專利名稱：一種鋰電池組均溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于換熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是提出了一種應(yīng)用于鋰電池組換熱方面的新系統(tǒng)一一鋰電池組均溫系統(tǒng)該系統(tǒng)適用于各種采用鋰電池組作為動(dòng)力源的儀器儀表及設(shè)備、器械等。
背景技術(shù)：
從協(xié)同場(chǎng)理論可知，鋰電池組熱量傳遞的優(yōu)劣直接決定于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?zé)嵩吹臏夭钣嘘P(guān)，還與熱量傳遞中溫度場(chǎng)的均勻性密切相關(guān)，有效地保證傳熱過程溫度場(chǎng)的均勻性，可以有效提高鋰電池組傳熱效率，這對(duì)于當(dāng)前鋰電池組安全有效工作具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于以前經(jīng)典傳熱理論分析，鋰電池組傳熱過程研究大多集中在強(qiáng)化換熱方面，大量鋰電池組強(qiáng)化換熱方法相繼被提煉了出來(lái)，增大鋰電池組換熱面積、增大鋰電池組對(duì)流換熱系數(shù)、增大鋰電池組冷熱源的溫差。實(shí)質(zhì)上，所有這些研究大大提高的僅僅是強(qiáng)化鋰電池組換熱的數(shù)量，而忽略了強(qiáng)化鋰電池組換熱的質(zhì)量。溫度場(chǎng)協(xié)同理論的研究，實(shí)質(zhì)上揭開了強(qiáng)化換熱質(zhì)量的篇章。強(qiáng)化換熱的數(shù)量固然重要，強(qiáng)化換熱的質(zhì)量同樣不容忽視。某些場(chǎng)合上，特別上隨著節(jié)能減排需求的深入研究，強(qiáng)化換熱的質(zhì)量要求甚至更重于強(qiáng)化換熱的數(shù)量要求。強(qiáng)化換熱的數(shù)量要求僅僅體現(xiàn)了換熱過程實(shí)現(xiàn)的可能性，強(qiáng)化換熱的質(zhì)量要求卻體現(xiàn)了換熱過程實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)性，忽略了強(qiáng)化換熱質(zhì)量要求的強(qiáng)化傳熱研究，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的危險(xiǎn)后果和重大的經(jīng)濟(jì)損失。眾所周知，任何熱量傳遞過程都存在高低溫?zé)嵩吹臏夭钕拗?，?dāng)溫差超過限制要求，鋰電池組熱量傳遞過程便會(huì)出現(xiàn)問題，甚至?xí)霈F(xiàn)著火燃燒、爆炸等現(xiàn)象。根據(jù)熱量傳遞公式，Q=kFt，所以將鋰電池組強(qiáng)化換熱的研究集中在了盡量提高換熱系數(shù)k或者增大換熱面積F或者增大換熱系數(shù)與換熱面積之積kF上，同時(shí)認(rèn)為，熱量傳遞過程是一個(gè)整體過程，所有這些觀點(diǎn)，嚴(yán)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(zhì)的揭示。當(dāng)然，熱阻理論對(duì)于強(qiáng)化換熱過程的研究起到了很大的促進(jìn)作用，盡量減小熱量傳遞過程中的最大熱阻部分的熱阻，而忽略對(duì)于熱量傳遞過程中最小熱阻的熱量傳遞的研究。這其實(shí)僅僅對(duì)于強(qiáng)化部分熱量傳遞過程適用，對(duì)于那些熱阻較為均勻的熱量傳遞過程，就束手無(wú)策。熱量傳遞過程中熱阻較為均勻的情況難道就不能進(jìn)行有效的強(qiáng)化傳熱研究嗎？當(dāng)然不是。均溫理論研究認(rèn)為，鋰電池組熱量傳遞過程中，溫差的研究特別是關(guān)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(guān)鍵傳熱部件的最大溫差，可以有效避免盲目強(qiáng)化鋰電池組換熱而造成的大量能量損失。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供一種應(yīng)用于鋰電池組換熱方面的鋰電池組均溫系統(tǒng)，可以有效降低鋰電池組熱量傳遞系統(tǒng)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(shè)備中關(guān)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(shù)量要求，更有效滿足鋰電池組熱量傳遞過程的質(zhì)量需求，從而有效避免由于盲目強(qiáng)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(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種鋰電池組均溫系統(tǒng)，包括純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)、導(dǎo)熱均溫器(3)、靜態(tài)擾流器(4)、動(dòng)態(tài)擾流器(5)、均溫控制器(6)、風(fēng)道入口(7)、風(fēng)道出口(8)、溫度傳感器、風(fēng)道(10);電池組(2)均布于純電動(dòng)汽車鋰電池組電池組箱體(I)內(nèi)，電池組(2)中電池之間空隙形成風(fēng)道(10)，純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)兩端外壁上設(shè)有風(fēng)道入口(7)、風(fēng)道出口(8)，導(dǎo)熱均溫器(3)由優(yōu)良導(dǎo)熱材料制作而成，根據(jù)實(