本發(fā)明涉及的是新能源汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是一種利用水凝膠增加電池模組散熱的方法。

背景技術(shù)：

新能源汽車(chē)所采用的鋰離子電池系統(tǒng)能量高、壽命長(zhǎng)，然而，在充放電過(guò)程中，電池系統(tǒng)會(huì)因電池電化學(xué)產(chǎn)熱、內(nèi)阻產(chǎn)熱、極耳焦耳產(chǎn)熱等原因引起系統(tǒng)溫度升高。鋰離子電池的正常工作溫度約為0~50^oc，當(dāng)溫度高于50^oc后電池內(nèi)部電解液或sei膜等易遭到不可逆的破壞，若溫度持續(xù)升高則可引起熱失控導(dǎo)致電池失效甚至爆炸。因此，管控電池溫度，使其工作在合理的溫度區(qū)間，是一項(xiàng)對(duì)于新能源汽車(chē)安全來(lái)說(shuō)重中之重的任務(wù)。

目前通常采用的熱管理中降溫的措施有風(fēng)冷和水冷，其中，風(fēng)冷比較容易加劇電池模組溫度不均勻；另外，水冷需要配備水泵，循環(huán)管道，制冷機(jī)等設(shè)備，增加了電池系統(tǒng)的成本和重量。

水凝膠是一種含水量高，且具備一定的形狀和機(jī)械性能的高分子聚合物的統(tǒng)稱，水凝膠的比熱容和熱導(dǎo)率與水皆相當(dāng)，約為4.2-5.2kj/(kg*k），本方案擬在利用水凝膠的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)電池模組散熱能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開(kāi)的是利用水凝膠增加電池模組散熱的方法，其主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足和缺點(diǎn)，提供一種客車(chē)鋰電池模組的散熱方法，它不僅可以有效地提高電池模組的散熱能力，提高電池模組的安全性，而且整個(gè)方案無(wú)需使用風(fēng)扇、水泵、制冷設(shè)備等附加設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單實(shí)用，無(wú)耗電，更加環(huán)保節(jié)能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種利用水凝膠增強(qiáng)電池模組散熱的方法，包括若干組電池模組、電池箱體和由有機(jī)高分子聚合物與交聯(lián)劑交聯(lián)形成的水凝膠體，所述電池模組由若干個(gè)電池單體組成，該電池單體之間留設(shè)有空隙，該電池單體與電池模組之間留設(shè)有空隙，所述水凝膠體配合填裝在該空隙中，且該水凝膠體的高度不超過(guò)所述電池單體除去極耳以外高度的90%；所述電池模組呈矩形結(jié)構(gòu)，該電池模組的四個(gè)外側(cè)壁及上頂面的外側(cè)壁上分別貼設(shè)有所述水凝膠體，該電池模組按一定的空隙間距均勻地排列于所述電池箱體內(nèi)組成電池系統(tǒng)，所述電池箱體的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口；該電池單體產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)于所述水凝膠體內(nèi)，通過(guò)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的空氣與水凝膠體界面的熱交換帶走水凝膠體中的熱量，促使更多的熱量從電池單體中散發(fā)，降低電池單體溫度。

更進(jìn)一步，所述電池模組內(nèi)部及外側(cè)面貼設(shè)的水凝膠體上還插設(shè)有若干的鋁絲或鋁箔。

更進(jìn)一步，所述水凝膠體為溫度敏感水凝膠體，當(dāng)溫度高于一定值時(shí)該水凝膠體會(huì)自動(dòng)釋放水份，通過(guò)水份蒸發(fā)吸熱加速熱量散發(fā)。

更進(jìn)一步，所述水凝膠體含水量高于70%。

更進(jìn)一步，所述電池單體之間以及電池單體與電池模組之間的空隙大小由熱仿真經(jīng)計(jì)算優(yōu)化，參數(shù)變化間隔小于5mm，參數(shù)個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，根據(jù)熱仿真計(jì)算結(jié)果，繪制空隙大小與模組平均溫度關(guān)系圖，并計(jì)算空隙大小所對(duì)應(yīng)電池模組體積時(shí)電池模組的體積比能量，繪制空隙大小與體積比能量關(guān)系圖，根據(jù)繪圖結(jié)果兼顧兩項(xiàng)指標(biāo)確定最佳空隙大小，使綜合結(jié)果達(dá)到最優(yōu)并綜合考慮電池模組體積因素而得到。

