CN101924259B - 具有温差控制功能的动力电池双循环风冷散热方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的动力电池双循环风冷散热方法包括：1)利用外循环风道进行冷却外循环；2)利用内循环风道进行温差内循环；其特征在于，该方法还具有温差控制功能，通过封闭的温差内循环来控制电池间的温差，并且达到了防水防尘的目的；通过冷却外循环，将内部的热量传到外部空气中去，达到散热的目的。本发明的动力电池双循环风冷散热装置包括：外箱(1)；内箱(2)；温差控制风扇(3)；抽风扇(4)；风道隔棉(5)；等，其特征在于，该装置还包括内循环风道和外循环风道。

Description

具有温差控制功能的动力电池双循环风冷散热方法和装置
技术领域
本发明涉及电动车辆动力电池组热管理的温度调节方法和装置，尤其涉及具有温差控制功能的动力电池双循环风冷散热方法和装置。
背景技术
电动车辆的动力电池在充放电过程中会产生较多的热量，动力电池温度过高或者温度分布不均匀，都会影响电池的充放电性能和动力电池组的整体寿命，严重的时候甚至影响电池的可靠性和安全性。因此需要对动力电池进行适当的温度调节。散热的主要方式有气冷、液冷和使用相变材料。使用液冷时要考虑导电性密封性等，并考虑到相变材料的制造成本等因素，目前最常用的还是气冷方式。现有的串行或并行散热方法基本上都是外界气流与电池单体进行热交换，这在一定程度上会将外界空气中的水汽和灰尘等带入电池包，对电池包防水和绝缘性能方面带来隐患。因此，有必要设计一套新的电池散热方法和装置。
发明内容
为了克服传统散热方法的不足，同时以提高电池组成组的使用寿命而给动力电池组散热，需要设计一套新的电池组散热方法和装置。该方法和装置能够：1)实现电池组的防水、防尘、足够的绝缘性；2)能将电池组内的单体电池间的温差控制在一定范围之内，同时能够为电池组散热。
1.温控系统设计思想：具有温差控制功能的动力电池双循环风冷散热方法，通过封闭的内循环来控制电池间的温差，并且达到了防水防尘的目的；通过外循环，将内部的热量传到外部空气中去，达到散热的目的。
2.为了实现电池组的防水、防尘，需要对电池组装箱密封。
3.为了实现电池组内温差控制，需要用风扇对盛放电池组的封闭箱体内的空气进行快速、均匀地强制循环，通过快速流通的内部空气将电池组内的温差控制在一定范围之内。
4.为了实现散热，盛放电池组的封闭箱体外壳要用导热性较好的材料和适当的散热结构，同时需要在盛放电池的箱体外部用均匀、流通的空气来带走热量。
5.为了避免盛放电池组的封闭箱体内部压力过高，在箱体底部设置一个膨胀通气孔，可以平衡内外压力差。
6.内循环的内箱：1、承载、固定电池组；2、形成内循环风道；3、有盖，防尘、防水、防腐；4、膨胀-通气孔；5、钢骨架、铝外壳(导热)；6、温差控制风扇。
7.外循环的外箱：1、承载内箱；2、形成外循环风道；3、防尘、防水，防晒、防腐；4、有门，方便装卸和检修；5、抽风扇、防水格栅。
根据本发明的动力电池双循环风冷散热方法，该方法包括：
1)利用外循环风道进行冷却外循环；
2)利用内循环风道进行温差内循环；
其特征在于，该方法还具有温差控制功能，通过封闭的温差内循环来控制电池间的温差，并且达到了防水防尘的目的；通过冷却外循环，将内部的热量传到外部空气中去，达到散热的目的；其中，
所述内箱呈长方体状，在所述内箱中，动力电池组由导热性较好的铝板包裹成封闭空间，动力电池组中的电池布置为正极朝上负极朝下，内箱内部空间由竖直隔板和水平隔板分割形成电池存放空间和通风空间；其中竖直隔板在上端风扇处开有通风孔，其与内箱侧壁形成第一通风空间，水平隔板在两端开有分别与第一通风空间和电池存放空间相通的通风孔，其与内箱底板形成第二通风空间，所述内循环风道包括第一通风空间、第二通风空间、电池存放空间，在所述第一通风空间和第二通风空间中分别设有温差控制风扇，用于根据单体电池的温度差控制温差内循环通风，在内箱底壁且远离风扇处设置与外循环风道相通的膨胀-通气孔，用于微量空气交换和空气压力平衡；
