一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置

技术领域

本发明涉及电池热管理技术领域，具体是一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置。

背景技术

动力系统是节能与新能源汽车的主要创新点，在改进传统动力的基础上又发展了新能源动力。作为混合动力和电动汽车的核心动力部件，动力电池对新能源汽车的整车性能起着至关重要的作用。目前，影响动力电池技术发展的因素有：电池循环寿命低、利用率低、散热能力不足和安全性不高。电池技术本身带有一定的局限性，面对此困境，如何能够控制电池的温度在安全范围内和如何提高电池的利用率显得十分重要。化学反应与温度有关，因此电池温度是一个重要参数，它应保持在最佳温度范围内。过高的工作温度，电池本身会产生有害物质，损坏电池，降低它的寿命，当工作温度过低，电池的容量会减小。一些研究发现，当锂电池的温度高于45℃时，它使用寿命将降低到原来的60％。在长时间的运行条件下，动力电池组的整体性能和一致性会被电池不均匀的内部温度破坏，甚至会引起爆炸、起火等现象。为了保证电动汽车的安全性，使电池得能量能够更高效的利用，如何实现电池包的高效散热已成为当前动力电池研究的热点问题。

通常,传热强化技术分为三类,即主动方法,被动方法和复合方法。主动方法和被动方法又称有源技术和无源技术,根据是否需要额外的动力源进行划分。复合方法则是主动方法和被动方法的结合,如扭曲带,螺旋带和绕线线圈等。由于被动方法强化传热技术无需增加新的动力源,控制方便,经济性也更高,因此被越来越多地应用于强化传热领域。绝大多数被动方法是通过在流场中增加湍流扰动来提高传热性能的。常见的被动强化传热技术包括变形表面,涡产生器(例如三角翼,长方体和立方体)。挡板等具有不同几何形状或粗糙度的障碍物。在所有被动强化传热技术中,涡产生器的应用是最广泛的。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置。

一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置，包括涡产生器液冷装置和置于涡产生器液冷装置上的锂电池，所述涡产生器液冷装置包括液冷盒、涡产生器、隔板和液冷盒顶盖，所述液冷盒两对侧面上分别开设有冷却液进口和冷却液出口，所述隔板设置于液冷盒内部的中心轴线上，隔板两侧设有相同数量的涡产生器，所述液冷盒顶盖上开有多排电池显位孔，每个电池显位孔内对应安放有一个锂电池。

所述涡产生器沿冷却液来流方向在隔板两侧呈对称布置，涡产生器侧面正中心位置开有冲孔，所述冲孔开孔方向与冷却液来流方向一致。

所述涡产生器与隔板之间存在一定的夹角θ，其中，30°≤θ≤90°；所述涡产生器高度H为液冷盒流场高度E的0.5~0.7倍。

所述涡产生器底边长度L与涡产生器高度H之比为2.5~3.1，相邻两个涡产生器之间的横向距离T与涡产生器底边长度L之比为1.2~1.5，相邻两个涡产生器之间的纵向距离P与涡产生器底边长度L之比为0.4~0.6。

所述电池显位孔为X×Y的电池孔阵列，其中X≥1，Y≥1；所述电池显位孔孔中心距F、孔直径D与相邻两个锂电池间的距离W满足F=D+W，其中W取值为1~5mm。

所述锂电池为圆柱形锂电池，所述冲孔形状为圆形或椭圆形或矩形或三角形。

所述电池显位孔孔直径D略大于锂电池直径，电池显位孔与锂电池间的空隙内填充有填缝胶。

所述冷却液为水或水和乙二醇的混合液。

所述液冷盒顶盖由强导热性能材料制成。

本发明的有益效果：

（1）通过在冷却装置内设置涡产生器，使冷却液在流经涡产生器时形成涡流，从而提高装置传热性能，实现对锂电池组的高效散热；

（2）冷却液经过涡产生器上的冲孔产生中心射流，中心射流会使矩形翼背后的回流区域被冲散，使冷却液回流强度大幅减弱，不仅可以增强散热效果，还可以减小冷却液的流动阻力，减少能耗；

（3）结构简单，易于安装，成本低。

附图说明

图1是本发明一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置的分解结构示意图；

图2是本发明一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置的装配总成示意图；

图3是本发明装置液冷盒顶盖的俯视图；

图4是本发明涡产生器液冷装置（未安装液冷盒顶盖）的结构示意图；

图5是图4中涡产生器液冷装置（未安装液冷盒顶盖）A-A截面的主视图；

图6是图4中涡产生器液冷装置（未安装液冷盒顶盖）的俯视图；

图中：10、锂电池；20、液冷盒顶盖；21、电池显位孔；30、涡产生器液冷装置；31、液冷盒；32、涡产生器；33、隔板；34、冷却液进口；35、冷却液出口；36、冲孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：参见图1-图6。

如图1-图2所示，一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置，包括涡产生器液冷装置30和置于涡产生器液冷装置30上的锂电池10，所述涡产生器液冷装置30包括液冷盒31、涡产生器32、隔板33和液冷盒顶盖20，所述液冷盒31两对侧面上分别开设有冷却液进口34和冷却液出口35，所述隔板33设置于液冷盒31内部的中心轴线上，隔板33两侧设有相同数量的涡产生器32，所述液冷盒顶盖20上开有多排电池显位孔21，每个电池显位孔21内对应安放有一个锂电池10。

如图3所示，所述电池显位孔21为X×Y的电池孔阵列，其中X≥1，Y≥1；所述电池显位孔21孔中心距F、孔直径D与相邻两个锂电池10间的距离W满足F=D+W，其中W取值为1~5mm。

如图4-图6所示，所述涡产生器32沿冷却液来流方向在隔板33两侧呈对称布置，涡产生器32侧面正中心位置开有冲孔36，所述冲孔36开孔方向与冷却液来流方向一致；

所述涡产生器32与隔板33之间存在一定的夹角θ，其中，30°≤θ≤90°；所述涡产生器32高度H为液冷盒31流场高度E的0.5~0.7倍；

所述涡产生器32底边长度L与涡产生器32高度H之比为2.5~3.1，相邻两个涡产生器32之间的横向距离T与涡产生器32底边长度L之比为1.2~1.5，相邻两个涡产生器32之间的纵向距离P与涡产生器32底边长度L之比为0.4~0.6。

所述锂电池10为圆柱形锂电池，所述冲孔36形状为圆形或椭圆形或矩形或三角形。

所述电池显位孔21孔直径D略大于锂电池10直径，电池显位孔21与锂电池10间的空隙内填充有填缝胶。

所述冷却液为水或水和乙二醇的混合液。

所述液冷盒顶盖20由强导热性能材料制成。

本发明一种具有涡产生器的新型锂离子电池散热装置，通过在装置内设置涡产生器，使冷却液在流经涡产生器时形成涡流，从而提高装置传热性能，实现对锂电池组的高效散热；同时冷却液经过涡产生器上的冲孔产生中心射流，中心射流会使矩形翼背后的回流区域被冲散，使冷却液回流强度大幅减弱，不仅可以增强散热效果，还可以减小冷却液的流动阻力，减少冷却液循环能耗。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。