更進(jìn)一步，所述水凝膠體厚度經(jīng)由熱仿真計(jì)算，參數(shù)變化間隔小于3mm，參數(shù)個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，根據(jù)熱仿真計(jì)算結(jié)果，繪制厚度與電池模組平均溫度關(guān)系圖，并計(jì)算水凝膠體厚度所對(duì)應(yīng)電池模組重量時(shí)電池模組的質(zhì)量比能量，繪制厚度與質(zhì)量比能量關(guān)系圖，根據(jù)繪圖結(jié)果兼顧兩項(xiàng)指標(biāo)確定最佳厚度，使綜合結(jié)果達(dá)到最優(yōu)；綜合電池模組重量，兼顧兩項(xiàng)指標(biāo)使綜合結(jié)果達(dá)到最優(yōu)，以最優(yōu)結(jié)果為參考來(lái)設(shè)置水凝膠體厚度。

更進(jìn)一步，所述電池箱體中排放貼有水凝膠體的電池模組之后，電池模組之間所保留的空隙為1-200mm，具體值經(jīng)由熱仿真與流體仿真優(yōu)化得到，該空隙大小作為參數(shù)其變化間隔小于5mm，參數(shù)個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，根據(jù)流體力學(xué)影響下的熱仿真計(jì)算結(jié)果，繪制空隙大小與電池系統(tǒng)的平均溫度關(guān)系圖，并計(jì)算空隙大小所對(duì)應(yīng)電池箱體體積時(shí)電池系統(tǒng)的體積比能量，繪制空隙大小與體積比能量關(guān)系圖，根據(jù)繪圖結(jié)果兼顧兩項(xiàng)指標(biāo)確定最佳空隙大小，使綜合結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。

更進(jìn)一步，所述進(jìn)風(fēng)口吹入的風(fēng)為自然風(fēng)或者車(chē)載空調(diào)風(fēng)中的任意一種。

通過(guò)上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明通過(guò)增加設(shè)置水凝膠體，利用水凝膠體的高比熱容可以臨時(shí)儲(chǔ)存較多的熱量，然后將該熱量與空氣對(duì)流交換以及蒸發(fā)吸熱作用，將熱量被帶走，實(shí)現(xiàn)散熱的目的，相比于無(wú)水凝膠片的電池模組，本方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更有利于熱量交換，從而可以達(dá)到高效散熱的目的；同時(shí)，本方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，無(wú)需設(shè)置風(fēng)扇、水泵、制冷機(jī)、鋁管等附加物，增加車(chē)重不明顯，也不增加整車(chē)系統(tǒng)耗電，更加環(huán)保。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明電池模組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明電池箱體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖說(shuō)明來(lái)進(jìn)一步地說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例一

如圖1及圖2所示，一種利用水凝膠增強(qiáng)電池模組散熱的方法，包括一電池模組、電池箱體1和由有機(jī)高分子聚合物與交聯(lián)劑交聯(lián)形成的水凝膠體2，所述水凝膠體2含水量高于70%，所述水凝膠體2為溫度敏感水凝膠體，當(dāng)溫度高于一定值時(shí)該水凝膠體會(huì)自動(dòng)釋放水份，通過(guò)蒸發(fā)吸熱加速熱量散發(fā)。所述電池模組由10個(gè)電池單體3組成，該電池單體3之間留設(shè)有空隙，該電池單體3與電池模組之間留設(shè)有空隙，所述水凝膠2體配合填裝在該空隙中，且該水凝膠體2的高度不超過(guò)所述電池單體3除去極耳以外高度的90%；所述電池模組呈矩形結(jié)構(gòu)，該電池模組的四個(gè)外側(cè)壁及上頂面的外側(cè)壁上分別貼設(shè)有所述水凝膠體2；所述電池箱體1的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)口11和出風(fēng)口12，所述電池模組按一定的間距均勻布設(shè)在所述電池箱體1內(nèi)，使貼設(shè)有水凝膠體2的電池單體3之間保留有一定的空隙；該電池單體3產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)于所述水凝膠體2內(nèi)，通過(guò)進(jìn)風(fēng)口11進(jìn)入的空氣與水凝膠體2界面的熱交換帶走水凝膠體2中的熱量，促使更多的熱量從電池單體3中散發(fā)，降低電池單體3溫度。

