CN104851995B - 一种风冷式模组结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风冷式模组结构，包括电池，模组架，其特征在于：所述各电池被所述模组架分隔放置，相互之间存有间隙，所述各电池之间的间隙与所述模组架外面的空气保持连通，所述模组结构还包括档板，风扇。本发明可以有效解决电池包温度均衡问题，从而提高电池包的寿命。

Description

一种风冷式模组结构

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车电池包中电池模组的结构设计。

背景技术

电池包作为电动汽车上装载电池的储能元件，是电动汽车的关键部件，直接影响到电动汽车的性能。通常电动车上的装载空间有限，所需电池数目较大，电池在电池包内通常以模组为单位紧密排列连接。当车辆连续运行时，电池会产生大量热量，使电池温度升高。通常电池包内各电池的温度是不均衡的，会影响到电池的一致性，最终会影响到整个电池包的使用寿命。如何解决电池包中各电池的温度均衡问题，一直是本行业的一个技术挑战。本发明提出了一种新型的模组设计，可以有效解决温度均衡问题，提高电池包的使用寿命。

发明内容

为解决电池模块均温问题，本发明采用以下设计结构：

一种风冷式模组结构，包括电池，模组架，所述电池装在所述模组架内，其特征在于：各电池被所述模组架分隔放置，相互之间存有间隙，所述各电池之间的间隙与所述模组架外面的空气保持连通，所述模组结构还包括独立的外接档板，所述外接档板安装在所述模组架上，所述外接档板的一部分凸出于所述模组架之外，所述外接档板凸出于所述模组架之外的部分覆盖所述模组架与相邻模组架或相邻箱壁之间间隙的宽度的30-100％。所述风冷式模组为竖直堆叠的两层结构。

所述竖直堆叠的两层结构是指模组装成上下两层电池的结构，见图5，图12，图15。

根据以上设计的模组结构，所述外接档板采用插接或螺栓连接的方式安装在所述模组架上，相邻的两个模组架共用一个外接档板。

根据以上设计的模组结构，所述电池为竖立放置。即所述电池的大面垂直于水平面，包括两种情况：电极面(电极所在的面)平行于水平面，或垂直于水平面。所述电池的大面，对六面体电池是指所述电池的六个面中面积最大的2个面，对圆柱体电池是指所述电池的圆周面。

根据以上设计的模组结构，所述各电池之间的间隙在竖直方向保持通透。所述在竖直方向保持通透是指空气可以从所述模组架的下端(或上端)流入各电池之间的间隙，再通过所述间隙从所述模组架的上端(或下端)流出。

根据以上设计的模组结构，所述各电池之间的间隙宽度为1-15mm。

根据以上设计的模组结构，还包括风扇，所述风扇装在所述模组架或所述外接档板上。

一种风冷式模组结构，包括电池，模组架，所述电池装在所述模组架内，其特征在于：各电池被所述模组架分隔放置，相互之间存有间隙，所述各电池之间的间隙至少在一个方向保持通透，构成所述模组的通风面，所述各电池之间的间隙通过所述通风面与外面的空气保持连通，所述模组结构还包括外侧档板，所述外侧档板安装在所述模组架上，所述外侧档板将所述模组外面除所述通风面以外的各个侧面围住，所述模组结构还包括风扇，所述风扇装在所述模组架或所述外侧档板上，所述风扇的吹风方向与所述模组的通风面相一致,所述风冷式模组为竖直堆叠的两层结构。

所述通风面是指所述模组上含有与电池内部间隙相通的通风口的外侧面。显然，当电池的间隙保持通透时，则每个模组在电池间隙的两侧会各有一个通风面。所述风扇的吹风方向与所述模组的通风面相一致，是指风扇可以将外面的空气从模组一端的通风面吹进各电池之间的间隙，并通过间隙再从另一端的通风面流出。

