CN111600094B - 一种用于动力电池包散热的风冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动力电池的风冷技术设计，具体为一种用于动力电池包散热的风冷系统，在优化电池包散热结构的同时，降低空气温度，通过电控装置，实现针对性电池模组高效降温，以实现电池包工作效率，安全性及温度均衡性的提高，包括电池模组(2)，所述电池模组(2)外部设有电池包壳体(1)，所述电池包壳体(1)的上部设有电池包出风口(7)，所述电池包出风口(7)可通过电池包壳体(1)与电池模组(2)连通，所述电池包壳体(1)的底部设有电池包进风口(6)，所述电池包进风口(6)也与电池包壳体(1)连通，所述电池包壳体(1)的两侧设有半导体制冷装置(3)。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池的风冷技术设计，具体为一种用于动力电池包散热的风冷系统。
背景技术
近年来，环境污染以及资源短缺问题日益严重，电动汽车因能源消耗低、噪音污染小等显著优点而得到高度重视。作为动力来源，锂离子单体电池电压、容量相对较小，电池组由各单体电池串并联而成，在电池包内紧密排列，使用过程中产生的热量难以排出。一般情况下，锂电池工作温度应保持在25-40℃之间，单体电池最大温差不超过5℃。因此优化动力电池包风冷散热系统，对解决由于电池过热导致的电池性能衰减、使用寿命缩短等问题有着极为重要的作用。目前风冷散热主要采用强制风冷散热方式，受环境温度影响较大；且电池包采用一致的电池散热系统，不利于提高电池包温度均衡性。
发明内容
本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种用于动力电池包散热的风冷系统，在优化电池包散热结构的同时，降低空气温度，通过电控装置，实现针对性电池模组高效降温，以实现电池包工作效率，安全性及温度均衡性的提高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种用于动力电池包散热的风冷系统，包括电池模组，所述电池模组外部设有电池包壳体，所述电池包壳体的上部设有电池包出风口，所述电池包出风口可通过电池包壳体与电池模组连通，所述电池包壳体的底部设有电池包进风口，所述电池包进风口也与电池包壳体连通，所述电池包壳体的两侧设有半导体制冷装置，所述半导体制冷装置包括电动散热风扇一和电动散热风扇二，所述电动散热风扇一设于电池包壳体的侧壁上且与电池模组连通，所述电动散热风扇二也设于电池包壳体的侧壁上且与电池模组连通，所述电动散热风扇二位于电动散热风扇一的下方，所述电池模组的内壁上还设有温度传感器，所述电池包壳体的顶部内壁上设有控制器，所述控制器分别与温度传感器、电动散热风扇一和电动散热风扇二电连接。
作为优选，还包括进风口活动挡板，所述进风口活动挡板设在电池包壳体上且位于电动散热风扇二与电池模组之间。
作为优选，所述电池包进风口内设有防尘网板一。
作为优选，还包括电池模组出风口，所述电池模组出风口设在电池模组的上方且与电池包壳体出风口连通。
作为优选，还包括防尘网板二，所述防尘网板二设在电池包出风口。
作为优选，所述电池包壳体上设有固定挡板一，所述固定挡板一设在电动散热风扇一和电动散热风扇二之间。
作为优选，所述电池包壳体上设有固定挡板二，所述固定挡板二分别与电池包进风口和固定挡板一连接。
作为优选，所述电池模组包括多个单体电池，相邻单体电池之间的间隙形成空气流道。
作为优选，所述电池包出风口、电池包进风口和电池模组出风口与空气流道垂直。
本发明有益效果：本发明的用于动力电池包散热的风冷系统采用进出口位于同侧且垂直于空气流道，与进出口位于异侧且平行于空气流道结构相比，降低了电池组最高温度，缩小单体电池间温度差异；电池模组采用单体电池非等距对称分布，进一步缩小单体电池温差，使得在室温环境下，风冷散热效果得到提高。
本发明采用半导体制冷装置，分为上下两部分，上半部分对电池包散热，半导体制冷装置有效降低空气温度，散热效率得到提高；下半部分对电池模组散热，通过电池模组进风口活动挡板位置移动，可针对温度过高的电池模组进行单独散热，有效降低电池包工作过程中温度不均衡性。
本发明在电池包发生温度过高或内短路时，半导体制冷装置开启，上半部分对电池包内部空间进行散热，下半部分电池模组进风口活动挡板全部打开，通过半导体制冷装置进行电池模组散热。降低电池温度，确保突发状态下的人身安全。
