CN106711544A - 一种电池箱冷却装置 - Google Patents

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黄胜
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Abstract

一种电池箱冷却装置，包括多个电池模组、多个电池箱、控制器及管道；每个电池模组包括多个单体电池、多个固定座、多个导热套、多个导流管、风机及感温元件；风机包括吹风机及抽风机，每个电池箱上均设置有管道接口及通讯接口，电池箱包括电磁阀，电磁阀设置于管道接口上，管道通过电磁阀与管道接口连通。本发明提供的电池箱冷却装置，利用相变材料传导热量、利用控制器控制风机及电磁阀的工作，进而满足电池模组的单体电池的均温及热量的快速散发。

Description

一种电池箱冷却装置
【技术领域】
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池箱冷却装置。
【背景技术】
近几年，新能源汽车行业迎来了爆发式增长。电池是电动汽车的核心，也是汽车工程与电力工程技术的综合体现。动力电池在使用过程中，对环境温度比较敏感，需在一定温度范围内才能稳定工作。电池温度区间的控制直接决定电池的安全性能、使用寿命和续航里程。
现有的电池冷却方式有单独风冷、单独液冷和单独相变材料冷却。单独液冷方式存在使用不安全，漏液，装置复杂的缺点；单独风冷方式存在靠近吹风口处的电池温度低，远离吹风口的电池温度高，整个电池模组温度不均衡；单独相变材料冷却方式相变材料空间布置不合理，且相变材料在使用过程中磨损出的石墨颗粒与相邻电池模组边缘电池的外壳接触，电池模组边缘的电池因极性不同而间接接触造成电池短路。
鉴于此，实有必要提供一种新的电池箱冷却装置以解决以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种电池箱冷却装置，所述电池箱冷却装置利用相变材料传导热量、利用控制器控制风机及电磁阀的工作，进而满足电池模组的单体电池的均温及热量的快速散发。
为了实现上述目的，本发明提供一种电池箱冷却装置，包括多个电池模组、多个电池箱、控制器及管道；每个电池模组包括多个单体电池、多个固定座、多个导热套、多个导流管、风机及感温元件；每个固定座上开设有多个与所述导热套相配合的贯穿孔；每个单体电池的两端分别收容于相邻两个固定座，每个导流管插设于对应一个导热套中，每个导热套两端分别收容于相邻两个固定座对应的贯穿孔中且每个导热套与相邻的单体电池紧密贴合；所述风机包括吹风机及抽风机，所述吹风机安装于所述电池模组一端，所述抽风机安装于所述电池模组另一端，所述感温元件设置于所述电池模组的单体电池之间；每个电池箱内收容有所述多个电池模组，每个电池箱上均设置有管道接口及通讯接口，所述电池箱包括电磁阀，所述电磁阀设置于所述管道接口上，所述管道通过所述电磁阀与所述管道接口连通，所述控制器与所述电磁阀及所述通讯接口电连接，所述感温元件及所述风机与所述通讯接口电连接，所述感温元件用于检测所述电池模组的单体电池的温度，所述控制器依据所述温度对所述风机及所述电磁阀进行控制。
在一个优选实施方式中，每个导热套为中空结构且包括四个弧形的侧面，每个导热套开设有贯穿导热套两端且与所述导流管相配合的导热孔，每个导流管插设于一个导热套的导热孔中。
在一个优选实施方式中，每个固定座上开设有多个与所述单体电池的两端相配合的收容单元，每个单体电池的两端分别收容于相邻两个固定座的收容单元中；所述导热孔延伸出每个导热套的两端形成露出端，每个固定座上每四个相邻的收容单元之间开设有与所述露出端相配合的所述贯穿孔，每个导热套两端的露出端分别收容于相邻两个固定座对应的贯穿孔中且导热套的侧面与相邻的四个单体电池紧密贴合。
在一个优选实施方式中，当所述电池模组处于充电或放电工况时，所述单体电池产生热量，所述感温元件检测所述单体电池的温度并将温度传送至所述控制器，同时所述导热套吸收所述单体电池产生的热量并将热量传导至所述导流管中，当所述温度大于第一预设温度时，所述控制器控制所述风机启动且位于第一档位工作，冷却风从所述电池模组安装吹风机的一端流入所述导流管，再从所述电池模组安装抽风机一端的流出，带走所述单体电池产生的热量，从而对所述单体电池进行降温；当所述温度大于第二预设温度时，所述控制器控制所述风机位于第二档位工作；当所述温度大于第三预设温度时，所述控制器控制所述风机位于第三档位工作；所述第三预设温度大于所述第二预设温度，所述第二预设温度大于第一预设温度。
