一种电动汽车及其动力电池组散热系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种电动汽车的动力电池组散热系统，包括设置于电池盒内、用于对所述电池盒内的动力电池组形成定向离子风的离子发生器。其中，离子发生器是一种通过电能将气体分子电离成带电粒子，然后使带电粒子在电场力的作用下发生定向运动的部件。如此，运动中的带电粒子与空气中的众多中性气体分子发生碰撞，宏观上即形成了离子风。该离子风流经电池盒内时，即对动力电池组进行散热。由于整个散热过程中没有机械运动，不存在机械磨损，直接将电能转化为空气动能，能量转化率高，利用率也较高，自然散热效率较高。同时，杜绝了噪音和振动的产生，提高了乘坐舒适度。本发明还公开一种包括上述动力电池组散热系统的电动汽车，其有益效果如上所述。
【专利说明】
一种电动汽车及其动力电池组散热系统
技术领域
[0001]本发明涉及散热技术领域，特别涉及一种电动汽车的动力电池组散热系统。本发明还涉及一种包括上述动力电池组散热系统的电动汽车。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，汽车数量迅速增长。无论在中国国内还是其他国家，汽车数量增长都伴随着巨大的化石燃料消耗与汽车尾气排放。由此带来的化石能源枯竭与环境污染问题成为全世界关注的焦点。因此，高效清洁的纯电动汽车或油电混合动力汽车得以迅速推广应用。
[0003]电动汽车的电池的发热量随着电池输出功率的增大而增大。在汽车行驶过程中，电池输出功率在汽车的起步、加速与高速行驶阶段增长较大，电池发热量迅速增加，可能导致电池温度上升超过额定工作温度上限。温度上升将引起动力电池工作状况恶化，输出功率无法达到额定值，电池效率下降导致汽车行驶动力不足。在温度超过高温保护的临界值之后，电池将可能发生自燃甚至爆炸等危险事故。由电池发热带来的电池超温自燃等风险，对电动汽车的行业发展带来了不利因素。
[0004]目前在汽车动力电池散热方面主要采用三类散热冷却技术。其中第一类是液体冷却技术。该技术将电池直接浸入导热油等绝缘液体中或者在电池表面作绝缘层处理，再将电池浸入水等导电液体。利用液体在电池表面的对流换热作用，通过栗带动电池周围的液体流动带走电池发热量。栗带动的液体形成循环，在电池组外部与外界空气换热，将热量带至电池组外部。第二类是相变蓄热技术。该技术主要利用石蜡等材料相变时吸收热量的特点，在动力电池发热量突然增加时融化，吸收大量热量，热量再通过自身流动以及中间填充的导热材料如泡沫铜等传至电池组外部。第三类是风冷散热技术。该技术利用汽车流动进风以及辅助风机，对电池组进行强制对流换热。在该三类散热冷却技术中，液体冷却技术由于存在液体泄漏与绝缘的隐患使用较少，而相变蓄热散热技术由于存在结构复杂与散热效果差的缺点同样使用较少。风冷散热技术是目前使用最为广泛的电动汽车动力电池组散热技术。
[0005]然而，在现有技术中，风冷式汽车动力电池散热冷却系统的流体流动动力来源为风机，而风机的能量转换是先由电能转换为线圈磁场能，再转换为风机扇叶转动的机械能，机械能再转换成空气动能。能量在三个转换过程中都存在损失，由此导致了风机的散热效率低、能量利用率低。同时，风机转动存在转轴机械声与扇叶振动声，并且造成的振动容易使周围物体形成共振发声。噪音会对乘车舒适度造成不良影响。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种电动汽车的动力电池组散热系统，能够提高对动力电池组的散热效率，降低能量损耗，同时避免噪音的影响。本发明的另一目的是提供一种包括上述动力电池组散热系统的电动汽车。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车的动力电池组散热系统，包括设置于电池盒内、用于对所述电池盒内的动力电池组形成定向离子风的离子发生器。
[0008]优选地，所述离子发生器包括多级电极对和为各级所述电极对供电的电源，每级所述电极对均包括正对设置的发射极和集电极，且所述集电极的曲率半径大于所述发射极的曲率半径。
[0009]优选地，所述电源为用于使各级所述电极对产生强弱间歇变化的离子风的交流电源。
[0010]优选地，各级所述电极对均包括呈针状的发射极与呈网状的集电极或呈线状的发射极与呈网状的集电极。
[0011]优选地，还包括用于根据所述动力电池组的输出功率调节各级所述电极对中的发射极与集电极间电压的控制模块。
[0012]优选地，还包括用于检测所述动力电池组的温度并将检测数据发送给所述控制模块以使其修正电压调节值的温度传感器。
[0013]优选地，各级所述电极对设置于所述电池盒的进风口处，且各级所述电极对中的发射极的相对位置靠外。
[0014]优选地，各级所述电极对设置于所述电池盒的出风口处，且各级所述电极对中的集电极的相对位置靠外。
[0015]优选地，各级所述电极对设置于所述电池盒中的通风流道内。
