CN106876627A - 一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组及其应用，包括电池模组箱体、电池模组箱盖和电池模组芯，电池模组箱体内设有一号风道壁和二号风道壁，一号风道壁和二号风道壁上均设有通风孔，电池模组芯放置在一号风道壁和二号风道壁之间，一号风道壁与电池模组箱体内侧壁之间为一号风道，二号风道壁内侧为二号风道，二号风道的顶端连接电池模组箱盖、底端设有散热风扇，电池模组芯上设有多个标准电芯。本发明改变了传统的电池模组布局方式，采用新型布局方式进行安装，提升了强制风冷效果，保证各单个标准电芯具有相同的散热效果，既达到有效散热的目的，又避免电池模组散热不均衡的问题，有效保证了电池模组的正常运行。

Description

一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组及其应用
技术领域
本发明涉及一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组及其应用，属于电动汽车动力电池热管理技术领域。
背景技术
目前新能源汽车发展迅速，尤其是纯电动汽车的发展更是日新月异。动力电池作为纯电动汽车的核心部件，由于其发展速度较为缓慢，已经成为纯电动汽车发展的一大阻碍。而动力电池的散热问题是动力电池发展的主要问题之一。
在实际应用中，风冷是动力电池的主要散热方式。随着纯电动汽车性能的不断提高，动力电池的风冷散热方式由自然风冷向强制风冷转变。现有的强制风冷，存在着能耗大，电池单体之间冷却温度不均衡等严重问题。在电池单体排列组合方面，并联组合方式的散热效果优于串联组合方式。现有的电池单体并联组合方式主要是方形排列组合，使得电池模组中部的温度高，边缘温度低。
本发明从结构上改善了这些问题。通过改变风扇的转向，使得各电池单体之间的温度更加均衡，减小了电池单体之间的温差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组。
本发明还提供上述一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组的工作方法。
本发明的技术方案如下：
一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，包括电池模组箱体、电池模组箱盖和电池模组芯，所述电池模组箱体内设置有一号风道壁和二号风道壁，一号风道壁和二号风道壁上均设有多个通风孔，电池模组芯放置在一号风道壁和二号风道壁之间，一号风道壁与电池模组箱体内侧壁之间为一号风道，二号风道壁内侧为二号风道，二号风道的顶端连接电池模组箱盖、底端设置有散热风扇，电池模组箱盖用于固定电池模组芯，电池模组芯上设置有多个标准电芯。
优选的，所述电池模组箱体的外形为倒圆台形，一号风道壁和二号风道壁的外形为圆柱形。
优选的，所述倒圆台形的母线与竖直方向的夹角为3-8°。
进一步优选的，所述倒圆台形的母线与竖直方向的夹角为5°。
优选的，所述电池模组芯包括多个电池单体支撑体和支撑柱，多个电池单体支撑体上下依次布置并通过支撑柱连接，多个标准电芯安放在相邻两个电池单体支撑体之间。
优选的，所述电池模组芯包括四个电池单体支撑体和八根支撑柱，四个电池单体支撑体上下依次布置并通过八根支撑柱连接，在相邻两个电池单体支撑体之间安放三圈标准电芯，相邻两圈标准电芯交错布置。
优选的，所述电池单体支撑体上设置有供标准电芯安放的凹槽。
优选的，所述通风孔为长条形孔，长条形孔的长度与标准电芯的长度相同。
优选的，所述一号风道壁和二号风道壁上分别设置有三层通风孔，每层通风孔周向上均匀分布且每层通风孔的位置高度与标准电芯的位置高度相匹配。
优选的，所述电池模组箱盖的中心设置有箱盖螺栓孔、内表面设置有多个压缩弹簧工作孔，压缩弹簧工作孔内设置有压缩弹簧工作杆，压缩弹簧工作杆上套装有压缩弹簧。
进一步优选的，所述电池模组箱盖的内表面设置有四个压缩弹簧工作孔，四个压缩弹簧工作孔均匀分布在以箱盖螺栓孔为圆心的同一圆周上。
一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组的工作方法，包括以下步骤：
当散热风扇顺时针旋转时，风从一号风道进入，依次穿过一号风道壁、电池模组芯、二号风道壁完成热交换，热风从二号风道排出；
当散热风扇逆时针旋转时，风从二号风道进入，依次穿过二号风道壁、电池模组芯、一号风道壁完成热交换，热风从一号风道排出。
一种电动汽车，包括上述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组。
本发明的有益效果在于：
