CN106450567A - 一种电动汽车电池热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池热管理系统，属于电动汽车电池领域。所述系统包括：电池包壳体；在电池包壳体的底部连接的多个电池模组；在电池包壳体的上部的一端设置的电池包进风口，且在电池包壳体的上部的另外一端设置的电池包出风口；其中，电池模组底部设置有空腔；在电池包壳体的内部有散热风管，且散热风管的上端与电池包进风口连接，散热风管的下端与空腔相贯通；电池模组内部的电芯之间具有空隙。本发明通过将散热风管上端与电池包进风口连接、下端与位于电池模组底部的空腔贯通，使空气从电池模组底部进入，穿过电芯之间的缝隙，再从电池模组上部吹出，从而提高了空气与电芯之间的热交换率。

Description

一种电动汽车电池热管理系统
技术领域
本发明涉及电动汽车电池领域，特别涉及一种电动汽车电池热管理系统。
背景技术
随着社会经济的日益发展，能源需求提高，新能源技术的呼声越来越高，发展电动汽车已是大势所趋。电池作为电动汽车的核心部分，电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本。电动汽车上使用的电池在进行充放电时，电芯内部的温度越来越高，甚至超出安全使用范围，导致热失控。为了保证电池的高效可靠运行，设计一套合理的电动汽车电池热管理系统至为重要。
目前，所采用的电动汽车电池热管理系统是利用空气进行冷却，通过风机引入乘客舱的低温空气，对电池组的外表面进行冷却。如图1与图2所示，电动汽车电池热管理系统的原理为：乘客舱冷空气从电池包进风口A进入，通过电池包壳体B和电池组E形成的散热风道D，与电池组E的外表面进行对流换热，带走电池组E的散热量，再从电池包出风口C送出。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
空气与电池组表面的对流传热系数较低，而电池组内部的导热路径较长，热阻大，导致散热效果并不好，尤其在电池大功率放电时，生热量累积，得不到有效释放，从而使电芯内部的温度越来越高，甚至超出安全使用范围，导致热失控。
发明内容
为了解决现有技术散热效果不好的问题，本发明实施例提供了一种电动汽车电池热管理系统。
具体地，电动汽车电池热管理系统的技术方案如下：
一种电动汽车电池热管理系统，所述电动汽车电池热管理系统包括：
电池包壳体；
在所述电池包壳体的底部连接的多个电池模组；
在所述电池包壳体的上部的一端设置的电池包进风口，且在所述电池包壳体的上部的另外一端设置的电池包出风口；
其中，所述电池模组底部设置有空腔；
在所述电池包壳体的内部有散热风管，且所述散热风管的上端与所述电池包进风口连接，所述散热风管的下端与所述空腔相贯通；
所述电池模组内部的电芯之间具有空隙。
优选地，所述电池模组并排设置在所述电池包壳体的底部。
优选地，相邻的所述电池模组之间有所述散热风管。
优选地，所述散热风管的下端与所述电池包壳体的底部连接。
优选地，所述散热风管的下端右侧设置有孔，且所述孔与所述空腔贯通。
优选地，所述电池包壳体内部的上方安装有总风管，且所述总风管与所述散热风管连接，所述总风管的一端与所述电池包进风口连接。
优选地，所述电池模组与所述电池包壳体的底部采用螺栓方式连接。
优选地，所述散热风管的下端与所述电池包壳体的底部采用螺栓进行连接。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将散热风管上端与电池包进风口连接、下端与位于电池模组底部的空腔贯通，使空气从电池模组底部进入，穿过电芯之间的缝隙，再从电池模组上部吹出，从而提高了空气与电芯之间的热交换率；通过将电池模组并排设置在电池包壳体的底部，在相邻的电池模组之间安装散热风管，以及在电池包壳体内部的上方安装总风管，使空气以相同的流量流速穿过模组，带走电芯相同的热量，从而保证电芯之间的温度均匀一致，且使空气穿过电芯的阻力损失最小，也进一步地降低了风机的能量消耗；另外，通过散热风管的下端与电池包壳体的底部采用螺栓进行连接，使散热风管与电池模组的底部连接更加牢固，避免空气未穿过电池模组就逸出的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的电动汽车电池散热系统的外部轮廓示意图；
