CN103199203A - 一种锂离子动力电池箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子动力电池箱，包括用于使电池在其内部沿设定排列方向间隔排列的电池箱体及设于电池箱体内的基础风道，基础风道的流向与设定排列方向一致，还设有与基础风道隔开的用于输送冷却空气的加强冷却风道，加强冷却风道具有用于将冷却空气导向电池箱体内设定冷却区域的射流孔，冷却区域是设定位置处的沿电池排列方向上的前后相邻电池之间的间隙或者是设定位置处的电池。本发明克服了现有技术中沿单个基础风道对电池依次进行冷却而使电池箱体内各部分冷量分布不均的问题，本发明能够对电池进行均匀冷却，提高电池箱内的电池整体放电性能和寿命。

Description

一种锂离子动力电池箱

技术领域

本发明涉及电池箱，尤其涉及一种锂离子动力电池箱。

背景技术

随着大单体容量、高比能量锂离子电池的发展，锂离子动力电池箱的充放电产生的化学反应热和电阻热的放热效应更加显著，从而导致电池机柜内的温度显著升高。而锂离子动力电池的性能、寿命与其工作环境温度关系密切，研究表明锂离子电池在25℃和45℃工作800个循环后，电池容量分别下降31％和36％；电池在50℃运行600个循环后电池容量下降60％，电池在55℃时运行500个循环之后容量下降70％。温度升高不仅极大地影响锂离子动力电池的性能和使用寿命，而且在充放电过程中的热扰动，可能会超过电池组成材料的热稳定态，从而引发一系列放热副反应，最终导致热失控而引发安全问题，因此，锂离子动力电池的散热技术研究对电池使用安全性和经济性具有重要意义，是锂离子动力电池发展和应用的关键技术之一。

锂离子动力电池的冷却主要有两种，自然冷却和强迫风冷，而自然冷却往往难以满足锂电池在大功率或高温环境下运行的散热需求，因此一般依靠风机强迫对流冷却，从而提高散热效果。目前采用的强迫风冷方式，其电池箱的结构如申请公布号为CN 102074749A的中国专利申请“一种混合动力汽车用锂离子电池系统”所公开的结构，包括分别位于电池箱体的沿电池排列方向的相对两侧的进风口和出风口，电池以进风口和出风口连线为中线左右对称成两列布置在电池箱内，两列电池组之间形成楔形进风通道，楔形进风通道的宽度从进风口向出风口逐渐递减，各列电池与箱体左右两侧壁之间预留有出风通道，每列电池的相邻两个之间设有风道间隙，冷却用风从进风口进入后沿楔形进风通道流动，并同时向相邻两电池之间扩散对电池进行冷却，直至到达出风通道，电池箱内部于靠近出风口处设置有与楔形进风通道垂直的用于阻止进风口进入的风直接从出风口抽出的挡风板，挡风板两端延伸至电池两侧的出风通道，将楔形进风通道内的风引流至出风通道，最后从出风口抽出。该电池箱内虽然采用将进风通道涉及为楔形结构，加速风的流动，从而使带走的热量有一定的增加，但是该电池箱内的风道仍然采用的是串行设计，即进风口与出风口分别位于电池箱的相对两端，采用送风或抽风的方式使空气从进风口进入后，顺序流经电池箱内部，最后从出风口流出，这种串行设计的风道将导致冷却效果随着空气流动路径的增加而降低，特别是由于锂离子电池一般为密集排列放置，难以对电池组中间区域进行有效的冷却。试验测试表明，这将导致组件中间区域锂离子电池温升明显，造成电池组各单体电池之间的温差增大，严重影响电池组件的整体放电性能和寿命，甚至由于锂离子电池温升过高，导致电池发生热失控，引发电池燃烧或爆炸，导致重大安全事故，危及人身安全。

发明内容

本发明的目的是提出一种锂离子动力电池箱，以克服现有技术中使冷却空气沿单个冷却风道进行冷却时，电池箱体内各部分冷量分布不均的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种锂离子动力电池箱，包括用于使电池在其内部沿设定排列方向间隔排列的电池箱体及设于电池箱体内的基础风道，所述基础风道的流向与所述的设定排列方向一致，还设有与所述基础风道隔开的用于输送冷却空气的加强冷却风道，所述加强冷却风道具有用于将冷却空气导向电池箱体内设定冷却区域的射流孔，所述冷却区域是设定位置处的沿电池排列方向上的前后相邻电池之间的间隙或者是设定位置处的电池。

