[发明专利]一种水下航行器电池装置

说明书

技术领域

本专利涉及水下航行器领域，特别是水下航行器电池装置领域。

背景技术

随着我国海洋开发战略与海权维护的巨大需求，各类型水上水下海洋航行器发展迅速。新型电动力水下航行器因为具有低噪声、无航迹、大航深等诸多优点而逐渐取代传统热动力水下航行器。为了满足水下航行器的动力要求，其动力能源通常由大量高能电池串/并联组成。

水下航行器动力电池装置在长时间进行大电流放电过程中将产生能量积累效应，对电池装置安全使用的影响是非常严重的。热量累积效应将会导致电池温度迅速升高，对电池伏安特性有着很大的影响；而单体电池间温度分布的不均匀性将破坏电池组放电一致性，从而严重影响电池组整体输出性能；如果电池内部热量聚积过度将导致电池本身发生变形，泄放，甚至爆炸等危险。

随着动力电池功率和使用时间的增大，单一的传统散热方式已难以满足水下航行器电池热管理的需求，必须考虑采用高效的冷却方式来保证电池装置的安全可靠。利用石蜡等相变材料相变时吸收大量潜热的特性，开发高效的、结构紧凑的、成本相对较低的带有相变材料冷却系统的动力电池装置运用于动力电池装置散热，相较于传统散热方式具有明显优势。

发明专利CN101546843A公开了一种利用相变材料冷却的电池装置。该装置在动力电池外部加装壳体，电池和壳体之间填充相变材料并用绝缘橡胶密封，再在电池箱体上开设通风孔散热。发明专利CN105914311A公开了一种集合风冷，热管和相变材料储能为一体的梯形箱体式电动汽车电池装置。

上述两种设计方案都是运用于电动汽车的电池装置方案，不适用于水下航行器电池装置，而且两种方案都存在不足之处。第一种方案虽然采用了相变材料吸收热量，但仅通过通风孔散热，无法迅速的将热量排出整个电池装置。第二种方案虽然利用热管将热量从电池装置中带出，但是风冷装置在水下航行器狭小空间中并不适用，效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下航行器电池装置方案，以满足特定的水下动力电池散热需求。利用高效相变储能材料与热管装置，并结合水冷散热方式，得到一种水下航行器电池装置方案。

本发明达成目的的技术方案是：一种水下航行器电池装置，包括水冷箱体、电池箱体、电池架、电池和热管；电池箱体内用铝基ABS工程塑料制成的电池架固定电池组，电池组安装在电池架上的电池孔中，在电池孔之间的间隙处分布着热管孔，用于安装散热热管，电池架与箱体间隔出的空间由相变材料填充；在电池箱上端安置水冷箱体，水冷箱体上有对应电池箱热管大小和位置的热管孔，该热管孔需做密封处理，同时在水冷箱体上设置入水口与出水口，以便完成水冷循环。

所述的水冷箱体和电池箱体外形为圆柱状，电池架外形为正六边形。

所述的相变材料是熔点在45℃附近的石蜡与石墨的混合物，其中石蜡的质量分数为85％。

本发明的工作过程和原理是：首先，电池箱体中填充的相变材料将电池组散发的热量吸收，并由于相变潜热的特性使得各个电池间保持温度均匀分布，电池箱体热管孔中的热管将吸收于相变材料中的热量传导至电池箱体上方的水冷箱体中，水冷箱体中流动的液态水不断对热管进行强迫对流换热，最终将热量带出水下航行器电池装置。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

在电池组周围填充相变材料，排除了原先电池组周围不利于散热的空气，这样有利于提高电池与外界的散热效率。

利用高效率热管将相变材料存储的热量快速散发出电池箱体，进入上端水冷箱体，水冷散热效率远高于风冷散热，且更加符合水下环境的实际运用。

附图说明

图1水下航行器电池装置外观简图

图2试下航行器电池装置A-A截面视图

图3水下航行器电池装置B-B截面视图

图4电池架轴测图

具体实施方式

图1-4示出，本发明的具体实施方式是一种水下航行器电池装置，包括水冷箱体、电池箱体、电池架、电池和热管。

一种水下航行器电池装置，主要包含水冷箱体2和电池箱体1两个部分；其中电池箱体1包括：电池架5置于电池箱体1中间位置，电池架5上面分布着21个电池孔6，21个3.6V高能锂电池8置于电池孔6中，在电池孔6之间间隙处分布着12个热管孔7，12根散热热管9置于热管孔7之中，另一端插入水冷箱体2的热管孔10中；电池架5与电池箱体1间隔出的空间为相变材料填充区域11。