一種電動汽車及其動力電池組散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電動汽車的動力電池組散熱系統(tǒng)，包括設(shè)置于電池盒內(nèi)、用于對所述電池盒內(nèi)的動力電池組形成定向離子風的離子發(fā)生器。其中，離子發(fā)生器是一種通過電能將氣體分子電離成帶電粒子，然后使帶電粒子在電場力的作用下發(fā)生定向運動的部件。如此，運動中的帶電粒子與空氣中的眾多中性氣體分子發(fā)生碰撞，宏觀上即形成了離子風。該離子風流經(jīng)電池盒內(nèi)時，即對動力電池組進行散熱。由于整個散熱過程中沒有機械運動，不存在機械磨損，直接將電能轉(zhuǎn)化為空氣動能，能量轉(zhuǎn)化率高，利用率也較高，自然散熱效率較高。同時，杜絕了噪音和振動的產(chǎn)生，提高了乘坐舒適度。本發(fā)明還公開一種包括上述動力電池組散熱系統(tǒng)的電動汽車，其有益效果如上所述。
【專利說明】
一種電動汽車及其動力電池組散熱系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及散熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車的動力電池組散熱系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種包括上述動力電池組散熱系統(tǒng)的電動汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車數(shù)量迅速增長。無論在中國國內(nèi)還是其他國家，汽車數(shù)量增長都伴隨著巨大的化石燃料消耗與汽車尾氣排放。由此帶來的化石能源枯竭與環(huán)境污染問題成為全世界關(guān)注的焦點。因此，高效清潔的純電動汽車或油電混合動力汽車得以迅速推廣應(yīng)用。
[0003]電動汽車的電池的發(fā)熱量隨著電池輸出功率的增大而增大。在汽車行駛過程中，電池輸出功率在汽車的起步、加速與高速行駛階段增長較大，電池發(fā)熱量迅速增加，可能導致電池溫度上升超過額定工作溫度上限。溫度上升將引起動力電池工作狀況惡化，輸出功率無法達到額定值，電池效率下降導致汽車行駛動力不足。在溫度超過高溫保護的臨界值之后，電池將可能發(fā)生自燃甚至爆炸等危險事故。由電池發(fā)熱帶來的電池超溫自燃等風險，對電動汽車的行業(yè)發(fā)展帶來了不利因素。
[0004]目前在汽車動力電池散熱方面主要采用三類散熱冷卻技術(shù)。其中第一類是液體冷卻技術(shù)。該技術(shù)將電池直接浸入導熱油等絕緣液體中或者在電池表面作絕緣層處理，再將電池浸入水等導電液體。利用液體在電池表面的對流換熱作用，通過栗帶動電池周圍的液體流動帶走電池發(fā)熱量。栗帶動的液體形成循環(huán)，在電池組外部與外界空氣換熱，將熱量帶至電池組外部。第二類是相變蓄熱技術(shù)。該技術(shù)主要利用石蠟等材料相變時吸收熱量的特點，在動力電池發(fā)熱量突然增加時融化，吸收大量熱量，熱量再通過自身流動以及中間填充的導熱材料如泡沫銅等傳至電池組外部。第三類是風冷散熱技術(shù)。該技術(shù)利用汽車流動進風以及輔助風機，對電池組進行強制對流換熱。在該三類散熱冷卻技術(shù)中，液體冷卻技術(shù)由于存在液體泄漏與絕緣的隱患使用較少，而相變蓄熱散熱技術(shù)由于存在結(jié)構(gòu)復雜與散熱效果差的缺點同樣使用較少。風冷散熱技術(shù)是目前使用最為廣泛的電動汽車動力電池組散熱技術(shù)。
[0005]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，風冷式汽車動力電池散熱冷卻系統(tǒng)的流體流動動力來源為風機，而風機的能量轉(zhuǎn)換是先由電能轉(zhuǎn)換為線圈磁場能，再轉(zhuǎn)換為風機扇葉轉(zhuǎn)動的機械能，機械能再轉(zhuǎn)換成空氣動能。能量在三個轉(zhuǎn)換過程中都存在損失，由此導致了風機的散熱效率低、能量利用率低。同時，風機轉(zhuǎn)動存在轉(zhuǎn)軸機械聲與扇葉振動聲，并且造成的振動容易使周圍物體形成共振發(fā)聲。噪音會對乘車舒適度造成不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種電動汽車的動力電池組散熱系統(tǒng)，能夠提高對動力電池組的散熱效率，降低能量損耗，同時避免噪音的影響。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述動力電池組散熱系統(tǒng)的電動汽車。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電動汽車的動力電池組散熱系統(tǒng)，包括設(shè)置于電池盒內(nèi)、用于對所述電池盒內(nèi)的動力電池組形成定向離子風的離子發(fā)生器。
