CN104852105A - 混合动力汽车用动力电池包散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，旨在提供一种可有效改善电池包壳体内的均匀散热效果，保证电池组温度场的均匀性的电池包散热装置。它包括电池包壳体及抽风机，电池包壳体上自上而下依次设有顶部集流板，引流板，电池包支撑板及底板。引流板与电池包支撑板之间形成电池容纳腔，顶部集流板与引流板之间的电池包壳体侧面上设有进气口，顶部集流板与引流板之间形成变截面进气通道；引流板上表面上设有若干与电池容纳腔相通的导流口，电池包支撑板上均匀分布有若干通风口，电池包支撑板与底板之间的电池包壳体侧面上设有出气口，电池包支撑板与底板之间形成出气通道，抽风机的抽风口与出气口密封连接。

Description

混合动力汽车用动力电池包散热装置

技术领域

本发明涉及一种汽车电池散热结构，具体涉及一种混合动力汽车用动力电池包散热装置。

背景技术

电池包作为混合动力汽车的主要储能元件，是混合动力汽车的关键部件，其性能与使用寿命对整车性能好坏有重要影响。混合动力汽车用电池组是由多个电池单体串联组成的，并且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。当电池组在工作过程中会产生一定的热量，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，加上时间累积以及空间影响会产生不均匀热量聚集，从而影响电池单体的一致性，甚至引起部分电池过充或过放反应，进而影响电池的性能与寿命。

传统的电池包散热结构一般采用一个或多个进风口，一个出风口及抽风机，并通过抽风机的作用在进风口与出风口之间的电池包壳体内形成气流，从而带走热量，此种设计虽然易于实现；但由于电池模块较多，使得该电池包壳体内的气流流通的风道长度不一，导致电池包壳体内的气流风压、流速偏差过大（其中靠近抽风机的电池包壳体内形成气流风压、流速大、散热效果佳，远离抽风机的电池包壳体内形成气流风压、流速小散热效果不佳）；尤其是对于长度较长的电池包来说，这种不均匀性将越加明显，这将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，温度场分布不均匀。

另一方面，目前的汽车用动力电池包散热装置的动力源均来自于风机，一旦风机出现故障，则电池包散热装置将失效，使得电池难以散热，造成电池长时间处于高温的环境中，严重影响电池的性能与寿命。

例如，中国专利公开号CN203085711U，公开日2013年7月24日，发明创造的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，且出风口处连接冷却风机。该申请案的电池包散热装置同样存在上述不足。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服现有技术中的汽车用动力电池包散热装置的均匀散热效果不佳，会造成局部温度过高得不到散热，而影响电池的性能与寿命的问题；提供一种可有效改善电池包壳体内的气流风压、流速偏差过大的问题，有效提高均匀散热效果，保证电池组温度场的均匀性的混合动力汽车用动力电池包散热装置。

本发明在第一目的基础上的第二目的是为了克服现有技术中的汽车用动力电池包散热装置依靠风机来散热，一旦风机出现故障，则电池包散热装置将失效，造成电池长时间处于高温的环境中，严重影响电池的性能与寿命的问题；提供一种在汽车行驶过程中，即使电池包散热装置的风机出现故障，依旧能够对电池包进行散热的混合动力汽车用动力电池包散热装置。

本发明的技术方案是：

一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，包括电池包壳体及抽风机，所述电池包壳体上自上而下依次设有顶部集流板，引流板，电池包支撑板及底板，所述引流板与电池包支撑板之间形成用于容纳电池组的电池容纳腔，所述顶部集流板与引流板之间的电池包壳体侧面上设有进气口，顶部集流板由进气口所在的电池包壳体一侧往相对的另一侧斜向下延伸、并逐渐靠近顶部集流板，所述顶部集流板与引流板之间形成变截面进气通道；所述引流板上表面上沿变截面进气通道方向并排设有若干与电池容纳腔相通的导流口，所述电池包支撑板上均匀分布有若干通风口，所述电池包支撑板与底板之间的电池包壳体侧面上设有出气口，且出气口与进气口位于电池容纳腔的相对两侧，所述电池包支撑板与底板之间形成出气通道，所述抽风机的抽风口与出气口密封连接。