[0016]本发明还提供一种电动汽车，包括动力电池组和动力电池组散热系统，其中，所述动力电池组散热系统为上述任一项所述的动力电池组散热系统。
[0017]本发明所提供的电动汽车的动力电池组散热系统，核心部件为离子发生器。其中，该离子发生器设置在用于安装动力电池组的电池盒内，主要用于在电池盒内对动力电池组形成定向离子风。离子发生器是一种通过电能将气体分子电离成带电粒子，然后使带电粒子在电场力的作用下发生定向运动的部件。在本发明中，离子发生器对电池盒内的动力电池组产生定向运动的带电粒子后，运动中的带电粒子与空气中的众多中性气体分子发生碰撞，从而发生动量转移，宏观上即形成了离子风。该离子风流经电池盒内时，即对动力电池组进行散热。因此，本发明所提供的动力电池组散热系统，通过离子发生器产生的定向离子风对动力电池组进行散热，整个散热过程中没有机械运动，不存在机械磨损，直接将电能转化为空气动能，能量转化率高，利用率也较高，自然散热效率较高。同时，在整个散热过程中没有机械运动，自然杜绝了噪音和振动的产生，提高了乘坐汽车的舒适度。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明所提供的第一种【具体实施方式】的整体结构示意图；
[0020]图2为图1的俯视图；
[0021]图3为本发明所提供的第二种【具体实施方式】的整体结构示意图。
[0022]其中，图1一图3:
[0023]电池盒一I，进风口一101，出风口一102，动力电池组一2，禺子发生器一3，电源一301，发射极一302，集电极一303。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]请参考图1，图1为本发明所提供的第一种【具体实施方式】的整体结构示意图。
[0026]在本发明所提供的第一种【具体实施方式】中，电动汽车的动力电池组散热系统主要包括离子发生器3。
[0027]其中，该离子发生器3设置在电池盒I内，主要用于对电池盒I内的动力电池组2形成定向离子风，以对其进行散热。
[0028]在关于离子发生器3的一种优选实施例中，该离子发生器3主要包括电极对和电源301。其中，电源301主要用于对电极对供电，而电极对包括发射极302和集电极303，电源301即可将正负极分别接通发射极302和集电极303，并且发射极302和集电极303针对设置，如此在电极对之间就形成了定向电场。重要的是，电极对中的发射极302和集电极303的尺寸不同，曲率半径不同，其中集电极303的曲率半径大于发射极302的曲率半径。如此，基于气体放电理论中不均匀电场的电晕放电过程特征，当曲率半径不同的电极靠近时，由于空间电场分布不均导致曲率半径较小的电极附件的气体分子产生电离，在电场力的作用下，电离之后产生的带电粒子发生定向运动。而运动的带电粒子与气体中众多的重型气体分子碰撞，发生动量转移，形成宏观上的气体流动，即离子风。
[0029]为提高粒子发生器3所形成的离子风的强度，电极对可并列设置多级。每一级电极对中均包括正对设置的发射极302和集电极303。
[0030]在关于电源301的一种优选实施例中，该电源301可以为交流电源。如此，当采用交流电源时，离子发生器3中的各级电极对就能够产生强弱间歇变化的离子风，而强弱间歇变化气流引起的扰动能够强化对动力电池组2的散热。
[0031]当然，电源301也可以是直流电源，此时高压电源301的负极与各级电极对中的发射极302相连接，而正极与集电极303相连接，如此，离子发生器3中的各级电极对就能产生稳定流动的离子风，对动力电池组2达到稳定、均匀的散热效果。
[0032]综上所述，本发明所提供的动力电池组散热系统，通过离子发生器3产生的定向离子风对动力电池组2进行散热，整个散热过程中没有机械运动，不存在机械磨损，直接将电能转化为空气动能，能量转化率高，利用率也较高，自然散热效率较高。同时，在整个散热过程中没有机械运动，自然杜绝了噪音和振动的产生，提高了乘坐汽车的舒适度。并且，由于离子发生器3中没有机械运动部件，因此自身寿命长，并且由于避免了振动发生，周围连接件等其他部件的寿命也得以延长。
[0033]另外，考虑到电极对中的发射极302与集电极303的曲率半径要求与多级电极对的并列设置，优选地，各级电极对中的发射极302可呈针状结构，同时集电极303可呈网状结构，如此形成点一面相对的结构。同时，各级电极对中的发射极302可呈线状结构，同时集电极303可呈网状结构，如此形成线一面相对的结构。当然，发射极302和集电极303还可均呈线状结构，不过发射极302的直径较小，而集电极303的直径较大。
[0034]此外，本实施例中还增设了控制模块。该控制模块主要用于根据动力电池组2的输出功率调节离子发生器3所产生的离子风的强度。由于动力电池组2在运行时会产生大量的热，而当动力电池组2的输出功率较大时，其产生热量较大，反之亦然。如此，需要对动力电池组2按需进行较精确的散热降温。具体的，控制模块可调节电源301的输出电压，使得各级电极对中的发射极302和集电极303之间的电压发生变化，而电极对中的电压越高，离子风的流速就越快，散热效率也就越高，反之亦然。
