CN107634163A - 一种风冷电池*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风冷电池***，包括箱体，箱体内设有包括若干成阵列设置的电池模组的电池模组块，电池模组块与箱体内壁间设有第一间隙，任一电池模组内设有电芯，风冷电池***包括第一风冷机构和第二风冷机构，箱体上设有冷却风进口和冷却风出口；第一风冷机构和第二风冷机构分别与电芯及电池模组配合设置，第一风冷机构和第二风冷机构分别与冷却风进口和冷却风出口配合设置。本发明提供了两种风冷结构，分别从两种途径带走电芯产生的热量，仅使用常规的冷却方式，即能满足消费者对快速充电和大功率放电的要求，也无需设置多种冷却方式，节省成本，减轻电池自重。
Description
技术领域
本发明属于用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组的技术领域，特别涉及一种采用双风道设计、散热效果更好的风冷电池***。
背景技术
目前在国家的支持和市场的利好下，动力锂电池行业发展非常迅速，其应用已经扩展到了电动大巴、电动小汽车、微公交和储能等领域。随着动力锂电池的大规模应用，日益凸显的问题也越来越多，尤其是动力电池***的散热问题。
电动汽车行驶的驱动力来源于动力电池***。动力电池***在充/放电的过程中会产生大量的热量，使电池温度升高，进而使动力电池***的性能大幅下降。研究表明，当动力锂电池的温度超过45℃时，其循环寿命将大幅下降。此外，由于高温使动力锂电池的副反应增加，出于保护电池的目的，在实际使用中，会对电池的充/放电功率进行限制。
现有技术中，随着消费者对快速充电和大功率放电等的要求越来越高，常规的风冷方式不仅冷却效率不高，而且难以兼顾箱体密封，而如果同时设置多种冷却方式又容易造成一定程度上的资源浪费。
发明内容
本发明解决的技术问题是，现有技术中，随着消费者对快速充电和大功率放电等的要求越来越高，常规的风冷方式不仅冷却效率不高，而且难以兼顾箱体密封，而如果同时设置多种冷却方式又容易造成一定程度上的资源浪费的问题，进而提供了一种优化的双重冷却模式的电池箱及其控制方法。
本发明所采用的技术方案是，一种风冷电池***，包括箱体，所述箱体内设有包括若干成阵列设置的电池模组的电池模组块，所述电池模组块与箱体的内壁间设有第一间隙，所述任一电池模组内设有电芯，所述风冷电池***包括第一风冷机构和第二风冷机构，所述箱体上设有冷却风进口和冷却风出口；所述第一风冷机构与电芯配合设置，所述第二风冷机构与电池模组配合设置，所述第一风冷机构和第二风冷机构分别与所述冷却风进口和冷却风出口配合设置。
优选地，所述电池模组包括分别设置在电芯左侧和右侧的左侧板和右侧板、分别设置在电芯前端和后端的前端板和后端板，所述左侧板、前端板、右侧板和后端板顺次首尾相连，所述电池模组还包括分别与左侧板、前端板、右侧板和后端板的顶端连接的顶盖，所述电芯与左侧板和右侧板间设有第二间隙；所述电芯和顶盖间设有线束隔离板，所述线束隔离板上设有汇流排。
优选地，所述第一风冷机构包括顺次设于所述电芯底部的导热胶层和散热翅片，所述散热翅片包括若干散热通道，所述散热通道的一端与冷却风进口空间连通，所述散热通道的另一端与所述冷却风出口空间连通；所述冷却风进口、散热翅片和冷却风出口顺次连通为第一风道。
优选地，所述冷却风出口为设于箱体侧壁的若干第一风冷出口，所述第一风冷出口处设有第一风扇。
优选地，所述第二风冷机构包括设于所述电池模组块左侧和右侧的第一间隙处的风管，所述风管的一端与冷却风进口空间连通；所述风管顶部、所述左侧板和右侧板、所述线束隔离板及所述顶盖上均设有若干通孔；所述冷却风进口、电池模组块左侧的风管、电池模组块左侧的风管顶部的通孔、左侧板的通孔、第二间隙、线束隔离板的通孔、顶盖的通孔和冷却风出口顺次连通为第二左风道，所述冷却风进口、电池模组块右侧的风管、电池模组块右侧的风管顶部的通孔、右侧板的通孔、第二间隙、线束隔离板的通孔、顶盖的通孔和冷却风出口顺次连通为第二右风道。