[0008]優(yōu)選地，所述離子發(fā)生器包括多級電極對和為各級所述電極對供電的電源，每級所述電極對均包括正對設(shè)置的發(fā)射極和集電極，且所述集電極的曲率半徑大于所述發(fā)射極的曲率半徑。
[0009]優(yōu)選地，所述電源為用于使各級所述電極對產(chǎn)生強弱間歇變化的離子風的交流電源。
[0010]優(yōu)選地，各級所述電極對均包括呈針狀的發(fā)射極與呈網(wǎng)狀的集電極或呈線狀的發(fā)射極與呈網(wǎng)狀的集電極。
[0011]優(yōu)選地，還包括用于根據(jù)所述動力電池組的輸出功率調(diào)節(jié)各級所述電極對中的發(fā)射極與集電極間電壓的控制模塊。
[0012]優(yōu)選地，還包括用于檢測所述動力電池組的溫度并將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊以使其修正電壓調(diào)節(jié)值的溫度傳感器。
[0013]優(yōu)選地，各級所述電極對設(shè)置于所述電池盒的進風口處，且各級所述電極對中的發(fā)射極的相對位置靠外。
[0014]優(yōu)選地，各級所述電極對設(shè)置于所述電池盒的出風口處，且各級所述電極對中的集電極的相對位置靠外。
[0015]優(yōu)選地，各級所述電極對設(shè)置于所述電池盒中的通風流道內(nèi)。
[0016]本發(fā)明還提供一種電動汽車，包括動力電池組和動力電池組散熱系統(tǒng)，其中，所述動力電池組散熱系統(tǒng)為上述任一項所述的動力電池組散熱系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明所提供的電動汽車的動力電池組散熱系統(tǒng)，核心部件為離子發(fā)生器。其中，該離子發(fā)生器設(shè)置在用于安裝動力電池組的電池盒內(nèi)，主要用于在電池盒內(nèi)對動力電池組形成定向離子風。離子發(fā)生器是一種通過電能將氣體分子電離成帶電粒子，然后使帶電粒子在電場力的作用下發(fā)生定向運動的部件。在本發(fā)明中，離子發(fā)生器對電池盒內(nèi)的動力電池組產(chǎn)生定向運動的帶電粒子后，運動中的帶電粒子與空氣中的眾多中性氣體分子發(fā)生碰撞，從而發(fā)生動量轉(zhuǎn)移，宏觀上即形成了離子風。該離子風流經(jīng)電池盒內(nèi)時，即對動力電池組進行散熱。因此，本發(fā)明所提供的動力電池組散熱系統(tǒng)，通過離子發(fā)生器產(chǎn)生的定向離子風對動力電池組進行散熱，整個散熱過程中沒有機械運動，不存在機械磨損，直接將電能轉(zhuǎn)化為空氣動能，能量轉(zhuǎn)化率高，利用率也較高，自然散熱效率較高。同時，在整個散熱過程中沒有機械運動，自然杜絕了噪音和振動的產(chǎn)生，提高了乘坐汽車的舒適度。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明所提供的第一種【具體實施方式】的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1的俯視圖；
[0021]圖3為本發(fā)明所提供的第二種【具體實施方式】的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中，圖1一圖3:
[0023]電池盒一I，進風口一101，出風口一102，動力電池組一2，禺子發(fā)生器一3，電源一301，發(fā)射極一302，集電極一303。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025]請參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供的第一種【具體實施方式】的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]在本發(fā)明所提供的第一種【具體實施方式】中，電動汽車的動力電池組散熱系統(tǒng)主要包括離子發(fā)生器3。
[0027]其中，該離子發(fā)生器3設(shè)置在電池盒I內(nèi)，主要用于對電池盒I內(nèi)的動力電池組2形成定向離子風，以對其進行散熱。
[0028]在關(guān)于離子發(fā)生器3的一種優(yōu)選實施例中，該離子發(fā)生器3主要包括電極對和電源301。其中，電源301主要用于對電極對供電，而電極對包括發(fā)射極302和集電極303，電源301即可將正負極分別接通發(fā)射極302和集電極303，并且發(fā)射極302和集電極303針對設(shè)置，如此在電極對之間就形成了定向電場。重要的是，電極對中的發(fā)射極302和集電極303的尺寸不同，曲率半徑不同，其中集電極303的曲率半徑大于發(fā)射極302的曲率半徑。如此，基于氣體放電理論中不均勻電場的電暈放電過程特征，當曲率半徑不同的電極靠近時，由于空間電場分布不均導致曲率半徑較小的電極附件的氣體分子產(chǎn)生電離，在電場力的作用下，電離之后產(chǎn)生的帶電粒子發(fā)生定向運動。而運動的帶電粒子與氣體中眾多的重型氣體分子碰撞，發(fā)生動量轉(zhuǎn)移，形成宏觀上的氣體流動，即離子風。