在一个优选实施方式中，每个电池箱上还设置有泄压阀；所述管道还与空调的出气管道连通；当所述温度大于第四预设温度时，所述电池箱内的压强达到预设泄压值，所述泄压阀开启，泄出所述电池箱内的部分高温气体，同时所述控制器控制所述电磁阀开启，所述空调中的冷空气经所述管道流进所述电池箱内，所述单体电池的温度降低；当所述温度低于所述第一预设温度时，所述泄压阀闭合，所述控制器控制所述风机停止工作及所述电磁阀闭合；所述第四预设温度大于所述第三预设温度。
在一个优选实施方式中，所述第一预设温度为40摄氏度，所述第二预设温度为42摄氏度，所述第三预设温度为44摄氏度，所述第四预设温度为46摄氏度。
在一个优选实施方式中，每个电池模组还包括两个风机罩，所述风机罩的一侧开设有对应于所述贯穿孔的通风孔，另一侧开设有与所述吹风机及所述抽风机相配合的配合孔，所述风机罩固定于所述电池模组的两端，所述风机罩开设有通风孔的一侧贴靠于所述电池模组，所述吹风机安装于所述电池模组一端的风机罩的配合孔，所述抽风机安装于所述电池模组另一端的风机罩的配合孔。
在一个优选实施方式中，每个电池箱内间隔均匀设置有多个绝缘板，所述绝缘板用于将电池箱内相邻的两个电池模组隔开。
在一个优选实施方式中，每个单体电池为圆柱状锂离子电池，所述侧面的直径对应所述单体电池的直径。
在一个优选实施方式中，所述导热套由石墨、石蜡、阻燃剂及高密度聚乙烯组成的相变材料制成；所述导流管由导热硅胶材料制成。
本发明所提供的电池箱冷却装置，当所述电池模组处于充电或放电工况时，所述控制器控制所述风机工作，使得所述电池模组的两端形成压强差，所述单体电池产生的热量经相变材料制成的导热套传导至所述导流管，进而热量能够快速传递至所述电池模组外，所述电池模组达到均温效果，当所述电池箱内的温度达到一定值时，所述控制器控制所述电磁阀开启，从而空调中的冷空气流进所述电池箱内，所述单体电池的温度降低，同时泄压阀的利用可以保证电池模组在一定的压强范围内工作。
【附图说明】
图1为本发明实施方式提供的电池箱冷却装置的立体示意图。
图2为图1中电池箱内部的俯视图。
图3为图2所示的区域A的放大示意图。
图4为图2中电池模组的立体图。
图5为图4中电池模组的第一视角图。
图6为图4中导热套的立体图。
图7为图4所示的区域B的放大示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1及图2，本发明提供的一种电池箱冷却装置100，包括多个电池模组10、多个电池箱20、控制器30及管道40。
请同时参阅图3及图4，每个电池模组10包括多个单体电池11、多个固定座12、多个导热套13、多个导流管14、两个风机罩15、风机16及感温元件17。
具体的，每个单体电池11为圆柱状锂离子电池。所述固定座12用于固定所述单体电池11及所述导热套13。每个固定座12上开设有多个与所述单体电池11的两端相配合的收容单元121。所述导热套13由石墨、石蜡、阻燃剂及高密度聚乙烯组成的相变材料制成。每个导热套13为中空结构且包括四个弧形的侧面131，所述侧面131的直径对应所述单体电池11的直径。
请同时参阅图4及图6，每个导热套13开设有贯穿导热套13两端且与所述导流管14相配合的导热孔132，所述导热孔132延伸出每个导热套13的两端形成露出端133。每个固定座12上每四个相邻的收容单元121之间开设有与所述露出端133相配合的贯穿孔122。所述导流管14由导热硅胶材料制成。每个导流管14插设于一个导热套13的导热孔132中，可以理解，所述导流管14可供冷却风在其中流动。
请参同时阅图4、图5及图7，所述风机16包括吹风机161及抽风机162，所述风机罩15用于安装所述吹风机161或所述抽风机162。所述风机罩15的一侧开设有对应于所述贯穿孔122的通风孔151，另一侧开设有与所述吹风机16及所述抽风机17相配合的配合孔152。