本发明电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，改变了传统的电池模组的布局方式，采用新型布局方式进行安装，提升了强制风冷效果，保证各单个标准电芯具有相同的散热效果，既达到了有效散热的目的，又避免了电池模组散热不均衡的问题，有效保证了电池模组的正常运行。并且本发明电池模组结构设计巧妙、安装拆卸方便，作用明显，效果显著，具有较强的实用性和良好的市场前景，值得推广应用。
附图说明
图1为电池模组整体全剖视图；
图2为电池模组整体仰视图；
图3为电池模组整体示意图；
图4为电池模组箱盖示意图；
图5为电池模组箱体全剖视图；
图6为电池模组箱体示意图；
图7为电池模组芯示意图；
图8为电池模组芯全剖视图；
图9为电池单体支撑体主视图。
其中：1、电池模组箱盖；2、电池模组箱体；3、电池模组芯；4、散热风扇；5、螺栓；6、螺母；7、压缩弹簧；8、二号风口；9、一号风口；101、电池模组箱盖体；102、压缩弹簧工作孔；103、压缩弹簧工作杆；104、箱盖螺栓孔；201、电池模组箱体外壳；202、一号风道壁；203、二号风道壁；204、箱体螺栓孔；301、标准电芯；302、支撑柱；303、电池单体支撑体。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1至图9所示，本实施例提供一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，该电池模组包括电池模组箱体2、电池模组箱盖1和电池模组芯3，电池模组箱体2内设置有一号风道壁202和二号风道壁203，一号风道壁202和二号风道壁203上均设有多个通风孔，电池模组芯3放置在一号风道壁202和二号风道壁203之间，一号风道壁202与电池模组箱体外壳201内侧壁之间的空间为一号风道，二号风道壁203内侧的空间为二号风道，二号风道的顶端连接电池模组箱盖1、底端设置有散热风扇4，电池模组箱盖1用于固定电池模组芯3，电池模组芯3上设置有多个标准电芯301。
本实施例中，电池模组箱体2的外形为倒圆台形，上端大底端小且上端开口，内部为空腔，一号风道壁202和二号风道壁203的外形为圆柱形，二号风道壁203的直径小于一号风道壁202的直径，一号风道壁202和二号风道壁203的底端与电池模组箱体2的底端连接且与电池模组箱体2的底端同心，一号风道的顶端开口为一号风口9，二号风道的底端开口为二号风口8且散热风扇4通过星型支架安装于二号风口8处。
倒圆台形的母线与竖直方向的夹角为5°，即电池模组箱体2的内侧壁为一倾斜面，其与一号风道壁有5°的倾斜夹角。这样设计可以使空气从一号风口9进入一号风道，撞击在电池模组箱体内侧壁，使空气获得一个径向速度，可以比较均匀的通过一号风道壁202进入电池模组芯3。一号风道壁202和二号风道壁203均采用了网状镂空设计，网格为长条形通风孔，长条形通风孔的轴向长度与标准电芯301的高度相同，可增加标准电芯301接触空气的速度与面积，使标准电芯301的散热更均匀。在二号风道的顶端中心位置处开设箱体螺栓孔204，通过螺栓5和螺母6与电池模组箱盖1连接，电池模组箱盖1覆盖电池模组芯3，起到固定电池模组芯3的作用，防止电池模组芯3晃动。如图5、图6所示。
如图7所示，电池模组芯3包括四个电池单体支撑体303和八根支撑柱302，四个电池单体支撑体303上下依次等间距布置并通过八根支撑柱302连接从而形成三个环形空间，电池单体支撑体303上设置有供标准电芯安放的凹槽，便于牢固安放标准电芯301，在每一环形空间内安放三圈标准电芯，相邻两圈标准电芯交错布置，即实现径向上标准电芯301是梯形排列，方便空气进入电池模组芯3进行换热，有利于各标准电芯301加速散热，均衡散热，可以实现相同散热的情况下，减小散热风扇4的功率，减小能耗。相应地，一号风道壁202和二号风道壁203上分别设置有三层通风孔，每层通风孔周向上均匀分布且每层通风孔的位置高度与标准电芯的位置高度相匹配，即三层通风孔的位置高度与三个环形空间的位置高度相同，最大程度上保证散热效果和散热效率。
实施例2：
一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，结构如实施例1所述，其不同之处在于：倒圆台形的母线与竖直方向的夹角为3°，即电池模组箱体2的内侧壁为一倾斜面，其与一号风道壁有3°的倾斜夹角。
实施例3：
一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，结构如实施例1所述，其不同之处在于：倒圆台形的母线与竖直方向的夹角为8°，即电池模组箱体2的内侧壁为一倾斜面，其与一号风道壁有8°的倾斜夹角。
实施例4：
