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CN108565524B - 一种下置风道及分区散热电池冷却装置 - Google Patents

一种下置风道及分区散热电池冷却装置 Download PDF

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CN108565524B CN201810238466.3A CN201810238466A CN108565524B CN 108565524 B CN108565524 B CN 108565524B CN 201810238466 A CN201810238466 A CN 201810238466A CN 108565524 B CN108565524 B CN 108565524B
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Abstract

本发明公开了一种下置风道及分区散热电池冷却装置；包括上壳体和下壳体及多个电池组；下壳体内底部设有一安放多个电池组的电池支撑板；电池支撑板与下壳体内底之间具有间隙并形成下置风道；在对应于各电池单体周围的电池支撑板上，分布有多个通风孔；在上壳体内安装有用于抽风的散热风扇；下置风道在电池组不工作时，相当于在下壳体与电池之间设置了一层隔温层，有助降低于夏季高温地表对电池包内部的影响；下置风道配合带有通风孔的电池支撑板，可有效降低电池侧面及底部散热，不存在对流换热死角；独立设置的电池散热室及散热风扇，可提高电池散热效率，改善电池散热的均匀程度，提高电池包性能并延长电池包服役寿命。

Description

一种下置风道及分区散热电池冷却装置
技术领域
本发明涉及电池包风冷散热装置，尤其涉及一种下置风道及分区散热电池冷却装置。
背景技术
近年来，电动汽车的应用越来越广泛，电动汽车动力电池的热安全问题也逐渐暴露出来。车用动力电池在工作时会产生许多热量，而电池通常以一定排布方式布置在相对较小的箱体内，会引发热量积聚现象从而导致电池包内局部温度超出其正常工作温度区间，这也是引发热失控现象的主要原因之一。如果热量不能及时散去，将引起电池箱体内部温度场分布不均，造成电池性能衰减加快和服役寿命缩减。因此，为提升电动汽车性能和安全性，关键在于更好的解决动力电池工作过程中的生热问题。为此，除了选取合适的电池单体并对其进行合理的模块化组合外，还需要有效的散热结构设计，以保证电池在合理的温度范围内正常工作，并且要尽量使各个电池的温度一致，达到良好的热一致性。
电动汽车与传统汽车一样，都是用于户外使用的交通工具，在服役周期内不可避免遭受各种外界环境的影响。目前电动汽车动力电池包通常布置在汽车乘员舱底部，在夏季高温条件下，地表温度上升明显，有对动力电池包有明显的热辐射影响。研究表明，电池在高温条件下长期搁置，会引起明显的容量衰减、自放电率提高和服役寿命缩减甚至引发安全性问题。目前，动力电池包的热管理通常只考虑电动汽车开启时的散热问题，而没有重视汽车停放的电池包的冷却或者隔热问题。而在汽车整个服役周期内，汽车处于停放状态的时间要高于汽车行驶状态的时间。
因此，设计一款能够兼顾电池包工作时有效和均匀降温以及静置时有效隔绝外界高温影响的电池包冷却系统十分必要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单，散热均匀的下置风道及分区散热电池冷却装置。本发明通过合理的通风孔设计和分区独立散热功能，使冷却风均匀流经各电池单体各个表面，避免出现散热死角，有效提高了电池单体的散热效率和使用寿命。
通过合理的通风孔设计和独立的电池散热室构成了电池组的散热系统，在散热风扇的抽吸作用下，外部冷却风由壳体底侧进入其内，使冷却风均匀流经每个电池单体各个表面，并由壳体的顶部排除，避免出现了壳体内散热死角的问题；并通过温度传感器实时监控电池单体温度以及散热风扇调节各散热室冷却风流速，保证整个电池组良好的温度及降温一致性，使电池最高温度和最大温差都处于允许范围内，同时通过下置风道设计兼顾户外静置时有效减轻外界高温对电池的影响。
本发明通过下述技术方案实现：
一种下置风道及分区散热电池冷却装置，包括壳体，置于壳体内部的多个电池组；所述壳体由上壳体8和下壳体11构成；所述下壳体11内底部设有一安放多个电池组的电池支撑板4；
电池支撑板4与下壳体11内底之间具有间隙并形成下置风道1；在下壳体11的侧壁上开设有下置风道进风口2，该下置风道进风口2连通下置风道1；
每个电池组均由多个相互间隔的电池单体5构成；在对应于各电池单体5周围的电池支撑板4上，分布有多个通风孔3；
