CN107275716A - 一种高散热效率的风冷电池包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高散热效率的风冷电池包，本发明利用第二侧板可以沿着第一安装板移动，实现了第一侧板上第一散热孔的打开与封堵，利用第二封板可以沿着第二安装板移动，实现了第二封板上第二散热孔的打开与封堵，既保证了电池包的散热性，也保证了电池包的密闭性；通过在电芯四个方向上均设置风扇，加强了空气对流，实现了快速散热；实现了多个电芯支架单元的灵活相连，通过设置泄压片，相邻两个电芯支架单元之间的泄压片设有间距，在电芯发生***时，能有效的排出热量及压力，降低***时对周围电芯的损耗，提高模块、模组以及整个电池包的安全系数；降低电池包的维修成本；增加与空气的接触面积，释放电芯工作时产生的一部分热量。

Description

一种高散热效率的风冷电池包

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种高散热效率的风冷电池包。

背景技术

由多个单体电池或超级电容器串并联组成模块，再由多个模块串并联组成一定电压和容量的电池组，放在一个密封的箱体内部形成电池包。电池包在使用过程中，会产生大量的热，导致电池包的温度上升，特别是在夏天，电池包容易发生高温起火、***等安全隐患。电池包散热技术是一大难题，处于安全考虑的电池包密封要求和电池包散热是个相对矛盾的问题，电池包多数采用风冷散热与液冷散热，两种散热方式比较常见。风冷散热是空气作为传热介质，直接让空气穿过模块以达到冷却、加热的目的。强制空气冷却是通过运动产生的风将电池的热量经过排风风扇带走，结构简单维护简单方便。但风冷存在缺点与不足是：散热效果差，对风道设计，结构排布有很高的要求，模组温度一致性难以保证，尤其在靠近出风口位置的电池，热量有累计，虽然维护简单，但是达不到理想的散热效果。液冷散热是利用液冷比热大，吸热强。通过液体的流动经过热源带走热量，由于液体物理特性，此种方式的散热效果要远好于风冷散热。但液冷存在的缺点与不足是：散热效果理想，水路设计复杂，尤其是电池箱内模组之间水路连接错综复杂，由于不同模组在电池箱体内的固定方式不一，在长期路况复杂情况下运行，模组与模组之间水路连接跨度大，漏液的概率也同时增加。若在长期使用过程中散热***中某些部件损坏，则需要对整体散热***进行拆卸，维修维护极其不方便。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高散热效率的风冷电池包，具有散热效率高、安全性高的特点。

本发明解决上述问题的技术方案为：一种高散热效率的风冷电池包，包括箱体、箱盖、电芯支架、电芯，箱体为中空结构，箱体包括侧板、封板、底板，两个封板分别固定在底板的左右两侧，两个侧板分别固定在底板的前后两侧；侧板包括第一侧板、第二侧板，第一侧板从上到下依次设有第一散热区、第一操作槽、第一安装板，第一散热区上设有呈矩阵分布的第一散热孔，第一散热孔呈五边形；第二侧板上设有第二散热区、第一操作柱，第一操作柱位于第二散热区下方，第一操作柱为圆柱体，第二散热区上设有呈矩阵分布的第一散热孔；第二侧板与第一安装板滑动连接，第一操作柱穿过第一操作槽；

封板包括第一封板、第二封板，第一封板从上到下依次设有第三散热区、第二操作槽、第二安装板，第三散热区上设有呈矩阵分布的第二散热孔，第二散热孔呈菱形；第二封板上设有第四散热区、第二操作柱，第二操作柱位于第四散热区下方，第二操作柱为圆柱体，第四散热区上设有呈矩阵分布的第二散热孔；第二封板与第二安装板滑动连接，第二操作柱穿过第二操作槽；

电芯支架，电芯支架呈矩阵分布，包括多个电芯支架单元、连接架；

电芯支架单元包括底架、泄压片、支撑片；底架包括第一板、第二板、第三板、第四板，第一板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的上下两侧分别设有一个安装区，安装区包括第一安装区、第二安装区，第一安装区设有四个方形槽，四个方形槽的高度沿第一板横向方向依次增大，第二安装区设有四个方形槽，四个方形槽的高度沿第一板横向方向依次减小；