图2是现有技术的电动汽车电池散热系统的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的电动汽车电池热管理系统的结构示意图；
图4是本发明实施例二提供的电动汽车电池热管理系统的结构示意图；
图5是本发明实施例一与本发明实施例二提供的电池模组的结构示意图。
其中，对附图中的各标号说明如下：
A 电池包进风口，B 电池包壳体，C 电池包出风口，D 散热风道，E 电池组；
1 电池包壳体；
2 电池模组，201 电池模组底部，202 电池模组顶部，203 电池模组支架；
3 电池包进风口；
4 电池包出风口；
5 空腔；
6 散热风管；
7 电芯；
8 空隙
9 孔；
10 总风管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种电动汽车电池热管理系统，如图3所示，电动汽车电池热管理系统包括：电池包壳体1；在电池包壳体1的底部连接的多个电池模组2；在电池包壳体1的上部的一端设置的电池包进风口3，且在电池包壳体1的上部的另外一端设置的电池包出风口4；
其中，电池模组底部201设置有空腔5；
在电池包壳体1的内部有散热风管6，且散热风管6的上端与电池包进风口3连接，散热风管6的下端与空腔5相贯通；
电池模组2内部的电芯7之间具有空隙8。
当电动汽车电车放电时，电芯7不断产生热量，电池温度不断升高，此时风机工作，迫使空气从电池包进风口3引入，进入电池包壳体1内部的散热风管6，再进入到电池模组底部201的空腔5中；然后掠过电芯7的间隙8，与电芯7表面进行热量交换，带走电芯7的热量；最后空气从电池模组顶部202流出，再汇集，从电池包出风口4流出，排至外部空间。
在实际操作中，为了更有效地对电池模组2进行散热，如图3所示，本发明实施例中的电池模组2并排设置在所述电池包壳体1的底部内，这样就可以减少空气穿过电池模组2的距离，不仅使空气有效地与电池模组2进行热量交换，以达到对电芯7有效降温的目的；而且使空气穿过电芯7的阻力损失最小，也进一步地降低了风机的能量消耗。
如图3所示，更进一步地，在相邻的电池模组2之间设置有散热风管6，使一个散热风管6与一个电池模组2进行配合，使空气带走每个电池模组2内的电芯7的热量尽量保持相同，从而保证电芯7之间的温度均匀一致。在电动汽车行驶过程中会出现散热风管6摆动的情况，会出现散热风管6从电池模组底部201脱落的问题，为了避免此情况的发生，本发明实施例中的散热风管6的下端与电池包壳体1的底部连接，再在散热风管6的下端右侧设置有孔9，且孔9与空腔5贯通，这样就使空气通过散热风管6的下端右侧的孔9流入位于电池模组底部201的空腔5中，避免了空气未穿过电池模组2就逸出的情况。其中，关于孔9的大小，本发明实施例不进行限制，使空气能够有效冷却电芯7的温度以及空气以相同的流量流速穿过电池模组2即可。其中，散热风管6的下端与电池包壳体1的连接方式有多种，作为优选，本发明实施例采用螺栓将散热风管6的下端与电池包壳体1进行连接，因为螺栓连接不仅牢固，而且也方便散热风管6的安装与拆卸。为了使空气不从散热风管6与电池包壳体1之间的缝中逸出，本发明实施例在散热风管6与电池包壳体1之间粘贴密封材料，然后再将螺栓依次穿过散热风管6、密封材料与电池包壳体1，以固定散热风管6。
在实际操作中，为了减少电池包的尺寸，如图3所示，在本发明实施例中的电池包壳体1内部的上方安装有总风管10，且总风管10与散热风管6连接，总风管10的一端与电池包进风口3连接，这样就使得空气先经电池包进风口3进入到总风管10，再经过总风管10分流到散热风管6中，使空气流入到每个电池模组底部201的空腔5中，最后穿过电芯7之间的空隙8，从电池模组顶部202吹出。在本发明实施例中，总风管10与散热风管6形成的具体管道线路为：在电池包壳体1内部的上方安装一条总风管10，且总风管10位于电池模组顶部202的上方；在相邻的电池模组2之间以及在具有电池包进风口3的电池包壳体1的一端安装总风管10的分支，即与总风管10连接的散热风管6，这样就使一个散热风管6对应一个电池模组2，可以增加空气对电芯7的冷却效果。
