CN109378421A - 一种电池箱、电池散热系统以及电动车 - Google Patents

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张羽
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Abstract

本发明提供了一种电池箱、电池散热系统以及电动车，涉及电池散热技术领域，该电池箱包括箱体和相变热管组，箱体内设置有多个电芯发热组件，相变热管组固定设置在箱体的内侧表面并分别与多个电芯发热组件连接，箱体与相变热管组相对的外侧表面具有冷凝区，冷凝区设置有散热结构，用于对冷凝区进行散热。利用相变热管组的高导热性能，使得箱体内部各个电芯发热组件产生的热量能够快速传导，均衡了各模组之间的温度，在箱体外设置冷凝区，并通过散热结构进行散热，达到了快速散热的目的，无需额外设置散热系统极大程度地减小了电池箱的尺寸。

Description

一种电池箱、电池散热系统以及电动车
技术领域
本发明涉及电池散热技术领域，具体而言，涉及一种电池箱、电池散热系统以及电动车。
背景技术
电动大巴电池箱作为关键部件是整车动力的来源，起着十分重要的作用。电池箱的散热问题一直是行业内很难解决的问题。行业内目前主要的散热方式是利用铝箱体或钣金箱体进行散热，或者冷却液进行散热，以上散热方法存在一些问题:
1.通过利用箱体散热翅片或箱体整体散热的方案时，箱体的散热翅片体积会很大，能量密度低，散热效果差；
2.同时如果利用液体冷却电池箱，需要附带冷却液循环系统，增加了散热零部件，降低整车效率，且对车辆空间要求很高；
3.以上两种方法均对内部不同模组进行独立散热，不能够达到模组间均衡温度的效果。
有鉴于此，设计制造出一种，散热效果好，同时能够对内部模组均匀散热，无需额外设置冷却液循环系统的电池箱就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池箱，散热效果好，时能够对内部模组均匀散热，无需额外设置冷却液循环系统。
本发明的另一目的在于提供一种电池散热系统，能够对电池箱进行有效散热，散热效果好。
本发明的另一目的在于提供一种电动车，能够对电池箱进行有效散热，散热效果好，有效的解决高功率密度电池的散热问题，不会增加其他散热系统，提高整车效率。
本发明是采用以下的技术方案来实现的。
一种电池箱，包括箱体和相变热管组，箱体内设置有多个电芯发热组件，相变热管组固定设置在箱体的内侧表面并分别与多个电芯发热组件连接，箱体与相变热管组相对的外侧表面具有冷凝区，冷凝区设置有散热结构，用于对冷凝区进行散热。
进一步地，箱体包括下箱本体和上箱盖，电芯发热组件容置在下箱本体内，上箱盖盖设在下箱本体上，相变热管设置在上箱盖的内侧表面，上箱盖的外侧表面具有冷凝区。
进一步地，散热结构包括多个散热翅片，多个散热翅片间隔设置在冷凝区并与上箱盖固定连接。
进一步地，散热结构还包括风机和导风盖，导风盖盖设在冷凝区并形成导风通道，且导风盖上开设有与导风通道连通的安装孔，风机设置在安装孔上。
进一步地，每个电芯发热组件包括电芯模块和导电铝排，电芯模块设置在箱体内，导电铝排与电芯模块连接并与相变热管连接，以向相变热管传递热量。
一种电池散热系统，包括水冷管道和电池箱，电池箱包括箱体和相变热管组，箱体内设置有多个电芯发热组件，相变热管组固定设置在箱体的内侧表面并分别与多个电芯发热组件连接，箱体与相变热管组相对的外侧表面具有冷凝区，冷凝区设置有散热结构，用于对冷凝区进行散热。水冷管道设置在冷凝区，用于冷却箱体。
进一步地，电池散热系统还包括空调器，空调器具有冷凝出水管，冷凝出水管与水冷管道连接。
进一步地，电池箱和水冷管道均为多个，多个水冷管道分别设置在多个冷凝区，冷凝出水管分别与多个水冷管道连接，且每个水冷管道与冷凝出水管的连接处设置有控制截止阀。
进一步地，冷凝出水管上还设置有蓄水箱。
