CN108987641A - 电池箱和车辆 - Google Patents

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彭楚堂
张强
陈龙
李勉
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郭亦涵
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Abstract

本发明提供了一种电池箱和车辆，其中电池箱包括：箱体；电池模组，多个电池模组装在箱体内，电池模组内装有电池；热管，设置在电池模组内，热管与电池的壳体相接触，用于吸收壳体上的热量；散热装置，用于对热管散热，进而提高了电池箱的散热效率，防止电池温度升高影响使用寿命以及造成安全隐患。

Description

电池箱和车辆
技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及一种电池箱和车辆。
背景技术
随着国家政策的出台和新能源动力车推广，电池，特别是比能量较高的动力电池越来越受到关注，有关电池箱材料选型、结构设计、冷却方式等设计也成为当前研究的主题。
新能源汽车在不同的运行状况下，电池系统由于自身具有一定内阻，在输出功率、电能的同时将产生一定的热量，之后热量逐渐积累致使电池温度上升，温度过高将影响电池的寿命并容易产生安全隐患。通常要求在高倍率充放电过程的中，需要控制电池温度在55℃以下，以满足电池在长时间工况下的使用寿命，并防止因过热造成危险，装有电池的电池箱体必须通过国家规定的动力电池包安全性能强检要求，才能装车公告使用。
因此，合理设计电池箱的结构，提高电池箱的散热性能，是现有技术中亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种电池箱和车辆，以提高电池箱的散热性能。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种电池箱，包括：
箱体；
电池模组，多个电池模组装在箱体内，电池模组内装有电池；
热管，设置在电池模组内，热管与电池的壳体相接触，用于吸收壳体上的热量；
散热装置，用于对热管散热。
可选的，散热装置设置在电池具有电池极柱的一侧并与电池极柱绝缘接触，散热装置还用于对电池极柱散热。
可选的，还包括：导电排，套接在电池极柱上，可选择地将多个电池串联或并联起来；
散热装置设置在电池具有电池极柱的一侧并与导电排和/或电池极柱绝缘接触。
可选的，散热装置包括：散热器和绝缘导热层；
绝缘导热层位于电池具有电池极柱的一侧，并与电池极柱直接和/或间接接触，散热器与绝缘导热层远离电池的一面相贴合。
可选的，绝缘导热层为导热硅胶、陶瓷片或内嵌有导热陶瓷片的导热硅胶。
可选的，散热器包括：底板和散热翅片；
绝缘导热层设置在底板的一面上，多个散热翅片间隔设置在底板远离绝缘导热层的一面上。
可选的，还包括：盖板；
盖板与箱体相适配，用于封闭箱体。
可选的，盖板上设置有至少一个开孔，开孔中设置有风扇，用于对散热装置进行散热。
可选的，热管的内部装有冷媒。
可选的，散热装置设置在电池具有电池极柱的一侧，热管包括第一管段和第二管段；
第一管段的延伸方向与第二管段的延伸方向相垂直，贴合在散热装置靠近电池的一面上；
第二管段的延伸方向与电池的高度方向相同，贴合在壳体的侧壁上。
可选的，热管还包括第三管段；
第三管段位于第二管段远离第一管段的一端，第三管段的延伸方向与第二管段的延伸方向相垂直，贴合在壳体的底面。
可选的，电池模组的内部设置有隔断结构，隔断结构将电池模组的内部划分为多个彼此绝缘的隔断空间，电池设置在隔断空间内。
可选的，还包括：电池管理系统，用于控制电池模组；
当包括风扇时，电池管理系统还用于控制风扇。
本申请还提出一种车辆，本申请提出的任一的电池箱。
本发明提出了一种电池箱和车辆，其中电池的壳体上贴合设置有热管，用于吸收电池壳体上的热量，并通过散热装置对热管进行散热，进而提高了电池箱的散热效率，防止电池温度升高影响使用寿命以及造成安全隐患。