shí)際需求布置在電池組(2)之間；靜態(tài)擾流器(4)由波浪狀優(yōu)良導(dǎo)熱材料制成，安置在導(dǎo)熱均溫器(3)表面，布置在風(fēng)道內(nèi)，起到擾動(dòng)風(fēng)道(10)內(nèi)氣流作用；動(dòng)態(tài)擾流器(5)起到增大風(fēng)道內(nèi)氣流流速作用；均溫控制器(6)布置在純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)一側(cè)；溫度傳感器(9)根據(jù)實(shí)際需求布置在電池組(2)之間，監(jiān)視電池組(2)內(nèi)的溫度場(chǎng)；溫度傳感器(9)將純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)各測(cè)溫點(diǎn)信號(hào)傳遞到均溫控制器(6)中，均溫控制器(6)利用各測(cè)溫點(diǎn)信號(hào)，控制動(dòng)態(tài)擾流器(5)的工作狀態(tài)；純電動(dòng)汽車在行駛過程中電池組(2)產(chǎn)生的熱量除少部分通過純電動(dòng)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(dòng)的空氣從風(fēng)道入口(7)進(jìn)入風(fēng)道(10)經(jīng)風(fēng)道出口(8)處散失。所述的鋰電池組均溫系統(tǒng)，靜態(tài)擾流器(4)是斷面為波浪狀的薄鋁片，根據(jù)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)溫差信號(hào)的變化適時(shí)改變波浪的形狀，從而改變風(fēng)道(10)內(nèi)流動(dòng)空氣的擾動(dòng)程度。所述的鋰電池組均溫系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)擾流器(5)根據(jù)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)溫差信號(hào)的變化無(wú)級(jí)改變其風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，在溫差信號(hào)低于設(shè)定數(shù)值時(shí)，動(dòng)態(tài)擾流器(5)停止工作。所述鋰電池組均溫系統(tǒng)可以僅僅包含導(dǎo)熱均溫器，或者僅僅包含靜態(tài)擾流器，或者僅僅包含動(dòng)態(tài)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(tǒng)的導(dǎo)熱均溫器采用優(yōu)良導(dǎo)熱材料根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)制作，其形狀、內(nèi)部構(gòu)造可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)制作，內(nèi)部可以包含相應(yīng)均溫劑、擾流器(靜態(tài)擾流器或動(dòng)態(tài)擾流器)等部件或者它們的各種組合形式，根據(jù)實(shí)際情況需求，導(dǎo)熱均溫器可以是多級(jí)內(nèi)嵌構(gòu)造結(jié)構(gòu)。所述鋰電池組均溫系統(tǒng)的靜態(tài)擾流器不消耗額外的外部能量，是各種不規(guī)則形狀或規(guī)則形狀的物體及其各種組合體。所述鋰電池組均溫系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)擾流器可以是風(fēng)扇、泵、風(fēng)機(jī)等任一設(shè)備或它們的組合形式。所述鋰電池組均溫系統(tǒng)適用于電冰箱、電冰柜、冷飲機(jī)、冰激凌機(jī)、低溫箱及簡(jiǎn)短式工作的制冷機(jī)等各種制冷設(shè)備，適用于汽車中冷器、散熱器等各種換熱設(shè)備，適用于空調(diào)設(shè)備。所述鋰電池組均溫系統(tǒng)采用模塊化組裝方式，根據(jù)實(shí)際需求，選用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化均溫模塊或非標(biāo)準(zhǔn)化均溫模塊。
所述標(biāo)準(zhǔn)化模塊鋰電池組均溫系統(tǒng)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化紫冷設(shè)備、通用化換熱設(shè)備設(shè)計(jì)制造，安裝簡(jiǎn)便快捷，通用性、互換性好。所述非標(biāo)準(zhǔn)化模塊鋰電池組均溫系統(tǒng)則是根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)化制冷設(shè)備，非通用化換熱設(shè)備的實(shí)際需求設(shè)計(jì)制成，安裝可實(shí)現(xiàn)快捷簡(jiǎn)便，但通用性、互換性差。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明針對(duì)采用鋰電池組作為動(dòng)力源的系統(tǒng)及設(shè)備、器械等實(shí)際運(yùn)行的特點(diǎn)，從溫度場(chǎng)協(xié)同理論的角度出發(fā)，提出了一種鋰電池組均溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以有效降低各種鋰電池組換熱設(shè)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(shè)備中關(guān)鍵部件處溫差的不均勻性，保證了熱量傳遞過程實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)性。