本實(shí)用新型屬于用于直接轉(zhuǎn)變化學(xué)能為電能的方法或裝置、例如電池組的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能提高動(dòng)力電池系統(tǒng)的散熱效率、提升散熱效果、以不同的模式完成不同的電池模組的散熱問題的動(dòng)力電池系統(tǒng)用熱管翅片的冷卻裝置。

背景技術(shù)：

近年來，在國(guó)家的支持和市場(chǎng)的利好等條件下，動(dòng)力鋰離子電池行業(yè)發(fā)展非常迅速，其應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到了電動(dòng)大巴、電動(dòng)小汽車、微公交和儲(chǔ)能等領(lǐng)域。隨著動(dòng)力鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用，越來越多的問題日益凸顯，尤其是動(dòng)力電池系統(tǒng)的散熱問題。

電動(dòng)汽車行駛的驅(qū)動(dòng)力來源于動(dòng)力電池系統(tǒng)，動(dòng)力電池系統(tǒng)在充/放電過程中產(chǎn)生的大量的熱量會(huì)使電池溫度升高，進(jìn)而使動(dòng)力電池系統(tǒng)的性能大幅下降。研究表明，當(dāng)鋰電池的溫度超過45℃時(shí)，其循環(huán)壽命將大幅下降；此外，由于高溫會(huì)使鋰離子電池的副反應(yīng)增加，出于保護(hù)電池的目的，會(huì)對(duì)電池的充/放電功率進(jìn)行限制。

現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻方式基本是單一的自然冷卻、風(fēng)冷和液冷。常規(guī)的自然冷卻方式對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)冷卻的效率比較低，難以滿足大部分情況下的散熱要求，而冷卻效率比較高的強(qiáng)制風(fēng)冷和液冷等方式成本較高、系統(tǒng)較為復(fù)雜以及存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)；常規(guī)的強(qiáng)制風(fēng)冷存在著散熱效率低、散熱均勻性差和風(fēng)道復(fù)雜等問題，此外，目前的強(qiáng)制風(fēng)冷設(shè)計(jì)難以滿足箱體IP67設(shè)計(jì)的要求；常規(guī)的液冷系統(tǒng)一般都是將液冷管路和液冷板放置在電池箱體內(nèi)部，這樣的設(shè)計(jì)不僅使得整個(gè)液冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且將冷卻液引入電池箱體內(nèi)，存在著冷卻液泄漏的安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻方式為固定式，沒有擴(kuò)展性，針對(duì)一種產(chǎn)品只能固定采用一種冷卻模式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有技術(shù)中，冷卻方式基本是單一的自然冷卻、風(fēng)冷和液冷，而導(dǎo)致的無(wú)法兼顧冷卻效率、系統(tǒng)復(fù)雜程度高和存在安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻方式為固定式，沒有擴(kuò)展性，存在著針對(duì)一種產(chǎn)品只能固定采用一種冷卻模式的問題，進(jìn)而提供了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池系統(tǒng)用熱管翅片的冷卻裝置。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種動(dòng)力電池系統(tǒng)用熱管翅片的冷卻裝置，包括電池箱體，所述電池箱體內(nèi)并列設(shè)有若干電池模組群，所述電池模組群配合設(shè)有熱管組，所述熱管組的兩端部穿過電池箱體，所述熱管組的兩端部連接有散熱翅片。

優(yōu)選地，所述電池模組群包括并列設(shè)置的2排電池模組，所述熱管組設(shè)于2排電池模組間，所述熱管組和任一電池模組間還設(shè)有導(dǎo)熱膠層。

優(yōu)選地，所述散熱翅片外側(cè)包覆設(shè)有液冷流道外殼，所述任一液冷流道外殼上設(shè)有冷卻液入口和冷卻液出口，所述2個(gè)液冷流道外殼上的冷卻液入口通過分流管連接冷卻液輸入管，所述2個(gè)液冷流道外殼上的冷卻液出口通過匯流管連接冷卻液輸出管。

優(yōu)選地，所述冷卻液入口和冷卻液出口均設(shè)置在液冷流道外殼的前端部。

優(yōu)選地，所述散熱翅片外側(cè)包覆設(shè)有風(fēng)道外殼，所述任一風(fēng)道外殼上設(shè)有冷卻風(fēng)入口和冷卻風(fēng)出口。

