CN104009270B - 铝空气电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种铝空气电池系统，包括壳体及收容于壳体内的电池结构和通风系统，电池结构包括间隔排列的多个电池单体，壳体上设有进风口和出风口，通风系统包括导向风道和通风风扇，导向风道包括第一导向风道、第二导向风道及第三导向风道，每相邻两个电池单体间形成第四导向风道，通风风扇与进风口连通，第三导向风道的一端与出风口连通，在通风风扇作用下，空气从进风口进入壳体并导向第一导向风道，并依次经过第二导向风道、第四导向风道和第三导向风道后从出风口排出。本发明将通风系统集成在电池壳体内，通过通风风扇和导向风道为电池的化学反应提供充足的空气并及时将电池产生的热量排除，解决了车厢空气流通不畅抑制电池化学反应及热量排除的问题。

Description

铝空气电池系统
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别是关于一种可应用于电动汽车的铝空气电池系统。
背景技术
随着汽车产业的蓬勃发展，汽车对能源的消耗逐年增大，因而，环保、节能的电动汽车将逐渐普及。然而，作为电动汽车储能系统的传统电池尤其是锂离子电池都存在价格过高、比能量较低、回收再利用困难等缺点，已经成为制约电动汽车发展的最大瓶颈。
铝空气电池作为一种新型的绿色可再生储能系统，具有成本底、环保、安全、比能量大，循环使用方便等优点。因此，铝空气电池的利用越来越受到人们的重视，其中，车用铝空气电池技术的应用将成为人们今后关注的焦点。然而，由于车厢内空间较小且空气流通不畅，车用铝空气电池的应用也因此存在一些问题，如，空气流通不畅不利于铝空气电池的化学反应及反应后热量的排除等。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种可应用于电动汽车的铝空气电池系统，能为电池结构的化学反应提供充足的空气并有效改善电池系统的通风散热效果。
为达上述优点，本发明提供一种铝空气电池系统，包括壳体、电池结构及通风系统，所述电池结构及所述通风系统收容于所述壳体内，所述电池结构包括间隔排列的多个电池单体，所述壳体上设有进风口和出风口，所述通风系统包括导向风道和通风风扇，所述导向风道包括第一导向风道、第二导向风道及第三导向风道，每相邻两个电池单体之间形成第四导向风道，所述第一导向风道连通在所述通风风扇与所述第二导向风道之间，所述第二导向风道与所述第三导向风道分别位于所述电池结构的相对两侧，所述第四导向风道连通在所述第二导向风道与所述第三导向风道之间，所述通风风扇与所述进风口连通，所述第三导向风道的一端与所述出风口连通，在所述通风风扇的作用下，空气从所述进风口进入所述壳体内并导向所述第一导向风道，并经过所述第一导向风道后到达所述第二导向风道，再经由所述第二导向风道分流并从所述电池结构的一侧进入相邻电池单体之间的各个第四导向风道，随后从所述电池结构的另一侧导出并进入所述第三导向风道，最后经过所述第三导向风道汇流后从所述出风口排出至所述壳体外。
在本发明的一个实施例中，所述壳体包括上壳体与下壳体，所述上壳体与所述下壳体可拆卸连接，所述下壳体呈一箱型结构并在内部形成一容纳空间，所述电池结构与所述通风系统收容于所述容纳空间内，所述上壳体呈一平面板状结构并覆盖在所述下壳体上以密闭所述下壳体的顶部。
在本发明的一个实施例中，所述进风口与所述出风口分别设置在所述壳体的两个相对的侧板上，所述进风口居中地设置在侧板的中心位置上，所述出风口设置在侧板的侧边缘位置上。
在本发明的一个实施例中，所述出风口沿着所述电池结构的高度方向上延伸呈长条状。
在本发明的一个实施例中，所述第二导向风道和所述第三导向风道沿着所述电池结构的高度方向设置成扁平状结构，且所述第二导向风道和所述第三导向风道分别在靠向所述电池结构的一侧设置有多个开口，所述多个开口沿着所述电池结构的高度方向上延伸成长条状。