本方案的抽风机工作过程中，外界气流由进气口进入变截面进气通道，并沿变截面进气通道流动；在气流沿变截面进气通道流动的过程中，气流将通过各导流口进入电池容纳腔，并通过各通风口进入出气通道由出气口排出；由于出气口与进气口位于电池容纳腔的相对两侧，且变截面进气通道的截面积自进气口往出气口方向逐渐减小，这样靠近出气口（即靠抽风机）的变截面进气通道内的气流流阻大，而远离出气口的变截面进气通道内的气流流阻小，这样可以平衡靠近抽风机的导流口和远离抽风机的导流口内的气流，使变截面进气通道内的气流均匀通过导流口进入电池容纳腔内，并流经电池模组由均匀分布在电池包支撑板上的通风口流出至出气通道；因而本方案中由各导流口流入电池容纳腔内，并流经电池模组的各气流的风压、流速均匀，均匀散热效果佳，从而保证电池组温度场的均匀性，有效改善因局部温度过高得不到散热，而影响电池的性能与寿命的问题。

作为优选，电池容纳腔呈矩形，所述变截面进气通道及出气通道沿电池容纳腔的长度方向延伸。

作为优选，各导流口的侧面为导流斜面，且导流口的横截面积自上而下逐渐减小，导流口上的导流斜面与引流板上表面之间的夹角形成导流口的导流角，且各导流口的导流角由进气口沿变截面进气通道往内逐渐增大。本方案通过导流角的设置，以平衡流经各导流口的风压与流速的偏差，进一步保证电池包内的均匀散热效果。

作为优选，导流角为10度-30度之间。

作为优选，电池容纳腔内、沿变截面进气通道方向分布有前、后两个电池模组，各电池模组分别通过两个电池组支撑架安装在电池容纳腔内，电池组支撑架沿变截面进气通道方向并排分布，前电池模组上的两个电池组支撑架沿变截面进气通道方向依次将前电池模组均匀的分成a1,a2，a3三部分,且a1前电池模组部分a1靠近进气口，其中前电池模组部分a1的上方的引流板上设有一个所述的导流口，且该导流口的面积为A1,前电池模组部分a2的上方的引流板上设有一个所述的导流口，且该导流口的面积为A2,前电池模组部分a3的上方的引流板上设有两个所述的导流口，且该导流口的面积均为A3；后电池模组上的两个电池组支撑架沿变截面进气通道方向依次将后电池模组均匀的分成b1,b2，b3三部分，且后电池模组部分b1靠近进气口，其中后电池模组部分b1的上方的引流板上设有两个所述的导流口，且该导流口的面积均为B1，后电池模组部分b2的上方的引流板上设有三个所述的导流口，且该导流口的面积均为B2，后电池模组部分b3的上方的引流板上设有三个所述的导流口，且该导流口的面积均为B3；所述A1等于A2，所述A3等于B1，所述B2等于B3，所述A1等于两倍的A3,所述A1等于三倍的B2。

本方案使得前、后电池模组的六个部分的上方的引流板上导流口的面积一致，使气流经进导流口均匀流入前、后电池模组的六个部分，保证沿变截面进气通道方向上的进风量的一致性；同时通过改变导流口的面积来控制风阻，靠近抽风机的风阻大，远离抽风机的风阻小，从而调整空气流速，进一步提高进入导流口内的空气的流速一致性。

作为优选，顶部集流板与前电池模组部分a1,a2，a3和后电池模组部分b1,b2，b3相对应的也分成六个区域，且其中靠近气口处区域的顶部集流板的倾斜角度C为3-5度，其余区域的顶部集流板的倾斜角度C沿变截面进气通道往内依次增大，且顶部集流板的倾斜角度C为3-14度之间。本方案通过改变集流板的倾斜角度以改变截面进气通道内的压差，由于顶部集流板的倾斜角度C沿变截面进气通道往内依次增大，这使得靠近抽风机的风阻大，远离抽风机的风阻小，从而进一步提高流经各导流口进入前、后电池模组的六个部分的气流的风压、风速一致性，保证电池包内流场的均匀性。

作为优选，各导流口呈矩形，各导流口的长度相同，且变截面进气通道沿导流口的宽度方向延伸。

作为优选，变截面进气通道的宽度D由进气口沿变截面进气通道往内逐渐减小。本方案通过改变变截面进气通道的宽度D，以改变截面进气通道内的压差，进一步提高流经各导流口进入前、后电池模组的六个部分的气流的风压、风速一致性，保证电池包内流场的均匀性。