優(yōu)選地，所述冷卻風(fēng)入口設(shè)于風(fēng)道外殼的前端，所述冷卻風(fēng)出口設(shè)于風(fēng)道外殼的后端。

優(yōu)選地，所述冷卻風(fēng)出口處配合設(shè)有風(fēng)扇。

本實(shí)用新型提供了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的動(dòng)力電池系統(tǒng)用熱管翅片的冷卻裝置，通過在電池箱體內(nèi)并列設(shè)置若干電池模組群，為每個(gè)電池模組群配合設(shè)置熱管組，熱管組的兩端部穿過電池箱體后連接散熱翅片，采用熱管組建立高速的傳熱通道，可以快速、均勻地將電池產(chǎn)生的熱量傳遞到電池箱體的外部；電池產(chǎn)生的熱量被傳遞到電池箱體的外部之后，可以利用自然風(fēng)將該熱量傳遞到周圍環(huán)境中去，散熱翅片裸露在空氣中，散熱翅片隨電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)，與周圍環(huán)境中的空氣有一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣強(qiáng)化了換熱，在節(jié)省了成本、能耗和空間的前提下提高了散熱效率，也可以裝配其他的機(jī)構(gòu)，為不同的產(chǎn)熱量的電池模組群適配風(fēng)冷通道或液冷通道，可以兼有冷卻效率高、系統(tǒng)復(fù)雜程度低和安全性高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可擴(kuò)展性強(qiáng)，冷卻方式可以依據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需求隨機(jī)調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)化程度高；有別于現(xiàn)有技術(shù)，冷卻工質(zhì)不進(jìn)入電池箱體內(nèi)部，對(duì)于強(qiáng)制風(fēng)冷來說很容易做到IP67，對(duì)于液冷則是完全避免了冷卻液在電池箱體內(nèi)部泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，輕松實(shí)現(xiàn)電池箱體的IP67設(shè)計(jì)，節(jié)省了空間與成本，提高了動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的爆炸圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的爆炸圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例3的爆炸圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的電池模組群的剖視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型的散熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖所示，本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力電池系統(tǒng)用熱管翅片的冷卻裝置，包括電池箱體1，所述電池箱體1內(nèi)并列設(shè)有若干電池模組群2，所述電池模組群2配合設(shè)有熱管組3，所述熱管組3的兩端部穿過電池箱體1，所述熱管組3的兩端部連接有散熱翅片4。

本實(shí)用新型中，在電池箱體1內(nèi)并列設(shè)置若干電池模組群2，為每個(gè)電池模組群2配合設(shè)置熱管組3，熱管組3的兩端部穿過電池箱體1后連接散熱翅片4，采用熱管組3建立高速的傳熱通道，可以快速、均勻地將電池模組群2的熱量傳遞到電池箱體1的外部。

本實(shí)用新型中，考慮到熱管優(yōu)異的傳熱性能及結(jié)構(gòu)設(shè)置的合理性，熱管組3一般采用單排結(jié)構(gòu)即可。

本實(shí)用新型中，電池模組群2的熱量被傳遞到電池箱體1的外部之后，可以利用自然風(fēng)將該熱量傳遞到外部環(huán)境中去，散熱翅片4裸露在空氣中，當(dāng)散熱翅片4隨電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)，與環(huán)境空氣產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，既節(jié)省了成本、能耗和空間，同時(shí)又強(qiáng)化了換熱，提高了散熱速度，也可以裝配其他的機(jī)構(gòu)，為不同的產(chǎn)熱量的電池模組群2適配風(fēng)冷通道或液冷通道。

本實(shí)用新型兼有冷卻效率高、系統(tǒng)復(fù)雜程度低和安全性高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可擴(kuò)展性強(qiáng)，冷卻方式可以依據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需求隨機(jī)調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)化程度高；有別于現(xiàn)有技術(shù)，冷卻工質(zhì)不進(jìn)入電池箱體1內(nèi)部，對(duì)于強(qiáng)制風(fēng)冷來說很容易做到IP67，對(duì)于液冷則是完全避免了冷卻液在電池箱體1內(nèi)部泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，輕松實(shí)現(xiàn)電池箱體1的IP67設(shè)計(jì)，節(jié)省了空間與成本。

本實(shí)用新型中，當(dāng)采用此種結(jié)構(gòu)為實(shí)施例1時(shí)，采用熱管組3在電池箱體1內(nèi)部的電池模組群2與電池箱體1外部的散熱翅片4之間建立一條高速的傳熱通道，將電池產(chǎn)生的熱量快速地傳遞到電池箱體1外部的散熱翅片4上去，由于熱管組3的熱傳遞阻力非常小，散熱效率非常高，電池箱體1內(nèi)部的散熱不均勻問題將被減弱，此外，電池模組群2的熱量通過熱管組3傳遞到電池箱體1外部，電池箱體1的密封得到保證，保證了電池箱體1的IP67設(shè)計(jì)。

本實(shí)用新型中，將散熱翅片4裸露在外部空氣中，當(dāng)電動(dòng)汽車以速度v行駛時(shí)，整個(gè)電池箱體1帶動(dòng)散熱翅片4以速度v運(yùn)動(dòng)，散熱翅片4與外部環(huán)境中的空氣存在大小為v的相對(duì)速度，該相對(duì)速度可以強(qiáng)化散熱翅片4與空氣之間的換熱，提升換熱效率。

所述電池模組群2包括并列設(shè)置的2排電池模組5，所述熱管組3設(shè)于2排電池模組5間，所述熱管組3和任一電池模組5間還設(shè)有導(dǎo)熱膠層6。

本實(shí)用新型中，電池模組群2包括并列設(shè)置的2排電池模組5，并將熱管組3設(shè)于2排電池模組5間，這使得每一熱管組3可以同時(shí)冷卻2排電池模組5，節(jié)省了空間與成本，同時(shí)亦便于完成熱管組3與散熱翅片4間相對(duì)位置的固定，保證散熱效果。