在本发明的一个实施例中，所述第二导向风道的宽度沿所述电池单体的排列方向由靠近所述第一导向风道的一端向远离所述第一导向风道的一端逐渐增大，所述第三导向风道的宽度沿所述电池单体的排列方向由远离所述出风口的一端向靠近所述出风口的一端逐渐增大。
在本发明的一个实施例中，所述电池结构还包括电解液储液槽，所述电解液储液槽位于所述各电池单体的底部，所述电解液储液槽包括上储液槽与下储液槽，所述上储液槽与所述下储液槽相互连通，且通过循环泵实现电解液的循环。
在本发明的一个实施例中，所述上储液槽与所述各电池单体的底部连通，所述电池结构工作时，所述循环泵开启，电解液在所述循环泵作用下抽离所述下储液槽，并在所述各电池单体与所述上储液槽之间循环；所述电池结构停止工作时，所述循环泵关闭，电解液由于重力回落到所述下储液槽中。
在本发明的一个实施例中，所述电池系统还包括电池管理系统及电能输出控制元件，所述电池管理系统用于管理所述电能输出控制元件、所述通风系统的开启与关闭、所述电池系统的温度、电压的信号采集及整车控制信号的接收。
在本发明的一个实施例中，所述壳体上还设有动力输出接口与信号接口，所述信号接口与所述电池管理系统相连用于接收或输出信号，所述动力输出接口用于输出所述电池结构的电能动力。
综上所述，本发明将通风系统集成设置在铝空气电池的壳体内，通过通风风扇和导向风道为铝空气电池的各个电池单体的化学反应提供充足的空气，并可及时将铝空气电池反应产生的热量排除，从而解决了作为电动汽车用的铝空气电池在车厢内空气流通不畅导致抑制了铝空气电池的化学反应及热量排除的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例中铝空气电池系统的立体示意图。
图2为图1中铝空气电池系统的进风口一侧的侧向示意图。
图3为图1中铝空气电池系统的出风口一侧的侧向示意图。
图4为图1中铝空气电池系统去除上壳体后的俯视示意图。
图5为图4中铝空气电池系统沿V-V线的剖面示意图。
图6为图2中铝空气电池系统沿VI-VI线的剖面示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1至图4所示，本发明的铝空气电池系统10包括壳体11、电池结构12及通风系统13，壳体11包括上壳体111与下壳体112，上壳体111与下壳体112可拆卸连接，下壳体112呈一箱型结构并在内部形成一容纳空间，电池结构12与通风系统13收容于该容纳空间内。上壳体111呈一平面板状结构并覆盖在下壳体112上，以密闭下壳体112的顶部，从而将电池结构12与通风装置13相对密闭地收容在壳体11内。此外，下壳体112的两个相对的侧板上分别设有进风口112a及出风口112b。在本实施例中，进风口112a居中地设置在壳体11右侧的侧板的中心位置上(如图2)，出风口112b设置在壳体11左侧的侧板的侧边缘位置上，出风口112b沿着电池结构12的高度方向上延伸呈长条状(如图3)。
进一步地，通风系统13包括导向风道132及通风风扇133，导向风道132进一步包括第一导向风道132a、第二导向风道132b及第三导向风道132c。具体的，第一导向风道132a的连通在通风风扇133与第二导向风道132b之间，通风风扇133在壳体11内靠近进风口112a设置并与进风口112a相对，通风风扇133为离心式风扇，使通风风扇133可将空气从壳体11外导入第一导向风道132a中。第一导向风道132a远离通风风扇133的一端与第二导向风道132b连通，第二导向风道132b和第三导向风道132c分别沿下壳体112的两个相对的侧板内壁设置且分别位于电池结构12的相对两侧，第三导向风道132c的一端与出风口112b连通。
进一步地，如图5和图6所示，电池结构12包括多个电池单体121，这些电池单体121平行间隔排列且相邻两个电池单体121的顶部两两相连，从而在每相邻两个电池单体121之间形成第四导向风道132d，该第四导向风道132d连通在第二导向风道132b与第三导向风道132c之间。具体地，第二导向通道132b和第三导向风道132c沿着电池结构12的高度方向设置成扁平状结构，且第二导向风道132b和第三导向风道132c分别在靠向电池结构12的一侧设置有多个开口1321，该多个开口1321沿着电池结构12的高度方向上延伸成长条状且将相邻电池单体121之间的各个第四导向风道132d与第二导向风道132b或第三导向风道132c连通。