附图说明
图1为本申请实施例中一种电池箱的爆炸图；
图2为本申请实施例中另一种电池箱的爆炸图；
图3为本申请实施例中一种电池模组装在电池箱内的立体图；
图4为本申请实施例中一种电池模组装在电池箱内的爆炸图。
图中附图标记：1、箱体；2、电池模组；21、电池；3、散热装置；31、散热器；311、底板；312、散热翅片；32、绝缘导热层；4、导电排；5、盖板；51、风扇；6、热管；7、电池管理系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
在现有技术中，电池箱内常常装载有数十个乃至上百个单体方形铝壳电池，方形铝壳电池往往依次并排放置在电池箱的箱体内，这些方形铝壳电池在使用过程中，由于内阻等原因，将产生大量热量，这些热量难以释放到环境中，导致电池箱内温度逐渐上升，高温将缩短电池的使用寿命并容易产生安全隐患，因此，本申请提出一种电池箱，以增强电池箱的散热性能。
请参看图1-图4，本申请提出了一种电池箱，包括：箱体1、电池模组2和散热装置3。其中，箱体1可以是一侧就有开孔的方形箱体，优选采用导热绝缘材料制备。电池模组2的个数为一个或多个，多个所述电池模组2装在所述箱体1内，即电池模组2安装在箱体1内部，各个电池模组彼此优选绝缘设置，可以在相邻的两个电池模组之间灌入绝缘胶体，或者贴导热硅胶垫的方式使得各个电池模组彼此绝缘。所述电池模组2内装有电池21，电池21可以依次并排设置，任意一个电池与相邻的电池之间绝缘设置，以防止漏电造成危险，电池21优选为方形铝壳电池，其具有电池极柱，包括正极极柱和负极极柱，电池极柱突出于电池的壳体，电池极柱优选位于电池远离箱体1的底板的一侧，向上突出设置；热管6，设置在所述电池模组2内，所述热管6与所述电池21的壳体相接触，用于吸收所述壳体上的热量；散热装置3，用于对所述热管6散热。散热装置可以是风扇、相变吸热材料，通过热管6快速吸收电池壳体上的热量，从而防止电池壳体过热，进而提高了电池箱的散热效率，防止电池温度升高影响使用寿命以及造成安全隐患。
优选地，在一些可选的实施例中，所述散热装置3设置在所述电池21具有电池极柱的一侧并与所述电池极柱绝缘接触，所述散热装置还用于对所述电池极柱散热。即散热装置3设置在所述电池21具有电池极柱的一侧，与所述电池21的电池极柱直接和/或间接绝缘接触，用于通过所述电池极柱对电池散热。在本实施例中，散热装置3可以是任意可以散热的机械装置，例如可以是水冷管，其内部为中空结构并装有冷凝液，水冷管可以盘绕在电池极柱上，连接各个电池的电池极柱，并且在水冷管上涂覆有绝缘胶，以使得防止电池与水冷管绝缘。或者，采用绝缘材料制备水冷管。散热装置还可以是相变散热装置，例如将相变材料罩设在电池极柱上，并且相变材料靠近电池极柱的一面上开设有多个定位孔，电池极柱插入该定位孔中，利用相变材料吸收电池极柱上的热量。需要注意的是，散热装置3与电池极柱可以不直接接触，而是间接接触，例如设置一个导热件，该导热件分别与电池和散热装置相连接，将电池的热量先传到电极柱上，再传到导热件上，然后传到散热装置上。电池在使用中通常设置电池极柱朝上，散热装置设置在电池极柱的上方，当电池产生热量时，热量倾向于向上方传递，因此热量倾向于通过电池极柱传递至散热装置，并且电池模组内的空气受热时也易于向上运动从而与散热装置相接触。本申请充分利用热量倾向于向上传递的特性，将电池产生的热量通过散热装置进行散热，从而提高了电池箱的散热效率，防止电池温度升高影响使用寿命以及造成安全隐患。
优选地，在一些可选的实施例中，本申请提出的电池箱，还包括：导电排4，套接在所述电池极柱上，可选择地将多个所述电池21串联或并联起来。导电排4可以是铜排或者铝排，所述散热装置3设置在所述电池21具有电池极柱的一侧，所述散热装置3与所述导电排4和/或所述电池极柱绝缘接触。在本实施例中，散热装置3可以只与电池极柱相接触、只与导电排相接触或者同时与电极极柱以及导电排相接触。在本实施例中，电池的电池极柱均位于电池远离箱体的箱底一侧，导电排套接在电池极柱上，通常用于串并联电池，因此电池极柱上的热量会传递到导电排上。当导电排与散热装置相接触时，电池极柱上的热量会通过导电排传递到散热装置上，相当于通过导电排扩大了电池极柱与散热装置的接触面积，从而加速了电池极柱上的热量向散热装置上传递，进而提高了散热效率。
