CN102148343A - 一种纯电动汽车用动力电池总成的散热结构 - Google Patents

Abstract

一种纯电动汽车用动力电池总成的散热结构，其具有电池箱体以及布置于其内的方形电池单体。所述电池箱体前半部分薄而扁，其内布置的电池单体均平放，电池单体沿电池箱体前半部分的长度方向分左右两边对称布置。电池箱体后半部分厚而高，其内布置的电池单体均竖直放置。动力电池总成由电池箱体通过螺栓固定在整车底盘下，由于将电池单体形成组，并对称排列在电池箱体内，自然形成冷却风道，节约布置空间，提高冷却效率。从而达到提高电池使用性能和寿命的目的。

Description

一种纯电动汽车用动力电池总成的散热结构

技术领域

本发明属于汽车电子应用技术领域，具体涉及一种纯电动汽车用动力电池总成散热结构的设计。

背景技术

动力电池是汽车核心零部件，其性能的优越将直接影响整车性能的好坏，锂离子电池是上世纪90年代新兴起的电池，具有体积小、比能量和比功率高、电压高、寿命长和环保无污染等优点。但锂离子电池对温度较为敏感，其在不同的温度下表现出不同的充放电曲线特性（容量、内阻、功率等），同一电池总成中温度的差异是导致电池一致性差的主要原因，且造成电池成组后电池总成整体寿命大幅度下降。

对于整车使用的大型动力电池，由于电池单体布置较多，且受布置空间的局限影响流场均匀性，其本身就存在温度不均匀的潜在问题。仅靠电池配方调正和电池包结构设计不能解决电池包的散热及其均匀，必须配备散热系统。

动力电池总成温度过高时的有效散热与通风可以保证温度场的均匀分布；且有害气体产生时通过有效通风快速抽出电池箱体之外，降低对驾驶者的损害。通过监测设备、传热介质、风机、电池箱、制冷系统设计以达到热管理的目的。选择合适的冷却方式是均衡化各电池模块温度的前提。按照冷却介质可以分为：水冷、风冷；其中水冷采用水或乙醇作为冷却介质，具备对位置不敏感，适应温度范围广的优点，但是存在结构复杂、成本高、维护复杂等缺点，所以目前应用较少；风冷方式虽然具有效率低和适应温度范围窄等缺点，但是和整车空调系统结合后会有很大程度的改善，再加上具备设计简单、成本低、易于实现等优点是目前应用的主流。电池的风冷系统分为串联和并联两种，虽然串联具有简单和成本低的特点，但是存在电池组温差大的缺点，并联散热系统受到整车布置空间局限性，冷却效率较低。

动力电池作为整车动力主要动力源，其运行条件相当恶劣，本发明针对纯电动汽车用锂离子电池组采用空气冷却，有效的克服了空气冷却方式上述缺点。

发明内容

本发明的目地是满足纯电动汽车开发需要，公开了一种针对方形锂离子电池系统的散热结构，提升电池组在使用过程中的温度场的均匀性及冷却效率，提高电池性能的可靠性和一致性，从而提高整车的性能和运行安全性，以促进纯电动汽车开发。

本发明的技术方案如下：

一种纯电动汽车用动力电池总成的散热结构，其具有电池箱体以及布置于其内的方形电池单体。所述电池箱体前半部分薄而扁，其内布置的电池单体均平放，电池单体沿电池箱体前半部分的长度方向分左右两边对称布置，每一边由三块电池单体横向排列形成一组，并沿电池箱体的长度方向平行设置多组，组与组之间相互隔断，所述电池单体与电池箱体的上、下、左、右壁之间均留有通风间隙，形成冷却风道和出风风道。所述电池箱体前半部分的中间有风管，与左右对称布置的电池单体的左边和右边之间的间隔空间共同形成进风风道，该进风风道的前端为进风口。

所述电池箱体后半部分厚而高，其内布置的电池单体均竖直放置，电池单体沿电池箱体后半部分的长度方向布置有至少两排，横向则并列布置多块，竖直放置的电池单体之间、与前半部分平放的电池单体之间以及与电池箱体的左、右和后壁之间均留有通风间隙；

所述电池箱体的后端设置出风口。

所述出风口设置在电池箱体的后端的左上角和右上角位置。

所述在电池箱体前半部分的电池单体布置成上下两层。

所述电池总成的进风口一端靠近整车前机舱布置，出风口一端端靠近后备箱。

动力电池总成由电池箱体通过螺栓固定在整车底盘下，由于将电池单体形成组，并对称排列在电池箱体内，自然形成冷却风道，节约了布置空间，提高了冷却效率。在此基础上，便于电池总成散热系统对电池单体的温差和最高温度进行控制，使电池工作在一个良好的使用环境中，提高电池使用性能和寿命。