本實(shí)用新型中，為了進(jìn)一步降低熱管組3表面與對(duì)應(yīng)的2排電池模組5表面的接觸熱阻，在2排電池模組5和熱管組3間分別設(shè)置導(dǎo)熱膠層6，并通過一定的預(yù)緊力來保證熱管組3、導(dǎo)熱膠層6和電池模組5之間的緊密接觸。

所述散熱翅片4外側(cè)包覆設(shè)有液冷流道外殼7，所述任一液冷流道外殼7上設(shè)有冷卻液入口8和冷卻液出口9，所述2個(gè)液冷流道外殼7上的冷卻液入口8通過分流管10連接冷卻液輸入管11，所述2個(gè)液冷流道外殼7上的冷卻液出口9通過匯流管12連接冷卻液輸出管13。

所述冷卻液入口8和冷卻液出口9均設(shè)置在液冷流道外殼7的前端部。

本實(shí)用新型中，實(shí)施例2為在散熱翅片4外側(cè)包覆設(shè)置液冷流道外殼7，即本實(shí)用新型的實(shí)施例1的自然風(fēng)冷模式可以擴(kuò)展為實(shí)施例2的液冷模式。

本實(shí)用新型中，當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，任一液冷流道外殼7上設(shè)置有冷卻液入口8和冷卻液出口9，冷卻液入口8用于導(dǎo)入冷卻液進(jìn)行冷卻作業(yè)，冷卻液出口9用于導(dǎo)出換熱后的冷卻液。

本實(shí)用新型中，2個(gè)液冷流道外殼7上的冷卻液入口8通過分流管10連接有冷卻液輸入管11，2個(gè)液冷流道外殼7上的冷卻液出口9通過匯流管12連接冷卻液輸出管13，即冷卻液在一整個(gè)冷卻過程中，順次流經(jīng)冷卻液輸入管11、分流管10、冷卻液入口8、散熱翅片4、冷卻液出口9、匯流管12和冷卻液輸出管13。

本實(shí)用新型中，電池箱體1兩側(cè)分別與一個(gè)液冷流道外殼7貼緊，貼合處無(wú)間隙，電池箱體1、散熱翅片4和液冷流道外殼7形成兩個(gè)液冷流道，這兩個(gè)液冷流道分別只有兩個(gè)開口：冷卻液通過冷卻液輸入管11進(jìn)入液冷系統(tǒng)，經(jīng)過分流管10流入兩個(gè)液冷流道外殼7，冷卻液流經(jīng)液冷流道外殼7時(shí)將散熱翅片4上的熱量帶走，冷卻液在液冷流道外殼7內(nèi)循環(huán)之后流入?yún)R流管12并經(jīng)過冷卻液輸出管13流出液冷系統(tǒng)。

本實(shí)用新型中，這種結(jié)構(gòu)保證了熱管組3兩端部的冷卻作業(yè)的一致，不會(huì)產(chǎn)生兩側(cè)降溫不一致而影響電池模組群2的工作的問題，同時(shí)冷卻液不會(huì)流入電池箱體1的內(nèi)部，保證了電池箱體1內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定，避免了冷卻液在電池箱體1內(nèi)部泄露的風(fēng)險(xiǎn)，保證了電池模組群2的安全。

本實(shí)用新型中，冷卻液入口8和冷卻液出口9均設(shè)置在液冷流道外殼7的前端部，保證了冷卻液輸入管11和冷卻液輸出管13設(shè)置的便利性，保證了管路分布的合理。

所述散熱翅片4外側(cè)包覆設(shè)有風(fēng)道外殼14，所述任一風(fēng)道外殼14上設(shè)有冷卻風(fēng)入口15和冷卻風(fēng)出口16。

所述冷卻風(fēng)入口15設(shè)于風(fēng)道外殼14的前端，所述冷卻風(fēng)出口16設(shè)于風(fēng)道外殼14的后端。

所述冷卻風(fēng)出口16處配合設(shè)有風(fēng)扇17。

本實(shí)用新型中，實(shí)施例3為在散熱翅片4外側(cè)包覆設(shè)置風(fēng)道外殼14，即本實(shí)用新型的實(shí)施例1的自然風(fēng)冷模式可以擴(kuò)展為實(shí)施例3的強(qiáng)制風(fēng)冷模式。

本實(shí)用新型中，當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，任一風(fēng)道外殼14上設(shè)置有冷卻風(fēng)入口15和冷卻風(fēng)出口16，冷卻風(fēng)入口15用于導(dǎo)入冷風(fēng)進(jìn)行冷卻作業(yè)，冷卻風(fēng)出口16用于導(dǎo)出換熱后的風(fēng)。

本實(shí)用新型中，電池箱體1兩側(cè)分別與一個(gè)風(fēng)道外殼14貼緊，貼合處無(wú)間隙，電池箱體1、散熱翅片4和風(fēng)道外殼14形成兩個(gè)冷卻風(fēng)道，這兩個(gè)冷卻風(fēng)道分別只有兩個(gè)開口：冷卻風(fēng)入口15和冷卻風(fēng)出口16，冷卻風(fēng)通過冷卻風(fēng)入口15流入風(fēng)道外殼14，并通過冷卻風(fēng)出口16排入環(huán)境中去。