(2)本發(fā)明系統(tǒng)適用于各種采用鋰電池組作為動(dòng)力源的系統(tǒng)及設(shè)備、器械等。(3)本發(fā)明系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際情況需求，取舍相應(yīng)模塊構(gòu)件，安裝維護(hù)快捷方便。準(zhǔn)化模塊鋰電池組均溫系統(tǒng)通用性、互換性好。(4)本發(fā)明系統(tǒng)中均溫控制器利用換熱設(shè)備中溫差信號(hào)，控制導(dǎo)熱均溫器、靜態(tài)擾流器、動(dòng)態(tài)擾流器的具體工作狀態(tài)，從而有效降低換熱設(shè)備中換熱溫差，特別是可有效降低換熱設(shè)備中關(guān)鍵換熱部件的最大溫差，實(shí)現(xiàn)了鋰電池組換熱設(shè)備內(nèi)部溫度場(chǎng)波動(dòng)更小、更平穩(wěn)的效果。(5)本發(fā)明系統(tǒng)有效避免由于盲目強(qiáng)化鋰電池組傳熱而造成的大量能量損失，有效避免了由于強(qiáng)化鋰電池組換熱而造成的換熱設(shè)備成本的大幅度增加以及換熱運(yùn)行費(fèi)用的增加。(6)本發(fā)明系統(tǒng)不僅能滿足熱量傳遞過程的數(shù)量要求，更有效滿足熱量傳遞過程的質(zhì)量需求，有效避免了鋰電池組內(nèi)部溫差極度不均勻而可能導(dǎo)致的嚴(yán)重危險(xiǎn)后果以及重大的經(jīng)濟(jì)損失。
圖1為純電動(dòng)汽車鋰電池組均溫系統(tǒng)原理圖；圖中I為純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體、2為電池組、3為導(dǎo)熱均溫器、4為靜態(tài)擾流器、5為動(dòng)態(tài)擾流器、6為均溫控制器、7為風(fēng)道入口、8為風(fēng)道出口、9為溫度傳感器、10為風(fēng)道。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在圖1中，鋰電池組均溫系統(tǒng)，包括純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體1、導(dǎo)熱均溫器3、靜態(tài)擾流器4、動(dòng)態(tài)擾流器5、均溫控制器6、風(fēng)道入口 7、風(fēng)道出口 8、溫度傳感器9、風(fēng)道10 ;電池組(2 )均布于純電動(dòng)汽車鋰電池組電池組箱體(I)內(nèi)，電池組(2 )中電池之間空隙形成風(fēng)道(10)，純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)兩端外壁上設(shè)有風(fēng)道入口(7)、風(fēng)道出口(8)，導(dǎo)熱均溫器(3)由優(yōu)良導(dǎo)熱材料制作而成，根據(jù)實(shí)際需求布置在電池組(2)之間；靜態(tài)擾流器(4)由波浪狀優(yōu)良導(dǎo)熱材料制成，安置在導(dǎo)熱均溫器(3 )表面，布置在風(fēng)道(10 )內(nèi)，起到擾動(dòng)風(fēng)道(10)內(nèi)氣流作用；動(dòng)態(tài)擾流器(5)起到增大風(fēng)道內(nèi)氣流流速作用，可設(shè)置為風(fēng)扇；均溫控制器(6)布置在純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I) 一側(cè)空閑處；溫度傳感器(9)根據(jù)實(shí)際需求布置在電池組(2)之間，可以監(jiān)視電池組(2)內(nèi)的溫度場(chǎng)。
電池組(2)在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)部溫度升高，溫度傳感器(9)將純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)各測(cè)溫點(diǎn)信號(hào)傳遞到均溫控制器(6)中，均溫控制器(6)利用各測(cè)溫點(diǎn)信號(hào)，控制動(dòng)態(tài)擾流器(5)的具體工作狀態(tài)。純電動(dòng)汽車在行駛過程中電池組(2)產(chǎn)生的熱量除少部分通過純電動(dòng)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(dòng)的空氣從風(fēng)道入口(7)進(jìn)入風(fēng)道(10)經(jīng)風(fēng)道出口
(8)處散失。導(dǎo)熱均溫器(3)可以將電池組⑵內(nèi)部在充放電過程中產(chǎn)生的熱量快速的傳遞出來(lái)，或通過純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)散失或通過從風(fēng)道入口(7)經(jīng)風(fēng)道出口(8)處的空氣散失到純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)外部。靜態(tài)擾流器(4)是斷面為波浪狀的薄鋁片，它可以根據(jù)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(O內(nèi)溫差信號(hào)的變化適時(shí)改變波浪的形狀，從而改變風(fēng)道(10)內(nèi)流動(dòng)空氣的擾動(dòng)程度。動(dòng)態(tài)擾流器(5)可以根據(jù)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)溫差信號(hào)的變化無(wú)級(jí)改變其風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，在溫差信號(hào)低于某一數(shù)值時(shí)(譬如3°C )，動(dòng)態(tài)擾流器(5 )停止工作。