第二板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的上下两侧分别设有一个凸台区，凸台区包括第一凸台区、第二凸台区，第一凸台区设有四个方形凸台，四个方形凸台的高度沿第一板横向方向依次增大，第二凸台区设有四个方形凸台，四个方形凸台的高度沿第一板横向方向依次减小；

第三板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的左右两侧设有一个固定槽，固定槽位于方形通孔的上方；固定槽包括第一凹槽、第二凹槽，第一凹槽为方形，第二凹槽为方形，两个第二凹槽位于第一凹槽内，两个第二凹槽关于第一凹槽对称；

第四板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的左右两侧设有一个固定件，固定件位于方形通孔的上方；固定件包括固定台、第三凹槽，固定件为方形，第三凹槽环绕固定件的上表面、左侧壁、右侧壁分布；

泄压片呈方形，泄压片设有泄压孔，泄压孔围绕泄压片中心呈环形均匀分布的，相邻两个泄压孔之间的夹角相等，每个泄压孔圆心与泄压片中心所在的直线上分别设有多个泄压缝，同一直线上相邻两个泄压缝之间的距离相等；

连接架包括第一支架、第二支架，两个第一支架左右镜像，第二支架位于两个第一支架之间，第二支架的两端分别与两个第一支架固定相连；

第一板、第二板、第三板、第四板上分别固定有一个泄压片，四个泄压片的中心轴分别与四个板的方形孔中心轴对齐；第三板、第四板左右面对面对齐，第一板、第二板置于第三板与第四板之间，第一板两端分别与第三板、第四板固定连接，第二板两端分别与与第三板、第四板固定连接，形成立方体框架，四个支撑片固定在立方体框架底端，四个支撑片分别位于立方体框架底端的四个角；

多个电芯支架单元对齐排列，呈多行多列矩阵分布，相邻两行电芯支架单元通过方形凸台与方形槽的配合相连，相邻两列的电芯支架单元通过连接架相连；

箱盖固定在箱体顶端，箱体侧壁上设有一个电极连接器，箱体内设有工作槽，工作槽为上端开口、下端封堵的中空结构，工作槽在水平面的投影为矩形，工作槽下端与底板固定，工作槽位于底板的中心位置，工作槽的前后左右四个方向均设有一个排风扇，排风扇通过支撑杆固定在底板上；电芯支架固定在工作槽内，每个电芯支架单元内均设有一个电芯，将电芯的一端放置在一个电芯支架单元的电池槽内，电芯该端的电极漏出电极槽外，电芯的另一端放置在另一个电芯支架单元的电池槽内，电芯该端的电极漏出电极槽外，镍带焊接于电芯支架单元的电极槽处。

所述第一侧板的高度为H1，第二侧板的高度为0.5H1。

所述第一封板的高度为H2，第二封板的高度为0.5H2。

所述第一板高度为L1，第二板高度为L2，第三板高度为L3，第四板高度为L4，L1＝L2＝L3＝L4。

所述第一板长度、宽度分别为P1、P2，第二板长度、宽度分别为P3、P4，P1＝P3，P2＝P4。

所述第三板长度、宽度分别为M1、M2，第四板长度、宽度分别为M3、M4，M1＝M3，M2＝M4。

所述支撑片为等腰三角形形状。

本发明具有有益效果：

(1)本发明利用第二侧板可以沿着第一安装板移动，实现了第一侧板上第一散热孔的打开与封堵，利用第二封板可以沿着第二安装板移动，实现了第二封板上第二散热孔的打开与封堵，既保证了电池包的散热性，也保证了电池包的密闭性；通过在电芯四个方向上均设置风扇，加强了空气对流，实现了快速散热。

(2)本发明利用方形凸台与方形槽的配合、连接架实现了多个电芯支架单元的灵活相连，提高了电芯更换的效率，结构简单，同时利用电芯支架单元将电芯两两隔开，避免电芯破皮等造成的短路风险；通过设置泄压片，相邻两个电芯支架单元之间的泄压片设有间距，在电芯发生***时，能有效的排出热量及压力，降低***时对周围电芯的损耗，提高模块、模组以及整个电池包的安全系数；降低电池包的维修成本；增加与空气的接触面积，释放电芯工作时产生的一部分热量，起到散热作用。