作为优选，还包括固定在车身上的进风管道，出风管道及抽吸容器，所述出气通道内、靠出气口处设有隔板，且该隔板将出气口分割成第一出气口及第二出气口，所述第一出气口内设有单向阀，所述抽风机的抽风口与第一出气口密封连接；所述抽吸容器与第二出气口相连通，抽吸容器上设有进气孔及排气孔，进气孔与排气孔位于抽吸容器的相对两侧面，抽吸容器内设有由进气孔往排气孔方向延伸的喷气管，该喷气管的一端与进气孔密封连接，另一端靠近排气孔；所述进风管道及出风管道沿车身前后方向延伸，进风管道的前端口朝前设置，进风管道的后端口与进气孔密封连接，出风管道的前端口与排气孔密封连接，后端口朝后设置。

本方案在汽车行驶过程中，外界气流将由进风管道的前端口进入进风管道；接着，气流流经喷气管，并由喷气管喷出；再接着，气流经排气孔进入出风管道，并由出风管道流出；而在气流由喷气管喷出，并经过排气孔进入出风管道的过程中，该气流将带动抽吸容器内的气体一同流入出风管道，并由出风管道流出，这样在汽车行驶过程中，将持续的在抽吸容器内形成负压；而抽吸容器通过第二出气口与出气通道连通，并且第一出气口内设有单向阀，因而抽吸容器内的负压将形成本方案的混合动力汽车用动力电池包散热装置的又一动力源。在抽风机正常工作时，抽吸容器内的负压可以配合抽风机提高散热效果；而当抽风机故障，无法工作时，抽吸容器内的负压还可以继续维持电池包散热装置的工作，在电池容纳腔内形成气流，对电池包进行散热。

本发明的有益效果是：

其一，可有效改善电池包壳体内的气流风压、流速偏差过大的问题，有效提高均匀散热效果，保证电池组温度场的均匀性。

其二，在电池包散热装置的风机出现故障时，依旧能够对电池包进行散热。

附图说明

图1是本发明实施例1中的一种混合动力汽车用动力电池包散热装置的一种结构示意图。

图2是图1中E-E处的剖面结构示意图。

图3是本发明实施例2中的一种混合动力汽车用动力电池包散热装置的一种结构示意图。

图中：顶部集流板1，引流板2，进气通道3，导流口4，导流斜面4a，进气口5，电池包支撑板6，底板7，通风口8，出气通道9，出气口10，第一出气口10a，第二出气口10b，抽风机11，单向阀11a，

电池组支撑架12，前电池模组13a，后电池模组13b；进风管道14，进气孔15，抽吸容器16，喷气管17，排气孔18，出风管道19。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1、图2所示，一种混合动力汽车用动力电池包散热装置包括电池包壳体及抽风机11。电池包壳体上自上而下依次设有顶部集流板1，引流板2，电池包支撑板6及底板7。引流板与电池包支撑板之间形成用于容纳电池组的电池容纳腔。电池容纳腔呈矩形。顶部集流板与引流板之间的电池包壳体侧面上设有进气口5。顶部集流板由进气口所在的电池包壳体一侧往相对的另一侧斜向下延伸、并逐渐靠近顶部集流板。顶部集流板与引流板之间形成变截面进气通道3。变截面进气通道及出气通道沿电池容纳腔的长度方向延伸。变截面进气通道的宽度D由进气口沿变截面进气通道往内逐渐减小。

引流板上表面上沿变截面进气通道方向并排设有若干与电池容纳腔相通的导流口4。各导流口呈矩形。各导流口的长度相同，且变截面进气通道沿导流口的宽度方向延伸。各导流口的侧面为导流斜面4a，且导流口的横截面积自上而下逐渐减小。导流口上的导流斜面与引流板上表面之间的夹角形成导流口的导流角，且各导流口的导流角由进气口沿变截面进气通道往内逐渐增大。导流角为10度-30度之间。

电池包支撑板上均匀分布有若干通风口8。通风口呈狭缝状，且通风口沿变截面进气通道方向由电池包支撑板的一侧延伸至另一侧。电池包支撑板与底板之间的电池包壳体侧面上设有出气口10，且出气口与进气口位于电池容纳腔的相对两侧。电池包支撑板与底板之间形成出气通道9。变截面进气通道的截面积自进气口往出气口方向逐渐减小。抽风机的抽风口与出气口密封连接。

