鋰電池組傳熱而造成的大量能量損失，保證了鋰電池組熱量傳遞過程實現的現實性。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種鋰電池組均溫系統，包括純電動汽車鋰電池組箱體(I)、導熱均溫器(3)、靜態擾流器(4)、動態擾流器(5)、均溫控制器(6)、風道入口(7)、風道出口(8)、溫度傳感器、風道(10);電池組(2)均布於純電動汽車鋰電池組電池組箱體(I)內，電池組(2)中電池之間空隙形成風道(10)，純電動汽車鋰電池組箱體(I)兩端外壁上設有風道入口(7)、風道出口(8)，導熱均溫器(3)由優良導熱材料製作而成，根據實際需求布置在電池組(2)之間；靜態擾流器(4)由波浪狀優良導熱材料製成，安置在導熱均溫器(3)表面，布置在風道內，起到擾動風道(10)內氣流作用；動態擾流器(5)起到增大風道內氣流流速作用；均溫控制器(6)布置在純電動汽車鋰電池組箱體(I)一側；溫度傳感器(9)根據實際需求布置在電池組(2)之間，監視電池組(2)內的溫度場；溫度傳感器(9)將純電動汽車鋰電池組箱體(I)內各測溫點信號傳遞到均溫控制器(6)中，均溫控制器(6)利用各測溫點信號，控制動態擾流器(5)的工作狀態；純電動汽車在行駛過程中電池組(2)產生的熱量除少部分通過純電動汽車鋰電池組箱體(I)散失外，大部分熱量利用行駛過程中流動的空氣從風道入口(7)進入風道(10)經風道出口(8)處散失。所述的鋰電池組均溫系統，靜態擾流器(4)是斷面為波浪狀的薄鋁片，根據純電動汽車鋰電池組箱體(I)內溫差信號的變化適時改變波浪的形狀，從而改變風道(10)內流動空氣的擾動程度。所述的鋰電池組均溫系統，動態擾流器(5)根據純電動汽車鋰電池組箱體(I)內溫差信號的變化無級改變其風扇的轉速，在溫差信號低於設定數值時，動態擾流器(5)停止工作。所述鋰電池組均溫系統可以僅僅包含導熱均溫器，或者僅僅包含靜態擾流器，或者僅僅包含動態擾流器，或者它們的各種任意組合形式之一。所述鋰電池組均溫系統的導熱均溫器採用優良導熱材料根據實際需求設計製作，其形狀、內部構造可根據實際需求設計製作，內部可以包含相應均溫劑、擾流器(靜態擾流器或動態擾流器)等部件或者它們的各種組合形式，根據實際情況需求，導熱均溫器可以是多級內嵌構造結構。所述鋰電池組均溫系統的靜態擾流器不消耗額外的外部能量，是各種不規則形狀或規則形狀的物體及其各種組合體。所述鋰電池組均溫系統的動態擾流器可以是風扇、泵、風機等任一設備或它們的組合形式。所述鋰電池組均溫系統適用於電冰箱、電冰櫃、冷飲機、冰激凌機、低溫箱及簡短式工作的制冷機等各種製冷設備，適用於汽車中冷器、散熱器等各種換熱設備，適用於空調設備。所述鋰電池組均溫系統採用模塊化組裝方式，根據實際需求，選用相應標準化均溫模塊或非標準化均溫模塊。
所述標準化模塊鋰電池組均溫系統是根據標準化紫冷設備、通用化換熱設備設計製造，安裝簡便快捷，通用性、互換性好。所述非標準化模塊鋰電池組均溫系統則是根據非標準化製冷設備，非通用化換熱設備的實際需求設計製成，安裝可實現快捷簡便，但通用性、互換性差。本發明的優點在於(I)本發明針對採用鋰電池組作為動力源的系統及設備、器械等實際運行的特點，從溫度場協同理論的角度出發，提出了一種鋰電池組均溫系統。