所述外箱亦呈长方体状，其与外界相通的侧壁由通气防水隔栅构成，以与外界空气相通，外箱由竖直延伸并开孔的外箱隔板分隔成两部分，竖直隔板与通气防水格栅侧壁形成外箱的外通风道，其由水平隔板分隔成排风的上风道和进风的下风道，上风道口装有抽风扇，用以排出气体，下风道为外界空气进气口；
外箱的竖直隔板的另一侧为内箱放置空间，内箱在外箱中但与外箱的各个壁都间隔一定距离，风道隔棉在水平平面上呈コ形，从而使外循环风道包括外箱底壁和内箱底壁之间的第一外循环空间、外箱侧壁和内箱侧壁之间的第二外循环空间、外箱顶壁和内箱顶壁之间的第三外循环空间。
根据本发明的方法的优选例，其中所述竖直隔板、水平隔板、外箱隔板和外箱水平隔板均为钢制，内箱采用导热性较好的铝板制作，各壁外侧设置鱼鳞状散热片或冲压散热沟，增强散热效果。
根据本发明的方法的优选例，其中所述内箱设有上盖，内箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
根据本发明的方法的优选例，其中所述外箱设有门，以便装卸和检修，外箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
根据本发明的方法的优选例，其中内循环和外循环的通风方向呈反向：内循环为自上往下，外循环为自下往上方向。
根据本发明的动力电池双循环风冷散热装置，该风冷散热装置包括：
外箱(1)；内箱(2)；温差控制风扇(3)；抽风扇(4)；风道隔棉(5)等，其特征在于，该装置还包括用于进行温差内循环的内循环风道和用于进行冷却外循环的外循环风道；
其中，所述内箱呈长方体状，在所述内箱中，动力电池组由导热性较好的铝板包裹成封闭空间，动力电池组中的电池布置为正极朝上负极朝下，内箱内部空间由竖直隔板和水平隔板分割形成电池存放空间和通风空间；其中竖直隔板在上端风扇处开有通风孔，其与内箱侧壁形成第一通风空间，水平隔板在两端开有分别与第一通风空间和电池存放空间相通的通风孔，其与内箱底板形成第二通风空间，所述内循环风道包括第一通风空间、第二通风空间、电池存放空间，在所述第一通风空间和第二通风空间中分别设有温差控制风扇，用于根据单体电池的温度差控制温差内循环通风，在内箱底壁且远离风扇处设置与外循环风道相通的膨胀-通气孔，用于微量空气交换和空气压力平衡；
所述外箱亦呈长方体状，其与外界相通的侧壁由通气防水隔栅构成，以与外界空气相通，外箱由竖直延伸并开孔的外箱隔板分隔成两部分，竖直隔板与通气防水格栅侧壁形成外箱的外通风道，其由水平隔板分隔成排风的上风道和进风的下风道，上风道口装有抽风扇，用以排出气体，下风道为外界空气进气口；
外箱的竖直隔板的另一侧为内箱放置空间，内箱在外箱中但与外箱的各个壁都间隔一定距离，风道隔棉在水平平面上呈コ形，从而使外循环风道包括外箱底壁和内箱底壁之间的第一外循环空间、外箱侧壁和内箱侧壁之间的第二外循环空间、外箱顶壁和内箱顶壁之间的第三外循环空间。
根据本发明的方法的优选例，其中所述竖直隔板、水平隔板、外箱隔板和外箱水平隔板均为钢制，内箱采用导热性较好的铝板制作，各壁外侧设置鱼鳞状散热片或冲压散热沟，增强散热效果。
根据本发明的方法的优选例，其中所述内箱设有上盖，内箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
根据本发明的方法的优选例，其中所述外箱设有门，以便装卸和检修，外箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