优选地，所述冷却风出口为设于箱体顶部的若干第二风冷出口，所述第二风冷出口处设有第二风扇。
优选地，所述前端板和后端板与电芯间分别设有隔热层。
优选地，所述冷却风进口和冷却风出口处分别对应设有密封组件。
优选地，所述密封组件包括密封外壳，所述密封外壳内插设有密封闩片，所述密封闩片的正面和反面对应的密封外壳的壳面上分别设有导通孔，所述导通孔分别与冷却风进口和冷却风出口配合。
优选地，冷却风出口处的所述密封闩片还设有若干安全通孔，冷却风出口处的所述密封闩片一侧贴设有防水透气膜。
本发明提供了一种优化结构的风冷电池***，通过在箱体内设置由电池模组阵列化而成的电池模组块，任一电池模组内设有电芯，将风冷电池***设置为包括与电芯配合的第一风冷机构和与电池模组配合的第二风冷机构，并在箱体上配合设置冷却风进口和冷却风出口，即提供了两种风冷结构，分别从两种途径带走电芯产生的热量，仅使用常规的冷却方式，即能满足消费者对快速充电和大功率放电的要求，也无需设置多种冷却方式，节省成本，减轻电池自重。
附图说明
图1为本发明的风冷电池***的结构示意图；
图2为本发明的风冷电池***的***图；
图3为本发明的与任一电池模组配合的第二风冷机构的***图结构示意图；
图4为本发明的左侧板或右侧板的结构示意图；
图5为本发明的密封组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
如图所示，本发明涉及一种风冷电池***，包括箱体1，所述箱体1内设有包括若干成阵列设置的电池模组2的电池模组块3，所述电池模组块3与箱体1的内壁间设有第一间隙4，所述任一电池模组2内设有电芯5，所述风冷电池***包括第一风冷机构和第二风冷机构，所述箱体1上设有冷却风进口6和冷却风出口7；所述第一风冷机构与电芯5配合设置，所述第二风冷机构与电池模组2配合设置，所述第一风冷机构和第二风冷机构分别与所述冷却风进口6和冷却风出口7配合设置。
本发明中，风冷电池***整体成箱体1结构，在箱体1内设置电池模组块3，同时电池模组块3包括成阵列设置的电池模组2，可以依据实际的供电需求选择恰当数量的电池模组2，并将电池模组2组合为符合箱体1构造的结构。
本发明中，电池模组块3一般为一层，也可以设置为叠放的多层，当电池模组块3设置为多层时，层与层之间应当以支撑件隔开，保证通风散热效果的良好。
本发明中，风冷电池***的供电由电池模组2内的电芯5完成，由于电芯5工作产生热量，故设置第一风冷机构和第二风冷机构对整体的风冷电池***进行散热，确保***的安全与稳定。
本发明中，第一风冷机构与电芯5配合设置，带走电芯5产生的大部分热量。
本发明中，电池模组块3与箱体1的内壁间设有第一间隙4，此间隙4与第二风冷机构密切相关，第二风冷机构通过与第一间隙4和电池模组2配合，带走其余热量，进一步保证了***内的热量稳定。
本发明中，第一风冷机构和第二风冷机构均与冷却风进口6和冷却风出口7配合，即只需要采用冷风灌入即可完成两种风冷散热的工作。
本发明提供了两种风冷结构，分别从两种途径带走电芯5产生的热量，仅使用常规的冷却方式，即能满足消费者对快速充电和大功率放电的要求，也无需设置多种冷却方式，节省成本，减轻电池自重。
所述电池模组2包括分别设置在电芯5左侧和右侧的左侧板8和右侧板9、分别设置在电芯5前端和后端的前端板10和后端板11，所述左侧板8、前端板10、右侧板9和后端板11顺次首尾相连，所述电池模组2还包括分别与左侧板8、前端板10、右侧板9和后端板11的顶端连接的顶盖12，所述电芯5与左侧板8和右侧板9间设有第二间隙13；所述电芯5和顶盖12间设有线束隔离板14，所述线束隔离板14上设有汇流排15。