通风时，如图6中箭头所示，空气经通风风扇133而从进风口112a进入壳体11内并导向第一导向风道132a，并经过第一导向风道132a后到达第二导向风道132b，再经由第二导向风道132b分流并从电池结构12的一侧进入相邻电池单体121之间的各个第四导向风道132d，随后从电池结构12的另一侧导出并进入第三导向风道132c，最后经过第三导向风道132c汇流后从出风口112b排出至壳体11外。需要说明的是，图中导向风道132与电池结构12的相对位置仅为示例，并不以此为限。
特别的，第二导向风道132b的宽度沿电池单体121的排列方向由靠近第一导向风道132a的一端向远离第一导向风道132a的一端逐渐增大，第三导向风道132c的宽度沿电池单体121的排列方向由远离出风口112b的一端向靠近出风口112b的一端逐渐增大。也就是说，第二导向风道132b与第三导向风道132c的宽度均采用梯度设计且沿着气流行进的方向宽度逐渐增大，如此设置可使空气均匀分散并通过第四导向风道132d，为电池单体121内的化学反应提供充足的空气并提高电池结构12的散热效果。
进一步地，如图5和图6所示，电池结构12还包括位于各电池单体121底部的电解液储液槽122，电解液储液槽122进一步包括上储液槽122a与下储液槽122b，上储液槽122a与下储液槽122b相互连通，上储液槽122a与各电池单体121的底部连通，且上储液槽122a、下储液槽122b与电池单体121之间通过循环泵123实现电解液的循环。电池结构12工作时，循环泵123开启，电解液在循环泵123作用下从下储液槽122b中抽离，并在电池单体121与上储液槽122之间循环；电池结构12停止工作时，循环泵123关闭，电解液由于重力回落到下储液槽122b中。
更进一步的，本发明的铝空气电池系统10还包括电池管理系统14及电能输出控制元件15，电池管理系统14用于管理电能输出控制元件15、通风系统13的开启与关闭、铝空气电池系统10的温度、电压的信号采集及整车控制信号的接收。优选的，在本实施例中，电能输出控制元件15为继电器。此外，壳体11的侧板上还设有动力输出接口16与信号接口17，信号接口17与电池管理系统14相连，用于接收或输出信号，动力输出接口16用于输出电池结构12的电能动力。
综上所述，本发明的铝空气电池系统具有以下有益效果：
1.本发明设计了具有通风风扇和导向风道的通风系统，为电池结构的化学反应提供了充足的空气并有效提高了电池结构的通风散热效果；
2.本发明的导向风道采用梯度设计，使空气更好的分流至整个电池系统的导向风道中，通风效率较高；
3.本发明整合了电池结构与通风系统，减小电池占用的空间，形成模块化，可便于在电动汽车上快速更换；
4.本发明整合了电池单体与电解液储液槽，避免了管道排布造成空间累赘和漏液危险。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种铝空气电池系统(10)，包括壳体(11)、电池结构(12)及通风系统(13)，所述电池结构(12)及所述通风系统(13)收容于所述壳体(11)内，所述电池结构(12)包括间隔排列的多个电池单体(121)，所述壳体(11)上设有进风口(112a)和出风口(112b)，其特征在于：所述通风系统(13)包括导向风道(132)和通风风扇(133)，所述导向风道(132)包括第一导向风道(132a)、第二导向风道(132b)及第三导向风道(132c)，每相邻两个电池单体(121)之间形成第四导向风道(132d)，所述第一导向风道(132a)连通在所述通风风扇(133)与所述第二导向风道(132b)之间，所述第二导向风道(132b)与所述第三导向风道(132c)分别位于所述电池结构(12)的相对两侧，所述第四导向