CN103779633B - 混合动力汽车用动力电池包散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，解决了现有的电池包散热装置进风口的位置和出风口的位置布置不合理，造成电池包内部风道长度不一致，引起风压和流速偏差，导致电池包散热效果不一致，温度场部分不均匀，影响电池包使用寿命和性能的缺陷，电池包放置于带进风窗口的空间内，该空间的容积大于电池包的体积，进风口直接连通该空间，进风口的数量与电池包内支撑架的数量相同，且进风口的位置与支撑架的位置相对应，电池包内部的电池模组被支撑架分隔成等分的单元，每一单元对应的进风口的面积相等，进风口与出风口相对，且进风口与支撑架相对应，使得进风口处的冷却风顺着支撑架下行，不会在支撑架处产生涡流，电池包内部的风道长度一致，电池包内部的温度场保持均匀，确保电池包内部具有相同的散热效果。

Description

混合动力汽车用动力电池包散热装置
技术领域
本发明涉及一种电池包结构，尤其是一种使电池包在运行过程中始终处于最佳温度范围的混合动力汽车用电池包散热装置。
背景技术
电池包作为混合动力汽车的主要储能元件，是混合动力汽车的管件部件，其性能与使用寿命将影响整车性能的好坏。车用电池组是由多个电池单体串联成模块后再组成电池组的，车辆上的装载空间有限，车辆所需电池数目较大，电池均为紧密排列连接。当车辆在高速、低速、加速、减速等交替变换的不同行驶状况下运行时，电池会以不同倍率放电，以不同生热速率产生大量热量，加上时间累积以及空间影响会产生不均匀热量聚集，从而导致电池组运行环境温度复杂多变。如果电池组不能够得到良好的散热而长时间处于高温的环境中，会造成电池组各处温度不均匀，影响电池单体的一致性。由于发热电池体的密集摆放，中间区域必然热量聚集较多，边缘区域较少，增加了电池包中各单体之间的温度不均衡，加剧各电池模块、单体内阻和容量不一致性。长时间积累，会造成部分电池过充电或过放电反应，进而影响电池的寿命与性能。
传统的电池包散热结构一般采用一个进风口和一个出风口的设计，虽然此种设计易于实现，但由于电池模块较多，风道长，这种散热结构使得风道内的风压、流速偏差过大，直接影响到电池模组的均匀散热效果，会造成局部温度过高得不到散热。
中国专利局于2013年7月24日公告了一份CN203085711U号专利，名称为车载动力电池包散热装置，在电池包的盖板上开有至少多个进风口，每个进风口与同一个气流引起机械相连接，在电池包内的额电池组底部留有气流通道，并通过连接管与外部相通，形成出风口。但是电池包长度方向的尺寸较大，由于两进风口分别位于电池模组的正上方，冷却风机却位于电池包一侧，这就导致风道的长度不一致，从而引起风压与流速偏差，导致电池模组左右两侧的散热效果不一致，温度场分布不均匀；车辆上装载电池包的空间有限，该进风管道不仅结构复杂，而且还增加了设计成本。
发明内容
本发明解决了现有的电池包散热装置进风口的位置和出风口的位置布置不合理，造成电池包内部风道长度不一致，引起风压和流速偏差，导致电池包散热效果不一致，温度场部分不均匀，影响电池包使用寿命和性能的缺陷，提供一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，重新设计进风口和出风口的位置，调整进风口和出风口的相对位置及大小，从而使得电池包内部的风道长度一致，电池包内部的温度场保持均匀，确保电池包内部具有相同的散热效果。
本发明还解决了现有的电池包散热装置进风口设置在电池包正上方，造成冷却风在电池包内部的支撑架处形成涡流，影响电池包的散热效果，还会造成电池包震动而影响电池包使用寿命的缺陷，提供一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，合理设计进风口相对支撑架的位置及出风口的位置，从而减轻冷却风在支撑架处产生的涡流，确保电池包的散热效果。
本发明还解决了现有的电池包散热装置进风管道结构复杂，设计成本高的缺陷，提供一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，改变电池包散热装置的安装位置，简化进风管道，降低设计成本。
