[发明专利]一种用于水下航行器的电池组蜂窝状拓扑热传导结构

说明书

本发明提供了一种用于水下航行器的电池组蜂窝状拓扑热传导结构，包括若干圆柱形锂电池，其特征在于：所述的圆柱形锂电池的轴线与水下航行器的轴线平行，在水下航行器的轴向横截面上，任意两个相邻的圆柱形锂电池的轴心距相等。本发明在不利用其他热传导措施的前提下，将自身空间结构散热做到了理论最大限度，这种结构适用于各种排放电池的电池架材料，具有更高效、更简单可控的装置特点。

技术领域

本发明涉及一种锂电池组的热传导结构，属于电池安全技术领域。

背景技术

水下航行器是指在水下自主航行、自动推进和自主导引的一种水下载体，按操纵方式划分，主要包括载人水下航行器和无人水下航行器两大类。无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicles，UUVs)主要指用于水下侦察、遥控作业等可以回收 的小型水下自主航行载体，是一种以潜艇或水面舰船为支援平台，可长时间在水下自 主远程航行的无人智能小型装备平台。按动力类型划分，UUVs可分为热动力和电动 力两大类。相比较而言，电动力推进系统具有低噪声、无航迹、性能不受航深影响、 结构简单、成本低廉、使用维护方便等诸多优点。电动力系统的发展主要涉及两个方 面：动力电池和推进电机。

锂电池是最新一代绿色高能电池，是从20世纪80年代初迅速发展起来的新型电化学体系，具有输出电压高且平稳、比体积小、比能量高、自放电小、无记忆效应、 无污染等突出优点，近年来得到了飞速的发展，并以其卓越的性价比优势在水下航行 器动力电池领域占据了主导地位。作为水下航行器动力用的锂电池，能够进行大电流 长时间放电是它主要性能指标之一。但长时间进行大电流放电时必将引起一系列的问 题，其中最主要的就是大电流放电将产生大量热量，再加之电池处于密闭电池舱段内， 散热效率较低，这就更加剧了热量的积累。大量热量的产生对电池安全使用的影响是 非常严重的。首先，大量热量的产生将会导致电池温度迅速升高，而温度的升高对电 池的性能有着很大的影响。其次就是电池内部热量积聚到一定程度就有可能导致变形、 泄放，甚至爆炸等危险。

因此设计有效的电池组散热传导结构，保证电池组在正常工作时所产生的热量处于安全可控范围内是非常有必要的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种提升锂电池组在密闭空间内热传导速率的结构，可以保证目前水下航行器正常工作条件下电池组的温度处于电池自身的安 全温度范围内，有效的提升了锂电池在水下密闭空间下大电流放电的安全性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于水下航行器的电池组蜂窝状拓扑热传导结构，包括若干圆柱形锂电池，所述的圆柱形锂电池的轴线与水下航行 器的轴线平行，在水下航行器的轴向横截面上，任意两个相邻的圆柱形锂电池的轴心 距相等。

所述的圆柱形锂电池的数量为水下航行器的轴向横截面上能够容纳的最大锂电池 数量的0.7～0.8倍。

所述的水下航行器的轴向横截面视为圆形计算最大截面积，若轴向横截面为非圆形，则取该轴向横截面的最大对角线长度的0.72～0.8倍作为轴向横截面的直径计算最大截面积。

所述的任意两个相邻的圆柱形锂电池的轴心距等于轴向横截面的直径的0.82～1.13％。

本发明的有益效果是：通过对水下航行器内部电池舱段垂直界面进行分析，利用结构仿真优化得到了一种仅通过调整电池之间的距离就可以满足电池组在正常工作情 况下温度处于自身安全温度范围内的蜂窝状拓扑热传导结构。这种蜂窝状拓扑热传导 结构通过优化计算和实验验证，在不利用其他热传导措施的前提下，将自身空间结构 散热做到了理论最大限度，这种结构适用于各种排放电池的电池架材料。它具有更高 效、更简单可控的装置特点。

附图说明

图1为实施例设计的蜂窝状拓扑热传导结构垂直截面示意图以及待测电池分布图。