一种含抛物型导流板的Z型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含抛物型导流板的z型空气冷却系统。

背景技术：

新能源汽车尤其是电动汽车行业的迅猛发展为节能减排、保护生态环境提供了新的契机。动力电池组作为电动汽车的核心部件之一，对电动汽车的性能起着关键作用。动力电池组在充放电过程中产生的热量若不能被及时带走，将容易引起电池组热点温度较高和整体温差较大等问题，这些问题将影响电池的性能和使用寿命。因此，能否有效地对动力电池组进行散热，降低其热点温度和温差，成为发展电动汽车的关键。在众多电池热管理系统中，空气冷却系统因成本较低而成为最常用的电池组冷却系统。针对空气冷却系统可以有多种结构设计方案，常见的空气冷却系统中，进口导流板和出口导流板多为直线型，没有充分考虑各个冷却流道空气流量相差较大，电池组温度不均匀性较高的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种用于动力电池组散热的含抛物型导流板的z型空气冷却系统，所述系统在不增加系统体积和控制能耗的前提下，显著降低了电池组的热点温度，并减小了电池组温差。

本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现：

一种含抛物型导流板的z型空气冷却系统，所述系统包括进口段、进口导流板、若干冷却流道、出口导流板、出口段和动力电池组，进口导流板和出口导流板分布在与动力电池组保持一定间距的上下两侧，其中进口导流板为抛物线型，动力电池组中各个相邻单体电池间的间距形成冷却流道，进口段与进口导流板连接，出口段与出口导流板连接，冷却空气进入进口段后，在进口导流板的作用下进入冷却流道，穿过冷却流道，在出口导流板的作用下汇合，最后通过出口段离开冷却系统。

进一步地，进口段和出口段相互平行，并与冷却流道方向垂直，分别位于动力电池组的两侧，且方向相反，整个系统呈z型流道。

进一步地，所述动力电池组中各个相邻单体电池间的冷却流道相互平行且流道间距相等。

进一步地，进口导流板的形状为抛物线型，具体为：假设冷却流道的宽度为d，每个单体电池的宽度为d，动力电池组中单体电池的个数为n，进口导流板与动力电池组形成的进口流道，最靠近进口段方向的流道截面宽度为l1，距进口段最远处的流道截面宽度为l2，则从进口段开始计数，第一个单体电池进口段方向距离d处流道的截面宽度为l1，另一侧远离进口段方向距离[(n+1)×d+n×d]处的流道截面宽度为l2，上述二者中点处，即n×(d+d)/2处的流道截面宽度为(l1+l2)/2，进口导流板形状为抛物型，通过上述三个特征点(d,l1)、(n×(d+d)/2,(l1+l2)/2)、([(n+1)×d+n×d],l2)。

进一步地，所述出口导流板为直线型，且与冷却流道方向垂直，出口导流板与动力电池组形成的流道每个截面宽度均相同。

进一步地，所述进口段和出口段的宽度与进口导流板、出口导流板的宽度相同。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型提供的一种含抛物型导流板的z型空气冷却系统，通过采用非线性导流板改善冷却流道间流量的均匀性，显著降低了电池组的热点温度和温差。

2、本实用新型提供的一种含抛物型导流板的z型空气冷却系统，导流板形状为光滑的抛物线型，易于加工，便于实现工程应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例含抛物型导流板z型空气冷却系统的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例含抛物型导流板z型空气冷却系统的正视图。

其中，1-进口段，2-进口导流板，3-冷却流道，4-出口导流板，5-出口段，6-动力电池组。

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：

如图1所示，本实施例提供了一种含抛物型导流板的z型空气冷却系统，所述系统包括进口段(1)、进口导流板(2)、若干冷却流道(3)、出口导流板(4)、出口段(5)和动力电池组(6)，进口导流板(2)和出口导流板(4)分布在与动力电池组(6)保持一定间距的上下两侧，其中进口导流板(2)为抛物线型，动力电池组(6)中各个相邻单体电池间的间距形成冷却流道(3)，进口段(1)与进口导流板(2)连接，出口段(5)与出口导流板(4)连接，冷却空气进入进口段(1)后，在进口导流板(2)的作用下进入冷却流道(3)，穿过冷却流道(3)，在出口导流板(4)的的作用下汇合，最后通过出口段(5)离开冷却系统。

其中，进口导流板(2)的形状为抛物线型，具体为：假设冷却流道的宽度为d，每个单体电池的宽度为d，动力电池组中单体电池的个数为n，进口导流板与动力电池组形成的进口流道，最靠近进口段方向的流道截面宽度为l1，距进口段最远处的流道截面宽度为l2，则从进口段开始计数，第一个单体电池进口段方向距离d处流道的截面宽度为l1，另一侧远离进口段方向距离[(n+1)×d+n×d]处的流道截面宽度为l2，上述二者中点处，即n×(d+d)/2处的流道截面宽度为(l1+l2)/2，进口导流板形状为抛物型，通过上述三个特征点(d,l1)、(n×(d+d)/2,(l1+l2)/2)、([(n+1)×d+n×d],l2)。

本实施例的动力电池空气冷却系统正视图如图2所示，电池尺寸为16mm×65mm×151mm，电池的热容为1337j/(kgk)，密度为1542.9kg/m³，热导率为1.05w/(m·k)、21.1w/(m·k)、21.1w/(m·k)；电池个数为12个，形成13个并行冷却流道，流道间距为3mm；进口冷却空气温度为298.15k，流量为0.015m³/s。进口段和出口段的截面宽度均为20mm，进口流道的右侧截面宽度为1mm，则进口抛物型导流板经过坐标点(0.003,0.02)，(0.114,0.0095)和(0.231,0.001)，进口流道不同位置的截面宽度满足以下表达式：

y＝-0.0963x²+0.1059x-0.0203

出口导流板为直线型，出口流道截面宽度均为20mm。

采用数值模拟方法计算本实施例的温度场得到电池组温差为1.3k，热点温度为311.3k，系统进出口压差为60.8pa；而传统的直线型导流板的z型并行空气冷却系统对应的电池组温差为9.7k，热点温度为336.4k，系统进出口压差为47.3pa。可以看出，本实用新型在系统压力增加29％的情况下，电池组热点温度降低了5.1k，温差减小了87％，同时系统的总体积并没有增加。由此可见，本实用新型在少增加功耗的情况下，显著提高了电池热管理空气冷却系统的散热性能，达到了降低动力电池组的热点温度和减少温差的目的。

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。