[0029]為提高粒子發(fā)生器3所形成的離子風的強度，電極對可并列設(shè)置多級。每一級電極對中均包括正對設(shè)置的發(fā)射極302和集電極303。
[0030]在關(guān)于電源301的一種優(yōu)選實施例中，該電源301可以為交流電源。如此，當采用交流電源時，離子發(fā)生器3中的各級電極對就能夠產(chǎn)生強弱間歇變化的離子風，而強弱間歇變化氣流引起的擾動能夠強化對動力電池組2的散熱。
[0031]當然，電源301也可以是直流電源，此時高壓電源301的負極與各級電極對中的發(fā)射極302相連接，而正極與集電極303相連接，如此，離子發(fā)生器3中的各級電極對就能產(chǎn)生穩(wěn)定流動的離子風，對動力電池組2達到穩(wěn)定、均勻的散熱效果。
[0032]綜上所述，本發(fā)明所提供的動力電池組散熱系統(tǒng)，通過離子發(fā)生器3產(chǎn)生的定向離子風對動力電池組2進行散熱，整個散熱過程中沒有機械運動，不存在機械磨損，直接將電能轉(zhuǎn)化為空氣動能，能量轉(zhuǎn)化率高，利用率也較高，自然散熱效率較高。同時，在整個散熱過程中沒有機械運動，自然杜絕了噪音和振動的產(chǎn)生，提高了乘坐汽車的舒適度。并且，由于離子發(fā)生器3中沒有機械運動部件，因此自身壽命長，并且由于避免了振動發(fā)生，周圍連接件等其他部件的壽命也得以延長。
[0033]另外，考慮到電極對中的發(fā)射極302與集電極303的曲率半徑要求與多級電極對的并列設(shè)置，優(yōu)選地，各級電極對中的發(fā)射極302可呈針狀結(jié)構(gòu)，同時集電極303可呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如此形成點一面相對的結(jié)構(gòu)。同時，各級電極對中的發(fā)射極302可呈線狀結(jié)構(gòu)，同時集電極303可呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如此形成線一面相對的結(jié)構(gòu)。當然，發(fā)射極302和集電極303還可均呈線狀結(jié)構(gòu)，不過發(fā)射極302的直徑較小，而集電極303的直徑較大。
[0034]此外，本實施例中還增設(shè)了控制模塊。該控制模塊主要用于根據(jù)動力電池組2的輸出功率調(diào)節(jié)離子發(fā)生器3所產(chǎn)生的離子風的強度。由于動力電池組2在運行時會產(chǎn)生大量的熱，而當動力電池組2的輸出功率較大時，其產(chǎn)生熱量較大，反之亦然。如此，需要對動力電池組2按需進行較精確的散熱降溫。具體的，控制模塊可調(diào)節(jié)電源301的輸出電壓，使得各級電極對中的發(fā)射極302和集電極303之間的電壓發(fā)生變化，而電極對中的電壓越高，離子風的流速就越快，散熱效率也就越高，反之亦然。
[0035]進一步的，為提高離子發(fā)生器3對動力電池組2的目標散熱精確性，本實施例中還增設(shè)了反饋環(huán)節(jié)。具體的，可在電池盒I內(nèi)或動力電池組2表面等位置設(shè)置溫度傳感器，從而檢測動力電池組2的實時溫度，然后溫度傳感器將檢測到的溫度值發(fā)送給控制模塊，使得控制模塊根據(jù)動力電池組2的實時溫度值對其電壓調(diào)節(jié)值進行修正。
[0036]此外，考慮到電池盒I上設(shè)置有專用于氣流流入的進風口101和專用于氣流流出的出風口 102，如此，離子發(fā)生器3的設(shè)置位置可以有多種變化。
[0037]在其中一種優(yōu)選實施例中，離子發(fā)生器3中的各級電極對可設(shè)置在電池盒I的進風口 101處，并且各級電極對中的發(fā)射極302的設(shè)置位置相對靠外，集電極303相對靠內(nèi)。此處的“內(nèi)外”即為以進風口 101為標準，靠近電池盒I內(nèi)部的位置為內(nèi)，而遠離電池盒I內(nèi)部的位置為外。如此設(shè)置，離子發(fā)生器3運行時，帶電粒子從發(fā)射極302往集電極303運動，從而將進風口 101外界的氣流帶動往電池盒I內(nèi)部流動，宏觀上形成對電池盒I內(nèi)部的動力電池組2吹氣的離子風，之后離子風在電池盒I內(nèi)吸收了動力電池組2的熱量后，即從出風口 102處流出，此為“吹風式”散熱模式。