本實(shí)用新型中，為了保證最大程度地對(duì)散熱翅片4進(jìn)行風(fēng)冷換熱，一般情況下，冷卻風(fēng)入口15設(shè)置在風(fēng)道外殼14的前端，冷卻風(fēng)出口16設(shè)置在風(fēng)道外殼14的后端，保證冷卻風(fēng)從風(fēng)道外殼14的前端流至后端，給散熱翅片4進(jìn)行全面的風(fēng)冷換熱。

本實(shí)用新型中，為了保證冷卻風(fēng)在進(jìn)行了風(fēng)冷換熱后能夠順利的排出，故在冷卻風(fēng)出口16處配合設(shè)置了風(fēng)扇17，保證了散熱的效率。

本實(shí)用新型的動(dòng)力電池系統(tǒng)用熱管翅片的冷卻裝置的模式選擇方法包括以下步驟：

步驟1.1：所述動(dòng)力電池系統(tǒng)存在自電池開始、順次經(jīng)過導(dǎo)熱硅膠片、電池模組外殼、導(dǎo)熱膠層、熱管組和散熱翅片的主傳熱路徑；所述熱管組3存在傳熱路徑，所述傳熱路徑包括第一路徑、第二路徑、第三路徑和第四路徑，所述第一路徑和第二路徑串聯(lián)，所述第三路徑和第四路徑并聯(lián)后與所述第二路徑串聯(lián)，所述第一路徑為熱量從導(dǎo)熱膠層6與熱管組3的接觸面?zhèn)鬟f到熱管組3徑向中心面的路徑，所述第二路徑為熱量在熱管組3和散熱翅片4鑲嵌區(qū)域以外的區(qū)域沿著熱管組3軸向傳遞的路徑，所述第三路徑為熱量在熱管組3和散熱翅片4鑲嵌區(qū)域從熱管組3沿著徑向傳遞到熱管組3與散熱翅片4接觸面的路徑，所述第四路徑為熱量在熱管組3和散熱翅片4鑲嵌區(qū)域從熱管組3沿著軸向傳遞到熱管組3與散熱翅片4接觸面的路徑；所述第一路徑、第二路徑、第三路徑和第四路徑對(duì)應(yīng)的傳熱量分別為q₁、q₂、q₃和q₄，q₁＝q₂＝q₃+q₄；傳熱路徑起點(diǎn)的溫度為T₁，傳熱路徑終點(diǎn)的溫度為T₂；

步驟1.2：建立等效熱阻模型，所述等效熱阻模型的傳熱路徑的傳熱量為q₅，q₁＝q₂＝q₃+q₄＝q₅，所述等效熱阻模型的傳熱路徑的起點(diǎn)溫度為T₃，終點(diǎn)溫度為T₄，T₁-T₂＝T₃-T₄；

步驟1.3：建立等效熱阻模型前后，熱管組3的熱阻相等建立等效熱阻模型前的熱阻為R_Pipe，建立等效熱阻模型后的熱阻為其中，δ_Pipe為建立等效熱阻模型后熱管組3的厚度，λ_Pipe為建立等效熱阻模型后熱管組3的導(dǎo)熱系數(shù)，S_Pipe為建立等效熱阻模型后熱管組3的橫截面積，由于R_Pipe＝R_Pipe-Model，

步驟1.4：所述散熱翅片4存在傳熱路徑，所述傳熱路徑包括第五路徑和第六路徑，所述第五路徑為熱量從散熱翅片4的基板18底面?zhèn)鬟f到散熱翅片4的翅片19頂面的路徑，所述第六路徑為熱量從散熱翅片4基板18底面?zhèn)鬟f到基板18頂面的路徑；建立散熱翅片4的等效熱阻模型，在通過相同熱量時(shí)，建立散熱翅片4的等效熱阻模型前后的散熱翅片4的溫差相等，故建立等效熱阻模型前散熱翅片4的熱阻R_Fin與建立等效熱阻模型后散熱翅片4的熱阻R_Fin-Model相等，其中，δ_Fin為建立散熱翅片4的等效熱阻模型之后散熱翅片4的厚度，λ_Fin為建立散熱翅片4的等效熱阻模型之后散熱翅片4的導(dǎo)熱系數(shù)，S_Fin為建立散熱翅片4的等效熱阻模型之后散熱翅片4的橫截面積，

步驟1.5：對(duì)建立步驟1.2和步驟1.3所述的等效熱阻模型后的主傳熱路徑建立集中參數(shù)化的1D傳熱模型，每個(gè)元件的傳熱過程以偏微分方程描述為：

電池傳熱過程：

其中，ρ_Cell為電池密度，V_Cell為電池體積，Cp_Cell為電池比熱容，T_Cell為電池溫度，為電池的發(fā)熱功率，λ_Cell為電池導(dǎo)熱系數(shù)，L₁為電池的厚度；

導(dǎo)熱硅膠片傳熱過程：

其中，ρ_Glue1為導(dǎo)熱硅膠片密度，V_Glue1為導(dǎo)熱硅膠片體積，Cp_Glue1為導(dǎo)熱硅膠片比熱容，T_Glue1為導(dǎo)熱硅膠片溫度，λ_Glue1為導(dǎo)熱硅膠片導(dǎo)熱系數(shù)，L₂為導(dǎo)熱硅膠片的厚度；

