[發明專利]一種混合動力汽車用鎳氫電池組包熱阻的散熱系統

無效

• 申請號: 200810069858.8
• 申請日: 2008-06-20
• 公開（公告）號: CN101340012A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 楊亞聯;李隆鍵;張昕;任勇;周安健;胡明暉;蘇嶺;趙川林
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/50
• 分類號: H01M10/50;B60K11/06;B60L11/18
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于汽車電子應用技術領域，具體涉及一種混合動力汽車用電池組包熱阻的散熱系統。

背景技術

動力電池是混合動力汽車體系中的關鍵控制部件，其性能優劣將直接影響整車性能好壞。動力鎳氫電池以其比能量高、比功率高、循環壽命好對環境無污染、安全性高等優點，成為HEV車用的首選電源，但鎳氫電池充電過程中的產熱問題是影響其正常應用的主要因素之一。隨著溫度的升高，鎳氫電池的放電容量降低，充電效率下降，自放電加大，電池衰減加速。并且在高溫下，電池組的溫度不均勻性有所增大。對于大型鎳氫電池組(如電動車用)來說，僅依靠電池設計、配方調整等措施不能解決上述鎳氫電池充電過程中的產熱問題，必須配備冷卻系統，電池組的熱監控和熱管理對整車運行安全意義重大。

選擇合適的冷卻方式是均衡化各電池模塊的前提，冷卻方式有風冷、液冷、相變材料冷卻等方式。空氣冷卻是最簡單方式，只需讓空氣流過電池表面。空冷方式的主要優點有：(1)結構簡單，重量相對較小；(2)沒有發生漏液的可能；(3)有害氣體產生時能有效通風；(4)成本較低。缺點在于其與電池壁面之間換熱系數低，冷卻、加熱速度慢。液體冷卻分為直接接觸和非直接接觸兩種方式。礦物油可作為直接接觸傳熱介質，水或者防凍液可作為典型的非直接接觸傳熱介質。液冷必須通過水套等換熱設施才能對電池進行冷卻，這在一定程度上降低了換熱效率。液冷方式的主要優點有：(1)與電池壁面之間換熱系數高，冷卻、加熱速度快；(2)體積較小。主要缺點有：存在漏液的可能；重量相對較大；維修和保養復雜；需要水套、換熱器等部件，結構相對復雜。相變冷卻機理是靠材料的熔化(凝固)潛熱來工作，利用制冷劑液體(水、液氨、液體氟利昂等)在低壓、低溫下的氣化過程或固體在低溫下的熔化過程或升華過程，向被冷卻的物體吸取氣化潛熱、熔化熱或升華熱，以達到冷卻的目的。它可以把放電時發出的熱以潛熱的形式儲存起來，在充電或在很冷的環境下工作時釋放出來的。相變冷卻材料冷卻的優點是(1)與電池壁面之間換熱系數高，有效利用能量；(2)體積較小。主要缺點有：存在維修和保養復雜；成本比較高。

并聯式混合動力電動車的電池組作為輔助的功率部件，運行條件不是十分惡劣，采用空冷方式就可能達到使用要求，本發明針對并聯式混合動力汽車的圓柱形鎳氫電池組，采用空氣冷卻，并有效地克服了現有技術中空氣冷卻方式的上述缺點。

以空冷散熱的風冷方式一般有串行和并行兩種，如圖1和圖2所示。圖1所示串行通風方式下，冷空氣從左側吹入從右側吹出。空氣在流動過程中不斷地被加熱，所以右側的冷卻效果比左側要差，電池箱內電池組溫度從左到右依次升高。

日本的混合動力車Prius和Insight采用串行通風方式。圖2所示的并行通風方式，如果流量分配均勻，電池的溫度分配就會比較均勻。新的Insight采用的就是并行通風結構，其楔形的進排氣通道使得不同模塊間縫隙上下的壓力差基本保持一致，確保了吹過不同電池模塊的空氣流量的一致性，從而保證了電池組溫度場分布的一致性。

但是，在實際電池溫度場實驗中，并行通風結構的設計，需要把楔形的進排氣通道和引流流道設計好，才能達到很好的效果。對于所研究的圓柱形電池來講，其楔形的進排氣通道和引流的流道很難保證電池組溫度場分布的一致性。方法可以借鑒，但是還有待改進。

發明內容

本發明的目的是為滿足混合動力汽車開發的需要，公開了一種針對圓柱形混合動力汽車用鎳氫電池的散熱結構，使電池組在使用過程中的溫度場的均勻性能夠達到±2℃，提高電池性能的可靠性和一致性，從而提高整車的性能和循環壽命以及運行安全性，以促進對混合動力汽車開發。

本發明提出的混合動力汽車用鎳氫電池組包熱阻的散熱系統包括：