根据以上设计的模组结构，在所述模组上装有风扇的通风面上，所述外侧档板将所述通风面上除风扇孔以外的部分遮挡住。

根据以上设计的模组结构，所述各电池之间的间隙宽度为1-15mm。

附图说明

图1为实施例1的电池模组结构轴视图；

图2为实施例1的电池模组结构侧视图；

图3为实施例1的电池模组结构俯视图；

图4为实施例1的水平外接档板接插结构示意图；

图5为实施例1的模组间竖直外接挡板接插结构示意图

图6为实施例1的模组间竖直外接挡板接插结构的局部放大图；

图7为实施例1的模组之间外接档板结构俯视图；

图8为实施例2的电池模组结构轴视图；

图9为实施例2的无外接挡板的电池模组结构轴视图；

图10为实施例2的带风扇的外接挡板示意图；

图11为实施例2的无外接挡板的电池模组结构侧视图；

图12为实施例3的电池模组结构轴视图；

图13为实施例3的电池模组结构俯视图；

图14为实施例3的模组之间以及模组与箱壁之间外接档板结构俯视图；

图15为实施例4的电池模组结构轴视图；

图16为实施例4的电池模组结构前视图；

图17为实施例4的电池模组结构侧视图；

图18为实施例4的电池模组结构俯视图；

图19为实施例4的模组之间以及模组与箱壁之间外接档板结构俯视图。

其中，附图标记说明如下：

11电池 21模组架 22挡板安装孔

23模组架条形孔 24侧挡板插槽 31外接挡板

32挡板通孔 33挡板接插柱 41风扇

51箱壁 61通风面 71电极

72电极面 81外侧挡板

实施例1

图1是一个所述风冷式模组结构的轴视图，包括电池11、模组架21和外接挡板31。电池11依次序竖立安装在模组架21内，各电池11被模组架21分隔固定放置，相互之间存有间隙Z(见图2，图3)，本例中模组架21的下端为四面通风的四角结构，使各电池11之间的间隙保持上下通透(见图2箭头所示意方向)，使各电池11之间的间隙Z与模组架21外面的空气保持连通。

模组架21上安装有外接挡板31，外接挡板31的一部分凸出于模组架21之外。如图2、图3所示，本例中的电池11按如下方式竖立放置，电池11的大面垂直于水平面，而电极71所在的电极面72平行于水平面。各电池11之间的间隙，即图中所示Z的宽度在本例中为3mm。

本例中的模组在水平方向和竖直方向均设置了外接档板31。图4是本例中的水平外接挡板31的接插结构示意图。水平外接档板31通过插柱式连接方式安装在模组架21上，外接挡板接插柱33和模组架21上的外接挡板安装孔22配合以使外接挡板31安装在模组架21上(见图3、图4)。

图5是本例中装在模组间的竖直外接挡板31连接两个所述风冷式模组的结构示意图。在本例中竖直方向的外接档板31采用了插槽式连接方式。

图6是图5中模组间竖直外接挡板31采用插槽方式安装在两个模组架上的局部放大图，其中模组间竖直外接挡板31与模组架21上的接插槽24配合以使模组间竖直外接挡板31安装在两个模组之间。在本例中，两个模组在竖直方向共用了一个外接档板31。

图7是模组之间外接档板31结构俯视图，两个相邻模组共用一个竖直外接档板31，竖直外接档板31突出于模组架21之外的部分完全覆盖了两个模组架之间的间隙Y，即间隙Y的宽度被100％覆盖。

本例的模组需要和装在电池箱内的风扇和风管(图中未画出)配合使用，共同完成散热功能。模组上的外接档板31可以起到控制和优化风道的作用。电池模组工作时，电池11产生的热量将传导给电池11之间的空气，热空气通过电池11之间的上下通透的间隙Z上升到模组上面的空间，通过外部的风扇将这部分热空气吹走，并经外接风管向下流向电池模组的底部。经过这样的空气循环流动，各电池模组的内部和外部温度将趋于保持一致，从而可以降低各模组之间电池的温差，提高电池包中电池模组的温度一致性，进而可提高电池包的使用寿命，扩大电池包的使用范围。

实施例2

本例与实施例1的区别在与：

如图8、图9和图10所示，该风冷式模组中电池11依次序横放安装在模组架21内，并且该模组结构还包括外侧档板81，外侧档板81安装在模组架21上，外侧档板81将模组外面除通风面61以外的四个侧面包围并遮挡住。该模组的一个通风面61上装有风扇41，风扇41安装在外侧档板81的挡板通孔32上。在装有风扇41的通风面61上，除风扇孔外，其余部分也被外侧档板81遮住(见图10)。

风扇41的吹风方向与模组的通风面61相一致。各电池11被模组架21分隔放置，相互之间存有间隙Z，各电池11之间的间隙Z在在水平方向保持通透。即空气可以在水平方向通过电池一侧的通风面61，进入模组内各电池11之间的间隙,再从另一侧的通风面61，经过风扇41流出，从而使模组内各电池间隙内的空气的与外面的空气保持连通。图9是去除了外侧挡板81的风冷式模组内部图。