在上壳体8内安装有用于抽风的散热风扇10，在上壳体8的外表面设置有排风通道7，该散热风扇排风口与排风通道7连通；
各电池组之间通过纵横交错的下壳体纵梁12和下壳体横梁13相互隔开，以形成多个独立的电池散热室19；
所述下置风道进风口2、通风孔3、电池散热室19、排风通道7依次连通。
各通风孔3均为条形孔，各条形孔的边沿向上突起，并整体形成一个围缘，电池单体5固定设置在围缘内；电池单体5长度方向侧的通风孔的长度大于电池单体5宽度方向侧的通风孔3。
所述电池单体5的表面分布有多个温度传感器15、16、17；所述温度传感器15、16、17以及散热风扇10分别连接控制器；所述温度传感器15、16、17采集电池单体5的温度数据，并将其传递给控制器，控制器控制散热风扇10的启动与停止。
所述上壳体8的内设置有纵横交错的上壳体纵梁6和上壳体横梁9；
在上壳体纵梁6、上壳体横梁9和下壳体纵梁12、下壳体横梁13的对应面上设置有相互嵌合的凹凸结构。
所述围缘的高度为2mm～10mm；围缘的内侧从下往上为坡面设计，坡面角度为5°～10°，优选为8°。
所述下置风道的高度为30mm～80mm。
所述温度传感器15、16、17分布在电池单体5表面的底侧部、中部和顶部。
所述下置风道进风口2的数量为两个。
所述电池散热室19的数量为六个，每个电池散热室19内均设有一组电池组，各电池组之间，以及各电池组与壳体的侧壁之间为间隙配合。
上壳体8内对应于每个电池散热室19的位置，均安装有一散热风扇10；所述电池支撑板4通过设置在其下方的支撑条14支撑。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
通过下置风道设置，在电池组正常工作时，使冷却风流经电池底部，可解决电池底部无法对流换热的问题，提高电池散热效果。同时，在电池组静置时，下置风道内部空气形成一层隔热层，可降低夏季高温尤其高温地表对电池的影响。通过独立的电池散热室设置，控制装置通过采集电池温度传感器上温度数值，判断电池最高工作温度是否在允许最好温度以下，各电池温度差是否在允许温差范围内，通过控制散热风扇转速实现对不同散热室冷却风速的独立控制，进而实现不同散热室分区散热，可有效保证各单体电池间良好的温度一致性。
附图说明
图1为本发明下置风道及分区散热电池冷却装置装配前的爆炸示意图。
图2为本发明装配后的整体示意图。
图3为本发明壳体内部结构布局及冷却气流的运动示意图。
图4为本发明下壳体内部结构示意图。
图5为本发明电池支撑板结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1-5所示。本发明公开了一种下置风道及分区散热电池冷却装置，包括壳体，置于壳体内部的多个电池组；所述壳体由上壳体8和下壳体11构成；所述下壳体11内底部设有一安放多个电池组的电池支撑板4；
电池支撑板4与下壳体11内底之间具有间隙并形成下置风道1；在下壳体11的侧壁上开设有下置风道进风口2，该下置风道进风口2连通下置风道1；
每个电池组均由多个相互间隔的电池单体5构成；在对应于各电池单体5周围的电池支撑板4上，分布有多个通风孔3；
在上壳体8内安装有用于抽风的散热风扇10，在上壳体8的外表面设置有排风通道7，该散热风扇排风口与排风通道7连通；
各电池组之间通过纵横交错的下壳体纵梁12和下壳体横梁13相互隔开，以形成多个独立的电池散热室19；
所述下置风道进风口2、通风孔3、电池散热室19、排风通道7依次连通。
各通风孔3均为条形孔，各条形孔的边沿向上突起，并整体形成一个围缘，电池单体5固定设置在围缘内；电池单体5长度方向侧的通风孔的长度大于电池单体5宽度方向侧的通风孔3。围缘一方面提高了电池单体5的稳固性，另一方面具有一定气流导向作用，使冷却气流紧贴电池单体5表面向上运动，提高了散热效率。
所述电池单体5的表面分布有多个温度传感器15、16、17；所述温度传感器15、16、17以及散热风扇10分别连接控制器；所述温度传感器15、16、17采集电池单体5的温度数据，并将其传递给控制器，控制器控制散热风扇10的启动与停止。
所述上壳体8的内设置有纵横交错的上壳体纵梁6和上壳体横梁9；
在上壳体纵梁6、上壳体横梁9和下壳体纵梁12、下壳体横梁13的对应面上设置有相互嵌合的凹凸结构。例如V形凹槽和和V形凸起结构；这种结构在上下壳体装配后相互配合，有助于保证各电池散热室的独立性，减少冷却风相互扰流，实现电池分区散热。
所述围缘的高度为2mm～10mm；围缘的内侧从下往上为坡面设计，坡面角度为5°～10°。
所述下置风道的高度为30mm～80mm，优选为50mm。
所述温度传感器15、16、17分布在电池单体5表面的底侧部、中部和顶部。