请再参阅图3，每个电池模组10组装时，每个单体电池11的两端分别收容于相邻两个固定座12的收容单元121中，每个导流管14插设于对应一个导热套13的导热孔132中，每个导热套13两端的露出端133分别收容于相邻两个固定座12对应的贯穿孔122中且导热套13的侧面131与相邻的四个单体电池11紧密贴合，所述风机罩15固定于所述电池模组10的两端，其中，所述风机罩15开设有通风孔151的一侧贴靠于所述电池模组10，所述吹风机161安装于所述电池模组10一端的风机罩15的配合孔152，所述抽风机162安装于所述电池模组10另一端的风机罩15的配合孔152。所述吹风机161及所述抽风机162的启动能够在所述电池模组10的两端形成压强差，进而加速冷却风在电池模组10中的流动。所述配合孔152、所述通风孔151及所述导流管14组成了所述电池模组10冷却风流通的通道。所述感温元件17设置于所述电池模组10的单体电池11之间。所述感温元件17用于检测所述电池模组10的单体电池11的温度。
请再参阅图1及图2，每个电池箱20大致呈长方体状。每个电池箱20上均设置有管道接口21、通讯接口22及泄压阀23。所述电池箱20包括电磁阀24，所述电磁阀24设置于所述管道接口21上。所述管道40通过所述电磁阀24与所述管道接口21连通，所述管道40还与空调(图未示)的出气管道连通，所述空调产生的冷气通过所述管道40进入所述电池箱20。所述控制器30与所述电磁阀24及所述通讯接口22电连接，所述感温元件17经电池箱20内的采集盒与所述通讯接口22电连接，所述风机16与所述通讯接口22电连接，因此，所述控制器30与所述感温元件17及所述风机16电连接。当所述电池箱20内气体温度升高，或电池箱20内通入空调的冷空气，压强变大，压力达到所述泄压阀23的泄压值时，所述泄压阀23用于对电池箱20进行泄压。每个电池箱20内间隔均匀设置有多个绝缘板25。每个电池箱20内收容有所述多个电池模组10，所述绝缘板25用于将电池箱20内相邻的两个电池模组10隔开，避免电池箱20内的空气紊流；同时也避免因所述导热套13在使用过程中磨损出的石墨颗粒接触到相邻电池模组10边缘的单体电池11，造成极性不同的单体电池11间接接触导致的短路。
当所述电池模组10处于充电或放电工况时，所述单体电池11产生热量，所述感温元件17检测所述单体电池11的温度并将温度传送至所述控制器30，同时所述导热套13吸收所述单体电池11产生的热量并将热量传导至所述导流管14中，所述控制器30依据所述温度对所述风机16及所述电磁阀24进行控制，具体的，当所述温度大于第一预设温度时，所述控制器30控制所述风机16启动且位于第一档位工作，冷却风从所述电池模组10安装吹风机161的一端流入所述导流管14，再从所述电池模组10安装抽风机162一端的流出，带走所述单体电池11产生的热量，从而对所述单体电池11进行降温。当所述温度大于第二预设温度时，所述控制器30控制所述风机16位于第二档位工作。当所述温度大于第三预设温度时，所述控制器30控制所述风机16位于第三档位工作。所述第三预设温度大于所述第二预设温度，所述第二预设温度大于第一预设温度。在本实施方式中，所述第一预设温度为40摄氏度，所述第二预设温度为42摄氏度，所述第三预设温度为44摄氏度。
当所述温度大于第四预设温度时，所述电池箱20内的压强达到预设泄压值，所述泄压阀23开启，泄出电池箱20内的部分高温气体，同时所述控制器30控制所述电磁阀24开启，所述空调中的冷空气经所述管道40流进所述电池箱20内，所述单体电池11的温度降低。当所述温度低于第一预设温度时，所述泄压阀23闭合，所述控制器30控制所述风机16停止工作及所述电磁阀24闭合。所述第四预设温度大于所述第三预设温度。在本实施方式中，所述第四预设温度为46摄氏度。可以理解，所述第一预设温度、所述第二预设温度、所述第三预设温度及第四预设温度可依据实际电池模组10的工作情况而定并不局限于此。
所述导热套13的相变温度大于所述第四预设温度。在本实施方式中，所述相变温度为50摄氏度。