本发明中，电池模组2的基本构型包括设置在电芯5外侧、顺次首尾连接的左侧板8、前端板10、右侧板9和后端板11，左侧板8、前端板10、右侧板9和后端板11的顶端设置顶盖12，整体封装。
本发明中，为了便于封装，左侧板8和右侧板9一般包括竖板，且竖板下水平设置挡板26，即成L型板，以挡板26对电芯5进行托起，保证电池模组2的位置的稳定。
本发明中，在电芯5与左侧板8和右侧板9间设置第二间隙13，第二间隙13起到了隔离作用，利用第二间隙13构成的空间中的空气来阻隔电芯5与外部环境通过电芯5的左右侧面进行热量传递，进而完成对电芯5左右两侧的保温设计。
本发明中，在电芯5和顶盖12间设置线束隔离板14，线束隔离板14上设有汇流排15，完成电池模组2的基础电连接。
所述第一风冷机构包括顺次设于所述电芯5底部的导热胶层16和散热翅片17，所述散热翅片17包括若干散热通道，所述散热通道的一端与冷却风进口6空间连通，所述散热通道的另一端与所述冷却风出口7空间连通；所述冷却风进口6、散热翅片17和冷却风出口7顺次连通为第一风道。
所述冷却风出口7为设于箱体1侧壁的若干第一风冷出口7-1，所述第一风冷出口7-1处设有第一风扇18-1。
本发明中，第一风冷机构包括顺次设置在电芯5底部的导热胶层16和散热翅片17，即电芯5产生的一部分热量通过电芯5的底面传递到导热胶层16，然后传递到散热翅片17，进行热量的汇总，即由冷却风进口6、散热翅片17和冷却风出口7顺次连通，形成第一风道。
本发明中，导热胶层16的导热系数一般为1.5～2.5W/m-K，凡是满足此导热系数的材料均在可选择范围内。
本发明中，散热翅片17包括若干并列的散热通道，散热通道的两端分别与冷却风进口6和冷却风出口7连通，使得在实际的风冷作业中，冷风从冷却风进口6流入、经过散热通道后从冷却风出口7流出，将散热翅片17上的热量带走，完成电芯5的冷却作业。
本发明中，为了便于安装及布置，散热翅片17可以以电池模组块3为单位设置。
本发明中，第一风冷机构的冷却风出口7为设置在箱体1侧壁的若干第一风冷出口7-1，且在第一风冷出口7-1处设置第一风扇18-1，可以通过第一风扇18-1的作用加快热量的散出。
本发明中，相邻的散热通道间设置加强筋，可以强化换热，并将风阻控制在一定范围内。
所述第二风冷机构包括设于所述电池模组块3左侧和右侧的第一间隙4处的风管19，所述风管19的一端与冷却风进口6空间连通；所述风管19顶部、所述左侧板8和右侧板9、所述线束隔离板14及所述顶盖12上均设有若干通孔20；所述冷却风进口6、电池模组块3左侧的风管19、电池模组块3左侧的风管19顶部的通孔20、左侧板8的通孔20、第二间隙13、线束隔离板14的通孔20、顶盖12的通孔20和冷却风出口7顺次连通为第二左风道，所述冷却风进口6、电池模组块3右侧的风管19、电池模组块3右侧的风管19顶部的通孔20、右侧板9的通孔20、第二间隙13、线束隔离板14的通孔20、顶盖12的通孔20和冷却风出口7顺次连通为第二右风道。
所述冷却风出口7为设于箱体1顶部的若干第二风冷出口7-2，所述第二风冷出口7-2处设有第二风扇18-2。
本发明中，第二风冷机构在电池模组块3左侧和右侧的第一间隙4处设置风管19，风管19的入口端与冷却风进口6连通，使得在实际的风冷作业中，冷风从冷却风进口6流入、经过风管19，继续后续的流动。