根据本发明的方法的优选例，其中内循环和外循环的通风方向呈反向：内循环为自上往下，外循环为自下往上方向。
附图说明
图1是具有温差控制功能的动力电池双循环风冷散热装置的正视图。
图2是具有温差控制功能的动力电池双循环风冷散热装置的俯视图。
其中，BMS是电池管理系统，1为外箱；2为内箱；3为温差控制风扇；4为抽风扇；5为风道隔棉；6为通胀孔；7为动力电池组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
参照图1和图2，为本发明的具有温差控制功能的动力电池双循环风冷散热装置。所述风冷散热装置包括1、外箱；2、内箱；3、温差控制风扇；4、抽风扇；5、风道隔棉；等，其特征在于，该装置还包括内循环风道和外循环风道。
其中，所述内箱呈长方体状，在所述内箱中，动力电池组由导热性较好的铝板包裹成封闭空间，动力电池组中的电池布置为正极朝上负极朝下，内箱内部空间由竖直隔板和水平隔板分割形成电池存放空间和通风空间。其中竖直隔板(上端风扇处开通风孔)与内箱侧壁形成第一通风空间，水平隔板(两端开通风孔，分别与第一通风空间和存放电池空间相通)与内箱底板形成第二通风空间，所述内循环风道包括第一通风空间、第二通风空间、电池存放空间，在所述第一通风空间和第二通风空间中分别设有温差循环控制风扇，用于根据单体电池的温度差控制内循环通风，在内箱底壁且远离风扇处设置与外循环风道相通的膨胀-通气孔，用于微量空气交换和空气压力平衡；
所述外箱亦呈长方体状，其与外界相通的侧壁由通气防水隔栅构成，以与外界空气相通，外箱由竖直延伸并开孔的外箱隔板分隔成两部分，竖直隔板与通气防水格栅侧壁形成外箱的外通风道，其由水平隔板分隔成上风道(排风)和下风道(进风)，上风道口装有抽风扇，用以排出气体，下风道为外界空气进气口；
外箱的竖直隔板的另一侧为内箱放置空间，内箱在外箱中但与外箱的各个壁都间隔一定距离，风道隔棉在水平平面上呈コ形，从而使外循环风道包括外箱底壁和内箱底壁之间的第一外循环空间、外箱侧壁和内箱侧壁之间的第二外循环空间、外箱顶壁和内箱顶壁之间的第三外循环空间。
在内循环部分，用高强铝板将动力电池组做成一个封闭空间，利用支架隔板等将电池周围的空间做成一个循环通道，使用上下多个风扇进行抽风式的循环通风。
在外循环部分，外部空气从下部进入外循环空间，使用上部风扇进行抽风散热，内箱采用导热性较好的铝板制作，各壁外侧设置鱼鳞状散热片或冲压散热沟，增强散热效果。且内外循环通风方向呈反向：内循环为自上往下，外循环为自下往上方向，这样更有利于散热。
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明的一些结构作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池双循环风冷散热方法，该方法包括：
1)利用外循环风道进行冷却外循环；
2)利用内循环风道进行温差内循环；
其特征在于，该方法还具有温差控制功能，通过封闭的温差内循环来控制电池间的温差，并且达到了防水防尘的目的；通过冷却外循环，将内部的热量传到外部空气中去，达到散热的目的；其中，
内箱呈长方体状，在内箱中，动力电池组由导热性较好的铝板包裹成封闭空间，动力电池组中的电池布置为正极朝上负极朝下，內箱内部空间由竖直隔板和水平隔板分割形成电池存放空间和通风空间；其中竖直隔板在上端风扇处开有通风孔，其与內箱侧壁形成第一通风空间，水平隔板在两端开有分别与第一通风空间和电池存放空间相通的通风孔，其与內箱底板形成第二通风空间，内循环风道包括第一通风空间、第二通风空间、电池存放空间，在第一通风空间和第二通风空间中分别设有温差控制风扇，用于根据单体电池的温度差控制温差内循环通风，在内箱底壁且远离风扇处设置与外循环风道相通的膨胀-通气孔，用于微量空气交换和空气压力平衡；
