CN101794901B - 一种混合动力汽车用动力电池组的散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车用动力电池组的散热结构，包括动力电池组、进口环形导流板、T型导流板、菱形导流板、出风导流板、支撑板和绝缘支承固定架。布置在空气流动的上游位置的电池模块平行排列成规则的行和列，布置在空气流动的下游出风口位置的电池模块采用平行交错排列，动力电池两端正负极固定在绝缘支承固定架上，动力电池组中间由支撑板支撑。通过本散热结构，通过抽吸作用，冷风由进口环形导流板进入电池模块，通过换热带走电池在工作过程中放出的热量，出风口处热风经导流板排出，最终起到冷却效果。本散热结构能保证各电池模块均匀散热，电池安装方便，结构简单，制造成本低；适用于圆柱形动力电池组。

Description

一种混合动力汽车用动力电池组的散热结构

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车用动力电池组均匀冷却的散热结构，属混合动力汽车热管理系统技术领域。

背景技术

动力电池是混合动力汽车中的关键部件，其性能的优劣将直接影响到整车性能的好坏。而动力电池的工作温度范围、温度场分布及各单体电池的不均匀性直接影响电池使用寿命和电池性能。因此设计开发一种高效的散热结构，使电池工作在恰当的工作温度，保障电池组温度各单体电池的均匀性变得日益紧迫。混合动力车用动力电池组的散热结构的设计开发已成为混合动力整车开发中的关键核心技术之一。

目前，混合动力汽车用动力电池组串联式散热结构，主要是在各电池模块间增加导流板来实现温度均匀，这些散热结构都是基于电池模块布置及空间结构设计的。传统设计中电池组内部模块的散热条件比外部模块恶劣，下游模块相对于上游模块散热条件恶劣，因此造成电池模块温度不一致，电池性能产生差异，降低电池组的整体性能。有发明专利CN1202589C《用于电池电源装置的端板及电池电源的冷却装置》，采用了电池模块纵横并列配置方式，冷却装置内部装有遮盖板和引流板来实现大致均匀冷却。但是遮盖板遮挡的部分区域局部散热不佳；而电池模块间隙保持一致，没有充分利用内部空间结构。有发明专利CN101304106A《一种混合动力汽车用镍氢电池组的散热系统》，其电池模块为两层纵横并列配置，冷却装置内部装有引流板，利用引流板调节电池模块的换热面积，实现电池模块之间的温差在±2℃以内。但是减小上游电池模块的换热面积，抬高了电池模块的温度水平，同时会引起模块部分区域局部散热不佳，模块内各单体温差过大，影响电池的使用性能和寿命。

通过文献查阅，现有的动力电池组散热结构大多不够完善，具有产业化实施价值的方案还很少。

发明内容

本发明为解决混合动力车用动力电池组的散热问题，提出了一种结构紧凑、安装简单的散热结构，使其在风量一定的情况下，实现所有电池模块得到均匀通风，各模块和单体温度均匀分布。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种混合动力汽车用动力电池组的散热结构，包括有动力电池组、进口环形导流板、T型导流板、菱形导流板、出风导流板、支撑板和绝缘支承固定架。其特点在于动力电池两端正负极固定在绝缘支承固定架上，中间由支撑板支撑承重，并增加其强度。在支撑板和支撑固定架上开有槽道，形状与导流板一致，依次将环形、T型、菱形及出风导流板安装在槽道内。

本发明的动力电池组由多个电池模块组成，动力电池组与空气流动方向呈垂直布置。所述动力电池组包含20个电池模块，布置在空气流动的上游位置的15个电池模块平行排列成规则的行和列，所述布置在空气流动的下游出风口位置的5个电池模块采用水平平行交错排列布置，排列成两行，上一行为3个，下一行为2个。各电池模块之间的间隙为13.5~14.5mm，并且电池模块之间的间隙在沿着空气流动的方向上是变化的，上游的电池模块之间的间隙略大于下游电池模块的间隙。在进风端前三行电池模块在X方向和Z方向上的距离为14.5mm，出风端的后三层电池模块在X方向和Z方向上的距离为13.5mm。