[0035]进一步的，为提高离子发生器3对动力电池组2的目标散热精确性，本实施例中还增设了反馈环节。具体的，可在电池盒I内或动力电池组2表面等位置设置温度传感器，从而检测动力电池组2的实时温度，然后温度传感器将检测到的温度值发送给控制模块，使得控制模块根据动力电池组2的实时温度值对其电压调节值进行修正。
[0036]此外，考虑到电池盒I上设置有专用于气流流入的进风口101和专用于气流流出的出风口 102，如此，离子发生器3的设置位置可以有多种变化。
[0037]在其中一种优选实施例中，离子发生器3中的各级电极对可设置在电池盒I的进风口 101处，并且各级电极对中的发射极302的设置位置相对靠外，集电极303相对靠内。此处的“内外”即为以进风口 101为标准，靠近电池盒I内部的位置为内，而远离电池盒I内部的位置为外。如此设置，离子发生器3运行时，带电粒子从发射极302往集电极303运动，从而将进风口 101外界的气流带动往电池盒I内部流动，宏观上形成对电池盒I内部的动力电池组2吹气的离子风，之后离子风在电池盒I内吸收了动力电池组2的热量后，即从出风口 102处流出，此为“吹风式”散热模式。
[0038]在另一种优选实施例中，离子发生器3中的各级电极对可设置在电池盒I的出风口102处，并且各级电极对中的发射极302的设置位置相对靠内，集电极303相对靠外。如此设置，离子发生器3运行时，带电粒子从发射极302往集电极303运动，从而将出风口 102内部的气流带动往电池盒I外部流动，宏观上形成对电池盒I内部空间的抽吸效果，气流从进风口1I处被抽出，途中吸收动力电池组2的热量后，再从出风口 102处流出，此为“抽风式”散热模式。
[0039]在另一种优选实施例中，考虑到离子发生器2中的电极对的体积很小，发射极302和集电极303之间的距离也很小(若干毫米)，如此可将离子发生器3中的各级电极对直接设置在电池盒I内，比如设置在各个动力电池组2所形成的流道内等位置。如此设置，电池盒I上即可无需再设置进风口 101与出风口 102，缩短了电池盒I的整体尺寸，提高了电动汽车上电池动力系统的结构紧凑度，同时在空间有限的电动汽车上，有可能置入更多的电池盒I，提尚动力。
[0040]本发明还提供一种电动汽车，包括动力电池组2和动力电池组散热系统，其中，该动力电池组散热系统与前述内容相同，此处不再赘述。
[0041]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种电动汽车的动力电池组散热系统，其特征在于，包括设置于电池盒(I)内、用于对所述电池盒(I)内的动力电池组(2)形成定向离子风的离子发生器(3)。2.根据权利要求1所述的动力电池组散热系统，其特征在于，所述离子发生器(3)包括多级电极对和为各级所述电极对供电的电源(301)，每级所述电极对均包括正对设置的发射极(302)和集电极(303)，且所述集电极(303)的曲率半径大于所述发射极(302)的曲率半径。3.根据权利要求2所述的动力电池组散热系统，其特征在于，所述电源(301)为用于使各级所述电极对产生强弱间歇变化的离子风的交流电源。4.根据权利要求3所述的动力电池组散热系统，其特征在于，各级所述电极对均包括呈针状的发射极(302)与呈网状的集电极(303)或呈线状的发射极(302)与呈网状的集电极(303)。5.根据权利要求2所述的动力电池组散热系统，其特征在于，还包括用于根据所述动力电池组(2)的输出功率调节各级所述电极对中的发射极(302)与集电极(303)间电压的控制丰旲块。6.根据权利要求5所述的动力电池组散热系统，其特征在于，还包括用于检测所述动力电池组(2)的温度并将检测数据发送给所述控制模块以使其修正电压调节值的温度传感器。7.根据权利要求2-6任一项所述的动力电池组散热系统，其特征在于，各级所述电极对设置于所述电池盒(I)的进风口(101)处，且各级所述电极对中的发射极(302)的相对位置靠外。8.根据权利要求2-6任一项所述的动力电池组散热系统，其特征在于，各级所述电极对设置于所述电池盒(I)的出风口(102)处，且各级所述电极对中的集电极(303)的相对位置靠外。9.根据权利要求2-6任一项所述的动力电池组散热系统，其特征在于，各级所述电极对设置于所述电池盒(I)中的通风流道内。10.一种电动汽车，包括动力电池组(2)和动力电池组散热系统，其特征在于，所述动力电池组散热系统为权利要求1-9任一项所述的动力电池组散热系统。
【文档编号】H01M10/613GK106058380SQ201610683219
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月17日
【发明人】王长宏, 苏晓键, 冯杰
【申请人】广东工业大学