一种电动车，包括车体和电池散热系统，电池散热系统包括水冷管道和电池箱，电池箱包括箱体和相变热管组，箱体内设置有多个电芯发热组件，相变热管组固定设置在箱体的内侧表面并分别与多个电芯发热组件连接，箱体与相变热管组相对的外侧表面具有冷凝区，冷凝区设置有散热结构，用于对冷凝区进行散热。水冷管道设置在冷凝区，用于冷却箱体。车体上设置有电池仓，电池箱设置在电池仓内。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种电池箱，通过将相变热管组固定设置在箱体的内侧表面并分别与多个电芯发热组件连接，且箱体与相变热管组相对的外侧表面具有冷凝区，冷凝区设置有散热结构。本发明利用相变热管组的高导热性能，使得箱体内部各个电芯发热组件产生的热量能够快速传导，均衡了各模组之间的温度，在箱体外设置冷凝区，并通过散热结构进行散热，达到了快速散热的目的，无需额外设置散热系统极大程度地减小了电池箱的尺寸。相较于现有技术，本发明提供的一种电池箱，使得各电芯发热组件温度均衡并能快速散热，解决了高功率密度下风冷散热电池箱或翅片尺寸过大的问题，同时还避免了增加散热零部件，极大程度的减小电池箱的尺寸，做到高功率密度电池箱有效快速的散热，并均衡内部不同模组温度，保证电池寿命。
本发明提供的一种电池散热系统，通过设置水冷管道对冷凝区进行水冷，进一步提高了散热效果。同时将空调器的冷凝出水管与水冷管道连接，利用冷凝水来加速冷却，避免了额外设置水冷装置，极大程度地减小了电池箱的尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的电池箱的结构示意图；
图2为本发明第二实施例提供的电池箱的结构示意图；
图3为本发明第三实施例提供的电动车的结构示意图；
图4为本发明第四实施例提供的电动车的结构示意图。
图标：10-电动车；100-电池箱；110-箱体；111-下箱本体；113-上箱盖；115-冷凝区；130-相变热管组；150-电芯发热组件；151-电芯模块；153-导电铝排；170-散热结构；171-散热翅片；173-风机；175-导风盖；200-电池散热系统；210-空调器；211-冷凝出水管；230-水冷管道；231-控制截止阀；250-蓄水箱；300-车体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
第一实施例
参见图1，本实施例提供了一种电池箱100，安装在电动车的电池仓内，该电池箱100包括箱体110和相变热管组130，箱体110内设置有多个电芯发热组件150，相变热管组130固定设置在箱体110的内侧表面并分别与多个电芯发热组件150连接，箱体110与相变热管组130相对的外侧表面具有冷凝区115，冷凝区115设置有散热结构170，用于对冷凝区115进行散热。
需要说明的是，相变热管组130具有多根相变换热管，每根相变换热管利用内部的介质相变进行快速散热，具有传热效率高，传热温差小的特点，能够迅速将箱体110内部电芯发热组件150工作时产生的热量传递到箱体110外侧。同时箱体110外侧设置有与相变热管组130相对的冷凝区115，能够保证相变热管组130能够快速冷凝，达到箱体110外侧整体的温度均匀，避免温度集中，更有利于散热箱体110外侧的热量，起到降温的作用。
每个电芯发热组件150包括电芯模块151和导电铝排153，电芯模块151设置在箱体110内，导电铝排153与电芯模块151连接并与相变热管组130连接，以向相变热管组130传递热量。具体地，相变热管组130通过固体绝缘导热材料与多个导电铝排153接触，从而促使电芯模块151之间也有热量传导，降低各个电芯模块151之间的温差，提高电池寿命，有利于整车运行。
箱体110包括下箱本体111和上箱盖113，电芯发热组件150容置在下箱本体111内，上箱盖113盖设在下箱本体111上，相变热管组130设置在上箱盖113的内侧表面，上箱盖113的外侧表面具有冷凝区115。具体地，上箱盖113通过螺栓等连接件可拆卸地盖合在下箱本体111上。
需要说明的是，在本实施例其他较佳的实施例中，相变热管组130也设置在下箱本体111的底侧或者内侧壁上。对于相变热管组130安装位置的改变，只要在箱体110范围之内，且原理及特征并无实质性改变的均在本发明的保护范围之内。
在本实施例中，下箱本体111呈矩形体状并采用铝或者钣金制成，上箱盖113由铝压铸制成，均具有良好的导热性能。当然，此处下箱本体111与上箱盖113也可以采用其他导热性能良好的材料制成，例如铜或者钢等，在此不作具体限定。