为了将电池模组2固定到电池包壳体1的底部，本发明实施例采用螺栓连接的方式，因为为了减少电池模组2的重量，电池模组支架203的材质选为耐热的塑料，所以先将电池模组支架203采用螺栓连接的方式与横梁进行固定，然后再将横梁采用焊接的方式与电池包壳体1的底部进行连接。为了进一步地降低电池模组2的重量与成本，如图5所示，在具有空腔5的电池包壳体1的底部设置有一个方形凹槽，且该方形凹槽与空腔5相贯通，使上下封闭的空腔5变成一端具有开口的凹槽，为了避免空气未穿过电芯7就从空腔5逸出的情况，本发明实施例中的电池模组2的底部与表面光滑的横梁进行密切接触。需要说明的是，横梁为矩形的钢管。
综上所述，通过将散热风管上端与电池包进风口连接、下端与位于电池模组底部的空腔贯通，使空气从电池模组底部进入，穿过电芯之间的缝隙，再从电池模组上部吹出，从而提高了空气与电芯之间的热交换率；通过将电池模组并排设置在电池包壳体的底部，在相邻的电池模组之间安装散热风管，以及在电池包壳体内部的上方安装总风管，使空气以相同的流量流速穿过模组，带走电芯相同的热量，从而保证电芯之间的温度均匀一致，且使空气穿过电芯的阻力损失最小，也进一步地降低了风机的能量消耗；另外，通过散热风管的下端与电池包壳体的底部采用螺栓进行连接，使散热风管与电池模组的底部连接更加牢固，避免空气未穿过电池模组就逸出的情况。
实施例二
本发明实施例提供了一种电动汽车电池热管理系统，如图4所示，电动汽车电池热管理系统包括：电池包壳体1；在电池包壳体1的顶部连接的多个电池模组2；在电池包壳体1的下部的一端设置的电池包进风口3，且在电池包壳体1的下部的另外一端设置的电池包出风口4；
其中，电池模组底部201设置有空腔5；
在电池包壳体1的内部有散热风管6，且散热风管6的下端与电池包进风口3连接，散热风管6的上端与空腔5相贯通；
电池模组2内部的电芯7之间具有空隙8。
当电动汽车电车放电时，电芯7不断产生热量，电池温度不断升高，此时风机工作，迫使空气从电池包进风口3引入，进入电池包壳体1内部的散热风管6，再进入到电池模组底部201的空腔5中；然后掠过电芯7的间隙8，与电芯7表面进行热量交换，带走电芯7的热量；最后空气从电池模组顶部202流出，再汇集，从电池包出风口4流出，排至外部空间。
在实际操作中，为了更有效地对电池模组2进行散热，如图3所示，本发明实施例中的电池模组2并排设置在所述电池包壳体1的顶部，这样就可以减少空气穿过电池模组2的距离，不仅使空气有效地与电池模组2进行热量交换，以达到对电芯7有效降温的目的，而且使空气穿过电芯7的阻力损失最小，也进一步地降低了风机的能量消耗。
如图4所示，更进一步地，在相邻的电池模组2之间设置有散热风管6，使每个散热风管6与每个电池模组2进行配合，使空气带走每个电池模组2内的电芯7的热量尽量保持相同，从而保证电芯7之间的温度均匀一致。在电动汽车行驶过程中会出现散热风管6摆动的情况，会出现散热风管6从电池模组底部201脱落的问题，为了避免此情况的发生，本发明实施例中的散热风管6的上端与电池包壳体1的顶部连接，再在散热风管6的上端右侧设置有孔9，且孔9与空腔5贯通，这样就使空气通过散热风管6的上端右侧的孔9流入位于电池模组底部201的空腔5中，避免了空气未穿过电池模组2就逸出的情况。其中，关于孔9的大小，本发明实施例不进行限制，使空气能够有效冷却电芯7的温度以及空气以相同的流量流速穿过电池模组2即可。其中，散热风管6的上端与电池包壳体1的连接方式有多种，作为优选，本发明实施例采用螺栓将散热风管6的上端与电池包壳体1进行连接，因为螺栓连接不仅牢固，而且也方便散热风管6的安装与拆卸。为了使空气不从散热风管6与电池包壳体1之间的缝中逸出，本发明实施例在散热风管6与电池包壳体1之间粘贴密封材料，然后再将螺栓依次穿过散热风管6、密封材料与电池包壳体1，以固定散热风管6。