該系統可以有效降低各種鋰電池組換熱設備中熱量傳遞過程溫差的不均勻性，特別是可以有效降低鋰電池組換熱設備中關鍵部件處溫差的不均勻性，保證了熱量傳遞過程實現的現實性。(2)本發明系統適用於各種採用鋰電池組作為動力源的系統及設備、器械等。(3)本發明系統採用模塊化結構，可以根據實際情況需求，取捨相應模塊構件，安裝維護快捷方便。準化模塊鋰電池組均溫系統通用性、互換性好。(4)本發明系統中均溫控制器利用換熱設備中溫差信號，控制導熱均溫器、靜態擾流器、動態擾流器的具體工作狀態，從而有效降低換熱設備中換熱溫差，特別是可有效降低換熱設備中關鍵換熱部件的最大溫差，實現了鋰電池組換熱設備內部溫度場波動更小、更平穩的效果。(5)本發明系統有效避免由於盲目強化鋰電池組傳熱而造成的大量能量損失，有效避免了由於強化鋰電池組換熱而造成的換熱設備成本的大幅度增加以及換熱運行費用的增加。(6)本發明系統不僅能滿足熱量傳遞過程的數量要求，更有效滿足熱量傳遞過程的質量需求，有效避免了鋰電池組內部溫差極度不均勻而可能導致的嚴重危險後果以及重大的經濟損失。


圖1為純電動汽車鋰電池組均溫系統原理圖；圖中I為純電動汽車鋰電池組箱體、2為電池組、3為導熱均溫器、4為靜態擾流器、5為動態擾流器、6為均溫控制器、7為風道入口、8為風道出口、9為溫度傳感器、10為風道。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。在圖1中，鋰電池組均溫系統，包括純電動汽車鋰電池組箱體1、導熱均溫器3、靜態擾流器4、動態擾流器5、均溫控制器6、風道入口 7、風道出口 8、溫度傳感器9、風道10 ;電池組(2 )均布於純電動汽車鋰電池組電池組箱體(I)內，電池組(2 )中電池之間空隙形成風道(10)，純電動汽車鋰電池組箱體(I)兩端外壁上設有風道入口(7)、風道出口(8)，導熱均溫器(3)由優良導熱材料製作而成，根據實際需求布置在電池組(2)之間；靜態擾流器(4)由波浪狀優良導熱材料製成，安置在導熱均溫器(3 )表面，布置在風道(10 )內，起到擾動風道(10)內氣流作用；動態擾流器(5)起到增大風道內氣流流速作用，可設置為風扇；均溫控制器(6)布置在純電動汽車鋰電池組箱體(I) 一側空閒處；溫度傳感器(9)根據實際需求布置在電池組(2)之間，可以監視電池組(2)內的溫度場。
電池組(2)在充放電過程中會產生熱量，導致純電動汽車鋰電池組箱體(I)內部溫度升高，溫度傳感器(9)將純電動汽車鋰電池組箱體(I)內各測溫點信號傳遞到均溫控制器(6)中，均溫控制器(6)利用各測溫點信號，控制動態擾流器(5)的具體工作狀態。純電動汽車在行駛過程中電池組(2)產生的熱量除少部分通過純電動汽車鋰電池組箱體(I)散失外，大部分熱量利用行駛過程中流動的空氣從風道入口(7)進入風道(10)經風道出口
(8)處散失。導熱均溫器(3)可以將電池組⑵內部在充放電過程中產生的熱量快速的傳遞出來，或通過純電動汽車鋰電池組箱體(I)散失或通過從風道入口(7)經風道出口(8)處的空氣散失到純電動汽車鋰電池組箱體(I)外部。靜態擾流器(4)是斷面為波浪狀的薄鋁片，它可以根據純電動汽車鋰電池組箱體(O內溫差信號的變化適時改變波浪的形狀，從而改變風道(10)內流動空氣的擾動程度。動態擾流器(5)可以根據純電動汽車鋰電池組箱體(I)內溫差信號的變化無級改變其風扇的轉速，在溫差信號低於某一數值時(譬如3°C )，動態擾流器(5 )停止工作。