附图说明

图1为本发明左视图。

图2为本发明沿A-A方向剖视图。

图3为本发明侧板结构示意图。

图4为本发明第二侧板结构示意图。

图5为本发明封板结构示意图。

图6为本发明第二封板结构示意图。

图7为本发明电芯支架结构示意图。

图8为本发明电芯支架单元结构示意图。

图9为本发明第一板结构示意图。

图10为本发明第二板结构示意图。

图11为本发明第三板结构示意图。

图12为本发明第四板结构示意图。

图13为本发明泄压件结构示意图。

图14为本发明连接架结构示意图。

图15为电芯支架安装电芯后的结构示意图。

图中：1-电芯支架单元，2-连接架，3-底架，4-泄压片，5-支撑片，6-第一板，7-第二板，8-第三板，9-方形孔，10-第一安装区，11-第二安装区，12-方形槽，13-第一凸台区，14-第二凸台区，15-方形凸台，16-固定件，17-固定台，18-第三凹槽，19-固定槽，20-第一凹槽，21-第二凹槽，22-第一支架，23-第二支架，24-泄压孔，25-泄压缝，26-第四板，27-电芯，28-镍带，101-箱体，102-箱盖，103-侧板，104-底板，105封板，106-第一侧板，107-第二侧板，108-第一封板，109-第二封板，110-第一散热区，111-第一操作槽，112-第一安装板，113-第一散热孔，114-第二散热区，115-第一操作柱，116-第三散热区，117-第二操作槽，118-第二安装板，119-第二散热孔，120-第四散热区，121-第二操作柱，122-电极连接器，123-工作槽，124-排风扇，125-支撑杆，126-电芯支架。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种高散热效率的风冷电池包，包括箱体、箱盖、电芯支架、电芯，箱体为中空结构，箱体包括侧板、封板、底板，两个封板分别固定在底板的左右两侧，两个侧板分别固定在底板的前后两侧；侧板包括第一侧板、第二侧板，第一侧板从上到下依次设有第一散热区、第一操作槽、第一安装板，第一散热区上设有呈矩阵分布的第一散热孔，第一散热孔呈五边形；第二侧板上设有第二散热区、第一操作柱，第一操作柱位于第二散热区下方，第一操作柱为圆柱体，第二散热区上设有呈矩阵分布的第一散热孔；第二侧板与第一安装板滑动连接，第一操作柱穿过第一操作槽；

封板包括第一封板、第二封板，第一封板从上到下依次设有第三散热区、第二操作槽、第二安装板，第三散热区上设有呈矩阵分布的第二散热孔，第二散热孔呈菱形；第二封板上设有第四散热区、第二操作柱，第二操作柱位于第四散热区下方，第二操作柱为圆柱体，第四散热区上设有呈矩阵分布的第二散热孔；第二封板与第二安装板滑动连接，第二操作柱穿过第二操作槽；

电芯支架，电芯支架呈矩阵分布，包括多个电芯支架单元、连接架，电芯支架单元包括底架、泄压片、支撑片；底架包括第一板、第二板、第三板、第四板，第一板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的上下两侧分别设有一个安装区，安装区包括第一安装区、第二安装区，第一安装区设有四个方形槽，四个方形槽的高度沿第一板横向方向依次增大，第二安装区设有四个方形槽，四个方形槽的高度沿第一板横向方向依次减小；

第二板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的上下两侧分别设有一个凸台区，凸台区包括第一凸台区、第二凸台区，第一凸台区设有四个方形凸台，四个方形凸台的高度沿第一板横向方向依次增大，第二凸台区设有四个方形凸台，四个方形凸台的高度沿第一板横向方向依次减小；

第三板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的左右两侧设有一个固定槽，固定槽位于方形通孔的上方；固定槽包括第一凹槽、第二凹槽，第一凹槽为方形，第二凹槽为方形，两个第二凹槽位于第一凹槽内，两个第二凹槽关于第一凹槽对称；

第四板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的左右两侧设有一个固定件，固定件位于方形通孔的上方；固定件包括固定台、第三凹槽，固定件为方形，第三凹槽环绕固定件的上表面、左侧壁、右侧壁分布；