优选地，在一些可选的实施例中，所述散热装置3位于所述电池21具有所述电池极柱的一侧，包括：散热器31和绝缘导热层32；所述绝缘导热层32与所述电池极柱直接和/或间接接触，所述散热器31与所述绝缘导热层32远离所述电池21的一面相接触。在本实施例中，绝缘导热层32设置在散热器31与电池之间，绝缘导热层32不导电，所以它可以同时与电池的正极极柱和负极极柱相接触，而不用担心短路问题，即对于任一电池其可以同时通过两个极柱向散热装置传递热量，进而增加了散热效率。优选地，绝缘导热层32设置为箱体1的横截面面积相同，即尽可能大的设置绝缘导热层的面积，使得所有电池电极都与绝缘导热层相接触，这样可以使得电池模组2各处的温度尽可能的均匀，防止均布过热，并且增加了散热面积，有利于散热。将散热器31设置在绝缘导热层的另一侧，实际使用过程中，沿竖直方向从下向上依次是箱体1、装有电池21的电池模组2、绝缘导热层32和散热器31，如果装有导电排4，则导电排4位于电池21与绝缘导热层32之间。因此热量从电池21内产生向上传递到绝缘导热层32，绝缘导热层32的上表面与散热器31相接触，散热器31将绝缘导热层32上表面的热量散发到空气中，在本实施例中，散热器31可以是风扇也可以是相变材料。
优选地，在一些可选的实施例中，所述绝缘导热层32为导热硅胶、陶瓷片或内嵌有导热陶瓷片的导热硅胶。导热硅胶的成本低，柔韧性好，适宜与电池具有电池极柱的一面的形状相适配，不易被破坏。陶瓷片的导热系数较高具有较好的导热效果，但是由于其脆性，易于被破坏，因此优选选择将陶瓷片嵌入导热硅胶中，既能提高绝缘导热层的导热系数，增强导热效果，又能与电池具有电池极柱一侧的形状相适配，从而尽可能的增加绝缘导热层与电池极柱和/或导电排的接触面积，从而提高热传导效率，增强散热效果。
优选地，在一些可选的实施例中，所述散热器31包括：底板311和散热翅片312；所述绝缘导热层32设置在所述底板311的一面上，多个所述散热翅片312间隔设置在所述底板311远离所述绝缘导热层32的一面上。散热器31可以采用铝、铜或碳材料制备，优选采用铝或碳材料制备，在具有良好的导热效果的同时降低重量。底板311的尺寸与绝缘导热层的尺寸相匹配，使得接触面积最大，并且两者紧密贴合在一起，可以用胶固定防止绝缘导热层32相对底板311发生位移。在底板311的另一面设置间隔设置的散热翅片312从而增加散热器31与空气之间的接触面积，散热翅片312的间隙形成通风通道，优选地，散热翅片上开设有多个通孔口，使得散热翅片的各个间隙彼此联通，使得间隙中没有“死区”的存在，从而防止局部过热，保证整体的热量分布均匀。
优选地，在一些可选的实施例中，电池箱还包括盖板5；所述散热装置3可以位于所述电池21具有所述电池极柱的一侧，所述盖板5可以设置在所述散热装置3的远离所述电池21的一侧；所述盖板5与所述箱体1相适配，用于封闭所述箱体1。可选的，所述盖板5上设置有至少一个开孔，所述开孔中设置有风扇51，用于对所述散热装置3进行散热。在盖板5上设置开孔，从而帮助散热装置散热，通过增加风扇51，增加气流流动。需要注意的是，可以在箱体的底部和/或侧部开设通风口，当风扇转动时，气流可以从通风口吸入，在风扇的驱动下从盖板上的开孔流出，使得气流流经整个电池模组内的所有电池，从而加速散热，需要注意的是，可以同时在绝缘导热层和散热器的底板上也对应增设孔洞，增加气流流速。
优选地，在一些可选的实施例中，热管盘绕电池的侧壁设置，和/或热管与电池的底部相接触，从而将电池的侧壁和/或底部的热量传递到散热装置上。可选的，所述热管6的内部装有冷媒。通过冷媒流动，可以加速热量传递，并且冷媒的热容往往较大，可以吸收较多的热量，加速热传递并防止电池的温度过快增加。冷媒可以是水或有机溶剂。
