一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统的制作方法

本实用新型涉及动力电池组散热领域，具体涉及一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统。

背景技术：

近年来，随着环境问题和能源危机日益严重，电动汽车作为缓解上述问题的有效手段而得到重视。动力电池是电动汽车的动力源，需要在合适的温度和温差范围内才能表现出良好的性能。然而，在电动汽车运行过程中，动力电池产生大量的热，危害电动汽车的安全。因此，需要采用动力电池热管理系统，快速地排走动力电池组产生的热量，保证电池在较低的温度和较小的温差情况下工作。目前，常用的电池热管理方式包括空气冷却、液体冷却、相变材料冷却、热管冷却和混合冷却等。其中，空气冷却能够保证电池组具有较大的能量密度，且成本低，因而得到广泛的应用。然而，空气比热容较小，电池间冷却条件的差异容易在电池组内部产生较大温差，因此需要对电池热管理风冷系统进行精心设计，从而提高系统散热效率，降低电池组的热点温度和温差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，为了克服现有电池热管理风冷系统造成电池温差较大的问题，提供了一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统，在不增加电池组体积的情况下，降低动力电池热点温度，减小电池间温差，同时减小系统功耗，达到良好的动力电池冷却效果。

本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现：

一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统，所述系统包括第一进口段、第二进口段、进口导流板、动力电池组、若干冷却流道、出口导流板、第一出口段和第二出口段，进口导流板和出口导流板平行分布在与动力电池组保持一定间距的上下两侧，所述间距分别形成上下空气流道，与动力电池组中各个相邻单体电池间的间距形成的平行冷却流道呈垂直关系，第一进口段、第二进口段与进口导流板平行连接，分别分布在进口导流板的两侧，第一出口段、第二出口段与出口导流板平行连接，分别分布在出口导流板的两侧，第一进口段、第二进口段与第一出口段、第二出口段呈平行关系，空气由第一进口段、第二进口段进入进口导流板到达下空气流道后，由进口导流板压迫进入与下空气流道垂直的冷却流道，经冷却流道到达上空气流道后，又在出口导流板的压迫下汇聚后经由第一出口段、第二出口段流出。

进一步地，整个冷却系统呈“工”字型，关于中心轴对称，第一进口段、第二进口段位于动力电池组的下端两侧，与进口导流板平行连接，第一出口段、第二出口段位于动力电池组的上端两侧，与出口导流板平行连接。

进一步地，所述冷却流道相互平行，宽度不完全相等，假设冷却流道的数目为N个，从左到右分别为1号、2号…N号；冷却流道的宽度分布关于冷却系统中心轴对称，由中心轴出发往两侧，冷却流道宽度呈等差数列规律逐渐递减，对于流道宽度递减公差为d、流道宽度总和为D的冷却系统：当N为偶数时，第i个和第N-i+1个冷却流道的宽度为D/N-d(N/4+i-3/2)；当N为奇数时，第i个和第N-i+1个冷却流道的宽度为D/N-d(N/4+i-3/2+1/(4N))。

进一步地，所述第一进口段、第二进口段、第一出口段、第二出口段的宽度与进口导流板、出口导流板的宽度相同。

进一步地，所述第一进口段、第二进口段和第一出口段、第二出口段的长度相同。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型与等宽度流道冷却系统相比，等差规律的冷却流道宽度分布改善了流道之间的冷却空气流量分配，缩小了动力电池之间散热条件的差异，从而减小了动力电池组的热点温度和电池间温差。

2、本实用新型通过两个出口段的设计方式缩短了部分冷却空气在系统中的行程，减小了空气受到的阻力，从而降低了整个冷却系统的功耗；同时，与等宽度流道冷却系统相比，等差规律的流道宽度设计仅改变流道宽度的分配，并没有增加整个电池组的尺寸。