附图说明
图1是本发明的侧剖图；
图2是本发明电池模组排列方式的侧视图；
图3是本发明半导体制冷装置的侧视图；
图4是本发明半导体制冷装置的正视图；
图5是本发明电池模组散热结构侧视图。
附图说明：1、电池包壳体；2、电池模组；3、半导体制冷装置；4、电动散热风扇一；5、电动散热风扇二；6、电池包进风口；7、电池包出风口；8、电池模组出风口；9、固定挡板一；10、进风口活动挡板；11、防尘网板一；12、防尘网板二；13、温度传感器；14、控制器；15、固定挡板二；16、单体电池。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种用于动力电池包散热的风冷系统，包括电池模组2，所述电池模组2外部设有电池包壳体1，所述电池包壳体1的上部设有电池包出风口7，所述电池包出风口7可通过电池包壳体1与电池模组2连通，所述电池包壳体1的底部设有电池包进风口6，所述电池包进风口6也与电池包壳体1连通，所述电池包壳体1的两侧设有半导体制冷装置3，所述半导体制冷装置3包括电动散热风扇一4和电动散热风扇二5，所述电动散热风扇一4设于电池包壳体1的侧壁上且与电池模组2连通，所述电动散热风扇二5也设于电池包壳体1的侧壁上且与电池模组2连通，所述电动散热风扇二5位于电动散热风扇一4的下方，所述电池模组1的内壁上还设有温度传感器13，所述电池包壳体1的顶部内壁上设有控制器14，所述控制器14分别与温度传感器13、电动散热风扇一4和电动散热风扇二5电连接。
还包括进风口活动挡板10，所述进风口活动挡板10设在电池包壳体1上且位于电动散热风扇二5与电池模组2之间；所述电池包进风口6内设有防尘网板一11；还包括电池模组出风口8，所述电池模组出风口8设在电池模组2的上方且与电池模组出风口8连通；还包括防尘网板二12，所述防尘网板二12设在电池包出风口7；所述电池包壳体1上设有固定挡板一9，所述固定挡板一9设在电动散热风扇一4和电动散热风扇二5；所述电池包壳体1上设有固定挡板二15，所述固定挡板二15分别与电池包进风口6和固定挡板一9连接；所述电池模组2包括多个单体电池16，相邻单体电池16之间的间隙形成空气流道；所述电池包出风口7、电池包进风口6和电池模组出风口8与空气流道垂直。
实施方案一：
本实施例提供了一种用于动力电池包散热的风冷系统，所述系统的侧剖图如图1所示，包括电池包壳体1、半导体制冷装置3、电动散热风扇一4和电动散热风扇二5、电池模组2、电池包进风口6、电池包出风口7、电池包进风口6、电池模组出风口8、固定挡板一9、进风口活动挡板10、温度传感器13和控制器14。参照图1-3，根据单体电池尺寸及电池间隙进行电池模组及电池包尺寸设计，单体电池16尺寸为：长65mm，宽20mm，高120mm；电池模组2由六个单体电池16非等距对称分布组成，设计电池模组2尺寸为：长148mm，宽69mm，高140mm，其中，各单体电池16均设有微型支架，电池模组2上下各留出10mm空间，实现电池模组2并联式通风散热，各电池模组2顶部居中设有温度传感器13，实时监测电池模组温度；电池包壳体1由电池模组2以2×3排列组成，设计电池包壳体1尺寸为：长456mm，宽179mm，高160mm，其中，电池包壳体1顶部距离电池模组2设有20mm间隔，用于控制器14、电线及BMS等器材的布置。其中，电池包进风口6高度为10mm，与电池模组进风口重合；电池包出风口7高度为30mm，包含电池模组出风口8；所述电池包出风口7上设有防尘网板12，所述电池包进风口6上设有防尘网板二12。
其中，电池模组2进出口位于同侧且垂直于空气流道，模组内部单体电池16呈非等距对称分布。且通过仿真结果可知，电池模组2内部位于中间及两端的单体电池温度相对较低，因此设置电池间隙为a0,a0+2d,a0+d,a0,a0+d,a0+2d,a0。其中，d的值为0.3mm，则电池间隙对应为3.74mm,4.34mm,4.04mm,3.74mm,4.04mm,4.34mm,3.74mm。相对电池进出口位于异侧且平行与空气流道，模组内部单体电池16等距分布(如图4所示)，整体最高温度由308.2k下降为306.5k，最大单体电池温差由5k下降至3.18k。电池散热效果得到明显改善，安全性及温度均衡性均得到显著提高。
本发明通过温度传感器13，实时监测个电池模组2内部温度变化情况，当电池温度升高时，通过控制器14打开电池包外部风机，实现常温模组风冷散热。