所述下置风道进风口2的数量为两个，具体数量根据实际应用而定。
所述电池散热室19的数量为六个，每个电池散热室19内均设有一组电池组，各电池组之间，以及各电池组与壳体的侧壁之间为间隙配合。
在散热风扇10对各电池散热室19的抽吸作用下，冷却风依次由下置风道进风口2、通风孔3进入电池散热室19并沿着各电池单体5的表面，对流换热后带走其热量，再由电池散热室19上方的排风通道7排除壳体。
上壳体8内对应于每个电池散热室19的位置，均安装有一散热风扇10；所述电池支撑板4通过设置在其下方的支撑条14支撑。
温度传感器实测监测电池的工作温度，并将温度数据实时传送到控制器，控制器根据温度传感器采集的电池单体各部分温度及不同电池散热室电池组的温差值控制各散热风扇的启动、停止与转速，以调整不同电池散热室所对应的散热风扇的转速，实现有效降温及更好的温度均匀性。允许最高工作温度为40℃，最大温差值为5℃，允许范围为3-5℃。本实施例中温度传感器为接触式热电偶传感器。
所述控制器还用于在汽车停止后，既电池组停止工作后，控制散热风扇继续运转15秒，以排出剩余高温气体。
本发明在电池组正常工作时，冷却风流经电池单体底部实现电池单体底部对流换热，提高电池散热效果。同时，在电池组静置时，下置风道内部空气形成一层隔热层，可降低夏季高温尤其高温地表对电池的影响。独立的电池散热室设置，控制器通过采集电池单体的温度传感器上温度数值，判断电池单体最高工作温度是否在允许最好温度以下，各电池单体温度差是否在允许温差范围内，通过控制散热风扇转速实现对不同电池散热室冷却风速的独立控制，进而更好的实现不同散热室分区散热，可有效保证各单体电池间良好的温度一致性。本实施例能兼顾电池组工作时有效和均匀降温以及静置时有效隔绝外界高温影响。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种下置风道及分区散热电池冷却装置，包括壳体，置于壳体内部的多个电池组；所述壳体由上壳体（8）和下壳体（11）构成；其特征在于：所述下壳体（11）内底部设有一安放多个电池组的电池支撑板（4）；
电池支撑板（4）与下壳体（11）内底之间具有间隙并形成下置风道（1）；在下壳体（11）的侧壁上开设有下置风道进风口（2），该下置风道进风口（2）连通下置风道（1）；
每个电池组均由多个相互间隔的电池单体（5）构成；在对应于各电池单体（5）周围的电池支撑板（4）上，分布有多个通风孔（3）；
在上壳体（8）内安装有用于抽风的散热风扇（10），在上壳体（8）的外表面设置有排风通道（7），该散热风扇（10）排风口与排风通道（7）连通；
各电池组之间通过纵横交错的下壳体纵梁（12）和下壳体横梁（13）相互隔开，以形成多个独立的电池散热室（19）；
所述下置风道进风口（2）、通风孔（3）、电池散热室（19）、排风通道（7）依次连通；
各通风孔（3）均为条形孔，各条形孔的边沿向上突起，并整体形成一个围缘，电池单体（5）固定设置在围缘内；电池单体（5）长度方向侧的通风孔的长度大于电池单体（5）宽度方向侧的通风孔（3）；
所述电池单体（5）的表面分布有多个温度传感器（15、16、17）；所述温度传感器（15、16、17）以及散热风扇（10）分别连接控制器；所述温度传感器（15、16、17）采集电池单体（5）的温度数据，并将其传递给控制器，控制器控制散热风扇（10）的启动与停止；
所述上壳体（8）的内设置有纵横交错的上壳体纵梁（6）和上壳体横梁（9）；
在上壳体纵梁（6）、上壳体横梁（9）和下壳体纵梁（12）、下壳体横梁（13）的对应面上设置有相互嵌合的凹凸结构；
所述温度传感器（15、16、17）分布在电池单体（5）表面的底侧部、中部和顶部；
所述围缘的高度为2mm～10mm；围缘的内侧从下往上为坡面设计，坡面角度为5°～10°；
上壳体（8）内对应于每个电池散热室（19）的位置，均安装有一散热风扇（10）。
2.根据权利要求1所述下置风道及分区散热电池冷却装置，其特征在于：所述下置风道的高度为30mm～80mm。
3.根据权利要求1至2中任一项所述下置风道及分区散热电池冷却装置，其特征在于：所述下置风道进风口（2）的数量为两个。
4.根据权利要求3所述下置风道及分区散热电池冷却装置，其特征在于：所述电池散热室（19）的数量为六个，每个电池散热室（19）内均设有一组电池组，各电池组之间，以及各电池组与壳体的侧壁之间为间隙配合。
5.根据权利要求3所述下置风道及分区散热电池冷却装置，其特征在于：所述电池支撑板（4）通过设置在其下方的支撑条（14）支撑。
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