本发明还解决了现有的电池包散热装置采用对流的方式进行散热，散热手段单一，散热效果不佳的缺陷，提供一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，改变电池包散热装置的安装位置，采用对流的方式进行散热外，还增加电池包壳体内外的热传导及辐射的散热方式，提高散热效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，电池包盖板上设置有若干进风口，电池包壳体下部设置有出风口，电池包放置于带进风窗口的空间内，该空间的容积大于电池包的体积，进风口直接连通该空间；电池包盖板上的进风口的数量与电池包内支撑架的数量相同，且进风口的位置与支撑架的位置相对应，电池包内部的电池模组被支撑架分隔成等分的单元，每一单元对应的进风口的面积相等，电池包底部的正中央设置有冷却风机。进风口处于电池包上方，出风口处于电池包下方，进风口与出风口相对，且进风口的位置与支撑架的位置相对应，使得进风口处的冷却风顺着支撑架下行，同时横向流动，不会在支撑架处产生涡流，电池包内部的风道长度一致，电池包内部的温度场保持均匀，确保电池包内部具有相同的散热效果；电池包设置于带进风窗口的独立的空间内，电池包的进风口与空间直接连通，无需额外设计进风管道，利用对流和传导两种方式对电池包散热，将冷风从进风窗口引导至空间内，降低电池包的环境温度，电池包金属外壳再通过对流热交换降低温度。
作为优选，电池包内部的支撑架为两个，将电池包内部分隔成等分的三个单元，电池包盖板上的进风口为两个，每个进风口被支撑架分隔成2/3的面积和1/3的面积，两个进风口中1/3的面积对应两支撑架之间的单元，两进风口上2/3的面积各对应支撑架外侧的单元。进风口被支撑架分隔成两部分，分别为1/3的面积和2/3的面积，两进风口的1/3面积相对朝向两支撑架之间的单元，这样，电池包被支撑架分隔成的三个单元，每个单元对应的进风口的面积均为2/3，保证了电池包沿长度方向的散热一致性。
作为优选，出风口为多缝隙结构，出风口的长度覆盖整个电池包的底部，其中两支撑架之间的单元对应的缝隙的面积之和小于侧边的缝隙的面积之和。出风口缝隙的设计主要是结合冷却风机的位置，保证每个单元受到的冷却风机的吸力相同，从而确保电池包沿长度方向的散热一致性。
作为优选，电池包内并排有多层电池模组，每一电池模组由电池单体串接而成，支撑架上设置有供电池单体穿过的连接孔。
作为优选，支撑架的两侧表面上设置有导流板，导流板导向的方向朝向电池模组层间的空隙，导流板上设置有导通导流板上下的通孔。支撑架上的导流板主要是改变冷却风的流向，从向下改成横向，保证每个电池单体都有冷却风进行对其进行散热，通孔是为了减小导流板的影响，使得下方的电池单体能接受进风口进来的冷却风。
作为优选，支撑架上靠近进风口处的导流板上的通孔的尺寸大于靠近出风口处的导流板上的通孔尺寸。
作为优选，所述的空间由汽车后置物板、后排座椅及行李舱覆盖板围成，所述的进风窗口设置于后置物板上。从进风窗口进入的冷却风进入到电池包壳体与外部之间的空隙处，以热传导和辐射的方式对电池包进行散热，进一步降低电池包运行时的温度，提高散热效果。
作为优选，进风窗口的面积大于出风口处缝隙的面积之和。
作为优选，混合动力汽车内部的电池包为两个，两电池包左右对称，每个电池包底部连接有出风管，出风管对接电池包底部的冷却风机。
本发明的有益效果是：进风口处于电池包上方，出风口处于电池包下方，进风口与出风口相对，且进风口的位置与支撑架的位置相对应，使得进风口处的冷却风顺着支撑架下行，同时横向流动，不会在支撑架处产生涡流，电池包内部的风道长度一致，电池包内部的温度场保持均匀，确保电池包内部具有相同的散热效果。
附图说明
图1是本发明一种结构示意图；
图2是本发明一种电池包内部分隔示意图；
图3是本发明一种支撑架的侧视图；
图4是本发明图3所示支撑架的俯视图；
图5是本发明一种电池包安装示意图；
图6是本发明一种冷却风流动示意图；
图中：1、进风口，2、电池包盖板，3、电池模组，4、支撑架，5、出风管，6、冷却风机，7、出风口，8、电池包，9、导流板，10、通孔，11、后排座椅，12、后置物板，13、进风窗口，14、行李舱盖板。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种混合动力汽车用动力电池包散热装置（参见附图1），电池包8安装在汽车后置物板12、后排座椅11及行李舱覆盖板14围成的空间内，该空间的体积大于电池包的体积，置物板上开设有进风窗口13（参见附图5附图6）。冷却风从进风窗口进入到电池包所在的空间内，一部分冷却风进入到电池包内对电池包进行散热，另一部分从电池包外部通过采用热传导和辐射的方式对电池包进行散热。每个电池包底部连接有出风管5，出风管对接电池包底部的冷却风机6。
