CN104183889A - 一种汽车动力电池组散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车动力电池组散热结构，包括：进风管；电池盒，所述电池盒具有底壁、围绕所述底壁的侧壁、盖板；出风管；用于固定动力电池组的第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架设置在所述电池盒内部；所述第一框架与所述第二框架具有相对的开口，所述动力电池组的两端封堵所述第一框架与所述第二框架的相对的开口，并在所述第一框架内部形成第一风道、在所述第二框架内部形成第二风道，所述动力电池组设有连通所述第一风道和所述第二风道的第三风道；所述进风管通向所述电池盒内部的进风口开设于所述电池盒的底壁并直接通向所述第一风道。本发明具有散热均匀、散热效果好的优势。

Description

一种汽车动力电池组散热结构

技术领域

本发明涉及汽车电池散热领域，具体涉及汽车动力电池组散热结构。

背景技术

纯电或者混合动力汽车在节油方面有较大优势，现今国外主流车厂均进行纯电或者混合动力汽车的开发。

动力电池组的性能决定纯电或者混合动力汽车的使用寿命和使用条件。而电池组散热结构的设计决定动力电池组高温时的使用环境条件，同时可确保动力电池使用温度一致性和温升范围。现国内外汽车使用的动力电池组均为功率型电池，该类型电池具有充放电倍率偏高、瞬时充放电电流大、发热量大、发热时间长的特点。一般动力电池组的散热结构为开放式风冷，即从乘员舱取风，从汽车后备箱排风；也有少数车型采用液体冷却或冷媒冷却。总体而言，风冷由于其性价比高得以广泛推广。

现有动力电池组风冷散热结构的缺点在于：

1)基本采用顶部进风、底部出风的方式对动力电池组进行散热，而热空气上行，这会导致上升的热空气被重新带入底部，影响散热效果；

2)采用风机吹风的方式将外部空气导入动力电池组内部，使得气流分配不均，而在风道内增加隔流板等又会使得结构过于复杂，并且只能使隔流板附近的气体流动均匀；

3)现有密封结构采用塑料+密封条，容易出现密封件脱落的风险。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点，为纯电汽车或混合动力汽车中的动力电池组提供一种散热效果更好散热结构。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种汽车动力电池组散热结构，包括：进风管；电池盒，所述电池盒具有底壁、围绕所述底壁的侧壁、盖板；出风管；用于固定动力电池组的第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架设置在所述电池盒内部；所述第一框架与所述第二框架具有相对的开口，所述动力电池组的两端封堵所述第一框架与所述第二框架的相对的开口，并在所述第一框架内部形成第一风道、在所述第二框架内部形成第二风道，所述动力电池组设有连通所述第一风道和所述第二风道的第三风道；所述进风管通向所述电池盒内部的进风口开设于所述电池盒的底壁并直接通向所述第一风道。

优选地，所述第二风道与所述出风管连通的出风口开设于所述电池盒的左侧壁或右侧壁上。

优选地，所述出风管包括左出风管、右出风管、连通所述左出风管和所述右出风管的连管，所述左出风管位于所述电池盒的左侧，所述右出风管位于所述电池盒的右侧，所述连管位于所述电池盒的下侧，所述进风管在所述电池盒的前侧由前向后延伸后再向下延伸至所述电池盒的下侧。

优选地，所述出风管的出口设有风机。

优选地，所述左出风管与所述右出风管的横截面积不同。

优选地，所述第二框架成对地位于所述第一框架的两侧。

优选地，所述第三风道材质为PU发泡材料。

优选地，所述进风管的入口处设有格栅。

优选地，所述进风管上设有分风槽和分风柱。

本发明采用底部进风的结构，并且第一框架和第二框架本身成为风道，空气进入第一风道后混匀，进入三风道进行热交换后再经第二风道、出风管流出电池盒，进风方向与热空气上升方向相同，不会再将热空气吹向底部，因此散热性能更好，散热更加均匀，电池盒内部不用再设置分风结构。