電池模組5外殼傳熱過程：

其中，ρ_Plate為電池模組5外殼密度，V_Plate為電池模組5外殼體積，Cp_Plate為電池模組5外殼比熱容，T_Plate為電池模組5外殼溫度，λ_Plate為電池模組5外殼導(dǎo)熱系數(shù)，L₃為電池模組5外殼的厚度；

導(dǎo)熱膠層6傳熱過程：

其中，ρ_Glue2為導(dǎo)熱膠層6密度，V_Glue2為導(dǎo)熱膠層6體積，Cp_Glue2為導(dǎo)熱膠層6比熱容，T_Glue2為導(dǎo)熱膠層6溫度，λ_Glue2為導(dǎo)熱膠層6導(dǎo)熱系數(shù)，L₄為導(dǎo)熱膠層6的厚度；

熱管組3傳熱過程：

其中，ρ_Pipe為熱管組3密度，V_Pipe為熱管組3體積，Cp_Pipe為熱管組3比熱容，T_Pipe為熱管組3溫度，λ_Pipe為熱管組3導(dǎo)熱系數(shù)，L₅為熱管組3的厚度；

散熱翅片4傳熱過程：

其中，ρ_Fin為散熱翅片4密度，V_Fin為散熱翅片4體積，Cp_Fin為散熱翅片4比熱容，T_Fin為散熱翅片4溫度，h為對(duì)流換熱系數(shù)，A_Fin為建立等效熱阻模型前散熱翅片4與冷卻工質(zhì)接觸的面積，T_f為冷卻工質(zhì)溫度；

以上偏微分方程中，t為時(shí)間，A為橫截面積，x為傳熱方向上的坐標(biāo)。

步驟1.6：計(jì)算步驟1.5，以電池的發(fā)熱功率、冷卻工質(zhì)溫度求解出不同對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)應(yīng)的電池溫度，根據(jù)對(duì)電池最高溫度的限制確定出系統(tǒng)所需要的對(duì)流換熱系數(shù)h；當(dāng)h＝20～60w/m2-k時(shí)選擇自然冷卻方案，直接通過散熱翅片4散熱，且散熱翅片4與環(huán)境空氣存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)h＝20～100w/m2-k時(shí)，選擇強(qiáng)制風(fēng)冷散熱，在散熱翅片4外設(shè)置風(fēng)道外殼14；當(dāng)h＝500～15000w/m2-k時(shí)，選擇液冷散熱，在散熱翅片4外設(shè)置液冷流道外殼7。

所述步驟1.3中，建立等效熱阻模型前的熱阻為其中，R₁為第一路徑的熱阻，R₂為第二路徑的熱阻，R₃′為第三路徑和第四路徑并聯(lián)后的熱阻，第三路徑的熱阻為R₃和第四路徑的熱阻為R₄，并聯(lián)后的熱阻d₁為熱管組3的厚度，S₁為熱管組3與導(dǎo)熱膠層6的接觸總面積，S₂為熱管組3橫截面的總面積，S₃為熱管組3與散熱翅片4的接觸總面積，l₂為第二路徑的長(zhǎng)度，l₃為熱管組3嵌入散熱翅片4的深度，λ_Pipe-r為熱管組3徑向的導(dǎo)熱系數(shù)，λ_Pipe-a為熱管組3軸向的導(dǎo)熱系數(shù)。

所述步驟1.4中，建立等效熱阻模型前的熱阻為其中，R₅為第五路徑的熱阻，R₆為第六路徑的熱阻，其中，n為散熱翅片4的個(gè)數(shù)，l₄為散熱翅片4的總高度，l₅為散熱翅片4基板18的高度，S₄為散熱翅片4基板18的橫截面積，S₅為翅片19的總橫截面積，λ_Fin為散熱翅片4的導(dǎo)熱系數(shù)。

本實(shí)用新型中，將電池產(chǎn)生的熱量傳遞到環(huán)境空氣中是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，涉及到導(dǎo)熱、對(duì)流換熱和輻射換熱三種形式的傳熱問題，維度也是三維的，由于電池模組群2的運(yùn)行溫度不是特別高，輻射換熱可以忽略，一般情況下，只考慮導(dǎo)熱和對(duì)流換熱兩種換熱方式。

本實(shí)用新型中，電池系統(tǒng)內(nèi)部3D結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，如果分析3D的傳熱過程，則熱管理方案的選擇會(huì)變得復(fù)雜且時(shí)間很長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化模型、快速選擇散熱方案，可以將復(fù)雜的3D傳熱問題?；杉袇?shù)化的1D傳熱問題，然后計(jì)算出電池系統(tǒng)散熱所需要的冷卻工質(zhì)，進(jìn)而確定冷卻方案。

本實(shí)用新型中，首先應(yīng)當(dāng)確定電池系統(tǒng)的主傳熱路徑。電池系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)中，往往有一條主要的傳熱路徑，電池產(chǎn)生的熱量大部分通過這條路徑傳遞到環(huán)境空氣中。在選擇冷卻方案時(shí)，也是以這條路徑為對(duì)象進(jìn)行分析，進(jìn)而選擇出合適的冷卻方案。