外箱亦呈长方体状，其与外界相通的侧壁由通气防水隔栅构成，以与外界空气相通，外箱由竖直延伸并开孔的外箱隔板分隔成两部分，竖直隔板与通气防水格栅侧壁形成外箱的外通风道，其由水平隔板分隔成排风的上风道和进风的下风道，上风道口装有抽风扇，用以排出气体，下风道为外界空气进气口；
外箱的竖直隔板的另一侧为內箱放置空间，内箱在外箱中但与外箱的各个壁都间隔一定距离，风道隔棉在水平平面上呈コ形，从而使外循环风道包括外箱底壁和内箱底壁之间的第一外循环空间、外箱侧壁和内箱侧壁之间的第二外循环空间、外箱顶壁和内箱顶壁之间的第三外循环空间。
2.按照权利要求1所述的动力电池双循环风冷散热方法，其中竖直隔板、水平隔板、外箱隔板和外箱水平隔板均为钢制，内箱采用导热性较好的铝板制作，各壁外侧设置鱼鳞状散热片或冲压散热沟，增强散热效果。
3.按照权利要求1-2中任意一项的动力电池双循环风冷散热方法，内箱设有上盖，内箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
4.按照权利要求1-2中任意一项的动力电池双循环风冷散热方法，其中外箱设有门，以便装卸和检修，外箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
5.按照权利要求1-2中任意一项的动力电池双循环风冷散热方法，其中内循环和外循环的通风方向呈反向：内循环为自上往下，外循环为自下往上方向。
6.一种动力电池双循环风冷散热装置，该风冷散热装置包括：
外箱(1)；內箱(2)；温差控制风扇(3)；抽风扇(4)；风道隔棉(5)，其特征在于，该装置还包括用于进行温差内循环的内循环风道和用于进行冷却外循环的外循环风道；
其中，内箱呈长方体状，在内箱中，动力电池组由导热性较好的铝板包裹成封闭空间，动力电池组中的电池布置为正极朝上负极朝下，內箱内部空间由竖直隔板和水平隔板分割形成电池存放空间和通风空间；其中竖直隔板在上端风扇处开有通风孔，其与內箱侧壁形成第一通风空间，水平隔板在两端开有分别与第一通风空间和电池存放空间相通的通风孔，其与內箱底板形成第二通风空间，内循环风道包括第一通风空间、第二通风空间、电池存放空间，在第一通风空间和第二通风空间中分别设有温差控制风扇，用于根据单体电池的温度差控制温差内循环通风，在内箱底壁且远离风扇处设置与外循环风道相通的膨胀-通气孔，用于微量空气交换和空气压力平衡；
外箱亦呈长方体状，其与外界相通的侧壁由通气防水隔栅构成，以与外界空气相通，外箱由竖直延伸并开孔的外箱隔板分隔成两部分，竖直隔板与通气防水格栅侧壁形成外箱的外通风道，其由水平隔板分隔成排风的上风道和进风的下风道，上风道口装有抽风扇，用以排出气体，下风道为外界空气进气口；
外箱的竖直隔板的另一侧为內箱放置空间，内箱在外箱中但与外箱的各个壁都间隔一定距离，风道隔棉在水平平面上呈コ形，从而使外循环风道包括外箱底壁和内箱底壁之间的第一外循环空间、外箱侧壁和内箱侧壁之间的第二外循环空间、外箱顶壁和内箱顶壁之间的第三外循环空间。
7.按照权利要求6所述的装置，其中竖直隔板、水平隔板、外箱隔板和外箱水平隔板均为钢制，内箱采用导热性较好的铝板制作，各壁外侧设置鱼鳞状散热片或冲压散热沟，增强散热效果。
8.按照权利要求6-7中任一项所述的装置，内箱设有上盖，内箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
9.按照权利要求6-7中任一项所述的装置，外箱设有门，以便装卸和检修，外箱的密封采用防尘、防水、防腐工艺处理。
10.按照权利要求6-7中任一项所述的装置，内循环和外循环的通风方向呈反向：内循环为自上往下，外循环为自下往上方向。
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