附图说明

图1为本实用新型一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统的立体结构示意图。

图2为本实用新型一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统的正视图。

图3为本实用新型实施例用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统的正视图。

其中，1-第一进口段，2-第二进口段，3-进口导流板，4-动力电池组，5-冷却流道，6-出口导流板，7-第一出口段，8-第二出口段。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例提供了一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统，所述系统的立体结构示意图如图1所示，正视图如图2所示，包括第一进口段(1)、第二进口段(2)、进口导流板(3)、动力电池组(4)、若干冷却流道(5)、出口导流板(6)、第一出口段(7)和第二出口段(8)，进口导流板(3)和出口导流板(6)平行分布在与动力电池组(4)保持一定间距的上下两侧，所述间距分别形成上下空气流道，与动力电池组(4)中各个相邻单体电池间的间距形成的平行冷却流道(5)呈垂直关系，第一进口段(1)、第二进口段(2)与进口导流板(3)平行连接，分别分布在进口导流板(3)的两侧，第一出口段(7)、第二出口段(8)与出口导流板(6)平行连接，分别分布在出口导流板(6)的两侧，第一进口段(1)、第二进口段(2)与第一出口段(7)、第二出口段(8)呈平行关系，空气由第一进口段(1)、第二进口段(2)进入进口导流板(3)到达下空气流道后，由进口导流板(3)压迫进入与下空气流道垂直的冷却流道(5)，经冷却流道(5)到达上空气流道后，又在出口导流板(6)的压迫下汇聚后经由第一出口段(7)、第二出口段(8)流出。

整个冷却系统呈“工”字型，关于中心轴对称，第一进口段(1)、第二进口段(2)位于动力电池组(4)的下端两侧，与进口导流板(3)平行连接，第一出口段(7)、第二出口段(8)位于动力电池组(4)的上端两侧，与出口导流板(6)平行连接。所述第一进口段(1)、第二进口段(2)、第一出口段(7)、第二出口段(8)的宽度与进口导流板(3)、出口导流板(6)的宽度相同。第一进口段(1)、第二进口段(2)和第一出口段(7)、第二出口段(8)的长度也相等。

其中，所述冷却流道(5)相互平行，宽度不完全相等，假设冷却流道(5)的数目为N个，从左到右分别为1号、2号…N号；冷却流道的宽度分布关于冷却系统中心轴对称，由中心轴出发往两侧，冷却流道宽度呈等差数列规律逐渐递减，对于流道宽度递减公差为d、流道宽度总和为D的冷却系统：当N为偶数时，第i个和第N-i+1个冷却流道的宽度为D/N-d(N/4+i-3/2)；当N为奇数时，第i个和第N-i+1个冷却流道的宽度为D/N-d(N/4+i-3/2+1/(4N))。

考虑如图3所示的用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统，系统两个进口段和两个出口段的截面高度均为20mm，动力电池尺寸为16mm×65mm×151mm，电池个数为12个，形成13个冷却流道宽度；冷却流道宽度公差为0.1mm，流道宽度总和为39mm，则第1个冷却流道至第13个冷却流道宽度分别为2.72mm、2.82mm、2.92mm、3.02mm、3.12mm、3.22mm、3.32mm、3.22mm、3.12mm、3.02mm、2.92mm、2.82mm、2.72mm；电池的热导率为正交各向异性，其中x方向热导率为1.05W/(m·K)，y方向和z方向热导率为21.1W/(m·K)；电池密度为1542.9kg/m³，热容为1337J/(kg·K)；进口段冷却空气温度为298.15K。两个进口段流量相等，均为0.0075m³/s。

采用数值模拟方法分别计算均匀流道宽度(3mm)的常规Z型流道冷却系统和本实用新型的温度场。计算结果表明，Z型均匀流道宽度冷却系统与本实用新型的电池组热点温度分别为336.3K和331.2K，本实用新型的电池热点温度下降了5.1K；两个系统对应的电池组温差分别为9.6K和1.2K，本实用新型的电池温差减小了88％。Z型均匀流道系统中克服空气阻力所需的功耗为0.68W，而本实用新型对应的功耗为0.39W，相比于Z型系统下降了42％。由此可见，相比于常规Z型均匀流道系统，本实用新型在显著提高系统散热效率的同时，减小了系统功耗。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。