CN107565190A - 电池模组冷却系统及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池模组冷却系统及电池包，用于冷却位于电池箱内的电池模组，所述电池模组冷却系统包括冷却装置、主风道和多个支风道，所述冷却装置的冷风出口通过所述主风道与多个所述支风道相连通，所述支风道伸至所述电池模组的侧边，所述支风道面向所述电池模组的表面设有多个出风孔。该电池模组冷却系统及电池包，通过设置主风道、支风道，可以将冷风输送到指定部位，来解决冷风的均匀传输问题，以使电池箱内的多个电池模组能够达到同等的冷却效果，提高电池模组的寿命和系统安全性。

Description

电池模组冷却系统及电池包

技术领域

本发明涉及一种电池模组冷却系统。

本发明还涉及一种包含该电池模组冷却系统的电池包。

背景技术

随着新能源技术越来越广泛的应用，在动力电池及储能领域，锂电池包作为能量储存和转化的来源，是设计的核心问题之一。在系统运行过程中，锂电池模组会产生较多的热量，内部的热量聚集会使电池温度升高，电池不一致性加大，降低电池的使用寿命，严重地甚至会产生安全问题。因此，电池包内部的热管理及散热，是非常关键的。

锂电池包的散热，一般在各模组之间设置有风道，冷空气通过风道进入各模组之间，带走电池产生的热量，因此，风道是设计的关键环节。

电池包，一般在外部设置有冷却装置，冷却装置一般为风扇或空调。风扇式散热适用于外部环境温度不是太高、环境较少灰尘的情况中；空调式散热是一种更加主动的散热方式，冷却效果比风扇更好，但设计难度较大，对于空调的选型及内部气流的循环都有一定要求。

风扇、空调都要与相应的风道进行结合使用，使冷空气输送顺畅、阻力更小，并且能够输送到电池包的各个角落，保证每个电池模组均匀地降温，使锂电池在运行中可以进行有效地散热，保证电源系统长久安全地运行。

在一般的电池系统，风道一般是利用电池模组之间的空隙作为风道，这种方式在用于结构简单的电池包中还可以，但是用于内部比较复杂且多层排列的电池包中，效果就大打折扣，因为冷空气不能有效地流动到指定的部位；还有一种常用的风道设计为风管式风道，利用圆形的风管将冷空气输送到指定的部位，其缺点是出口相对固定，难于控制风量的大小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的电池包的冷却效果差，冷却不均匀的缺陷，而提供一种电池模组冷却系统及电池包。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供了一种电池模组冷却系统，用于冷却位于电池箱内的电池模组，所述电池模组冷却系统包括冷却装置、主风道和多个支风道，所述冷却装置的冷风出口通过所述主风道与多个所述支风道相连通，所述支风道伸至所述电池模组的侧边，所述支风道面向所述电池模组的表面设有多个出风孔。

较佳地，所述出风孔离所述主风道越远，所述出风孔之间的间距越小，和/或所述出风孔的面积越大。

较佳地，所述出风孔为长条形孔，所述出风孔的延伸方向与所述支风道的延伸方向相同。

较佳地，所述电池模组的数量为多个，多个所述支风道从多个所述电池模组的中间穿过。

较佳地，多个所述电池模组沿竖直方向排列成两列，多个所述支风道位于两列所述电池模组的中间。

较佳地，所述主风道与所述支风道连通的管口设有导向片，所述导向片沿所述主风道、支风道的气体流动方向延伸。

较佳地，所述电池模组冷却系统还包括电气控制模块、多个温度监测探头，所述温度监测探头设置于所述电池模组内、所述冷却装置的回风口，所述电气控制模块与所述温度监测探头、冷却装置之间信号连接。

较佳地，所述电池模组冷却系统还包括温度显示屏，所述温度显示屏安装在所述电池箱的外表面上，所述温度显示屏与所述电气控制模块之间信号连接。

较佳地，所述冷却装置的数量为多个，多个所述冷却装置的冷风出口通过整流通道与所述主风道相连通。

较佳地，所述冷却装置为空调或风扇。

本发明还提供了一种电池包，所述电池包包括电池箱、电池模组和至少一套上述电池模组冷却系统，所述电池模组、电池模组冷却系统位于所述电池箱内。

较佳地，所述电池箱的内部空间通过隔板隔成至少两个独立空间，每个所述独立空间内设置有一套所述电池模组冷却系统。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

该电池模组冷却系统及电池包，通过设置主风道、支风道，可以将冷风输送到指定部位，来解决冷风的均匀传输问题，以使电池箱内的多个电池模组能够达到同等的冷却效果，提高电池模组的寿命和系统安全性；尤其当电池模组较多且多层布置时，通过使用上述电池模组冷却系统，冷却效果会大幅提高，从而避免了电池模组的温度过高，且温度分布不均的现象，降低了安全隐患，提高了电池寿命。