在实际操作中，为了减少电池包的尺寸，如图4所示，在本发明实施例中的电池包壳体1内部的下方安装有总风管10，且总风管10与散热风管6连接，总风管10的一端与电池包进风口3连接，这样就使得空气先经电池包进风口3进入到总风管10，再经过总风管10分流到散热风管6中，使空气流入到每个电池模组底部201的空腔5中，最后穿过电芯7之间的空隙8，从电池模组底部201吹出。在本发明实施例中，总风管10与散热风管6形成的具体管道线路为：在电池包壳体1内部的下方安装一条总风管10，且总风管10位于电池模组顶部202的下方；在相邻的电池模组2之间以及在具有电池包进风口3的电池包壳体1的一端安装总风管10的分支，即与总风管10连接的散热风管6，这样就使一个散热风管6对应一个电池模组2，可以增加空气对电芯7的冷却效果。
为了将电池模组2固定到电池包壳体1的顶部，本发明实施例采用螺栓连接的方式，因为为了减少电池模组2的重量，电池模组支架203的材质选为耐热的塑料，所以先将电池模组支架203采用螺栓连接的方式与横梁进行固定，然后再将横梁采用焊接的方式与电池包壳体1的顶部进行连接。为了进一步地降低电池模组2的重量与成本，如图5所示，在具有空腔5的电池包壳体1的底部设置有一个方形凹槽，且该方形凹槽与空腔5相贯通，使上下封闭的空腔5变成一端具有开口的凹槽，为了避免空气未穿过电芯7就从空腔5逸出的情况，本发明实施例中的电池模组2的底部与表面光滑的横梁进行密切接触。需要说明的是，横梁为矩形的钢管。
综上所述，通过将散热风管下端与电池包进风口连接、上端与位于电池模组底部的空腔贯通，使空气从电池模组底部进入，穿过电芯之间的缝隙，再从电池模组上部吹出，从而提高了空气与电芯之间的热交换率；通过将电池模组并排设置在电池包壳体的顶部，在相邻的电池模组之间安装散热风管，以及在电池包壳体内部的下方安装总风管，使空气以相同的流量流速穿过模组，带走电芯相同的热量，从而保证电芯之间的温度均匀一致，且使空气穿过电芯的阻力损失最小，也进一步地降低了风机的能量消耗；另外，通过散热风管的下端与电池包壳体的顶部采用螺栓进行连接，使散热风管与电池模组的顶部连接更加牢固，避免空气未穿过电池模组就逸出的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车电池热管理系统，所述电动汽车电池热管理系统包括：
电池包壳体(1)；
在所述电池包壳体(1)的底部连接的多个电池模组(2)；
在所述电池包壳体(1)的上部的一端设置的电池包进风口(3)，且在所述电池包壳体(1)的上部的另外一端设置的电池包出风口(4)；
其特征在于，所述电池模组底部(201)设置有空腔(5)；
在所述电池包壳体(1)的内部有散热风管(6)，且所述散热风管(6)的上端与所述电池包进风口(3)连接，所述散热风管(6)的下端与所述空腔(5)相贯通；
所述电池模组(2)内部的电芯(7)之间具有空隙(8)。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池热管理系统，其特征在于，所述电池模组(2)并排设置在所述电池包壳体(1)的底部。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电池热管理系统，其特征在于，相邻的所述电池模组(2)之间有所述散热风管(6)。
4.根据权利要求3所述的电动汽车电池热管理系统，其特征在于，所述散热风管(6)的下端与所述电池包壳体(1)的底部连接。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电池热管理系统，其特征在于，所述散热风管(6)的下端右侧设置有孔(9)，且所述孔(9)与所述空腔(5)贯通。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电池热管理系统，其特征在于，所述电池包壳体(1)内部的上方安装有总风管(10)，且所述总风管(10)与所述散热风管(6)连接，所述总风管(10)的一端与所述电池包进风口(3)连接。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电池热管理系统，其特征在于，所述电池模组(2)与所述电池包壳体(1)的底部采用螺栓方式连接。
8.根据权利要求4所述的电动汽车电池热管理系统，其特征在于，所述散热风管(6)的下端与所述电池包壳体(1)的底部采用螺栓进行连接。
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