【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种风冷式均温板、自均温电池包结构体及其适配验证方法。
技术介绍
1、作为一种高能量密度的储能装置，锂离子电池已被广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域。在汽车领域，新能源汽车发展迅速，正在加速取代传统燃油车。但无论是磷酸铁锂还是三元锂，在过高或过低的温度下，锂离子电池均会性能不佳，造成例如能量供应不足、快速降解甚至多种安全问题。界内普遍认为锂电池的工作温度区间应控制在25℃—45℃，无论温度高于还是低于这个温度范围，都会导致电池充放电性能和循环寿命下降，甚至可能发生热失控。当电动汽车处于长时间充放电时，电池包内温度会持续上升。尤其当电池在高倍率放电下，温度急剧上升，而电池包的内部空间有限，若不采取措施进行有效的散热，则会降低电池使用性能和寿命，严重时还会出现冒烟、自燃、爆炸等现象。因此，有必要加入电池冷却系统来对其进行散热，使锂离子动力电池在工作时始终处于安全的温度区间，这对提升车辆续航里程和行驶安全等方面都具有重要的现实意义。
2、现阶段热管理大致分为液体冷却与空气冷却，液体冷却虽然控温能力虽然强于空气冷却，但是造价较高，维修困难；空气冷却是目前最常用的一种热管理方法，现阶段因外界环境温度导致，电池与外界换热能力不足以支持准确控制电池包温度，控温效果不佳，这将降低了车辆的续航能力。
3、均温板在换热率方面具有显著优势。然而,传统均温板的冷凝段较长,需要大量安装空间,不适用于车载电池包的紧凑设计。本专利提出一种冷凝段中空翅片结构的异形均温板，在控制电池包最高温和均温性在合理范围内的基础
技术实现思路
1、为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种风冷式均温板、自均温电池包结构体及其适配验证方法，以解决上述问题。
2、一种风冷式均温板，包括散热板体、上纳液金属层、下纳液金属层、外防护层、多个上中空翅片和多个下中空翅片，所述散热板体为条形板体，散热板体一端的上侧沿其长度方向加工有上槽，上槽内设置有上纳液金属层，上纳液金属层的顶面与散热板体的上侧相齐平设置，散热板体的下侧沿其长度方向加工有下槽，下槽处于上槽的正下方，下槽内设置有下纳液金属层，下纳液金属层的底面与散热板体的下侧相齐平设置，所述散热板体另一端一体连接有多个上中空翅片和多个下中空翅片，多个上中空翅片沿散热板体的长度方向均匀布置在散热板体的上侧，多个下中空翅片沿散热板体的长度方向均匀布置在散热板体的下侧，上中空翅片和下中空翅片一一对应设置，散热板体、多个上中空翅片和多个下中空翅片的外壁上设置有外防护层。
3、作为优选方案：所述散热板体包括冷凝段、蒸汽段和蒸发段，所述冷凝段内沿其长度方向加工有冷凝腔，蒸汽段内沿其长度方向加工有蒸汽腔，蒸发段内沿其长度方向加工有蒸发腔；所述冷凝段通过冷凝腔与蒸汽段中蒸汽腔的一端相连通，蒸汽腔的另一端与蒸发段中蒸发腔的一端相连通，所述多个上中空翅片分别一体连接在冷凝段的上侧，每个上中空翅片与冷凝腔相连通设置，所述多个下中空翅片分别一体连接在冷凝段的下侧，每个下中空翅片与冷凝腔相连通设置。
4、作为优选方案：冷凝段的长度小于或等于蒸发段长度的三分之一，蒸汽段的长度小于或等于冷凝段长度的五分之一。
5、作为优选方案：每个上中空翅片内设置有第一空腔，每个下中空翅片内设置有第二空腔。
6、一种自均温电池包结构体，利用具体实施方式一、二、三或四所述的一种风冷式均温板组成，包括通风盖、插座和自均温电池包结构体，插座水平设置，自均温电池包结构体设置在插座内，自均温电池包结构体的底部与插座可拆卸连接，通风盖设置在插座上，自均温电池包结构体的顶部与通风盖可拆卸连接，通风盖的内壁上设置有风道，通风盖上分别加工有出风口和进风口，出风口和进风口分别与风道相连通设置，自均温电池包结构体由多个均温竖向长板和多个电池包组成，多个均温竖向长板竖直并列设置，每两个相邻的均温竖向长板之间设置有多个电池包，每个均温竖向长板由多个风冷式均温板竖直排列形成；