本實(shí)用新型中，主傳熱路徑為：電池產(chǎn)生的熱量傳遞到電池模組5內(nèi)部的導(dǎo)熱硅膠片上，然后傳遞到電池模組5的外殼上；電池模組5的外殼與熱管組3之間以導(dǎo)熱膠層6填充，傳遞到電池模組5的外殼上的熱量經(jīng)過導(dǎo)熱膠層6之后傳遞到熱管組3上；熱管組3嵌入散熱翅片4，傳遞到熱管組3上的熱量通過導(dǎo)熱的形式傳遞到散熱翅片4上，然后通過對(duì)流換熱從散熱翅片4將熱量散發(fā)到環(huán)境中去。

本實(shí)用新型中，在確定電池系統(tǒng)的主傳熱路徑后，第二步應(yīng)當(dāng)模化主傳熱路徑。這一步包括兩部分，其一是將彎曲的導(dǎo)熱路徑通過熱阻模型等效成一條平直的傳熱路徑，其二是通過熱阻模型將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件等效成結(jié)構(gòu)規(guī)則的實(shí)體。

本實(shí)用新型中，將彎曲的導(dǎo)熱路徑通過熱阻模型等效成一條平直的傳熱路徑，一般包括了步驟1.1中的第一路徑、第二路徑、第三路徑和第四路徑，這四條路徑的傳熱量分別為q₁、q₂、q₃和q₄，等效熱阻模型的傳熱路徑的傳熱量為q₅，q₁＝q₂＝q₃+q₄＝q₅；同時(shí)，還需要保證建立等效熱阻模型前后熱管組3的溫差相等，令傳熱路徑起點(diǎn)的溫度為T₁，傳熱路徑終點(diǎn)的溫度為T₂，等效熱阻模型的傳熱路徑的起點(diǎn)溫度為T₃，終點(diǎn)溫度為T₄，則T₁-T₂＝T₃-T₄；只有保證建立等效熱阻模型前后熱管組3通過相同熱量情況下，溫差相等，才能保證建立等效熱阻模型前后的熱管組3在熱力學(xué)上等效。

本實(shí)用新型中，由于建立等效熱阻模型前后，熱管組3的熱阻相等故先計(jì)算建立等效熱阻模型前熱管組3的熱阻。建立等效熱阻模型前熱管組3由四條傳熱路徑組成，每條路徑都有它自己的熱阻，可以根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律推導(dǎo)出熱阻的表達(dá)式，其中，q為通過傳熱路徑橫截面的熱流量，λ為物體的導(dǎo)熱系數(shù)，A為傳熱面的面積，為導(dǎo)熱方向上的溫度梯度。

本實(shí)用新型中，以推導(dǎo)熱阻的過程為：

以差分格式近似偏導(dǎo)數(shù)項(xiàng)

根據(jù)電阻＝電壓降/電流，根據(jù)熱阻＝溫度降/熱流(單位時(shí)間內(nèi)通過截面?zhèn)鬟f的熱量)，得到熱阻其中，△T為傳熱路徑的溫差，△x為傳熱路徑的長(zhǎng)度。

本實(shí)用新型中，步驟1.3中，建立等效熱阻模型前的熱阻為其中，R₁為第一路徑的熱阻，R₂為第二路徑的熱阻，R₃′為第三路徑和第四路徑并聯(lián)后的熱阻，第三路徑的熱阻為R₃和第四路徑的熱阻為R₄，并聯(lián)后的熱阻d₁為熱管組3的厚度，S₁為熱管組3與導(dǎo)熱膠層6的接觸總面積，S₂為熱管組3橫截面的總面積，S₃為熱管組3與散熱翅片4的接觸總面積，l₂為第二路徑的長(zhǎng)度，l₃為熱管組3嵌入散熱翅片4的深度，λ_Pipe-r為熱管組3徑向的導(dǎo)熱系數(shù)，λ_Pipe-a為熱管組3軸向的導(dǎo)熱系數(shù)。

本實(shí)用新型中，由此可知建立等效熱阻模型前熱管組3的熱阻只與熱管組3的熱物性和尺寸有關(guān)，因此，在熱管組3及其安裝方式確定的情況下，建立等效熱阻模型前熱管組3的熱阻是確定的。

本實(shí)用新型中，一般情況下，由得知，建立等效熱阻模型之后熱管組3的橫截面積由電池的尺寸確定，厚度由質(zhì)量守恒定律確定，由R_Pipe＝R_Pipe-Model，確定出建立等效熱阻模型之后熱管組3的導(dǎo)熱系數(shù)至此，已經(jīng)成功地將彎曲的傳熱路徑?；善街钡膫鳠崧窂健?/p>

本實(shí)用新型中，當(dāng)彎曲的傳熱路徑被等效成平直的傳熱路徑之后，需用通過熱阻模型將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件等效成結(jié)構(gòu)規(guī)則的實(shí)體，對(duì)于電池、導(dǎo)熱硅膠片、導(dǎo)熱膠層6和電池模組5的外殼這四種元件，它們的外形比較規(guī)則，不需要特殊處理；但對(duì)于散熱翅片4來說，則需要通過熱阻模型將其等效成規(guī)則的實(shí)體。