泄压片呈方形，泄压片设有泄压孔，泄压孔围绕泄压片中心呈环形均匀分布的，相邻两个泄压孔之间的夹角相等，每个泄压孔圆心与泄压片中心所在的直线上分别设有多个泄压缝，同一直线上相邻两个泄压缝之间的距离相等；

连接架包括第一支架、第二支架，两个第一支架左右镜像，第二支架位于两个第一支架之间，第二支架的两端分别与两个第一支架固定相连；

第一板、第二板、第三板、第四板上分别固定有一个泄压片，四个泄压片的中心轴分别与四个板的方形孔中心轴对齐；第三板、第四板左右面对面对齐，第一板、第二板置于第三板与第四板之间，第一板两端分别与第三板、第四板固定连接，第二板两端分别与与第三板、第四板固定连接，形成立方体框架，四个支撑片固定在立方体框架底端，四个支撑片分别位于立方体框架底端的四个角；

多个电芯支架单元对齐排列，呈多行多列矩阵分布，相邻两行电芯支架单元通过方形凸台与方形槽的配合相连，相邻两列的电芯支架单元通过连接架相连；

箱盖固定在箱体顶端，箱体侧壁上设有一个电极连接器，箱体内设有工作槽，工作槽为上端开口、下端封堵的中空结构，工作槽在水平面的投影为矩形，工作槽下端与底板固定，工作槽位于底板的中心位置，工作槽的前后左右四个方向均设有一个排风扇，排风扇通过支撑杆固定在底板上；电芯支架固定在工作槽内，每个电芯支架单元内均设有一个电芯，将电芯的一端放置在一个电芯支架单元的电池槽内，电芯该端的电极漏出电极槽外，电芯的另一端放置在另一个电芯支架单元的电池槽内，电芯该端的电极漏出电极槽外，镍带焊接于电芯支架单元的电极槽处。

所述第一侧板的高度为H1，第二侧板的高度为0.5H1。

所述第一封板的高度为H2，第二封板的高度为0.5H2。

所述第一板高度为L1，第二板高度为L2，第三板高度为L3，第四板高度为L4，L1＝L2＝L3＝L4。

所述第一板长度、宽度分别为P1、P2，第二板长度、宽度分别为P3、P4，P1＝P3，P2＝P4。

所述第三板长度、宽度分别为M1、M2，第四板长度、宽度分别为M3、M4，M1＝M3，M2＝M4。

所述支撑片为等腰三角形形状。

镍带焊接于电芯支架单元的电极槽处，实现将电芯的正极和负极跟导电体镍带连接，实现电池的能量输出；电极连接器用于将电池的通讯线路引出外箱体；当电池包工作一段时间，需要散热时，移动侧板上的第一操作柱，使第二侧板在第一安装板上移动，从而第一侧板上的第一散热孔打开；移动封板上的第二操作柱，使第二封板在第二安装板上移动，从而第一封板上的第二散热孔打开，四个电风扇打开，增强空气对流，热量通过散热孔排出，达到快速降温的效果。不需要散热时，关闭风扇，同时移动第一操作柱、第二操作柱，使第一散热孔、第二散热孔处于封堵状态。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (7)

1.一种高散热效率的风冷电池包，其特征在于，包括箱体、箱盖、电芯支架、电芯，箱体为中空结构，箱体包括侧板、封板、底板，两个封板分别固定在底板的左右两侧，两个侧板分别固定在底板的前后两侧；侧板包括第一侧板、第二侧板，第一侧板从上到下依次设有第一散热区、第一操作槽、第一安装板，第一散热区上设有呈矩阵分布的第一散热孔，第一散热孔呈五边形；第二侧板上设有第二散热区、第一操作柱，第一操作柱位于第二散热区下方，第一操作柱为圆柱体，第二散热区上设有呈矩阵分布的第一散热孔；第二侧板与第一安装板滑动连接，第一操作柱穿过第一操作槽；

封板包括第一封板、第二封板，第一封板从上到下依次设有第三散热区、第二操作槽、第二安装板，第三散热区上设有呈矩阵分布的第二散热孔，第二散热孔呈菱形；第二封板上设有第四散热区、第二操作柱，第二操作柱位于第四散热区下方，第二操作柱为圆柱体，第四散热区上设有呈矩阵分布的第二散热孔；第二封板与第二安装板滑动连接，第二操作柱穿过第二操作槽；