本发明中，在风管19顶部、左侧板8、右侧板9、线束隔离板14及顶盖12上均设有若干通孔20，即采用镂空设计，使得在实际的风冷作业中，冷风从冷却风进口6流入风管19，依次流经电池模组块3左侧或右侧的风管19顶部的通孔20、左侧板8或右侧板9的通孔20、电芯5的侧面、线束隔离板14的通孔20、顶盖12的通孔20，将电芯5的另一部分的热量和汇流排15产生的热量自冷却风出口7带走，即，冷却风进口6、电池模组块3左侧的风管19、电池模组块3左侧的风管19顶部的通孔20、左侧板8的通孔20、第二间隙13、线束隔离板14的通孔20、顶盖12的通孔20和冷却风出口7顺次连通，形成第二左风道，冷却风进口6、电池模组块3右侧的风管19、电池模组块3右侧的风管19顶部的通孔20、右侧板9的通孔20、第二间隙13、线束隔离板14的通孔20、顶盖12的通孔20和冷却风出口7顺次连通，形成第二右风道。
本发明中，在第二风冷机构中，冷风的走向为朝上，故冷却风出口7为设于箱体1顶部的若干第二风冷出口7-2，同时在第二风冷出口7-2处设置第二风扇18-2，通过第二风扇18-2的作用加快热量的散出。
所述前端板10和后端板11与电芯5间分别设有隔热层21。
本发明中，当冷风停止送入时，电芯5对外界的热量传递主要通过前端板10和后端板11进行，故在前端板10和后端板11与电芯5间增加一层隔热层21，可以有效地阻断电芯5与外界的传热，从而起到保温作用。
本发明中，隔热层21只要能提到隔热效果即可，如泡棉材料层。
所述冷却风进口6和冷却风出口7处分别对应设有密封组件22。
所述密封组件22包括密封外壳23，所述密封外壳23内插设有密封闩片24，所述密封闩片24的正面和反面对应的密封外壳23的壳面上分别设有导通孔25，所述导通孔25分别与冷却风进口6和冷却风出口7配合。
冷却风出口7处的所述密封闩片24还设有若干安全通孔，冷却风出口7处的所述密封闩片24一侧贴设有防水透气膜。
本发明中，冷却风进口6和冷却风出口7处分别对应设置密封组件22，保证在结束风冷的情况下，箱体1内部的环境为密封环境。
本发明中，一般情况下，冷却风出口7处的密封组件22可以与第一风扇18-1和第二风扇18-2配合安装。
本发明中，密封组件22包括密封外壳23和其内插设的密封闩片24，当风冷开启时，密封闩片24向上移动，密封外壳23的壳面上的导通孔25打开，从而冷却风进口6处可以进风、冷却风出口7可以将风排入环境空气中，完成对电芯5和汇流排15的强制风冷作业；当冷却关闭时，密封闩片24回归到初始位置，并对整个箱体1形成密封。
本发明中，当箱体1内外压差在0~20kpa以内时，密封闩片24应当允许少量的空气通过，保证***整体从低海拔运行到高海拔或者从高海拔运行到低海拔时，箱体1内气压始终与环境大气压相同，从而避免箱体1损坏，即密封闩片24应当使得空气可以穿过而水不允许穿过，一般可以采用PP+GF30 材料。
本发明中，冷却风进口6和冷却风出口7处的密封闩片24有所不同，其中，冷却风出口7处的密封闩片24需要有安全防护作用，因此，冷却风出口7处的密封组件22中的密封闩片24上还设置若干安全通孔，且在密封闩片24一侧贴设防水透气膜，当箱体1内外压差高于20kpa时，密封闩片24最先破坏，如当电芯5出现热失控时，会在短时间内产生大量的气体，因此导致箱体1内部的压力迅速升高，当箱体1内外压力差大于20kpa时，密封闩片24自动破坏并将气体排出箱体1，从而避免箱体1的***。一般情况下，防水透气膜可以采用e-PTFE材料。
本发明解决了现有技术中，随着消费者对快速充电和大功率放电等的要求越来越高，而导致的常规的冷却方式，如风冷，已经越来越难以满足这些要求，而如果同时设置多种冷却方式又容易造成一定程度上的资源浪费的问题，通过在箱体1内设置由电池模组2阵列化而成的电池模组块3，任一电池模组2内设有电芯5，将风冷电池***设置为包括与电芯5配合的第一风冷机构和与电池模组2配合的第二风冷机构，并在箱体1上配合设置冷却风进口6和冷却风出口7，即提供了两种风冷结构，分别从两种途径带走电芯5产生的热量，仅使用常规的冷却方式，即能满足消费者对快速充电和大功率放电的要求，也无需设置多种冷却方式，节省成本，减轻电池自重。