本實(shí)用新型中，在建立散熱翅片4的等效熱阻模型前，散熱翅片4在主傳熱方向上由兩條傳熱路徑并聯(lián)，這兩條傳熱路徑分別是第五路徑和第六路徑，其中，第五路徑為熱量從散熱翅片4的基板18底面?zhèn)鬟f到散熱翅片4的翅片19頂面的路徑，第六路徑為熱量從散熱翅片4基板18底面?zhèn)鬟f到基板18頂面的路徑；建立散熱翅片4的等效熱阻模型后，散熱翅片4變成了一個(gè)規(guī)則的形狀。為了保證建立散熱翅片4的等效熱阻模型前后的散熱翅片4有相同的熱力學(xué)特性，在通過相同熱量時(shí)，建立散熱翅片4的等效熱阻模型前后散熱翅片4的溫差相等，于是根據(jù)傅立葉導(dǎo)熱定律的差分格式可以推導(dǎo)出建立散熱翅片4的等效熱阻模型前后散熱翅片4的熱阻相等，即R_Fin＝R_Fin-Model。

本實(shí)用新型中，在建立散熱翅片4的等效熱阻模型前，散熱翅片4兩條傳熱路徑上的熱阻分別為和建立散熱翅片4的等效熱阻模型前散熱翅片4的熱阻由這兩個(gè)熱阻并聯(lián)而成，由此可得，建立散熱翅片4的等效熱阻模型前散熱翅片4的熱阻只與散熱翅片4的熱物性和尺寸有關(guān)，因此，在散熱翅片4的結(jié)構(gòu)和材料確定之后，建立散熱翅片4的等效熱阻模型前散熱翅片4的熱阻是確定的；在建立散熱翅片4的等效熱阻模型后，散熱翅片4熱阻為一般情況下，建立散熱翅片4的等效熱阻模型之后散熱翅片4的橫截面積由電池的尺寸確定，厚度由質(zhì)量守恒定律確定，因此可以確定出建立散熱翅片4的等效熱阻模型之后熱管組3的導(dǎo)熱系數(shù)至此，已經(jīng)成功地將不規(guī)則的元件?；梢?guī)則的元件。

本實(shí)用新型中，第三步是集中參數(shù)化的1D傳熱模型建立。當(dāng)固體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻遠(yuǎn)小于其表面的換熱熱阻時(shí)，任何時(shí)刻固體內(nèi)部的溫度都趨于一致，以致可以認(rèn)為整個(gè)固體在同一瞬間均處于同一溫度下。

本實(shí)用新型中，通過步驟1.1～步驟1.4的等效熱阻模型的建立，主傳熱路徑由路徑彎曲、元件不規(guī)則的特性被等效成路徑平直、元件規(guī)則的特性，在此基礎(chǔ)上，以每個(gè)元件為節(jié)點(diǎn)，對(duì)等效熱阻模型建立后的主傳熱路徑建立一個(gè)集中參數(shù)化的1D傳熱模型，每個(gè)元件的傳熱過程對(duì)應(yīng)地用一個(gè)偏微分方程描述：

電池傳熱過程：

導(dǎo)熱硅膠片傳熱過程：

電池模組5外殼傳熱過程：

導(dǎo)熱膠層6傳熱過程：

熱管組3傳熱過程：

散熱翅片4傳熱過程：

本實(shí)用新型中，沿著主傳熱路徑建立起1D坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)位于電池頂端，x軸正方向?yàn)橹鱾鳠岱较?，通過集中參數(shù)法，將固體的溫度用固體中心點(diǎn)的溫度表示，T_Cell表示電池的溫度，T_Glue1表示導(dǎo)熱硅膠片的溫度，T_Plate表示電池模組5外殼的溫度，T_Glue2表示導(dǎo)熱膠層6的溫度，T_Pipe表示熱管組3的溫度，T_Fin表示散熱翅片4的溫度。

本實(shí)用新型中，在主傳熱路徑上的初始溫度確定的情況下，上述6個(gè)偏微分方程聯(lián)立起來具有確定解。為了便于計(jì)算，借助有限差分法和平衡法進(jìn)行降階。繼而上述6個(gè)偏微分方程可以對(duì)應(yīng)地衍生出6個(gè)線性方程，這個(gè)6個(gè)線性方程同樣具有確定解。

本實(shí)用新型中，對(duì)于某時(shí)刻t+△t(t為上一個(gè)時(shí)刻，△t為時(shí)間維度上的增量)，先對(duì)電池傳熱過程進(jìn)行求解，隨后依次對(duì)導(dǎo)熱硅膠片、電池模組5外殼、導(dǎo)熱膠層6、熱管組3和散熱翅片4的傳熱過程進(jìn)行求解，得到t+△t時(shí)刻主傳熱路徑上各元件的溫度值，并以此為基礎(chǔ)向下一時(shí)刻逐步推進(jìn)求解，得到任一時(shí)刻主傳熱路徑上各元件的溫度值，從而得到所有時(shí)刻主傳熱路徑上各元件的溫度值。

傳熱方程的求解過程以對(duì)電池傳熱過程的求解為例：

式(1)描述了電池傳熱過程的方程，方程等號(hào)左邊的這一項(xiàng)表示電池內(nèi)能的增加率，溫度對(duì)時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)可以用差分格式近似為