7、每个风冷式均温板包括散热板体、上纳液金属层、下纳液金属层、外防护层、多个上中空翅片和多个下中空翅片，散热板体为条形板体，散热板体一端的上侧沿其长度方向加工有上槽，上槽内设置有上纳液金属层，上纳液金属层的顶面与散热板体的上侧相齐平设置，散热板体的下侧沿其长度方向加工有下槽，下槽处于上槽的正下方，下槽内设置有下纳液金属层，下纳液金属层的底面与散热板体的下侧相齐平设置，散热板体另一端一体连接有多个上中空翅片和多个下中空翅片，多个上中空翅片沿散热板体的长度方向均匀布置在散热板体的上侧，多个下中空翅片沿散热板体的长度方向均匀布置在散热板体的下侧，上中空翅片和下中空翅片一一对应设置，外防护层包裹在散热板体、多个上中空翅片和多个下中空翅片的外壁上；每个风冷式均温板中的多个上中空翅片和多个下中空翅片朝向通风盖设置。
8、作为优选方案：出风口包括多个圆形口，多个圆形口沿通风盖的宽度方向依次加工形成，每个圆形口内设置有一个风扇。
9、一种自均温电池包结构体的适配验证方法，用于形成具体实施方式五或六所述的自均温电池包结构体，其特征在于：包括以下步骤：
10、s1.建模：利用建模软件对风冷式均温板进行3d建模；
11、s2.优化参数确定：以上中空翅片和下中空翅片的总数量作为优化参数a，上中空翅片的宽度作为优化参数b，上中空翅片的长度作为优化参数c、上中空翅片的水平角度作为优化参数d，以散热板体中蒸发段的外壳平均温度为目标参数，对优化参数a、b、c和d各选取三个不同水平，设计正交试验，根据制作正交试验表中的正交表选择l9(34)的数值；
12、s3.仿真实验：仿真计算是在comsol软件中完成，建立多孔芯和蒸汽室的2d中空翅片均温板仿真模型，将风冷式均温板的下端与需要散热的热源相贴靠；风冷式均温板通过多个上中空翅片和多个下中空翅片进行散热冷却；
13、物理场设置：蒸汽腔(1-2-1)分别与上纳液金属层(2)和下纳液金属层(3)的接触表面为腔芯界面，使用层流节点求解蒸汽段(1-2)中的层流，层流的指定压力p等于腔芯界面上的饱和蒸气压ph2o,sat(t)：
14、p＝ph20,sat(t)
15、通过上式计算结果表明水和气相在解蒸汽段(1-2)处于平衡状态时，蒸气压随温度的增加而增加，从而驱动蒸汽从高温区域到低温区域移动，对于上纳液金属层和下纳液金属层表面上的液体流动，使用bringkman方程接口进行求解，腔-芯界面上的速度根据腔侧的蒸汽流率进行计算，采用多孔介质传热接口求解风冷式均温板中板壁、上纳液金属层、下纳液金属层以及蒸汽段的传热量，并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风冷式均温板，其特征在于：包括散热板体(1)、上纳液金属层(2)、下纳液金属层(3)、外防护层(4)、多个上中空翅片(7)和多个下中空翅片(8)，所述散热板体(1)为条形板体，散热板体(1)一端的上侧沿其长度方向加工有上槽(5)，上槽(5)内设置有上纳液金属层(2)，上纳液金属层(2)的顶面与散热板体(1)的上侧相齐平设置，散热板体(1)的下侧沿其长度方向加工有下槽(6)，下槽(6)处于上槽(5)的正下方，下槽(6)内设置有下纳液金属层(3)，下纳液金属层(3)的底面与散热板体(1)的下侧相齐平设置，所述散热板体(1)另一端一体连接有多个上中空翅片(7)和多个下中空翅片(8)，多个上中空翅片(7)沿散热板体(1)的长度方向均匀布置在散热板体(1)的上侧，多个下中空翅片(8)沿散热板体(1)的长度方向均匀布置在散热板体(1)的下侧，上中空翅片(7)和下中空翅片(8)一一对应设置，散热板体(1)、多个上中空翅片(7)和多个下中空翅片(8)的外壁上设置有外防护层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种风冷式均温板，其特征在于：所述散热板体(1)包括冷凝段(1-1)、蒸