电池箱体内于所述冷却区域周围设置有用于将从冷却区域中流出的所述冷却空气的流向与基础风道的流向导向一致的加强冷却风道导流板。

所述加强冷却风道是由设于基础风道下方的冷却风道盖板、电池箱体的底面以及连接于冷却风道盖板与电池箱体底面之间的立板围设而成，所述射流孔开设在冷却风道盖板上，所述电池箱体前端设有与基础风道连通的基础风道进风口、与加强冷却风道连通的加强冷却风道进风口，所述电池箱体后端设有与电池箱体内部连通的出风口；所述加强冷却风道导流板围设于相邻电池之间的间隙周围，加强冷却风道导流板具有沿基础风道的流向延伸的导流板面并在垂直于基础风道的流向上的截面呈U形。

基础风道进风口和加强冷却风道进风口沿上下方向依次设置，所述冷却风道盖板包括与电池箱体底面平行设置的平板段和连接于平板段前端的与加强冷却风道进风口位置对应的斜板段，斜板段由后向前倾斜向上延伸。

所述立板与电池箱体的内侧面间隔设置，所述冷却风道盖板与电池箱体的内侧面之间过渡连接有透风板，透风板下方的加强冷却风道以外的区域构成底部基础风道，底部基础风道通过透风板上开设的网孔与冷却风道盖板上方的基础风道连通。

所述冷却风道盖板下表面于加强冷却风道内设置有沿加强冷却风道送风方向延伸的盖板加强筋，所述盖板加强筋上设置有用于使盖板加强筋两侧空气的压力和流量平衡的通风孔。

所述透风板下端面于底部基础风道内设有基础风道加强筋，所述基础风道加强筋沿底部基础风道的送风通道和垂直于底部基础风道的送风通道交错布置而将底部基础风道分割成多个小区域，所述基础风道加强筋上布设有用于使各小区域的风道连通的通风孔。

所述基础风道靠近进风口处设置有与基础风道方向垂直的基础风道导流板，所述基础风道导流板上布设有用于对进风口进入的冷却空气导流和分流的导流孔。

本发明提出的锂离子动力电池箱，电池箱体内设有流向与电池排列方向一致的基础风道，冷却空气可沿基础风道对电池箱体内的电池顺序冷却，还设置有与基础风道隔开的加强冷却风道，基础风道内的冷却空气沿电池排列方向依次对电池进行冷却、加强冷却风道上开设的射流孔将加强冷却风道中的冷却空气导向设定的冷却区域内，使冷却空气流向设定位置处的电池或相邻电池之间的间隙，冷却空气沿相邻电池之间的间隙流动并对此处的电池进行冷却。本发明克服了现有技术中沿单个基础风道对电池依次进行冷却而使电池箱体内各部分冷量分布不均，尤其对中间区域的锂离子电池冷却效果不好而使该区域内的锂离子电池的温升明显、使各电池之间的温差增大，本发明能够对电池进行均匀冷却，提高电池箱内的电池整体放电性能和寿命。

进一步的，在电池箱体内的需要冷却区域内设置有加强冷却风道导流板，可以避免用于对此处的电池进行冷却的从射流孔流出的冷却空气在电池箱内形成气幕而使基础风道内冷却空气的流通阻力增大，使基础风道内冷却空气流通顺畅，改善冷却效果。

进一步的，冷却风道盖板前端设置有有后向前倾斜向上延伸的斜板段，在加强冷却风道入口处形成锥形结构，从而使从加强冷却风道进风口进入的冷却空气在此处增压后进入加强冷却风道，经加压后的冷却空气流速更大，冷却空气运行中带走的热量更多，可以更好的对电池进行冷却。

进一步的，立板与电池箱体内侧面间隔设置，使加强冷却风道面积小，从而可以减小加强冷却风道所需的冷量，节约能源，电池箱上开设网孔，冷却风道盖板与电池箱体内侧面之间过渡连接有透风板，透风板上开设有可以使基础风道内的冷却空气进入底部基础风道的网孔，从而便于对锂离子电池底部进行冷却，提高对锂离子电池底部的冷却效果，同时可以降低电池箱的重量。

进一步的，在冷却风道盖板上设置盖板加强筋，有效提高了冷却风道盖板的刚度，在盖板加强筋上开设通风孔，便于盖板加强筋两侧的冷却空气的压力和流量平衡，使冷却风道盖板受力均衡。

进一步的，在透风板上设置基础风道加强筋，有效提高了透风板的刚度，在基础风道加强筋上开设通风孔，使被基础风道加强筋隔开的各个小区域内的冷却空气相互连通，从而对电池底部的冷却更加均匀。