优选地，在一些可选的实施例中，所述热管6依次包括第一管段和第二管段；所述第一管段的延伸方向与所述第二管段的延伸方向相垂直，贴合在所述散热装置靠近所述电池的一面上；所述第二管段的延伸方向与所述电池的高度方向相同，贴合在所述壳体的侧壁上；可选的，还包括和第三管段，所述第三管段位于所述第二管段远离所述第一管段的一端，所述第三管段的延伸方向与所述第二管段的延伸方向相垂直，贴合在所述壳体的底面。请参看图1，热管6可以设置为Z型，热管的顶端弯折形成第一管段，热管的底端弯折形成第三管段，第三管段插入电池的底部，与电池的底面相贴合，一方面将电池底部的热量传递到散热装置上，另一方面保证热管与电池之间的连接强度，实现电池与热管6之间的卡接，防止热管相对电池发生位移。
优选地，在一些可选的实施例中，所述电池模组2的内部设置有隔断结构，所述隔断结构将所述电池模组的内部划分为多个彼此绝缘的隔断空间，所述电池设置在所述隔断空间内。由于电池在充放电过程中发热量集中，如果单一模组内放置太多电池时，电池之间本身就会散发出大量的热量，因此设计隔断结构，一是防止多个电池布置在同一个模组内，造成电池水平方向限位困难，二是减少多个电池叠加到一个模组内造成散热集中导致热量散不出去，从而影响电池的使用寿命；本发明电池模组不受材料的限制，可以是铝合金、镁合金、复合材料、碳纤维等，具有轻量化、导热散热好的材料。
优选地，在一些可选的实施例中，电池箱还包括：电池管理系统7，用于控制所述电池模组2；当包括风扇51时，所述电池管理系统7还用于控制所述风扇51。可选的，可以在电池箱内设置多个温度传感器，实时监测电池箱内各处的温度，从而控制电池箱的整体温度。
以下提出一本申请的优选实施例。
本发明动力电池箱包括方形电池、铝排、导热硅胶垫、热管、陶瓷片、3个电池模组、箱体、盖板和电池管理系统等。
首先通过人工或者机器人的方式，将方形电池装入到电池模组的箱体中，可以通过灌胶和贴导热硅胶垫的方式实现电池模组之间的绝缘，之后在电池正负极柱上按照工艺要求布置不同结构的铝排或者铜排，并通过螺栓紧固或者焊接的方式将铝排与电池正负极进行固定，形成动力电池的串并联，铝散热器下表面粘贴导热胶的导热硅胶垫，从而防止导热硅胶垫滑动，将散热器盖住电池铝排上部，散热器与下箱体之间布置密封胶条，通过螺栓进行紧固固定，形成一个密封的电池箱。
其中箱体的结构为铝合金拼接加胶进行固定联接，电池模组设计隔断结构，由于电池在充放电过程中发热量集中，如果单一电池模组内放置太多电池时，电池之间本身就会散发出大量的热量，因此设计隔断的结构，一是分割多个电池布置在同一个电池模组内，造成电池在水平方向限位困难，二是减少多个电池叠加到一个电池模组内造成散热集中导致热量散不出去，从而影响电池的使用寿命；本发明电池模组不受材料的限制，可以是铝合金、镁合金、复合材料、碳纤维等，具有轻量化、导热散热好的材料。
箱体整体导热散热方案实施：电池在充放电过程中，其每个面都会发出一定的热量，因此采用风冷系统就必须将各部分的热量，都尽可能的导出外部。当动力电池在充电过程中电池上部热量导出方式：电池上部的温度通过铝排传递到导热硅胶垫上，导热硅胶垫与铝散热器精密结合，散热器并将导热硅胶垫压缩一定范围，以保证两者更好接触，铝散热器的热量通过上盖风扇进行冷却，因此实现了电池上部热量的冷却；电池上部的热量通过铝排传递到陶瓷片上，陶瓷片的导热系数较高，当动力电池箱体内的温度超过35度时，控制系统即可控制箱体外部风扇进行抽风来冷却上散热器表面，散热器与陶瓷片精密结合，由于上散热器为铝合金散热器，其可以将的冷却每个电池模组，从而实现电池的冷却。电池侧边热量导出实施过程为，电池侧边的热量通过热管迅速的将热量热传导到上散热器上，上散热器通过风扇将热量带到空气中，因此实现了动力电池的整体冷却。
本申请还提出一种车辆，包括本申请提出的任一项所述的电池箱。