3.根据权利要求2所述的一种风冷式均温板，其特征在于：冷凝段(1-1)的长度小于或等于蒸发段(1-3)长度的三分之一，蒸汽段(1-2)的长度小于或等于冷凝段(1-1)长度的五分之一。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种风冷式均温板，其特征在于：每个上中空翅片(7)内沿其长度方向加工有第一空腔(7-1)，每个下中空翅片(8)内沿其长度方向加工有第二空腔(8-1)。
5.一种自均温电池包结构体，利用权利要求1、2、3或4所述的一种风冷式均温板组成，其特征在于：包括通风盖(10)、插座(20)和自均温电池包结构体(30)，插座(20)水平设置，自均温电池包结构体(30)设置在插座(20)内，自均温电池包结构体(30)的底部与插座(20)可拆卸连接，通风盖(10)设置在插座(20)上，自均温电池包结构体(30)的顶部与通风盖(10)可拆卸连接，通风盖(10)的内壁上设置有风道，通风盖(10)上分别加工有出风口(12)和进风口，出风口(12)和进风口分别与风道相连通设置，自均温电池包结构体(30)由多个均温竖向长板(30-1)和多个电池包(30-2)组成，多个均温竖向长板(30-1)竖直并列设置，每两个相邻的均温竖向长板(30-1)之间设置有多个电池包(30-2)，每个均温竖向长板(30-1)由多个风冷式均温板竖直排列形成；
6.根据权利要求5所述的自均温电池包结构体，其特征在于：出风口(12)包括多个圆形口(12-1)，多个圆形口(12-1)沿通风盖(10)的宽度方向依次加工形成，每个圆形口(12-1)内设置有一个风扇(12-2)。
7.一种自均温电池包结构体的适配验证方法，用于形成权利要求5或6所述的自均温电池包结构体，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种风冷式均温板，其特征在于：包括散热板体(1)、上纳液金属层(2)、下纳液金属层(3)、外防护层(4)、多个上中空翅片(7)和多个下中空翅片(8)，所述散热板体(1)为条形板体，散热板体(1)一端的上侧沿其长度方向加工有上槽(5)，上槽(5)内设置有上纳液金属层(2)，上纳液金属层(2)的顶面与散热板体(1)的上侧相齐平设置，散热板体(1)的下侧沿其长度方向加工有下槽(6)，下槽(6)处于上槽(5)的正下方，下槽(6)内设置有下纳液金属层(3)，下纳液金属层(3)的底面与散热板体(1)的下侧相齐平设置，所述散热板体(1)另一端一体连接有多个上中空翅片(7)和多个下中空翅片(8)，多个上中空翅片(7)沿散热板体(1)的长度方向均匀布置在散热板体(1)的上侧，多个下中空翅片(8)沿散热板体(1)的长度方向均匀布置在散热板体(1)的下侧，上中空翅片(7)和下中空翅片(8)一一对应设置，散热板体(1)、多个上中空翅片(7)和多个下中空翅片(8)的外壁上设置有外防护层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种风冷式均温板，其特征在于：所述散热板体(1)包括冷凝段(1-1)、蒸汽段(1-2)和蒸发段(1-3)，所述冷凝段(1-1)内沿其长度方向加工有冷凝腔(1-1-1)，蒸汽段(1-2)内沿其长度方向加工有蒸汽腔(1-2-1)，蒸发段(1-3)内沿其长度方向加工有蒸发腔(1-3-1)；所述冷凝段(1-1)通过冷凝腔(1-1-1)与蒸汽段(1-2)中蒸汽腔(1-2-1)的一端相连通，蒸汽腔(1-2-1)的另一端与蒸发段(1-3)中蒸发腔(1-3-1)的一端相连通，所述多个上中空翅片(7)分别一体连接在冷凝段(1-1)的上侧，每个上中空翅片(7)与冷凝腔(1-1-1)相连通设置，所述多个下中空翅片(8)分别一体连接在冷凝段(1-1)的下侧，每个下中空...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚嘉，文海龙，程阳，杨智颖，伍德坚，覃维伦，姚日灿，卢伟，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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