电芯支架，电芯支架呈矩阵分布，包括多个电芯支架单元、连接架，电芯支架单元包括底架、泄压片、支撑片；底架包括第一板、第二板、第三板、第四板，第一板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的上下两侧分别设有一个安装区，安装区包括第一安装区、第二安装区，第一安装区设有四个方形槽，四个方形槽的高度沿第一板横向方向依次增大，第二安装区设有四个方形槽，四个方形槽的高度沿第一板横向方向依次减小；

第二板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的上下两侧分别设有一个凸台区，凸台区包括第一凸台区、第二凸台区，第一凸台区设有四个方形凸台，四个方形凸台的高度沿第一板横向方向依次增大，第二凸台区设有四个方形凸台，四个方形凸台的高度沿第一板横向方向依次减小；

第三板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的左右两侧设有一个固定槽，固定槽位于方形通孔的上方；固定槽包括第一凹槽、第二凹槽，第一凹槽为方形，第二凹槽为方形，两个第二凹槽位于第一凹槽内，两个第二凹槽关于第一凹槽对称；

第四板为矩形框架结构，中心位置处设有方形通孔，方形通孔的左右两侧设有一个固定件，固定件位于方形通孔的上方；固定件包括固定台、第三凹槽，固定件为方形，第三凹槽环绕固定件的上表面、左侧壁、右侧壁分布；

泄压片呈方形，泄压片设有泄压孔，泄压孔围绕泄压片中心呈环形均匀分布的，相邻两个泄压孔之间的夹角相等，每个泄压孔圆心与泄压片中心所在的直线上分别设有多个泄压缝，同一直线上相邻两个泄压缝之间的距离相等；

连接架包括第一支架、第二支架，两个第一支架左右镜像，第二支架位于两个第一支架之间，第二支架的两端分别与两个第一支架固定相连；

第一板、第二板、第三板、第四板上分别固定有一个泄压片，四个泄压片的中心轴分别与四个板的方形孔中心轴对齐；第三板、第四板左右面对面对齐，第一板、第二板置于第三板与第四板之间，第一板两端分别与第三板、第四板固定连接，第二板两端分别与与第三板、第四板固定连接，形成立方体框架，四个支撑片固定在立方体框架底端，四个支撑片分别位于立方体框架底端的四个角；

多个电芯支架单元对齐排列，呈多行多列矩阵分布，相邻两行电芯支架单元通过方形凸台与方形槽的配合相连，相邻两列的电芯支架单元通过连接架相连；

箱盖固定在箱体顶端，箱体侧壁上设有一个电极连接器，箱体内设有工作槽，工作槽为上端开口、下端封堵的中空结构，工作槽在水平面的投影为矩形，工作槽下端与底板固定，工作槽位于底板的中心位置，工作槽的前后左右四个方向均设有一个排风扇，排风扇通过支撑杆固定在底板上；电芯支架固定在工作槽内，每个电芯支架单元内均设有一个电芯，将电芯的一端放置在一个电芯支架单元的电池槽内，电芯该端的电极漏出电极槽外，电芯的另一端放置在另一个电芯支架单元的电池槽内，电芯该端的电极漏出电极槽外，镍带焊接于电芯支架单元的电极槽处。

2.如权利要求1所述的一种高散热效率的风冷电池包，其特征在于，所述第一侧板的高度为H1，第二侧板的高度为0.5H1。

3.如权利要求1所述的一种高散热效率的风冷电池包，其特征在于，所述第一封板的高度为H2，第二封板的高度为0.5H2。

4.如权利要求1所述的一种高散热效率的风冷电池包，其特征在于，所述第一板高度为L1，第二板高度为L2，第三板高度为L3，第四板高度为L4，L1＝L2＝L3＝L4。

5.如权利要求1所述的一种高散热效率的风冷电池包，其特征在于，所述第一板长度、宽度分别为P1、P2，第二板长度、宽度分别为P3、P4，P1＝P3，P2＝P4。

6.如权利要求1所述的一种高散热效率的风冷电池包，其特征在于，所述第三板长度、宽度分别为M1、M2，第四板长度、宽度分别为M3、M4，M1＝M3，M2＝M4。

7.如权利要求1所述的一种高散热效率的风冷电池包，其特征在于，所述支撑片为等腰三角形形状。