本发明提出了一种电池箱和车辆，其中电池的壳体上贴合设置有热管，用于吸收电池壳体上的热量，并通过散热装置对热管进行散热，进而提高了电池箱的散热效率，防止电池温度升高影响使用寿命以及造成安全隐患。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (14)

1.一种电池箱，其特征在于，包括：
箱体(1)；
电池模组(2)，多个所述电池模组(2)装在所述箱体(1)内，所述电池模组(2)内装有电池(21)；
热管(6)，设置在所述电池模组(2)内，所述热管(6)与所述电池(21)的壳体相接触，用于吸收所述壳体上的热量；
散热装置(3)，用于对所述热管(6)散热。
2.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述散热装置(3)设置在所述电池(21)具有电池极柱的一侧并与所述电池极柱绝缘接触，所述散热装置还用于对所述电池极柱散热。
3.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，还包括：导电排(4)，套接在所述电池极柱上，可选择地将多个所述电池(21)串联或并联起来；
所述散热装置(3)设置在所述电池(21)具有电池极柱的一侧并与所述导电排(4)和/或所述电池极柱绝缘接触。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池箱，其特征在于，所述散热装置(3)包括：散热器(31)和绝缘导热层(32)；
所述绝缘导热层(32)位于所述电池具有电池极柱的一侧，并与所述电池极柱直接和/或间接接触，所述散热器(31)与所述绝缘导热层(32)远离所述电池(21)的一面相贴合。
5.根据权利要求4所述的电池箱，其特征在于，所述绝缘导热层(32)为导热硅胶、陶瓷片或内嵌有导热陶瓷片的导热硅胶。
6.根据权利要求5所述的电池箱，其特征在于，所述散热器(31)包括：底板(311)和散热翅片(312)；
所述绝缘导热层(32)设置在所述底板(311)的一面上，多个所述散热翅片(312)间隔设置在所述底板(311)远离所述绝缘导热层(32)的一面上。
7.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，还包括：盖板(5)；
所述盖板(5)与所述箱体(1)相适配，用于封闭所述箱体(1)。
8.根据权利要求7所述的电池箱，其特征在于，所述盖板(5)上设置有至少一个开孔，所述开孔中设置有风扇(51)，用于对所述散热装置(3)进行散热。
9.根据权利要求1-3或5-8任一项所述的电池箱，其特征在于，所述热管(6)的内部装有冷媒。
10.根据权利要求1-3或5-8任一项所述的电池箱，其特征在于，所述散热装置(3)设置在所述电池(21)具有电池极柱的一侧，所述热管(6)包括第一管段和第二管段；
所述第一管段的延伸方向与所述第二管段的延伸方向相垂直，贴合在所述散热装置靠近所述电池的一面上；
所述第二管段的延伸方向与所述电池的高度方向相同，贴合在所述壳体的侧壁上。
11.根据权利要求10所述的电池箱，其特征在于，所述热管(6)还包括第三管段；
所述第三管段位于所述第二管段远离所述第一管段的一端，所述第三管段的延伸方向与所述第二管段的延伸方向相垂直，贴合在所述壳体的底面。
12.根据权利要求1-3、5-8或11任一项所述的电池箱，其特征在于，
所述电池模组(2)的内部设置有隔断结构，所述隔断结构将所述电池模组(2)的内部划分为多个彼此绝缘的隔断空间，所述电池设置在所述隔断空间内。
13.根据权利要求1-3、5-8或11任一项所述的电池箱，其特征在于，还包括：电池管理系统(7)，用于控制所述电池模组(2)；
当包括风扇(41)时，所述电池管理系统(7)还用于控制所述风扇(411)。
14.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的电池箱。
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