導(dǎo)熱均溫器(3)、靜態(tài)擾流器(4)、動(dòng)態(tài)擾流器(5)最終目的僅僅是為了實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)部熱量傳遞的盡量均勻性，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)部傳熱過程最大溫差的最小化，同時(shí)又盡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(dǎo)熱均溫器(3)、靜態(tài)擾流器(4)、動(dòng)態(tài)擾流器(5)均采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)大小進(jìn)行靈活增減。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋰電池組均溫系統(tǒng)，其特征在于，包括純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)、導(dǎo)熱均溫器(3)、靜態(tài)擾流器(4)、動(dòng)態(tài)擾流器(5)、均溫控制器(6)、風(fēng)道入口(7)、風(fēng)道出口(8)、溫度傳感器(9)、風(fēng)道(10);電池組(2)均布于純電動(dòng)汽車鋰電池組電池組箱體(I)內(nèi)，電池組(2)中電池之間空隙形成風(fēng)道(10)，純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)兩端外壁上設(shè)有風(fēng)道入口(7)、風(fēng)道出口(8)，導(dǎo)熱均溫器(3)由優(yōu)良導(dǎo)熱材料制作而成，根據(jù)實(shí)際需求布置在電池組(2)之間；靜態(tài)擾流器(4)由波浪狀優(yōu)良導(dǎo)熱材料制成，安置在導(dǎo)熱均溫器(3)表面，布置在風(fēng)道(10)內(nèi)，起到擾動(dòng)風(fēng)道(10)內(nèi)氣流作用；動(dòng)態(tài)擾流器(5)起到增大風(fēng)道內(nèi)氣流流速作用；均溫控制器(6)布置在純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I) 一側(cè)；溫度傳感器(9)根據(jù)實(shí)際需求布置在電池組(2)之間，監(jiān)視電池組(2)內(nèi)的溫度場(chǎng)；溫度傳感器(9)將純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)各測(cè)溫點(diǎn)信號(hào)傳遞到均溫控制器(6)中，均溫控制器(6)利用各測(cè)溫點(diǎn)信號(hào)，控制動(dòng)態(tài)擾流器(5)的工作狀態(tài)；純電動(dòng)汽車在行駛過程中電池組(2)產(chǎn)生的熱量除少部分通過純電動(dòng)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(dòng)的空氣從風(fēng)道入口(7)進(jìn)入風(fēng)道(10)經(jīng)風(fēng)道出口(8)處散失。
2.權(quán)利要求1所述的鋰電池組均溫系統(tǒng)，其特征在于，靜態(tài)擾流器(4)是斷面為波浪狀的薄鋁片，根據(jù)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)溫差信號(hào)的變化適時(shí)改變波浪的形狀，從而改變風(fēng)道(10)內(nèi)流動(dòng)空氣的擾動(dòng)程度。
3.權(quán)利要求1所述的鋰電池組均溫系統(tǒng)，其特征在于，動(dòng)態(tài)擾流器(5)根據(jù)純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(I)內(nèi)溫差信號(hào)的變化無(wú)級(jí)改變其風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，在溫差信號(hào)低于設(shè)定數(shù)值時(shí)，動(dòng)態(tài)擾流器(5)停止工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰電池組均溫系統(tǒng)，包括純電動(dòng)汽車鋰電池組箱體(1)、導(dǎo)熱均溫器(3)、靜態(tài)擾流器(4)、動(dòng)態(tài)擾流器(5)、均溫控制器(6)、風(fēng)道入口(7)、風(fēng)道出口(8)、溫度傳感器(9)、風(fēng)道(10)；本發(fā)明利用鋰電池組換熱設(shè)備內(nèi)溫差信號(hào)控制導(dǎo)熱均溫器、靜態(tài)擾流器、動(dòng)態(tài)擾流器的具體工作狀態(tài)，從而有效降低鋰電池組換熱設(shè)備中換熱溫差，特別是可有效降低鋰電池組換熱設(shè)備中關(guān)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(shù)量要求，更有效滿足熱量傳遞過程的質(zhì)量要求，實(shí)現(xiàn)了鋰電池組換熱設(shè)備內(nèi)部溫度場(chǎng)波動(dòng)更小、更平穩(wěn)的效果。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103078373SQ20121059453
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者馬永志, 張鐵柱, 鄭藝華, 張紀(jì)鵬, 張洪信 申請(qǐng)人:青島大學(xué)