电池容纳腔内、沿变截面进气通道方向分布有前、后两个电池模组13a、13b。各电池模组分别通过两个电池组支撑架12安装在电池容纳腔内。各电池模组与电池包支撑板之间设有间隙，可供气流流通。电池组支撑架沿变截面进气通道方向并排分布。前电池模组上的两个电池组支撑架沿变截面进气通道方向依次将前电池模组均匀的分成a1,a2，a3三部分,且a1前电池模组部分a1靠近进气口，其中前电池模组部分a1的上方的引流板上设有一个所述的导流口，且该导流口的面积为A1,前电池模组部分a2的上方的引流板上设有一个所述的导流口，且该导流口的面积为A2,前电池模组部分a3的上方的引流板上设有两个所述的导流口，且该导流口的面积均为A3。后电池模组上的两个电池组支撑架沿变截面进气通道方向依次将后电池模组均匀的分成b1,b2，b3三部分，且后电池模组部分b1靠近进气口，其中后电池模组部分b1的上方的引流板上设有两个所述的导流口，且该导流口的面积均为B1，后电池模组部分b2的上方的引流板上设有三个所述的导流口，且该导流口的面积均为B2，后电池模组部分b3的上方的引流板上设有三个所述的导流口，且该导流口的面积均为B3。所述A1等于A2，所述A3等于B1，所述B2等于B3，所述A1等于两倍的A3,所述A1等于三倍的B2。

顶部集流板与前电池模组部分a1,a2，a3和后电池模组部分b1,b2，b3相对应的也分成六个区域，且其中靠进气口处区域的顶部集流板的倾斜角度C为3度或4度或5度，其余区域的顶部集流板的倾斜角度C沿变截面进气通道往内依次增大，且顶部集流板的倾斜角度C为3-14度之间。

本实施例的混合动力汽车用动力电池包散热装置的具体工作过程如下：

首先，抽风机工作，在抽风机工作过程中，外界气流由进气口进入变截面进气通道，并沿变截面进气通道流动；在气流沿变截面进气通道流动的过程中，气流将通过各导流口进入电池容纳腔，并通过各通风口进入出气通道由出气口排出；在各个过程中：由于出气口与进气口位于电池容纳腔的相对两侧，且变截面进气通道的截面积自进气口往出气口方向逐渐减小，这样靠近出气口（即靠抽风机）的变截面进气通道内的气流流阻大，而远离出气口的变截面进气通道内的气流流阻小，这样可以平衡靠近抽风机的导流口和远离抽风机的导流口内的气流，使变截面进气通道内的气流均匀通过导流口进入电池容纳腔内，在各部分电池模组内形成风压、流速均匀的气流，从而保证电池组温度场的均匀性，有效改善因局部温度过高得不到散热，而影响电池的性能与寿命的问题。

实施例2：本实施例的其余结构参照实施例1，其不同之处在于：

如图3所示，一种混合动力汽车用动力电池包散热装置还包括固定在车身上的进风管道14，出风管道19及抽吸容器16。出气通道内、靠出气口处设有隔板，且该隔板将出气口10分割成第一出气口10a及第二出气口10b。第一出气口内设有单向阀11a。抽风机的抽风口与第一出气口密封连接。该单向阀允许气流由气通道往抽风机的抽风口方向流通。抽吸容器与第二出气口相连通。抽吸容器上设有进气孔15及排气孔18。进气孔与排气孔位于抽吸容器的相对两侧面上。抽吸容器内设有由进气孔往排气孔方向延伸的喷气管17。该喷气管的一端与进气孔密封连接，另一端靠近排气孔。进风管道及出风管道沿车身前后方向延伸，进风管道的前端口朝前设置，进风管道的后端口与进气孔密封连接。出风管道的前端口与排气孔密封连接，后端口朝后设置。

本实施例的混合动力汽车用动力电池包散热装置的具体工作过程参照实施例1，其不同之处如下：

在汽车行驶过程中，外界气流将由进风管道的前端口进入进风管道；

接着，气流流经喷气管，并由喷气管喷出；

再接着，气流经排气孔进入出风管道，并由出风管道流出；

而在气流由喷气管喷出，并经过排气孔进入出风管道的过程中，该气流将带动抽吸容器内的气体一同流入出风管道，并由出风管道流出，这样在汽车行驶过程中，将持续的在抽吸容器内形成负压；而抽吸容器通过第二出气口与出气通道连通，并且第一出气口内设有单向阀，因而抽吸容器内的负压将形成本方案的混合动力汽车用动力电池包散热装置的又一动力源。