进一步地，出风口开设于电池盒的左侧壁或者右侧壁，实现了电池盒的底部进风、左右出风，规避了热空气回流风险。

进一步地，本发明中左出风管、右出风管、连管和进风管的布置方式，使得左、右出风管同时作为汽车侧向撞击时电池盒的吸能部件，进风管同时作为汽车前向撞击时电池盒的吸能部件，连管同时作为底盘撞击时电池盒的吸能部件，防止电池盒的外力侵入，保护内部的动力电池组。

进一步地，采用出风管风机吸风的方式取代进风管吹风的方式后，空气在电池盒内部流动更加平稳，因此散热更加均匀，风噪更小。

进一步地，根据距离风机的距离远近不同，左出风管和右出风管采用不同的截面积，能够保证电池盒左右出风均匀。

进一步地，第三风道材料采用PU发泡材料能够有效吸收装配时的累积公差，提高装配方便性，并确保在一定压缩条件下与电池模组紧密贴合不漏风，也能够避免密封件脱落。

附图说明

接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：

图1是从右上方观察的本发明的第一个实施例的汽车动力电池组散热结构的立体图；

图2是从右下方观察的本发明的第一个实施例的汽车动力电池组散热结构的立体图；

图3是图1中的进风支管的俯视图；

图4是将图1中的盖板去掉后的汽车动力电池组散热结构的立体图；

图5是图1中的电池盒内部结构立体图；

图6是本发明的第一个实施例的汽车动力电池组结构示意图；

图7是图1中的汽车动力电池组散热结构去掉电池盒后的立体图；

图8是图7中的结构与下车体的安装结构示意图；

图9是本发明的第一个实施例的汽车动力电池组散热结构空气流路示意图；

图10是本发明的第二个实施例的汽车动力电池组散热结构空气流路示意图；

图11是本发明的第三个实施例的汽车动力电池组散热结构空气流路示意图。

上图中标记说明：1、格栅；2、进风总管；21、入口；3、进风支管；31、第一支管；32、第二支管；33、第三支管；34、分风槽；35、分风柱；4、左出风管；5、右出风管；51、左出风管出口；6、连管；7、出风总管；8、风机；81、出口；9、电池盒；91、盖板；92、左侧壁；93、前侧壁；94、右侧壁；95、后侧壁；96、底壁；10、第一框架；101、第一开口；102、第二开口；103、第三开口；104、顶端；105、第一风道；11、第二框架；111、第四开口；112、第五开口；113、顶端；114、第二风道；12、动力电池组；121、电芯；122、第三风道；车体13。

具体实施方式

在接下来结合附图所进行的描述中，“前”“后”指的是汽车的长度方向，“左”“右”指的是汽车的宽度方向，“上”“下”指的是汽车的高度方向。

结合图1、图2，在本实施例中，汽车动力电池组散热结构包括：由进风总管2和进风支管3连接到一起形成的进风管、电池盒9、由左出风管4和右出风管5和连管6和出风总管7连接到一起形成的出风管、风机8。风机8设置在出风总管7的出口处。在风机8的抽吸下，空气经过进风总管2的入口21处的格栅1过滤后，进入进风总管2，然后再通过进风支管3的第一支管31，分流至第二支管32和第三支管33，然后从电池盒9的底部进入电池盒9，对电池盒9内的动力电池组进行冷却后，一路空气经右出风管5流入出风总管7，另一路空气经左出风管4、连管6进入左出风管5后再流入出风总管7，最后由风机8的出口81排出。采用风机8抽风的方式取代进风管吹风的方式，并且以出风总管7的方式使风机8远离电池盒9的优势在于，空气在进入电池盒9之前不会受到风机8的扰流，因此电池盒9内部的空气流动更加平稳，因此内部的动力电池组散热更加均匀，且风噪更小。