本发明与现有相关技术相比，优点是充分利用电池单体及组之间的间隙来设计风道，克服来料现有电池包散热结构存在的串行散热模式及并联散热结构空间大的问题，解决了气体流程长，冷却效果不明显，进、出风口温差较大的矛盾，且该散热结构的设计中，每个冷却风道都是冷却三个电池单体，不仅保证了电池组内部电池单体的温度均匀性，而且结构简单，制造工艺简单，成本较低，提高了电池使用性能和寿命。

附图说明：

图1电池总成轴侧视图；

图2 电池总成内部空气路径流向示意图。

图中1. 电池总成进风口  2.风管  3.电池箱体  4.电池总成出风口  5.电池总成进风风道  6.电池总成冷却风道7.电池总成出风  风道   8.电池单体。

具体实施方式

参见图1和图2，动力电池总成具有电池箱体3以及布置于其内的方形电池单体8，当然还包括完成动力电池总成功能的其它必要组成，由于本发明不涉及到对它们的改进，因此不再图中显示。为了与安装位置的空间相适应，电池箱体3前半部分设计得薄而扁，后半部分厚而高。

在电池箱体3前半部分内布置的电池单体8均采用平放方式，电池单体8沿电池箱体3前半部分的长度方向分左右两边对称布置，每一边由三块电池单体横向排列形成一组，并沿电池箱体的长度方向平行设置四组，组与组之间相互隔断。在电池单体8与电池箱体3的上、下、左、右壁之间均留有通风间隙，上下的形成冷却风道6，左右的形成出风风道7。电池箱体3前半部分的中间有风管2，与左右对称布置的电池单体8的左边和右边之间的间隔空间共同形成进风风道5，该进风风道5的前端为进风口1。

电池箱体3后半部分内布置的电池单体8均竖直放置，电池单体8沿电池箱体3后半部分的长度方向布置有三排，横向则并列布置多块，竖直放置的电池单体8之间、与前半部分平放的电池单体之间以及与电池箱体3的左、右和后壁之间均留有通风间隙。电池箱体3的后端的左上角和右上角位置设置有出风口4。

本电池总成通过电池箱体3由螺栓固定在整车底盘下，电池总成的进风口1一端靠近整车前机舱布置，出风口4一端端靠近后备箱。冷却空气经电池总成的进风口1进入风管2和进风风道5，再均匀的通过冷却风道6，对电池单体8进行冷却，最后经电池总成出风风道7和电池总成出风口4被风机抽出电池总成之外。风向见图中箭头所示。

由于每道冷却风都只经过三个电池单体，即每个冷却风道冷却效率一致，可以保证电池单体冷却的一致性，从而达到控制电池单体温差的目的。

为了达到对温度测控制，可以在电池单体表面布置温度传感器，当温度达到设定值，启动风机对电池总成进行散热，通过控制风机的功率，对电池总成内部单体温度进行调节，从而达到控制电池单体最高温度的目的。

Claims (4)

1.一种纯电动汽车用动力电池总成的散热结构，其具有电池箱体（3）以及布置于其内的方形电池单体（8），其特征在于：

所述电池箱体（3）前半部分薄而扁，其内布置的电池单体（8）均平放，电池单体（8）沿电池箱体（3）前半部分的长度方向分左右两边对称布置，每一边由三块电池单体横向排列形成一组，并沿电池箱体的长度方向平行设置多组，组与组之间相互隔断，所述电池单体（8）与电池箱体（3）的上、下、左、右壁之间均留有通风间隙，形成冷却风道（6）和出风风道（7）；所述电池箱体（3）前半部分的中间有风管（2），与左右对称布置的电池单体（8）的左边和右边之间的间隔空间共同形成进风风道（5），该进风风道（5）的前端为进风口（1）；

所述电池箱体（3）后半部分厚而高，其内布置的电池单体（8）均竖直放置，电池单体（8）沿电池箱体（3）后半部分的长度方向布置有至少两排，横向则并列布置多块，竖直放置的电池单体（8）之间、与前半部分平放的电池单体之间以及与电池箱体（3）的左、右和后壁之间均留有通风间隙；

所述电池箱体（3）的后端设置出风口（4）。

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车用动力电池总成的散热结构，其特征在于：所述出风口（4）设置在电池箱体（3）的后端的左上角和右上角位置。

3.根据权利要求1所述的纯电动汽车用动力电池总成的散热结构，其特征在于：所述在电池箱体（3）前半部分的电池单体（8）布置成上下两层。

4.根据权利要求1、2或3所述的纯电动汽车用动力电池总成的散热结构，其特征在于：所述电池总成的进风口（1）一端靠近整车前机舱布置，出风口（4）一端端靠近后备箱。

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