CN107453009A - 电动车动力电池箱换热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车动力电池箱换热结构，属于动力电池热管理技术领域，包括：电池箱体、在电池箱体内布置m×n电池，其中m为列数，n为层数，在每一列的每层上布置i块单体电池，每列的上下层单体电池以最大面相对方式卧式排放，并在每列的每层电池之间布置换热平板，其中m、n、i为大于1的常数。本发明中采用液冷技术，通过换热平板与长方体单体电池的最大面紧密接触，该液体传热通过导热方式进行，与传统的空气冷却相比，换热是通过单体电池的最大一面进行的，无论是加热还是冷却，换热速度都比较快。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池热管理技术领域技术领域，特别涉及一种电动车动力电池箱换热结构。
背景技术
电动汽车的核心部件是动力电池，动力电池性能的优劣直接决定了电动物流车的性能与使用寿命等。温度会直接影响电池的安全性能和寿命，过低会导致整车性能下降，过高可能会引发安全事故。在高温环境下，特别是在炎热的夏季，动力电池在充放电过程中和高温环境下使用时会释放出大量的热，受空间影响产生热量累积，如果该热量不能及时被排出，热量将会使得电池包的温度上升，此时须启动散热系统对动力电池冷却。在低温情况下，特别在寒冷的冬季，动力电池工作性能很差，甚至无法正常运行，此时必须对电池进行加热升温，使之处于最佳的使用温度水平。
另外，如果动力电池组的散热和加热结构设计不完善，会引起电池包各个模块温度分布不均匀，使得每个电池单体的工作环境不一样，这将严重影响单体电池性能的一致性，从而严重影响整个动力电池组的使用寿命。
动力电池种类有很多，有根据正负极材料分类，有根据形状规格进行分类。从换热的角度来说，影响换热结构设计主要是单体电池的形状。根据形状，单体电池规格主要有长方体、圆柱体、薄片状等。目前，在电动物流汽车中使用动力电池大都是储电容量较大的方块电池，且单体电芯尺寸较大，如有200Ah锂离子动力电池，尺寸规格280mm×182mm×66mm，如何实现如此大的单体电芯的迅速加热和有效散热，是实现动力电池组安全设计的核心任务。
由于考虑到成本、密封性和安全性的因素，目前电动汽车动力电池组散热和加热的传热介质大都是气体空气。但是，使用空气为介质存在局限性在于：一是，由于需要加热或冷却的空气需要流过每一块电池单体，而车内上千块电池单体，电池单体之间的空隙很小，这造成了空气流通的阻力太大，使得选用的风机转速和功率增加，造成不必要的电能消耗，同时使得风机的噪声增加。二是，有的结构设计甚至没有空隙，甚至根本无法充分进入每一块电池单体进行空气温度调节，无法实现散热和加热功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车动力电池箱换热结构，以提高动力电池组加热和散热效率。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种电动车动力电池箱换热结构，包括：
电池箱体、在电池箱体内布置m×n电池，其中m为列数，n为层数，在每一列的每层上布置i块单体电池，每列的上下层单体电池以最大面相对方式卧式排放，并在每列的每层电池之间布置换热平板，其中m、n、i为大于1的常数。
其中，所述列数m的取值范围为2~4，层数n的取值范围为3~5，每列每层布置大单体电池i取值范围为4~8。
其中，在所述换热平板上设置平板进水接头和平板出水接头，在所述电池箱体内设置进水母管和出水母管，在进水母管上设置一个母管进水接头与多个母管出水分接头，在出水母管上设置多个母管回水分接头与一个母管出水接头，母管出水分接头个数、母管回水分接头个数均与换热平板个数相等，每一个母管出水分接头分别与平板进水接头相连通，每一个母管回水分接头分别与平板出水接头相连通。
其中，所述的换热平板上还设置有液体流道和导流槽，液体流道设置在换热平板的边侧并呈曲折迂回状，导流槽设置在相邻迂回状液体流道之间。
其中，所述电池箱体内侧壁上设置进、出水模块，进、出水模块上分别设置进水总接头、出水总接头，进水总接头与所述母管进水接头相连通，出水总接头与所述母管出水接头相连通。
其中，所述换热平板上的平板进水接头与平板出水接头均布置在换热平板的同一侧。
其中，所述换热平板与单体电池的接触面涂抹导热绝缘垫。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明中采用液冷技术，通过换热平板与长方体单体电池的最大面紧密接触，该液体传热通过导热方式进行，与传统的空气冷却相比，换热是通过单体电池的最大一面进行的，无论是加热还是冷却，换热速度都比较快。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1是本发明中一种电动车动力电池箱换热结构的立体结构示意图；
图2是本发明中对图1拆去箱体内上部一层电池后得到的立体示意图；
图3是本发明中图1的侧视图；
图4是本发明中图1的正视图；
图5是本发明中换热平板的内部剖视图。
图中：1：电池箱体，2：进水母管，21：母管进水接头，22：母管出水分接头，3：出水母管，31：母管出水接头，32：母管回水分接头，4：进出水模块，41：进水总接头，42：出水总接头，5：换热平板，51：平板进水接头，52：平板出水接头，53：导流槽，54：液体流道，55：安装限位孔，6：单体电池。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