实施方案二：
在实例一的基础上，如图3和4所示，电池包壳体两侧内壁上居中设有半导体制冷装置3，电池模组2对称等距2×3排列在内，电池模组进出口朝向半导体制冷装置3一侧。半导体制冷装置3顶部距离电池模组2顶部20mm，分为上下两部分，分别对应设置不同的散热风扇，上半部分长446mm，宽80mm，由四个大风扇4(80×80mm)均匀分布，下半部分长446mm，宽20mm，由九个电动散热风扇二5(20×20mm)分布组成，每三个电动散热风扇二5对应均匀分布于一个电池包进风口6上方，中间由固定挡板二15隔开。半导体制冷装置3下半部分顶部及两侧均设有固定挡板一9和固定挡板二15，使之完全对应三个电池模组2。底部设有电池模组进风口活动挡板10，可改变电池模组进风通道。
在温度传感器13测得电池温度持续升高时，下进上出的散热结构使得高温主要集中于电池模组2上半部分，可通过控制器14驱动电动散热风扇一4对电池包壳体1上半部分进行散热；同时针对单个温度过高的电池模组2，通过电机驱动模组进风口活动挡板10，使之处于位置b，控制器驱动电动散热风扇二5工作，此时散热方式由室温风冷散热转变为半导体制冷器风冷散热，可及时有效的降低电池包壳体1的温度，同时提高电池包壳体1温度均衡性。当电池长时间充放电温度过高，或电池内部发生短路引发热失控时，电动散热风扇一4及电动散热风扇二5同时开启，电池模组进风口活动挡板10处于位置b，电动散热风扇一4对整个电池包壳体1进行散热，电动散热风扇二5对各电池模组2进行散热。可及时有效的降温能够有效降低电池温度、延长电池从冒烟到起火的时间，保障突发状况下的人身安全。
以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于动力电池包散热的风冷系统，其特征在于：包括电池模组 （2），所述电池模组（2）外部设有电池包壳体（1），所述电池包 壳体（1）的上部设有电池包出风口（7），所述电池包出风口（7） 可通过电池包壳体（1）与电池模组（2）连通，所述电池包壳体（1） 的底部设有电池包进风口（6），所述电池包进风口（6）也与电池包 壳体（1）连通，所述电池包壳体（1）的两侧设有半导体制冷装置（3）， 所述半导体制冷装置（3）包括电动散热风扇一（4）和电动散热风扇 二（5），所述电动散热风扇一（4）设于电池包壳体（1）的侧壁上 且与电池模组（2）连通，所述电动散热风扇二（5）也设于电池包壳 体（1）的侧壁上且与电池模组（2）连通，所述电动散热风扇二（5） 位于电动散热风扇一（4）的下方，所述电池模组（2）的内壁上还设有温度传感器（13），所述电池包壳体（1）的顶部内壁上设有控制 器（14），所述控制器（14）分别与温度传感器（13）、电动散热风 扇一（4）和电动散热风扇二（5）电连接； 所述电池包壳体（1）上设有固定挡板一（9），所述固定挡板一（9 ）设在电动散热风扇一（4）和电动散热风扇二（5）之间； 所述电池包壳体（1）上设有固定挡板二（15），所述固定挡板二 （15）分别与电池包进风口（6）和固定挡板一（9）连接。
2.根据权利要求 1 述的用于动力电池包散热的风冷系统，其特征在于：还包括进风口活动挡板（10），所述进风口活动挡板（10）设在 电池包壳体（1）上且位于电动散热风扇二（5）与电池模组（2）之 间。
3. 根据权利要求 1 所述的用于动力电池包散热的风冷系统，其特征在 于：所述电池包进风口（6）内设有防尘网板一（11）。
4. 根据权利要求 3 所述的用于动力电池包散热的风冷系统，其特征在 于：还包括电池模组出风口（8），所述电池模组出风口（8）设在电 池模组（2）的上方且与电池包出风口（7）连通。
5. 根据权利要求 1 所述的用于动力电池包散热的风冷系统，其特征在 于：还包括防尘网板二（12），所述防尘网板二（12）设在电池包出 风口（7）。
6. 根据权利要求 1 所述的用于动力电池包散热的风冷系统，其特征在 于：所述电池模组（2）包括多个单体电池（16），相邻单体电池（16） 之间的间隙形成空气流道。
7.根据权利要求 4 所述的用于动力电池包散热的风冷系统，其特征 在于：所述电池包出风口（7）、电池包进风口（6）和电池模组出风 口（8）与空气流道垂直。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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