在抽风机正常工作时，抽吸容器内的负压可以配合抽风机提高散热效果；而当抽风机故障，无法工作时，抽吸容器内的负压还可以继续维持电池包散热装置的工作，在电池容纳腔内形成气流，对电池包进行散热。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车用动力电池包散热装置，包括电池包壳体及抽风机，其特征是，所述电池包壳体上自上而下依次设有顶部集流板（1），引流板（2），电池包支撑板（6）及底板（7），所述引流板与电池包支撑板之间形成用于容纳电池组的电池容纳腔，所述顶部集流板与引流板之间的电池包壳体侧面上设有进气口（5），顶部集流板由进气口所在的电池包壳体一侧往相对的另一侧斜向下延伸、并逐渐靠近顶部集流板，所述顶部集流板与引流板之间形成变截面进气通道（3）；所述引流板上表面上沿变截面进气通道方向并排设有若干与电池容纳腔相通的导流口（4），所述电池包支撑板上均匀分布有若干通风口（8），所述电池包支撑板与底板之间的电池包壳体侧面上设有出气口（10），且出气口与进气口位于电池容纳腔的相对两侧，所述电池包支撑板与底板之间形成出气通道（9），所述抽风机的抽风口与出气口密封连接。

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，其特征是，所述电池容纳腔呈矩形，所述变截面进气通道及出气通道沿电池容纳腔的长度方向延伸。

3.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，其特征是，各导流口的侧面为导流斜面（4a），且导流口的横截面积自上而下逐渐减小，导流口上的导流斜面与引流板上表面之间的夹角形成导流口的导流角，且各导流口的导流角由进气口沿变截面进气通道往内逐渐增大。

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，其特征是，所述导流角为10度-30度之间。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征是，所述电池容纳腔内、沿变截面进气通道方向分布有前、后两个电池模组（13a、13b），各电池模组分别通过两个电池组支撑架（12）安装在电池容纳腔内，电池组支撑架沿变截面进气通道方向并排分布，前电池模组上的两个电池组支撑架沿变截面进气通道方向依次将前电池模组均匀的分成a1,a2，a3三部分,且a1前电池模组部分a1靠近进气口，其中前电池模组部分a1的上方的引流板上设有一个所述的导流口，且该导流口的面积为A1,前电池模组部分a2的上方的引流板上设有一个所述的导流口，且该导流口的面积为A2,前电池模组部分a3的上方的引流板上设有两个所述的导流口，且该导流口的面积均为A3；后电池模组上的两个电池组支撑架沿变截面进气通道方向依次将后电池模组均匀的分成b1,b2，b3三部分，且后电池模组部分b1靠近进气口，其中后电池模组部分b1的上方的引流板上设有两个所述的导流口，且该导流口的面积均为B1，后电池模组部分b2的上方的引流板上设有三个所述的导流口，且该导流口的面积均为B2，后电池模组部分b3的上方的引流板上设有三个所述的导流口，且该导流口的面积均为B3；

所述A1等于A2，所述A3等于B1，所述B2等于B3，所述A1等于两倍的A3,所述A1等于三倍的B2。

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，其特征是，所述顶部集流板与前电池模组部分a1,a2，a3和后电池模组部分b1,b2，b3相对应的也分成六个区域，且其中靠进气口处区域的顶部集流板的倾斜角度C为3-5度，其余区域的顶部集流板的倾斜角度C沿变截面进气通道往内依次增大，且顶部集流板的倾斜角度C为3-14度之间。

7.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，其特征是，各导流口呈矩形，各导流口的长度相同，且变截面进气通道沿导流口的宽度方向延伸。

8.根据权利要求1或2或3或5所述的混合动力汽车用动力电池包散热装置，其特征是，所述变截面进气通道的宽度D由进气口沿变截面进气通道往内逐渐减小。

9.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，其特征是，还包括固定在车身上的进风管道（14），出风管道（19）及抽吸容器（16），所述出气通道内、靠出气口处设有隔板，且该隔板将出气口分割成第一出气口（10a）及第二出气口（10b），所述第一出气口内设有单向阀（11a），所述抽风机的抽风口与第一出气口密封连接；

所述抽吸容器与第二出气口相连通，抽吸容器上设有进气孔（15）及排气孔（18），进气孔与排气孔位于抽吸容器的相对两侧面，抽吸容器内设有由进气孔往排气孔方向延伸的喷气管（17），该喷气管的一端与进气孔密封连接，另一端靠近排气孔；所述进风管道及出风管道沿车身前后方向延伸，进风管道的前端口朝前设置，进风管道的后端口与进气孔密封连接，出风管道的前端口与排气孔密封连接，后端口朝后设置。