所述水凝膠片的厚度均為5mm,為了進(jìn)一步提高水凝膠片的熱導(dǎo)率，所述電池模組內(nèi)部及外側(cè)面貼設(shè)的水凝膠體2上還插設(shè)有若干的鋁絲或鋁箔。所述電池模組按15mm的間距在電池箱體1內(nèi)排放，貼完水凝膠體2之后的電池模組之間的空隙為5mm,電池模組外側(cè)面貼有5mm厚的水凝膠體2。所述電池單體3之間以及電池單體3與電池模組之間的空隙大小由熱仿真經(jīng)計(jì)算優(yōu)化，參數(shù)變化間隔小于5mm，參數(shù)個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，根據(jù)熱仿真計(jì)算結(jié)果，繪制空隙大小與模組平均溫度關(guān)系圖，并計(jì)算空隙大小所對(duì)應(yīng)電池模組體積時(shí)電池模組的體積比能量，繪制空隙大小與體積比能量關(guān)系圖，根據(jù)繪圖結(jié)果兼顧兩項(xiàng)指標(biāo)確定最佳空隙大小，使綜合結(jié)果達(dá)到最優(yōu)并綜合考慮電池箱體體積因素而得到。所述電池箱體1中排放貼有水凝膠體2的電池模組之后所保留的空隙可以為1-200mm，具體值經(jīng)由熱仿真與流體仿真優(yōu)化得到，該空隙大小作為參數(shù)其變化間隔小于5mm，參數(shù)個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，根據(jù)流體力學(xué)影響下的熱仿真計(jì)算結(jié)果，繪制空隙大小與電池單體系統(tǒng)平均溫度關(guān)系圖，并計(jì)算空隙大小所對(duì)應(yīng)電池箱體體積時(shí)電池系統(tǒng)的體積比能量，繪制空隙大小與體積比能量關(guān)系圖，根據(jù)繪圖結(jié)果兼顧兩項(xiàng)指標(biāo)確定最佳空隙大小，使綜合結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。

電池箱體1采用的風(fēng)引自空調(diào)風(fēng)，空調(diào)風(fēng)與水凝膠體2界面進(jìn)行熱交換可帶走水凝膠中的熱量，促使更多的熱量從電池單體3中散發(fā)，以降低電池單體3溫度。并且小流速的空調(diào)風(fēng)即可使水凝膠長(zhǎng)期穩(wěn)定在空調(diào)風(fēng)的溫度，可節(jié)約空調(diào)耗能。仿真實(shí)驗(yàn)表明，在相同的風(fēng)速、相同的發(fā)熱條件下，將發(fā)熱體表面覆蓋水凝膠體與鋁片兩種情況相比較，水凝膠體更利于散熱，尤其在小風(fēng)速下水凝膠體的優(yōu)勢(shì)更明顯。

實(shí)施例二

本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別點(diǎn)在于：本實(shí)施例電池箱體1采用的風(fēng)引自自然風(fēng)，當(dāng)水凝膠溫度低于某溫度值時(shí)，空氣與水凝膠體2界面進(jìn)行熱交換從而帶走水凝膠中的熱量，促使更多的熱量從電池單體3中散發(fā)，以降低電池單體3溫度；當(dāng)水凝膠體2溫度高于某溫度值時(shí)，該溫敏型水凝膠體2會(huì)自動(dòng)釋放水份，水份在通風(fēng)口所引入風(fēng)的影響下被加速蒸發(fā)，蒸發(fā)相變吸熱，可帶走電池模組中的大量熱量，從而達(dá)到高效散熱的目的。其它特征與實(shí)施例一相同，在此就不再?gòu)?fù)述。

本發(fā)明通過(guò)增加設(shè)置水凝膠體，利用水凝膠體的高比熱容可以臨時(shí)儲(chǔ)存較多的熱量，然后將該熱量與空氣對(duì)流交換以及蒸發(fā)吸熱，熱量被帶走，實(shí)現(xiàn)散熱的目的，相比于無(wú)水凝膠片的電池模組，本方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更有利于熱量交換，從而可以達(dá)到高效散熱的目的；同時(shí)，本方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，無(wú)需設(shè)置風(fēng)扇、水泵、制冷機(jī)、鋁管等附加物，增加車(chē)重不明顯，也不增加整車(chē)系統(tǒng)耗電，更加環(huán)保。

上述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不僅局限于此，凡是利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性地改進(jìn)，均應(yīng)該屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。