电池包为两个，形成左电池包和右电池包。电池包内部包括5排4层排列的电池模组3，每一电池模组由6个电池单体串接而成。电池包内部设置有支撑架4，支撑架上设置有供电池单体穿过的连接孔。支撑架将电池包分隔成等分的三个单元，电池包盖板上设置有两个进风口1，进风口直接连通进风窗口，电池包壳体下部设置有出风口7，冷却风机处于电池包底部的正中央。进风口的位置处于支撑架的上方与支撑架相对应，每一个支撑架将对应的进风口分隔成1/3的面积和2/3的面积。两个进风口中1/3的面积对应两支撑架之间的单元，两进风口上2/3的面积各对应支撑架外侧的单元（参见附图2）。电池包内部的三个单元，每个单元对应的进风口的面积相等，均为进风口的2/3面积。出风口为多缝隙结构，出风口的长度覆盖整个电池包的底部，其中两支撑架之间的单元对应的缝隙的面积之和小于侧边的缝隙的面积之和。后置物板上的进风窗口的面积大于出风口缝隙的面积之和。
支撑架的两侧表面上设置有导流板9，导流板导向的方向朝向电池模组层间的空隙，导流板上设置有导通导流板上下的通孔10（参见附图3）。支撑架上靠近进风口处的导流板上的通孔的尺寸大于靠近出风口处的导流板上的通孔尺寸（参见附图4）。
进入到电池包内部的冷却风，进行进风口进入，顺着支撑架表面下行，一部分经过导流板导向沿着横向流动，一部分经过通孔下行到下部，每经过一处导流板均被导向朝横向流动，从而保证每一层的电池模组均受到冷却风的散热，下层的冷却风不会经过上层电池模组的热交换而降低散热效果。出风口处缝隙的变化，结合冷却风机能对电池包内的每个单元产生相同的吸力，因此每个单元具有相同的风压和流速，从而保证电池包长度方向冷却的均匀性，电池模组整体的散热效果一致，温度场分布均匀。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，电池包盖板（2）上设置有若干进风口（1），电池包壳体下部设置有出风口（7），其特征在于电池包放置于带进风窗口的空间内，该空间的容积大于电池包的体积，进风口直接连通该空间；电池包盖板上的进风口的数量与电池包内支撑架（4）的数量相同，且进风口的位置与支撑架的位置相对应，电池包内部的电池模组被支撑架分隔成等分的单元，每一单元对应的进风口的面积相等，电池包底部的正中央设置有冷却风机（6）；电池包内部的支撑架为两个，将电池包内部分隔成等分的三个单元，电池包盖板上的进风口为两个，每个进风口被支撑架分隔成2/3的面积和1/3的面积，两个进风口中1/3的面积对应两支撑架之间的单元，两进风口上2/3的面积各对应支撑架外侧的单元；出风口为多缝隙结构，出风口的长度覆盖整个电池包的底部，其中两支撑架之间的单元对应的缝隙的面积之和小于侧边的缝隙的面积之和。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征在于电池包内并排有多层电池模组（3），每一电池模组由电池单体串接而成，支撑架上设置有供电池单体穿过的连接孔。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征在于支撑架的两侧表面上设置有导流板（9），导流板导向的方向朝向电池模组层间的空隙，导流板上设置有导通导流板上下的通孔（10）。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征在于支撑架上靠近进风口处的导流板上的通孔的尺寸大于靠近出风口处的导流板上的通孔尺寸。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征在于所述的空间由汽车后置物板（12）、后排座椅（11）及行李舱覆盖板（14）围成，所述的进风窗口（13）设置于后置物板上。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征在于进风窗口的面积大于出风口处缝隙的面积之和。
7.根据权利要求1所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征在于混合动力汽车内部的电池包为两个，两电池包左右对称，每个电池包底部连接有出风管（5），出风管对接电池包底部的冷却风机。
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