参考图3，在进风支管3上，设置了从进风支管3的表面凸入内部的分风槽34和分风柱35，这使得空气在进入电池盒9之前变得更加均匀，不需要再在电池盒内部设置分风隔板。

结合图4、图5。图4详细表明了将图1中的盖板91去掉后电池盒9的内部结构，而图5进一步详细表明了将图4中的动力电池组12、进风总管2和出风总管7等去除后电池盒9内部的结构。电池盒9具有底壁96，左92、右侧壁94、前侧壁93和后侧壁95围绕底壁96，然后以盖板91封闭电池盒9。在电池盒9内，设有第一框架10和第二框架11，用于固定动力电池组12。在本实施例中，电池盒9内共固定有四个动力电池组12、两个第一框架10和四个第二框架11。从图5中更清晰可见，第一框架10位于电池盒9的中间位置，每个第一框架10的两侧成对地设有第二框架11。第一框架10形状大致为“口”字形，并与电池盒9共用一个侧壁和底壁。第一框架10共有三个开口，分别是朝向前方的第二框架11的第一开口101、朝向后方的第二框架11的第二开口102、开设于底壁96上的第三开口103。第二框架11形状大致为“口”字形，并与电池盒9共用两个侧壁和第一个底壁。第二框架11共有两个开口，分别是朝向第一框架10的第四开口111、开于左侧壁92或者右侧壁94上的第五开口112。也就是说，第一框架10的第二开口102与后方的第二框架的11的第四开口111相对，同理，第一框架10的第一开口101与前方的第二框架11的第四开口111(未示出)相对。将动力电池组12固定在电池盒9内后，一组动力电池组12的两端封堵第一框架10的第一开口101与前方的第二框架11的第四开口111，另一组电池组12的两端封堵第一框架10的第二开口102和后方的第二框架11的第四开口111，但同时动力电池组12并不完全插入第一框架10和第二框架11，而是在第一框架10和第二框架11内部留出空间，从而在第一框架10内部形成第一风道105(图9中示出)、在第二框架11内部形成第二风道114(图9中示出)。其中，底壁96上的第三开口103作为进风支管3通向电池盒9内部的进风口，因此进气支管3直接通向第一框架10的第一风道105。而第五开口113作为第二风道114作为与左出风管4或右出风管5连通的出风口。

参考图6，动力电池组12包括多个并列的电芯121，每两个电芯之间设有由PU发泡材料制造的第三风道122，即多个第三风道122并排设置。将动力电池组12安装到电池盒9内后，动力电池组12的第三风道122连通第一框架10内的第一风道和第二框架11内的第二风道。而第三风道122采用PU发泡材料的优势在于能够有效吸收装配时的累积公差，提高装配方便性，并确保在一定压缩条件下与电池模组紧密贴合不漏风，也能够避免密封件脱落。当然，本领域技术人员也能够以常规的塑料材料或金属材料来形成第三风道122，但同时需要额外的密封条，容易脱落。

结合图4、图5、图6和图9。图9详细表明了空气在电池盒9内部的流路。进风支管3中的空气经第二支管32和第三支管33分流后，从电池盒9的底部由第三开口103进入电池盒9，如图9中的带箭头虚线所示。在电池盒9内，空气在第一风道105内混匀，然后经第三风道122流入第二风道114。空气在第三风道122内与电芯121进行热交换，从而对动力电池组12进行冷却。第二风道114内的空气一部分经右出风管5、出风总管7流出，如带箭头实线所示。另一部分经左出风管4后，进入电池盒下方的连管6，如带箭头点划线所示，然后这部分空气再汇流至右出风管5，经左出风管出口51进入出风总管7最终排出。在对电芯121进行冷却的过程中，空气吸热后，热空气上升，而底部进风方向恰好与热空气上升方向相同，与顶部进风的方式相比，本实施例中的底部进风的方式不会再将热空气吹向底部，因此散热性能更好，散热更加均匀，而且单独的第一风道105和第二风道114的存在也使得电池盒9内部不用再设置分风结构。而作为出风口的第五开口112开设于电池盒9的左侧壁92或者右侧壁94，实现了电池盒9的底部进风、左右出风，规避了热空气回流风险。