一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，结构如实施例1所述，其不同之处在于：电池模组箱盖1的内表面设置有四个压缩弹簧工作孔102，电池模组箱盖的中心设置有箱盖螺栓孔，四个压缩弹簧工作孔102均匀分布在以箱盖螺栓孔104为圆心的同一圆周上。压缩弹簧工作孔102内设置有压缩弹簧工作杆103，压缩弹簧工作杆103上套装有压缩弹簧7。当电池模组箱盖1覆盖电池模组芯3时，其压缩弹簧7与电池单体支撑体303接触，压缩弹簧7用来压紧电池模组芯3，避免电池模组芯3的轴向移动，同时可以吸收电池模组芯3的振动，提高动力电池使用寿命。如图4所示。
实施例5：
一种如实施例1至4任一所述电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组的工作方法，包括以下步骤：
如图2所示，当散热风扇4顺时针旋转时，风从一号风口9进入，通过一号风道，穿过一号风道壁202，穿过电池模组芯3，同时完成空气与标准电芯301的热交换，穿过二号风道壁203，进入二号风道，最后热空气从二号风道底端的二号风口8排出。
当散热风扇4逆时针旋转时，风从二号风口8进入，通过二号风道，穿过二号风道壁203，穿过电池模组芯3，同时完成空气与标准电芯301的热交换，穿过一号风道壁202，进入一号风道，最后热空气从一号风道顶端的一号风口9排出。
实施例6：
一种电动汽车，包括实施例1至4任一所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组。

Claims (10)

1.一种电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，包括电池模组箱体、电池模组箱盖和电池模组芯，所述电池模组箱体内设置有一号风道壁和二号风道壁，一号风道壁和二号风道壁上均设有多个通风孔，电池模组芯放置在一号风道壁和二号风道壁之间，一号风道壁与电池模组箱体内侧壁之间为一号风道，二号风道壁内侧为二号风道，二号风道的顶端连接电池模组箱盖、底端设置有散热风扇，电池模组箱盖用于固定电池模组芯，电池模组芯上设置有多个标准电芯。
2.如权利要求1所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，所述电池模组箱体的外形为倒圆台形，一号风道壁和二号风道壁的外形为圆柱形；
所述倒圆台形的母线与竖直方向的夹角为3-8°。
3.如权利要求2所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，所述倒圆台形的母线与竖直方向的夹角为5°。
4.如权利要求1所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，所述电池模组芯包括多个电池单体支撑体和支撑柱，多个电池单体支撑体上下依次布置并通过支撑柱连接，多个标准电芯安放在相邻两个电池单体支撑体之间。
5.如权利要求1所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，所述电池模组芯包括四个电池单体支撑体和八根支撑柱，四个电池单体支撑体上下依次布置并通过八根支撑柱连接，在相邻两个电池单体支撑体之间安放三圈标准电芯，相邻两圈标准电芯交错布置。
6.如权利要求4或5所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，所述电池单体支撑体上设置有供标准电芯安放的凹槽；
所述通风孔为长条形孔，长条形孔的长度与标准电芯的长度相同；
所述一号风道壁和二号风道壁上分别设置有三层通风孔，每层通风孔周向上均匀分布且每层通风孔的位置高度与标准电芯的位置高度相匹配。
7.如权利要求1所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，所述电池模组箱盖的中心设置有箱盖螺栓孔、内表面设置有多个压缩弹簧工作孔，压缩弹簧工作孔内设置有压缩弹簧工作杆，压缩弹簧工作杆上套装有压缩弹簧。
8.如权利要求7所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组，其特征在于，所述电池模组箱盖的内表面设置有四个压缩弹簧工作孔，四个压缩弹簧工作孔均匀分布在以箱盖螺栓孔为圆心的同一圆周上。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组的工作方法，包括以下步骤：
当散热风扇顺时针旋转时，风从一号风道进入，依次穿过一号风道壁、电池模组芯、二号风道壁完成热交换，热风从二号风道排出；
当散热风扇逆时针旋转时，风从二号风道进入，依次穿过二号风道壁、电池模组芯、一号风道壁完成热交换，热风从一号风道排出。
10.一种电动汽车，包括权利要求1-8任一项所述的电动汽车环形强制风冷散热并联电池模组。
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