附图说明

图1为本发明电池模组冷却系统的结构示意图。

图2为图1所示的电池模组冷却系统的主风道的结构示意图。

图3为图1所示的电池模组冷却系统的支风道的结构示意图。

图4为使用图1所示的电池模组冷却系统的电池包的结构示意图。

图5为图4所示的电池包的内部结构图。

图6为图4所示的电池包的内部结构图。

附图标记说明

电池箱 1

电池模组 2

冷却装置 3

主风道 4

导向片 41

支风道 5

出风孔 51

电气控制模块 6

整流通道 7

温度显示屏 8

隔板 9

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示为本发明提供的电池模组冷却系统，用于冷却位于电池箱1内的电池模组2，该电池模组冷却系统包括冷却装置3、主风道4和多个支风道5，冷却装置3的冷风出口通过主风道4与多个支风道5相连通，支风道5伸至电池模组2的侧边，支风道5面向电池模组2的表面设有多个出风孔51。

通过设置主风道4、支风道5，可以将冷风输送到指定部位，来解决冷风的均匀传输问题，以使电池箱1内的多个电池模组2能够达到同等的冷却效果，提高电池模组2的寿命和系统安全性。尤其，当电池模组2较多且多层布置时，通过使用上述电池模组冷却系统，冷却效果会大幅提高，从而避免了电池模组2的温度过高，且温度分布不均的现象，降低了安全隐患，提高了电池寿命。

如图3所示，为了保证位于不同位置的电池模组2能够分配到相同的风量，出风孔51离主风道4越远，出风孔51之间的间距越小，出风孔51的面积越大。当支风道5内的风压减小后，由于出风孔51变密集和/或出风孔51的面积变大，使支风道5排出的风量仍能保持不变，以弥补风压不足带来的风量减小，使不同位置的电池模组2的冷却效果相同。

如图3所示，出风孔51的形状最好为长条形孔，出风孔51的延伸方向与支风道5的延伸方向相同，使冷风能顺利地从出风孔51吹出。

如图5和图6所示，电池模组2的数量为多个，多个支风道5从多个电池模组2的中间穿过。支风道5的形状和位置，根据电池模组2的位置而设计。例如，当多个电池模组2沿竖直方向排列成两列，多个支风道5可位于两列电池模组2的中间。电池箱1内还设有多根横梁，主风道4与支风道5可固定在横梁上。

如图2所示，主风道4与支风道5连通的管口设有导向片41，导向片41沿主风道4、支风道5的气体流动方向延伸。冷风在主风道4流动至支风道5中时，由于需要转变风向，部分冷风会撞上主风道4的内壁后返回，这样导致能量浪费，制冷效率下降。为了减少冷风的返回量，可设计导向片41，通过该导向片41，对冷风起到导向的作用，将大部分冷风导入支风道5中。

如图1所示，冷却装置3的数量为多个，多个冷却装置3的冷风出口通过整流通道7与主风道4相连通。多个冷却装置3的冷风出口输出的冷风通过整流通道7整流后，再流入主风道4中。

其中，冷却装置3为空调或风扇。由于空调的制冷效果比风扇好，采用空调作为冷却装置3，能更加有效地对电池模组2进行冷却。

如图1至图3所示，主风道4与整流通道7的对接，通过法兰、螺钉连接。支风道5与主风道4对接可通过螺钉或焊接的方式。主风道4与支风道5设计成方管形，便于加工与安装，材质为冷轧钢板，表面作防锈处理。

如图1、图4至图6所示，电池模组冷却系统还包括电气控制模块6、多个温度监测探头，温度监测探头设置于电池模组2内、冷却装置3的回风口，电气控制模块6与温度监测探头、冷却装置3之间信号连接。温度监测探头用于检测电池模组2、冷却装置3的回风口的温度，并将温度数据传送给电气控制模块6，电气控制模块6根据温度数据判断是否打开或关闭冷却装置3及是否要调整冷却装置3的制冷效率等。例如，当温度监测探头监测到电池模组2的温度超过设定温度，电气控制模块6打开冷却装置3进行制冷，对电池模组2进行降温，直至到设定下限温度时冷却装置3关闭。

电池模组冷却系统还包括温度显示屏8，温度显示屏8安装在电池箱1的外表面上，温度显示屏8与电气控制模块6之间信号连接。温度显示屏8可实时显示电池箱1内部的各个区域的温度，供外部的操作人员观察。