并且在所述各电池模块之间布置的导流板也有区别，其中，位于进风口处的电池模块设置有三个，成一行排列，在每个电池模块外以一定间距安装有弧形导流板，相邻电池模块的弧形导流板之间留出引流通道，且位于进风口处最左边的电池模块外安装有两块弧形导流板，分别位于该电池模块上方和右侧，位于进风口处中间的电池模块外安装有三块弧形导流板，分别位于该电池模块上方和左、右两侧，位于进风口处最右边的电池模块外安装有两块弧形导流板，分别位于该电池模块上方和左侧；安装于同一电池模块外的弧形进口导流板的圆心重合，半径相同，相邻两块弧形导流板之间留有距离。进风口处的弧形导流板既能保证进风口处电池的冷却效果，同时能起到引流作用，使更多的空气冷却中间的电池模块。并且由于进风端电池模块间的间隙略大，因此缝隙处空气的流速较低，换热系数较出风端小，减弱空气的换热效果。在进风口处的电池模块之下，并处于整个动力电池组中部以上位置的电池模块有两行6个，它们之间安装T型导流板，该T型导流板能起到扰流作用，使空气外掠圆柱体电池模块散热，增大接触换热面积。在处于整个动力电池组中部以下位置，且在出风口的电池模块之上的电池模块有两行6个，它们之间安装菱形导流板，而该菱形导流板可进一步减小电池模块间的间隙，增大空气流过电池模块表面的速度，增强空气的换热效果，使出风口处电池模块也有良好的换热条件。位于出风口处的电池模块之间和两侧安装三角形的出风导流板，其可进一步起到增大空气流过电池模块表面的速度，增强空气的换热效果的作用。

本电池模块由支承固定架和中间的支撑板固定，在支承固定架和支撑板上开有与导流板和电池模块横截面一致的槽道和固定孔。固定支撑架和支撑板可以是ABS、树脂等绝缘材料制成，也可以由轻金属材料表面包覆绝缘材料制成。

使用本发明所设计的结构，通过抽吸作用，冷风由进口环形导流板进入电池模块，通过换热带走电池在工作过程中放出的热量，出风口处热风经导流板排出，最终起到冷却效果。

本发明具有以下优点：通过合理设置导流板的形状和布置位置，使电池模块间温差小，模块内各单体电池温度分布均匀；设计的导流板结构和工艺简单，制造成本低，易于工程化，适合批量生产；电池模块及导流板安装方便。

本发明适用于采用圆柱形的动力电池组。

附图说明

图1是本发明提出的混合动力汽车用动力电池组散热结构的三维实体图；

图2是本发明提出的混合动力汽车用动力电池组散热结构的内部结构示意图；

图3是支撑板6的结构示意图；

图4是电池组模块连接示意图；

图5是本发明提出的混合动力汽车用动力电池组散热结构X-Z上的剖视图。

图6是绝缘固定支撑架7的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明的工作原理、具体结构及实现方式。

如附图1和2所示，本动力电池组散热结主要包括动力电池组2、弧形进口导流板1、T型导流板3、菱形导流板4、出风导流板5、支撑板6和绝缘支承固定架7。空气流动方向（见箭头所指）垂直于电池模块，对电池模块进行冷却。

如附图3和图6所示，两块支撑板对动力电池模块及导流板起定位、支撑作用，在支撑板上开有与电池模块和导流板相对应的槽道。动力电池模块穿过支撑板6和绝缘支撑固定架7上的安装孔8，并通过螺栓将动力电池模块的正负极固定在绝缘支承固定架7上的固定孔9，对动力电池模块进行固定。弧形进口导流板1、T型导流板3、菱形导流板4和出风导流板5插入支撑板6和绝缘固定支撑架7上开有的相应槽道12中。