[0038]在另一種優(yōu)選實施例中，離子發(fā)生器3中的各級電極對可設(shè)置在電池盒I的出風口102處，并且各級電極對中的發(fā)射極302的設(shè)置位置相對靠內(nèi)，集電極303相對靠外。如此設(shè)置，離子發(fā)生器3運行時，帶電粒子從發(fā)射極302往集電極303運動，從而將出風口 102內(nèi)部的氣流帶動往電池盒I外部流動，宏觀上形成對電池盒I內(nèi)部空間的抽吸效果，氣流從進風口1I處被抽出，途中吸收動力電池組2的熱量后，再從出風口 102處流出，此為“抽風式”散熱模式。
[0039]在另一種優(yōu)選實施例中，考慮到離子發(fā)生器2中的電極對的體積很小，發(fā)射極302和集電極303之間的距離也很小(若干毫米)，如此可將離子發(fā)生器3中的各級電極對直接設(shè)置在電池盒I內(nèi)，比如設(shè)置在各個動力電池組2所形成的流道內(nèi)等位置。如此設(shè)置，電池盒I上即可無需再設(shè)置進風口 101與出風口 102，縮短了電池盒I的整體尺寸，提高了電動汽車上電池動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊度，同時在空間有限的電動汽車上，有可能置入更多的電池盒I，提尚動力。
[0040]本發(fā)明還提供一種電動汽車，包括動力電池組2和動力電池組散熱系統(tǒng)，其中，該動力電池組散熱系統(tǒng)與前述內(nèi)容相同，此處不再贅述。
[0041]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種電動汽車的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置于電池盒(I)內(nèi)、用于對所述電池盒(I)內(nèi)的動力電池組(2)形成定向離子風的離子發(fā)生器(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述離子發(fā)生器(3)包括多級電極對和為各級所述電極對供電的電源(301)，每級所述電極對均包括正對設(shè)置的發(fā)射極(302)和集電極(303)，且所述集電極(303)的曲率半徑大于所述發(fā)射極(302)的曲率半徑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述電源(301)為用于使各級所述電極對產(chǎn)生強弱間歇變化的離子風的交流電源。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，各級所述電極對均包括呈針狀的發(fā)射極(302)與呈網(wǎng)狀的集電極(303)或呈線狀的發(fā)射極(302)與呈網(wǎng)狀的集電極(303)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于根據(jù)所述動力電池組(2)的輸出功率調(diào)節(jié)各級所述電極對中的發(fā)射極(302)與集電極(303)間電壓的控制豐旲塊。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測所述動力電池組(2)的溫度并將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制模塊以使其修正電壓調(diào)節(jié)值的溫度傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，各級所述電極對設(shè)置于所述電池盒(I)的進風口(101)處，且各級所述電極對中的發(fā)射極(302)的相對位置靠外。8.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，各級所述電極對設(shè)置于所述電池盒(I)的出風口(102)處，且各級所述電極對中的集電極(303)的相對位置靠外。9.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項所述的動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，各級所述電極對設(shè)置于所述電池盒(I)中的通風流道內(nèi)。10.一種電動汽車，包括動力電池組(2)和動力電池組散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述動力電池組散熱系統(tǒng)為權(quán)利要求1-9任一項所述的動力電池組散熱系統(tǒng)。
【文檔編號】H01M10/613GK106058380SQ201610683219
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月17日
【發(fā)明人】王長宏, 蘇曉鍵, 馮杰
【申請人】廣東工業(yè)大學