如图4至图6所示为本发明的电池包，电池包包括电池箱1、电池模组2和至少一套上述电池模组冷却系统，电池模组2、电池模组冷却系统位于电池箱1内。

为了保证制冷效果，可将电池箱1的内部空间通过隔板9隔成至少两个独立空间，每个独立空间内设置有一套电池模组冷却系统。

下面介绍一款应用于大型AGV自动运行车的锂电池动力电池包，主要参数为：额定电压660V，电池容量150KWh，额定输出功率150KW，最大输出功率360KW，单个空调制冷量800W。其电池箱的尺寸可设计为3.6m×1.5m×1.5m，电池管理系统通过通讯线束与监控系统连接。电池箱对外的动力接口与通讯接口整合成一个接头，实现与AGV的快速连接。

其锂电池动力电池包具体为：

1)在电池箱1的两端侧壁上安装有四只空调，空调与电池箱1之间通过法兰连接，在结合处增加了密封垫以保证密封。空调的室外机的出风口采用对称的方式，使得两个室外机的出风口分别朝向不同的方向，互不干扰，效果较好。

2)在电池箱1的内部分别安装有三层电池模组2，支风道5布置在每层电池模组2的中间，冷风从支风道5向两侧的电池模组2吹出。空调的冷风通过支风道5输送到电池箱1的各个位置，对电池模组2进行冷却，风道的设计如前所述。

3)电池包的内部还安装有电池管理系统、监控系统、高压电路、电压转换装置、低压电路、冷却系统。内部的电池模组2通过直流功率线相互连接形成高压电路，高压电路通过电压转换装置与低压电路连接，低压电路通过直流功率线与电池管理系统、监控系统、冷却系统连接，实现电池包的动力输送及信号传输。

4)为避免风道过长，在本方案中电池模组冷却系统设计为对称分布，中间用隔板9隔开，使两部分的风道互不影响。

综上所述，本发明提供了一种电池模组冷却系统及电池包，在电池包内部将风道布置在中间，电池模组布置在风道的两侧，冷风从冷却装置3的冷风出口进入到主风道4，之后再分别进入多个支风道5，支风道5上开设有疏密不同的出风孔51，电池模组2分布在支风道5的两侧，冷风从出风孔51中喷出来，进入到各电池模组2之间，带走从电池模组2表面散发出来的热量，最后进入到冷却装置3的回风口，形成一个冷却循环。电池模组2的内部布置有若干温度监测探头，当达到设定的温度时，冷却装置3开启主动对电池模组2进行冷却，通过持续的循环工作对电池模组2进行降温，使电池模组2始终保持在合适的工作温度范围内。

本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种电池模组冷却系统，用于冷却位于电池箱(1)内的电池模组(2)，其特征在于：所述电池模组冷却系统包括冷却装置(3)、主风道(4)和多个支风道(5)，所述冷却装置(3)的冷风出口通过所述主风道(4)与多个所述支风道(5)相连通，所述支风道(5)伸至所述电池模组(2)的侧边，所述支风道(5)面向所述电池模组(2)的表面设有多个出风孔(51)。

2.如权利要求1所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述出风孔(51)离所述主风道(4)越远，所述出风孔(51)之间的间距越小，和/或所述出风孔(51)的面积越大。

3.如权利要求1所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述出风孔(51)为长条形孔，所述出风孔(51)的延伸方向与所述支风道(5)的延伸方向相同。

4.如权利要求1所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述电池模组(2)的数量为多个，多个所述支风道(5)从多个所述电池模组(2)的中间穿过。

5.如权利要求4所述的电池模组冷却系统，其特征在于：多个所述电池模组(2)沿竖直方向排列成两列，多个所述支风道(5)位于两列所述电池模组(2)的中间。

6.如权利要求1所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述主风道(4)与所述支风道(5)连通的管口设有导向片(41)，所述导向片(41)沿所述主风道(4)、支风道(5)的气体流动方向延伸。

7.如权利要求1所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述电池模组冷却系统还包括电气控制模块(6)、多个温度监测探头，所述温度监测探头设置于所述电池模组(2)内、所述冷却装置(3)的回风口，所述电气控制模块(6)与所述温度监测探头、冷却装置(3)之间信号连接。

8.如权利要求7所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述电池模组冷却系统还包括温度显示屏(8)，所述温度显示屏(8)安装在所述电池箱(1)的外表面上，所述温度显示屏(8)与所述电气控制模块(6)之间信号连接。

9.如权利要求1所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述冷却装置(3)的数量为多个，多个所述冷却装置(3)的冷风出口通过整流通道(7)与所述主风道(4)相连通。

10.如权利要求1所述的电池模组冷却系统，其特征在于：所述冷却装置(3)为空调或风扇。

11.一种电池包，其特征在于：所述电池包包括电池箱(1)、电池模组(2)和至少一套权利要求1至10任一项所述的电池模组冷却系统，所述电池模组(2)、电池模组冷却系统位于所述电池箱(1)内。

12.如权利要求11所述的电池包，其特征在于：所述电池箱(1)的内部空间通过隔板(9)隔成至少两个独立空间，每个所述独立空间内设置有一套所述电池模组冷却系统。