进一步的，在基础风道靠近基础风道进风口处设置基础风道导流板，便于对基础风道进风口进入的冷却空气分散，使基础风道内的各处冷却均匀。

附图说明

图1是本发明的锂离子动力电池箱的实施例的结构示意图；

图2是图1中冷却空气的流通路径示意图； 

图3是图1中底部风道盖板与底板之间的冷却空气的流通路径示意图；

图4是图1中的底部风道盖板的结构示意图；

图5是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

本发明的一种锂离子动力电池箱的实施例：如图1～图5所示，该锂离子动力电池箱包括由前侧板1、后侧板4、左侧板6、右侧板5、底板3和盖板2围成的电池箱体，前侧板沿上下方向依次间隔设置有基础风道风机13和加强冷却风道风机12，后侧板沿上下方向间隔设置有两个出风口30，电池箱体内靠近前侧板处、与前侧板平行设置有基础风道导流板15，基础风道导流板上布设有用于使从基础风道风机吹进的冷却空气进行分散导流的导流孔16，电池箱体内略高于底板3处设置有冷却风道盖板，冷却风道盖板包括后端的平板段24和设于平板段前方的斜板段14，斜板段后端与平板段连接，前端与加强冷却风道风机及基础风道风机之间的电池箱体连接，斜板段14由后向前倾斜向上延伸，基础风道导流板上、下端分别与电池箱体的盖板和冷却风道盖板之间存在通风通道，冷却风道盖板上方的与基础风道风机及出风口连通的区域内构成基础风道，冷却风道盖板、底板及连接于冷却风道盖板与底板之间的立板20围设成加强冷却风道18，冷却风道盖板上开设有用于将加强冷却风道内的冷却空气导向流入冷却风道盖板上方的相邻电池之间间隙的射流孔19，立板与电池箱的前侧板、后侧板、左侧板及右侧板均间隔设置，冷却风道盖板与电池箱体各侧板之间过渡连接有透风板，冷却风道盖板与透风板通过一体设置，透风板下方的加强冷却风道以外区域构成底部基础风道，透风板上布设有使基础风道与底部基础风道连通的网孔25，便于使透风板上方的基础风道内的冷却空气通过网孔进入底部基础风道内从而对锂离子电池底部进行冷却，并且还可以降低电池箱体的结构重量，冷却风道盖板上方有前向后并列间隔设置有多个锂离子动力电池17，冷却风道盖板下表面设有沿前后方向延伸的盖板加强筋22，盖板加强筋上开设有用于使其左右两侧的冷却空气相互流通的通风孔，透风板下表面设置有纵横交错的基础风道加强筋21，基础风道加强筋将底部基础风道分隔成多个小区域，基础风道加强筋上设置有使各小区域内的冷却空气相互流通的通风孔；在相邻电池之间的间隙周围围设有加强冷却风道导流板，加强冷却风道导流板具有沿基础风道的流向延伸的导流板面并在垂直于基础风道的流向上的截面呈U形，加强冷却风道导流板可以对射流孔流出的冷却空气进行导向，使其流向与基础风道内的冷却空气的流向一致。

在使用时，基础风道风机和加强冷却风道风机从电池箱体外部将冷却空气分别送入与各自连通的风道内，基础风道风机送入的冷却空气的一部分碰到基础风道导流板后被基础风道导流板上的导流孔分散后从导流孔穿出并继续向出风口方向流通并对流经的锂离子电池依次进行冷却，由于基础风道导流板的上端与盖板之间、下端与冷却风道盖板之间存在通风通道，一部分冷却空气从基础风道导流板的下部通过基础风道下方的透风板上设置的网孔流入透风板下的底部基础风道中并继续流动，对锂离子电池底部进行冷却，一部分冷却空气从基础风道导流板的上部沿锂离子电池与盖板之间的风道流动对锂离子电池进行冷却，底部基础风道的冷却空气通过基础风道加强筋21上开设的通风孔继续流动，最后从透风板上开设的网孔流入到透风板上部的基础风道中，最终从位于后侧板上的出风口流出；加强冷却风道风机将冷却空气送入通过冷却风道盖板与基础风道隔开的加强冷却风道中，冷却风道盖板前端的斜板段使该处的加强冷却风道具有一个从前向后的缩口段，从加强冷却风道风机送入的冷却空气在此处被加压并沿加强冷却风道向出风口方向流动，提高冷却空气流速，冷却风道盖板在电池箱体中部需要冷却区域的位置设置有射流孔，冷却空气到达冷却风道盖板开设有射流孔处时，从射流孔进入冷却风道盖板上方的相邻锂离子电池之间，沿锂离子电池高度方向向上流动，为避免形成气幕而使基础风道内的冷却空气流动受阻，在相邻锂离子电池之间的间隙周围设置有加强冷却风道导流板23，冷却空气碰到该加强冷却风道导流板之后沿导流板面向出风口方向流动，从而与基础风道中的冷却空气流向一直，降低对基础风道中冷却空气的流动阻力；在冷却风道盖板下表面设置的盖板加强筋上设置的通风孔可以使其两侧的加压后的冷却空气相互流动，以调节其两侧空气的压力和流量的平衡。图2、图3中的箭头表示冷却空气流通方向。