本发明所提供的电池箱冷却装置100，当所述电池模组10处于充电或放电工况时，所述控制器30控制所述风机16工作，使得所述电池模组10的两端形成压强差，所述单体电池11产生的热量经相变材料制成的导热套13传导至所述导流管14，进而热量能够快速传递至所述电池模组10外，所述电池模组10达到均温效果，当所述电池箱20内的温度达到一定值时，所述控制器30控制所述电磁阀24开启，从而空调中的冷空气流进所述电池箱20内，所述单体电池11的温度降低，同时泄压阀23的利用可以保证电池模组10在一定的压强范围内工作。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种电池箱冷却装置，其特征在于：包括多个电池模组、多个电池箱、控制器及管道；每个电池模组包括多个单体电池、多个固定座、多个导热套、多个导流管、风机及感温元件；每个固定座上开设有多个与所述导热套相配合的贯穿孔；每个单体电池的两端分别收容于相邻两个固定座，每个导流管插设于对应一个导热套中，每个导热套两端分别收容于相邻两个固定座对应的贯穿孔中且每个导热套与相邻的单体电池紧密贴合；所述风机包括吹风机及抽风机，所述吹风机安装于所述电池模组一端，所述抽风机安装于所述电池模组另一端，所述感温元件设置于所述电池模组的单体电池之间；每个电池箱内收容有所述多个电池模组，每个电池箱上均设置有管道接口及通讯接口，所述电池箱包括电磁阀，所述电磁阀设置于所述管道接口上，所述管道通过所述电磁阀与所述管道接口连通，所述控制器与所述电磁阀及所述通讯接口电连接，所述感温元件及所述风机与所述通讯接口电连接，所述感温元件用于检测所述电池模组的单体电池的温度，所述控制器依据所述温度对所述风机及所述电磁阀进行控制。
2.如权利要求1所述的电池箱冷却装置，其特征在于：每个导热套为中空结构且包括四个弧形的侧面，每个导热套开设有贯穿导热套两端且与所述导流管相配合的导热孔，每个导流管插设于一个导热套的导热孔中。
3.如权利要求2所述的电池箱冷却装置，其特征在于：每个固定座上开设有多个与所述单体电池的两端相配合的收容单元，每个单体电池的两端分别收容于相邻两个固定座的收容单元中；所述导热孔延伸出每个导热套的两端形成露出端，每个固定座上每四个相邻的收容单元之间开设有与所述露出端相配合的所述贯穿孔，每个导热套两端的露出端分别收容于相邻两个固定座对应的贯穿孔中且导热套的侧面与相邻的四个单体电池紧密贴合。
4.如权利要求1所述的电池箱冷却装置，其特征在于：当所述电池模组处于充电或放电工况时，所述单体电池产生热量，所述感温元件检测所述单体电池的温度并将温度传送至所述控制器，同时所述导热套吸收所述单体电池产生的热量并将热量传导至所述导流管中，当所述温度大于第一预设温度时，所述控制器控制所述风机启动且位于第一档位工作，冷却风从所述电池模组安装吹风机的一端流入所述导流管，再从所述电池模组安装抽风机一端的流出，带走所述单体电池产生的热量，从而对所述单体电池进行降温；当所述温度大于第二预设温度时，所述控制器控制所述风机位于第二档位工作；当所述温度大于第三预设温度时，所述控制器控制所述风机位于第三档位工作；所述第三预设温度大于所述第二预设温度，所述第二预设温度大于第一预设温度。
5.如权利要求4所述的电池箱冷却装置，其特征在于：每个电池箱上还设置有泄压阀；所述管道还与空调的出气管道连通；当所述温度大于第四预设温度时，所述电池箱内的压强达到预设泄压值，所述泄压阀开启，泄出所述电池箱内的部分高温气体，同时所述控制器控制所述电磁阀开启，所述空调中的冷空气经所述管道流进所述电池箱内，所述单体电池的温度降低；当所述温度低于所述第一预设温度时，所述泄压阀闭合，所述控制器控制所述风机停止工作及所述电磁阀闭合；所述第四预设温度大于所述第三预设温度。
6.如权利要求5所述的电池箱冷却装置，其特征在于：所述第一预设温度为40摄氏度，所述第二预设温度为42摄氏度，所述第三预设温度为44摄氏度，所述第四预设温度为46摄氏度。
7.如权利要求1所述的电池箱冷却装置，其特征在于：每个电池模组还包括两个风机罩，所述风机罩的一侧开设有对应于所述贯穿孔的通风孔，另一侧开设有与所述吹风机及所述抽风机相配合的配合孔，所述风机罩固定于所述电池模组的两端，所述风机罩开设有通风孔的一侧贴靠于所述电池模组，所述吹风机安装于所述电池模组一端的风机罩的配合孔，所述抽风机安装于所述电池模组另一端的风机罩的配合孔。
8.如权利要求1所述的电池箱冷却装置，其特征在于：每个电池箱内间隔均匀设置有多个绝缘板，所述绝缘板用于将电池箱内相邻的两个电池模组隔开。
9.如权利要求2所述的电池箱冷却装置，其特征在于：每个单体电池为圆柱状锂离子电池，所述侧面的直径对应所述单体电池的直径。
10.如权利要求1所述的电池箱冷却装置，其特征在于：所述导热套由石墨、石蜡、阻燃剂及高密度聚乙烯组成的相变材料制成；所述导流管由导热硅胶材料制成。
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