本实施例公开了一种电动车动力电池箱换热结构，包括：电池箱体1、在电池箱体1内布置m×n电池，其中m为列数，n为层数，在每一列的每层上布置i块单体电池6，每列的上下层单体电池6以最大面相对方式卧式排放，并在每列的每层电池之间布置换热平板5，其中m、n、i为大于1的常数。其中，电池箱体1为密封结构，列数m的取值范围为2~4，层数n的取值范围为3~5，每列每层布置大单体电池6i取值范围为4~8。
进一步地，在所述换热平板5上设置平板进水接头和平板出水接头，在所述电池箱体1内设置进水母管2和出水母管3，在进水母管2上设置一个母管进水接头21与多个母管出水分接头22，在出水母管3上设置多个母管回水分接头32与一个母管出水接头31，母管出水分接头22个数、母管回水分接头32个数均与换热平板5个数相等，每一个母管出水分接头22分别与平板进水接头相连通，每一个母管回水分接头32分别与平板出水接头相连通。
如图1所示，本实施例中以电池箱体1内布置了2列电池，每列布置3层电池，每一列的每层布置5块单体电池6为例进行说明：在每列的每层电池之间布置一块换热平板5，即需设置4块换热平板5，如图2、图4与图5所示。换热平板5上设置一个平板进水接头51、一个平板出水接头52和液体流道54。为了布置的紧凑，为其它元器件的布置预留空间，平板进水接头51与平板出水接头52均布置在换热平板5的同一侧，为增加换热效果，内部的液体流道54呈曲折迂回状，本实施例中的液体流道54呈“M”型，并在每条液体流道54中心设置一条导流槽53以强化换热效果。
进一步地，如图3所示，在电池箱体1内设置进水母管2与出水母管3，在进水母管2上设置一个母管进水接头21与多个母管出水分接头22，在出水母管3上设置多个母管回水分接头32与一个母管出水接头31，母管出水分接头22与母管回水分接头32的个数均与换热平板5个数相等。在本实施例中，即母管出水分接头22与母管回水分接头32的个数均为4个。
进一步地，电池箱体1内侧壁上设置进出水模块4，进出水模块4上分别设置进水总接头41、出水总接头42，进水总接头41与所述母管进水接头21相连通，出水总接头42与所述母管出水接头31相连通。
进一步地，为强化换热平板5与单体电池6之间的换热效果，同时保证电绝缘安全，在换热平板5与单体电池6的接触面涂抹导热绝缘垫。
同时，在动力电池箱体1外，由液冷管道将加热器、散热器、微型泵，控制阀等与进出水模块4上的进水总接头41与出水总接头42连通起来，形成了液冷回路。在液冷回路中，进行热量传递的流体一般是去离子水与醇类的混合液。
需要说明的是，本实施例中的电动车动力电池箱换热结构的主要工作过程是：在电池温度过高时，启动散热器、不启动加热器，通过导热将将电池的热量传递给换热平板5中的流体，通过流体流出动力电池箱，将热量通过散热器传递外界环境，达到电池散热的目的；在电池温度过低时，启动加热器、不启动散热器，加热器将流体加热，升温后的流体进入换热扁管，同样通过导热将热量传递给单体电池6，达到加热升温的目的。
需要说明的是，本实施例中公开的一种电动车动力电池箱换热结构具有的有益效果是：
（1）本方案采用液冷技术，通过换热平板5与长方体单体电池6的最大面紧密接触，该液体传热通过导热方式进行，传热效率比常规的空气冷却高得多；而换热是通过单体电池6的最大一面进行的，无论是加热还是冷却，换热速度都比较快。
（2）通过多个相同结构的换热平板5并联与进水母管2连接，可以使得每一块换热平板5分配所得进水量和进水速度基本相等，可以使得单体电池6获得很高的温度均一性。
（3）换热平板5不仅可以起到传热的作用，同时将每一层单体电池6隔开，可以避免因一块单体电池6的热失控而导致的连锁失控效应，提高动力电池箱体1的安全性。
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 (7)
1.一种电动车动力电池箱换热结构，其特征在于：包括电池箱体、在电池箱体内布置m×n电池，其中m为列数，n为层数，在每一列的每层上布置i块单体电池，每列的上下层单体电池以最大面相对方式卧式排放，并在每列的每层电池之间布置换热平板，其中m、n、i为大于1的常数。
2.如权利要求1所述的电动车动力电池箱换热结构，其特征在于：所述列数m的取值范围为2~4，层数n的取值范围为3~5，每列每层布置大单体电池i取值范围为4~8。
3.如权利要求2所述的电动车动力电池箱换热结构，其特征在于：在所述换热平板上设置平板进水接头和平板出水接头，在所述电池箱体内设置进水母管和出水母管，在进水母管上设置一个母管进水接头与多个母管出水分接头，在出水母管上设置多个母管回水分接头与一个母管出水接头，母管出水分接头个数、母管回水分接头个数均与换热平板个数相等，每一个母管出水分接头分别与平板进水接头相连通，每一个母管回水分接头分别与平板出水接头相连通。
4.如权利要求3所述的电动车动力电池箱换热结构，其特征在于：所述的换热平板上还设置有液体流道和导流槽，液体流道设置在换热平板的边侧并呈曲折迂回状，导流槽设置在每条液体流道中心。
5.如权利要求3所述的电动车动力电池箱换热结构，其特征在于：所述电池箱体内侧壁上设置进、出水模块，进、出水模块上分别设置进水总接头、出水总接头，进水总接头与所述母管进水接头相连通，出水总接头与所述母管出水接头相连通。
6.如权利要求3所述的电动车动力电池箱换热结构，其特征在于：所述换热平板上的平板进水接头与平板出水接头均布置在换热平板的同一侧。
7.如权利要求3所述的电动车动力电池箱换热结构，其特征在于：所述换热平板与单体电池的接触面涂抹导热绝缘垫。
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