图11是已去除通风面61上外侧挡板81的风冷式模组的前视图，其中，各电池11之间的间隙Z的宽度为6mm。

在风扇41的强制对流下，各电池11之间间隙Z内的热空气将通过通风面61和电池模组外部的空气进行对流循环，因此电池模组内部和外部温度将趋于保持一致，可降低各模组的温差。

实施例3

本例与实施例1的区别在于：

如图12、图13所示，该风冷式模组为竖直堆叠的两层结构，模组架21的下端为四面通风的四角结构(图12)，其他四周侧面均为密封结构，在水平方向上安装有外接档板31。各电池11之间的间隙Z宽度为15mm，模组内各电池11按以下方式竖立放置，电池11的大面垂直于水平面，电极71所在的电极面72平行于水平面。另外，在外接挡板31的挡板通孔32上加装了风扇41，在本例中对应每个模组各分别安装了4个风扇。各电池11之间的间隙在竖直方向保持通透。

如图14所示，模组架21上的外接档板31凸出于模组架21部分U的长度为模组架21到箱壁51之间距离V的长度的70％。

电池模组工作时，电池11产生的热量将传导给电池之间的空气，热空气通过电池11之间的间隙Z上升并经外接挡板通孔32上的风扇41强制向下流向电池模组的底部电池之间。经过这样的空气循环流动，将使电池模组上部和下部，内部和外部温度趋于保持一致，可降低各模组间的温差。

实施例4

本例与实施例3的区别在于：

如图15、图16、图17和图18所示，该风冷式模组为竖直堆叠的两层结构，模组架21除在下端设置有四面通风口外其他四周侧面均为密封结构，电池11为竖立放置，并且电池11的大面和电极71所在的电极面72均垂直于水平面。模组架21在上下两个面设置有与电池11之间的间隙相通的模组架条形孔23。另外，在外接挡板31的挡板通孔32上加装了风扇41。该风冷式模组在竖直方向保持通透。

如图19所示，在本例中对应每个模组各分别安装了2个风扇。模组架21上的外接档板31凸出于模组架21部分U的长度为模组架21到箱壁51之间距离V长度的90％。

电池模组工作时，电池11产生的热量将传导给电池11之间的空气，热空气通过电池11之间的间隙Z及模组架条形孔23上升，经外接挡板通孔32上的风扇41强制向下流向电池模组的底部电池之间。经过这样的空气循环流动，将使电池模组上部和下部，内部和外部温度保持一致，降低了温差，提高了电池包中电池模组的温度一致性，进而提高了电池包的使用寿命，增强了电池包的使用环境范围。

Claims (8)

1.一种风冷式模组结构，包括电池，模组架，所述电池装在所述模组架内，其特征在于：各电池被所述模组架分隔放置，相互之间存有间隙，所述各电池之间的间隙与所述模组架外面的空气保持连通，所述模组结构还包括独立的外接档板，所述外接档板装在所述模组架上，所述外接档板的一部分凸出于所述模组架之外,所述外接档板凸出于所述模组架之外的部分覆盖所述模组架与相邻模组架或相邻箱壁之间间隙的宽度的30-100％,所述风冷式模组为竖直堆叠的两层结构。

2.根据权利要求1所述的模组结构，所述外接档板采用插接或螺栓连接的方式装在所述模组架上，相邻的两个模组架共用一个外接档板。

3.根据权利要求2所述的模组结构，所述电池为竖立放置，所述各电池之间的间隙在竖直方向保持通透。

4.根据权利要求3所述的模组结构，所述各电池之间的间隙宽度为1-15mm。

5.根据权利要求4所述的模组结构，还包括风扇，所述风扇装在所述模组架或所述外接档板上。

6.一种风冷式模组结构，包括电池，模组架，所述电池装在所述模组架内，其特征在于：各电池被所述模组架分隔放置，相互之间存有间隙，所述各电池之间的间隙至少在一个方向保持通透，构成所述模组的通风面，所述各电池之间的间隙通过所述通风面与外面的空气保持连通，所述模组结构还包括外侧档板，所述外侧档板安装在所述模组架上，所述外侧档板将所述模组外面除所述通风面以外的各侧面围住，所述模组结构还包括风扇，所述风扇装在所述模组架或所述外侧档板上，所述风扇的吹风方向与所述模组的通风面相一致,所述风冷式模组为竖直堆叠的两层结构。

7.根据权利要求6所述的模组结构，在所述模组装有风扇的通风面上，所述外侧档板将所述通风面上除风扇孔以外的部分遮挡住。

8.根据权利要求7所述的模组结构，所述各电池之间的间隙宽度为1-15mm。