導熱均溫器(3)、靜態擾流器(4)、動態擾流器(5)最終目的僅僅是為了實現純電動汽車鋰電池組箱體(I)內部熱量傳遞的儘量均勻性，實現純電動汽車鋰電池組箱體(I)內部傳熱過程最大溫差的最小化，同時又儘可能保證在該過程中消耗最少的外部能量甚至不消耗外部能量。導熱均溫器(3)、靜態擾流器(4)、動態擾流器(5)均採用模塊化設計結構，可根據純電動汽車鋰電池組箱體(I)大小進行靈活增減。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種鋰電池組均溫系統，其特徵在於，包括純電動汽車鋰電池組箱體(I)、導熱均溫器(3)、靜態擾流器(4)、動態擾流器(5)、均溫控制器(6)、風道入口(7)、風道出口(8)、溫度傳感器(9)、風道(10);電池組(2)均布於純電動汽車鋰電池組電池組箱體(I)內，電池組(2)中電池之間空隙形成風道(10)，純電動汽車鋰電池組箱體(I)兩端外壁上設有風道入口(7)、風道出口(8)，導熱均溫器(3)由優良導熱材料製作而成，根據實際需求布置在電池組(2)之間；靜態擾流器(4)由波浪狀優良導熱材料製成，安置在導熱均溫器(3)表面，布置在風道(10)內，起到擾動風道(10)內氣流作用；動態擾流器(5)起到增大風道內氣流流速作用；均溫控制器(6)布置在純電動汽車鋰電池組箱體(I) 一側；溫度傳感器(9)根據實際需求布置在電池組(2)之間，監視電池組(2)內的溫度場；溫度傳感器(9)將純電動汽車鋰電池組箱體(I)內各測溫點信號傳遞到均溫控制器(6)中，均溫控制器(6)利用各測溫點信號，控制動態擾流器(5)的工作狀態；純電動汽車在行駛過程中電池組(2)產生的熱量除少部分通過純電動汽車鋰電池組箱體(I)散失外，大部分熱量利用行駛過程中流動的空氣從風道入口(7)進入風道(10)經風道出口(8)處散失。
2.權利要求1所述的鋰電池組均溫系統，其特徵在於，靜態擾流器(4)是斷面為波浪狀的薄鋁片，根據純電動汽車鋰電池組箱體(I)內溫差信號的變化適時改變波浪的形狀，從而改變風道(10)內流動空氣的擾動程度。
3.權利要求1所述的鋰電池組均溫系統，其特徵在於，動態擾流器(5)根據純電動汽車鋰電池組箱體(I)內溫差信號的變化無級改變其風扇的轉速，在溫差信號低於設定數值時，動態擾流器(5)停止工作。
全文摘要
本發明公開了一種鋰電池組均溫系統，包括純電動汽車鋰電池組箱體(1)、導熱均溫器(3)、靜態擾流器(4)、動態擾流器(5)、均溫控制器(6)、風道入口(7)、風道出口(8)、溫度傳感器(9)、風道(10)；本發明利用鋰電池組換熱設備內溫差信號控制導熱均溫器、靜態擾流器、動態擾流器的具體工作狀態，從而有效降低鋰電池組換熱設備中換熱溫差，特別是可有效降低鋰電池組換熱設備中關鍵換熱部件的最大溫差，從而不僅使鋰電池組換熱過程滿足熱量傳遞過程的數量要求，更有效滿足熱量傳遞過程的質量要求，實現了鋰電池組換熱設備內部溫度場波動更小、更平穩的效果。
文檔編號H02J7/00GK103078373SQ20121059453
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者馬永志, 張鐵柱, 鄭藝華, 張紀鵬, 張洪信 申請人:青島大學