结合图1、图2、图7、图8和图9，可见左出风管4位于电池盒9的左侧并与左侧壁92间隔，右出风管5位于电池盒9的右侧并与右侧壁94间隔，连管6位于电池盒9的下侧，因此从图7和图8中更清晰可见，左出风管4、右出风管5和连管6一起形成了一个大致“工”字形的结构，将电池盒9抱于此“工”字形的结构中。而在整个进风管结构中，进风总管2是在电池盒9的前侧由前向后延伸，然后与进风总管2连接的进风支管3是从电池盒9的前侧开始再向下延伸最终使第二支管32和第三支管33位于电池盒9的下侧。如图8所示，该结构安装到车体13上后，如果汽车发生侧碰，则首先使左出风管4和右出风管5产生形变吸能，并且连管6提供支撑，如果碰撞力进一步加大，则左出风管4和右出风管5会首先侵入第二风道114，依靠第二框架11进一步吸能，这样就避免了电池盒9内部的动力电池组12在侧碰时被直接侵入；而在前方碰撞时，进气总管2和进气支管3首先发生形变吸能，避免动力电池组12被直接侵入；在汽车上下颠簸力较大时，连管6和进气支管3起到缓冲作用。因此，进风管和出风管结构不仅起到了进风、出风功能，还起到了保护动力电池组12的作用。而由于本实施例的结构中共用一个风机8，采用一个出风总管7，而且左出风管4与右出风管5中的空气流出的路径长度是不同的，因此左出风管4和右出风管5采用不同的截面积，距风机8越近的截面积越小，这样能够防止左右侧出风不均匀。

如图5所示，第一框架10的顶端104和第二框架11的顶端113与图1中的盖板91之间，即与图5中的各个侧壁的上边缘之间存在间隔是有利的，这使得盖板91在安装时及安装后不会直接碰撞第一框架10、第二框架11和动力电池组12，并且即使稍有震颤也不容易发生磕碰。

参考图10，在本发明的第二个实施例中，只有一个动力电池组12，空气从电池盒9的底部虚线框所示的进风位置进入电池盒9后，经第三风道121进行热交换后，利用前后两个第二框架11中的第二风道114排出。

参考图11，在本发明的第三个实施例中，只有一个动力电池组12和一个第二框架11，空气从电池盒9的底部虚线框所示的进风位置进入电池盒9后，经第三风道121进行热交换后，利用第二框架11中的第二风道114排出。

对比图9、图10、图11的三个实施例可见，本发明对于多个动力电池组12或者单个动力电池组12来说是通用的。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (9)

1.一种汽车动力电池组散热结构，包括：

进风管；

电池盒，所述电池盒具有底壁、围绕所述底壁的侧壁、盖板；

出风管；

用于固定动力电池组的第一框架和第二框架，所述第一框架和所述第二框架设置在所述电池盒内部；

其特征在于，所述第一框架与所述第二框架具有相对的开口，所述动力电池组的两端封堵所述第一框架与所述第二框架的相对的开口，并在所述第一框架内部形成第一风道、在所述第二框架内部形成第二风道，所述动力电池组设有连通所述第一风道和所述第二风道的第三风道；所述进风管通向所述电池盒内部的进风口开设于所述电池盒的底壁并直接通向所述第一风道。

2.根据权利要求1所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述第二风道与所述出风管连通的出风口开设于所述电池盒的左侧壁或右侧壁上。

3.根据权利要求2所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述出风管包括左出风管、右出风管、连通所述左出风管和所述右出风管的连管，所述左出风管位于所述电池盒的左侧，所述右出风管位于所述电池盒的右侧，所述连管位于所述电池盒的下侧，所述进风管在所述电池盒的前侧由前向后延伸后再向下延伸至所述电池盒的下侧。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述出风管的出口设有风机。

5.根据权利要求3所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述左出风管与所述右出风管的横截面积不同。

6.根据权利要求1所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述第二框架成对地位于所述第一框架的两侧。

7.根据权利要求1所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述第三风道材质为PU发泡材料。

8.根据权利要求1所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述进风管的入口处设有格栅。

9.根据权利要求1所述的汽车动力电池组散热结构，其特征在于，所述进风管上设有分风槽和分风柱。