风道(132d)连通在所述第二导向风道(132b)与所述第三导向风道(132c)之间，所述通风风扇(133)与所述进风口(112a)连通，所述第三导向风道(132c)的一端与所述出风口(112b)连通，所述第二导向风道(132b)的宽度沿所述电池单体(121)的排列方向由靠近所述第一导向风道(132a)的一端向远离所述第一导向风道(132a)的一端逐渐增大，所述第三导向风道(132c)的宽度沿所述电池单体(121)的排列方向由远离所述出风口(112b)的一端向靠近所述出风口(112b)的一端逐渐增大，在所述通风风扇(133)的作用下，空气从所述进风口(112a)进入所述壳体(11)内并导向所述第一导向风道(132a)，并经过所述第一导向风道(132a)后到达所述第二导向风道(132b)，再经由所述第二导向风道(132b)分流并从所述电池结构(12)的一侧进入相邻电池单体(121)之间的各个第四导向风道(132d)，随后从所述电池结构(12)的另一侧导出并进入所述第三导向风道(132c)，最后经过所述第三导向风道(132c)汇流后从所述出风口(112b)排出至所述壳体(11)外，所述电池结构(12)还包括电解液储液槽(122)，所述电解液储液槽(122)位于所述各电池单体(121)的底部，所述电解液储液槽(122)包括上储液槽(122a)与下储液槽(122b)，所述上储液槽(122a)与所述下储液槽(122b)相互连通，且通过循环泵(123)实现电解液的循环，所述上储液槽(122a)与所述各电池单体(121)的底部连通，所述电池结构(12)工作时，所述循环泵(123)开启，电解液在所述循环泵(123)作用下抽离所述下储液槽(122b)，并在所述各电池单体(121)与所述上储液槽(122a)之间循环；所述电池结构(12)停止工作时，所述循环泵(123)关闭，电解液由于重力回落到所述下储液槽(122b)中。
2.如权利要求1所述的铝空气电池系统(10)，其特征在于：所述壳体(11)包括上壳体(111)与下壳体(112)，所述上壳体(111)与所述下壳体(112)可拆卸连接，所述下壳体(112)呈一箱型结构并在内部形成一容纳空间，所述电池结构(12)与所述通风系统(13)收容于所述容纳空间内，所述上壳体(111)呈一平面板状结构并覆盖在所述下壳体(112)上以密闭所述下壳体(112)的顶部。
3.如权利要求1所述的铝空气电池系统(10)，其特征在于：所述进风口(112a)与所述出风口(112b)分别设置在所述壳体(11)的两个相对的侧板上，所述进风口(112a)居中地设置在侧板的中心位置上，所述出风口(112b)设置在侧板的侧边缘位置上。
4.如权利要求3所述的铝空气电池系统(10)，其特征在于：所述出风口(112b)沿着所述电池结构(12)的高度方向上延伸呈长条状。
5.如权利要求1所述的铝空气电池系统(10)，其特征在于：所述第二导向风道(132b)和所述第三导向风道(132c)沿着所述电池结构(12)的高度方向设置成扁平状结构，且所述第二导向风道(132b)和所述第三导向风道(132c)在靠向所述电池结构(12)的一侧分别设置有多个开口(1321)，所述多个开口(1321)沿着所述电池结构(12)的高度方向延伸成长条状。
6.如权利要求1至5任一项所述的铝空气电池系统(10)，其特征在于：所述铝空气电池系统(10)还包括电池管理系统(14)及电能输出控制元件(15)，所述电池管理系统(14)用于管理所述电能输出控制元件(15)、所述通风系统(13)的开启与关闭、所述铝空气电池系统(10)的温度、电压的信号采集及整车控制信号的接收。
7.如权利要求6所述的铝空气电池系统(10)，其特征在于：所述壳体(11)上还设有动力输出接口(16)与信号接口(17)，所述信号接口(17)与所述电池管理系统(14)相连并用于接收或输出信号，所述动力输出接口(16)用于输出所述电池结构(12)的电能动力。
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