动力电池组2包含20个电池模块，电池模块的连接方式如附图4，每个电池模块包含6节单体电池，单体10的负极与单体11的正极焊接，其它单体连接方式与此相同，首尾相接串联而成。

参见图2和图5，上游的15个电池模块采用水平平行并规整地排列成行和列的布置形式，下游出风口处的5个模块采用水平平行交错排列布置。在各电池模块之间的导流板布置情况如下：在位于进风口处的电池模块外安装弧形进口导流板1，在相邻电池模块的弧形进口导流板1之间留出引流通道；在位于出风口处的电池模块之间和两侧安装三角形的出风导流板5；在进风口处的电池模块之下，并处于整个动力电池组中部以上位置的电池模块之间安装T型导流板3；在处于整个动力电池组中部以下位置，且在出风口的电池模块之上的电池模块之间安装菱形导流板4。 

附图5为电池组散热结构在附图2中X-Z上的剖视图，电池组通风横截面积在空气流动方向上逐渐减小。在附图2中X、Z方向上两个电池模块间的距离为13.5~14.5mm，进风端前三层电池模块在X方向和Z方向上的距离为14.5mm，出风端的三层电池模块在X方向和Z方向上的距离为13.5mm。进风端电池模块间缝隙略大，缝隙处空气的流速较低，换热系数较小，减弱空气的换热效果；出风端的电池模块间缝隙略小，缝隙处空气的流速较高，换热系数较大，增强空气的换热效果。

本发明所用的单体电池可采用中矩森莱公司所生产的镍氢电池，电池管理系统采用长安量产的电池管理系统。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车用动力电池组的散热结构，包括由多个电池模块组成的动力电池组（2）和用于安装动力电池组的绝缘支承固定架（7），所述动力电池组（2）与空气流动方向呈垂直布置；

其特征在于：所述动力电池组包含20个电池模块，布置在空气流动的上游位置的15个电池模块平行排列成规则的行和列，所述布置在空气流动的下游出风口位置的5个电池模块采用水平平行交错排列布置，排列成两行，上一行为3个，下一行为2个；

在所述各电池模块之间布置有导流板，其中，位于进风口处的电池模块设置有三个，成一行排列，在每个电池模块外以一定间距安装有弧形导流板（1），相邻电池模块的弧形导流板（1）之间留出引流通道，且位于进风口处最左边的电池模块外安装有两块弧形导流板（1），分别位于该电池模块上方和右侧，位于进风口处中间的电池模块外安装有三块弧形导流板（1），分别位于该电池模块上方和左、右两侧，位于进风口处最右边的电池模块外安装有两块弧形导流板（1），分别位于该电池模块上方和左侧；安装于同一电池模块外的弧形进口导流板（1）的圆心重合，半径相同，相邻两块弧形导流板（1）之间留有距离；

 位于下游出风口处的5个电池模块之间和两侧安装三角形的出风导流板（5）；在进风口处的电池模块之下，并处于整个动力电池组中部以上位置的电池模块有两行6个，它们之间安装T型导流板（3）；在处于整个动力电池组中部以下位置，且在出风口的电池模块之上的电池模块有两行6个，它们之间安装菱形导流板（4）； 

所述电池模块之间的间隙为13.5~14.5mm，并且所述间隙从上游向下游逐渐减小，在进风端前三行电池模块在X方向和Z方向上的距离为14.5mm，出风端的后三层电池模块在X方向和Z方向上的距离为13.5mm。

2.按照权利要求1所述的混合动力汽车用动力电池组的散热结构，其特征在于：所述每个电池模块由六个单体电池按正负极首尾串联而成。

3.按照权利要求2所述的混合动力汽车用动力电池组的散热结构，其特征在于：所述电池模块的两端正负极固定在绝缘支承固定架（7）上，动力电池组（2）中间由支撑板（6）支撑。

4.按照权利要求3所述的混合动力汽车用动力电池组的散热结构，其特征在于： 所述的导流板、支撑板（6）和绝缘支承固定架（7）采用树脂，或轻金属材料表面包覆绝缘材料。 

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