等號(hào)右邊第一項(xiàng)為電池的發(fā)熱功率，已知，等號(hào)右邊第二項(xiàng)為電池通過與導(dǎo)熱硅膠片的接觸面?zhèn)鬟f給導(dǎo)熱硅膠片的熱流量，這部分熱流量可以近似為

將式(2)和式(3)代入式(1)中得

在求解t+△t時(shí)刻的電池溫度時(shí)，t時(shí)刻主傳熱路徑上的溫度已知，因此可以根據(jù)式(4)計(jì)算出t+△t時(shí)刻電池的溫度，類似地可以計(jì)算出導(dǎo)熱硅膠片、電池模組5外殼、導(dǎo)熱膠層6、熱管組3和散熱翅片4的溫度，并以此為基礎(chǔ)向下一時(shí)刻逐步推進(jìn)求解，繼而得到所有時(shí)刻主傳熱路徑上各元件的溫度。

本實(shí)用新型中，主傳熱路徑上的傳熱過程可以用線性方程組來描述，由于上述式中的偏微分方程組具有確定解，因此它們衍生出來的線性方程組也具有確定解，衍生出來的6個(gè)線性方程具有10個(gè)獨(dú)立的變量，分別是T_Cell,T_Glue1,T_Plate,T_Glue2,T_Pipe,T_Fin,T_Init,h,T_f，一般情況下，在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)的初始溫度是確定的，則T_Init已知，因此，在電池發(fā)熱功率對(duì)流換熱系數(shù)h和冷卻工質(zhì)溫度T_f確定的情況下，可以計(jì)算出電池的溫度T_Cell。

本實(shí)用新型中，最后根據(jù)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果選擇冷卻方案。在上一步中，輸入電池的發(fā)熱功率、冷卻工質(zhì)溫度，求解出不同對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)應(yīng)的電池溫度，根據(jù)對(duì)電池最高溫度的限制確定出系統(tǒng)所需要的對(duì)流換熱系數(shù)h；當(dāng)h＝20～60w/m2-k時(shí)選擇自然冷卻方案，普通的自然冷卻過程中，對(duì)流換熱系數(shù)最大只有25w/m2-k，但當(dāng)電動(dòng)汽車在行駛過程中，散熱翅片4與環(huán)境空氣存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以直接通過散熱翅片4大量散熱；當(dāng)h＝20～100w/m2-k時(shí)，選擇強(qiáng)制風(fēng)冷散熱，在散熱翅片4外設(shè)置風(fēng)道外殼14；當(dāng)h＝500～15000w/m2-k時(shí)，選擇液冷散熱，在散熱翅片4外設(shè)置液冷流道外殼7；在h＝20～60w/m2-k時(shí)，可以依據(jù)實(shí)際情況選擇自然冷卻或強(qiáng)制風(fēng)冷的模式，強(qiáng)制風(fēng)冷的冷卻工質(zhì)的溫度可以比較低，例如，當(dāng)夏天的外溫為40℃時(shí)，自然冷卻工質(zhì)的溫度只能是40℃，但強(qiáng)制風(fēng)冷可以先將空氣的溫度冷卻到20℃，然后用于冷卻電池，這樣散熱效果更好，而自然冷卻的設(shè)備、能耗和成本則相對(duì)較低。冷卻裝置的模式確定。

本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中，冷卻方式基本是單一的自然冷卻、風(fēng)冷和液冷，而導(dǎo)致的無(wú)法兼顧冷卻效率、系統(tǒng)復(fù)雜程度和安全性，同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻方式為固定式，沒有擴(kuò)展性，針對(duì)一種產(chǎn)品只能固定采用一種冷卻模式的問題，通過在電池箱體1內(nèi)并列設(shè)置若干電池模組群2，為每個(gè)電池模組群2配合設(shè)置熱管組3，熱管組3的兩端部穿過電池箱體1后連接散熱翅片4，采用熱管組3建立高速的傳熱通道，可以快速、均勻地將電池模組群2產(chǎn)生的熱量傳遞到電池箱體1的外部；電池模組群2產(chǎn)生的熱量被傳遞到電池箱體1的外部之后，可以利用自然風(fēng)將該熱量傳遞到外部環(huán)境中去，散熱翅片4裸露在空氣中，散熱翅片4隨電動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)，與環(huán)境空氣存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣即節(jié)省了成本、能耗和空間，同時(shí)又強(qiáng)化了換熱，提高了散熱速度，也可以裝配其他的機(jī)構(gòu)，為不同的產(chǎn)熱量的電池模組群2適配風(fēng)冷通道或液冷通道，可以兼有冷卻效率高、系統(tǒng)復(fù)雜程度低和安全性高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可擴(kuò)展性強(qiáng)，冷卻方式可以依據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需求隨機(jī)調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)化程度高；有別于現(xiàn)有技術(shù)，冷卻工質(zhì)不進(jìn)入電池箱體1內(nèi)部，對(duì)于強(qiáng)制風(fēng)冷來說電池箱體1很容易做到IP67，對(duì)于液冷則是完全避免了冷卻液在電池箱體1內(nèi)部泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，輕松實(shí)現(xiàn)電池箱體1的IP67設(shè)計(jì)，節(jié)省了空間與成本，提高了動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性。