Claims (10)
1.一种风冷电池***，包括箱体，所述箱体内设有包括若干成阵列设置的电池模组的电池模组块，所述电池模组块与箱体的内壁间设有第一间隙，所述任一电池模组内设有电芯，其特征在于：所述风冷电池***包括第一风冷机构和第二风冷机构，所述箱体上设有冷却风进口和冷却风出口；所述第一风冷机构与电芯配合设置，所述第二风冷机构与电池模组配合设置，所述第一风冷机构和第二风冷机构分别与所述冷却风进口和冷却风出口配合设置。
2.根据权利要求1所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述电池模组包括分别设置在电芯左侧和右侧的左侧板和右侧板、分别设置在电芯前端和后端的前端板和后端板，所述左侧板、前端板、右侧板和后端板顺次首尾相连，所述电池模组还包括分别与左侧板、前端板、右侧板和后端板的顶端连接的顶盖，所述电芯与左侧板和右侧板间设有第二间隙；所述电芯和顶盖间设有线束隔离板，所述线束隔离板上设有汇流排。
3.根据权利要求2所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述第一风冷机构包括顺次设于所述电芯底部的导热胶层和散热翅片，所述散热翅片包括若干散热通道，所述散热通道的一端与冷却风进口空间连通，所述散热通道的另一端与所述冷却风出口空间连通；所述冷却风进口、散热翅片和冷却风出口顺次连通为第一风道。
4.根据权利要求3所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述冷却风出口为设于箱体侧壁的若干第一风冷出口，所述第一风冷出口处设有第一风扇。
5.根据权利要求2所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述第二风冷机构包括设于所述电池模组块左侧和右侧的第一间隙处的风管，所述风管的一端与冷却风进口空间连通；所述风管顶部、所述左侧板和右侧板、所述线束隔离板及所述顶盖上均设有若干通孔；所述冷却风进口、电池模组块左侧的风管、电池模组块左侧的风管顶部的通孔、左侧板的通孔、第二间隙、线束隔离板的通孔、顶盖的通孔和冷却风出口顺次连通为第二左风道，所述冷却风进口、电池模组块右侧的风管、电池模组块右侧的风管顶部的通孔、右侧板的通孔、第二间隙、线束隔离板的通孔、顶盖的通孔和冷却风出口顺次连通为第二右风道。
6.根据权利要求5所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述冷却风出口为设于箱体顶部的若干第二风冷出口，所述第二风冷出口处设有第二风扇。
7.根据权利要求2所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述前端板和后端板与电芯间分别设有隔热层。
8.根据权利要求1所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述冷却风进口和冷却风出口处分别对应设有密封组件。
9.根据权利要求8所述的一种风冷电池***，其特征在于：所述密封组件包括密封外壳，所述密封外壳内插设有密封闩片，所述密封闩片的正面和反面对应的密封外壳的壳面上分别设有导通孔，所述导通孔分别与冷却风进口和冷却风出口配合。
10.根据权利要求9所述的一种风冷电池***，其特征在于：冷却风出口处的所述密封闩片还设有若干安全通孔，冷却风出口处的所述密封闩片一侧贴设有防水透气膜。
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