在本实施例中分别设置有用于为基础风道送风的基础风道风机和用于为加强冷却风道送风的加强冷却风道风机，在本发明的其他实施例中也可以只设置一个风机同时为基础风道和加强冷却区域风道送风。

在本实施例中立板与电池箱体内侧面间隔设置，在本发明的其他实施例中也可将电池箱体内侧面作为立板而冷却风道盖板与透风板下方均作为加强冷却风道。

在本实施例中加强冷却风道设置于电池箱底部，在本发明的其他实施例中还可设置在电池箱的顶部、左侧或右侧，也可在其底部、顶部、左侧及右侧均设置一个。

在本实施例中透风板与冷却风道盖板一体设置，在本发明的其他实施例中也可以采用焊接、螺纹连接或铆接等固定连接方式。

在本实施例中在基础风道入口处设置有基础风道导流板，在本发明的其他实施例中也可不设置基础风道导流板。

在本实施例中在位于电池箱体中部的冷却风道盖板上开设射流孔以便于对该区域内电池进行冷却，在本发明的其他实施例中可在针对实际情况在冷却风道盖板的任意位置开设射流孔。

在本实施例中使射流孔将冷却空气导向需要冷却区域的相邻电池之间的间隙，在本发明的其他实施例中也可以使射流孔直接对准需要冷却区域的电池设置。 

Claims (8)

1.一种锂离子动力电池箱，包括用于使电池在其内部沿设定排列方向间隔排列的电池箱体及设于电池箱体内的基础风道，所述基础风道的流向与所述的设定排列方向一致，其特征在于：还设有与所述基础风道隔开的用于输送冷却空气的加强冷却风道，所述加强冷却风道具有用于将冷却空气导向电池箱体内设定冷却区域的射流孔，所述冷却区域是设定位置处的沿电池排列方向上的前后相邻电池之间的间隙或者是设定位置处的电池。

2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池箱，其特征在于：电池箱体内于所述冷却区域周围设置有用于将从冷却区域中流出的所述冷却空气的流向与基础风道的流向导向一致的加强冷却风道导流板。

3.根据权利要求2所述的锂离子动力电池箱，其特征在于：所述加强冷却风道是由设于基础风道下方的冷却风道盖板、电池箱体的底面以及连接于冷却风道盖板与电池箱体底面之间的立板围设而成，所述射流孔开设在冷却风道盖板上，所述电池箱体前端设有与基础风道连通的基础风道进风口、与加强冷却风道连通的加强冷却风道进风口，所述电池箱体后端设有与电池箱体内部连通的出风口；所述加强冷却风道导流板围设于相邻电池之间的间隙周围，加强冷却风道导流板具有沿基础风道的流向延伸的导流板面并在垂直于基础风道的流向上的截面呈U形。

4.根据权利要求3所述的锂离子动力电池箱，其特征在于：基础风道进风口和加强冷却风道进风口沿上下方向依次设置，所述冷却风道盖板包括与电池箱体底面平行设置的平板段和连接于平板段前端的与加强冷却风道进风口位置对应的斜板段，斜板段由后向前倾斜向上延伸。

5.根据权利要求3所述的锂离子动力电池箱，其特征在于：所述立板与电池箱体的内侧面间隔设置，所述冷却风道盖板与电池箱体的内侧面之间过渡连接有透风板，透风板下方的加强冷却风道以外的区域构成底部基础风道，底部基础风道通过透风板上开设的网孔与冷却风道盖板上方的基础风道连通。

6.根据权利要求5所述的锂离子动力电池箱，其特征在于：所述冷却风道盖板下表面于加强冷却风道内设置有沿加强冷却风道送风方向延伸的盖板加强筋，所述盖板加强筋上设置有用于使盖板加强筋两侧空气的压力和流量平衡的通风孔。

7.根据权利要求5所述的锂离子动力电池箱，其特征在于：所述透风板下端面于底部基础风道内设有基础风道加强筋，所述基础风道加强筋沿底部基础风道的送风通道和垂直于底部基础风道的送风通道交错布置而将底部基础风道分割成多个小区域，所述基础风道加强筋上布设有用于使各小区域的风道连通的通风孔。

8.根据权利要求3～7中任意一项所述的锂离子动力电池箱，其特征在于：所述基础风道靠近进风口处设置有与基础风道方向垂直的基础风道导流板，所述基础风道导流板上布设有用于对进风口进入的冷却空气导流和分流的导流孔。

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