在本实施例中，下箱本体111内部的电芯模块151以及导电铝排153有电流通过并产生热量，温度升高，产生的热量通过下箱本体111和上箱盖113进行散热，具体而言，由于上箱盖113的内侧表面设置有相变热管组130，外侧具有冷凝区115，故大部分热量通过上箱盖113散去。
散热结构170包括多个散热翅片171，多个散热翅片171间隔设置在冷凝区115并与上箱盖113固定连接。具体地，每个散热翅片171均呈矩形柱状并垂直于上箱盖113的表面向上伸出，且多个散热翅片171阵列设置，保证散热的均匀。当然，此处散热翅片171的形状也可以是圆柱状或扁平凸片状，在此不作具体限定，只要散热翅片171的形状能够增大散热面积，均在本发明的保护范围之内。
综上所述，本实施例提供了一种电池箱100，利用相变热管组130的高导热性能，使得箱体110内部各个电芯发热组件150产生的热量能够快速传导，均衡了各模组之间的温度，在箱体110外设置冷凝区115，并通过散热翅片171进行散热，达到了快速散热的目的，无需额外设置散热系统极大程度地减小了电池箱100的尺寸。
第二实施例
参见图2，本实施例提供了一种电池箱100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。与第一实施例相比，本实施例的不同之处在于散热结构170。
电池箱100包括箱体110和相变热管组130，箱体110内设置有多个电芯发热组件150，相变热管组130固定设置在箱体110的内侧表面并分别与多个电芯发热组件150连接，箱体110与相变热管组130相对的外侧表面具有冷凝区115，冷凝区115设置有散热结构170，用于对冷凝区115进行散热。
箱体110包括下箱本体111和上箱盖113，电芯发热组件150容置在下箱本体111内，上箱盖113盖设在下箱本体111上，相变热管组130设置在上箱盖113的内侧表面，上箱盖113的外侧表面具有冷凝区115。
散热结构170包括多个散热翅片171、风机173和导风盖175，多个散热翅片171间隔设置在冷凝区115并与上箱盖113固定连接，导风盖175盖设在冷凝区115并形成导风通道，且导风盖175上开设有与导风通道连通的安装孔，风机173设置在安装孔上。
在本实施例中，导风盖175上开设有三个安装孔，每个安装孔上均设置有风机173，通过风机173和导风通道的配合作用对上盖进行强制风冷散热，可以增加散热翅片171的散热能力。
需要说明的是，本实施例中风机173采用轴流风机173，设置在导风盖175的上端，直接对散热翅片171或者上箱盖113进行风冷散热。当然，此处风机173也可以是离心风机173或者贯流风机173等其他起到加速空气流动作用的风机173，在此不作具体限定。
在本发明其他较佳的实施例中，导风盖175整体盖设在冷凝区115并形成导风通道，风机173设置在导风通道的一端，对导风通道内的散热翅片171进行强制散热，并且使得热风从导风通道的另一端喷出，从而起到风冷散热的作用。
综上所述，本实施例提供的一种电池箱100，利用相变热管组130的高导热性能，使得箱体110内部各个电芯发热组件150产生的热量能够快速传导，均衡了各模组之间的温度，在箱体110外设置冷凝区115，并通过风机173和散热翅片171进行散热，达到了快速散热的目的，无需额外设置散热系统极大程度地减小了电池箱100的尺寸。
第三实施例
参见图3，本实施例提供了一种电动车10，包括车体300和电池散热系统200，车体300的后端设置有多个电池仓，电池散热系统200包括空调器210、多个水冷管道230和多个电池箱100，多个电池箱100分别设置在多个电池仓内。其中电池箱100的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
每个电池箱100包括箱体110和相变热管组130，箱体110内设置有多个电芯发热组件150，相变热管组130固定设置在箱体110的内侧表面并分别与多个电芯发热组件150连接，箱体110与相变热管组130相对的外侧表面具有冷凝区115，冷凝区115设置有散热结构170，用于对冷凝区115进行散热。空调器210具有冷凝出水管211，冷凝出水管211与水冷管道230连接。多个水冷管道230分别设置在多个冷凝区115，冷凝出水管211分别与多个水冷管道230连接，且每个水冷管道230与冷凝出水管211的连接处设置有控制截止阀231。
在本实施例中，水冷管道230的出水口直接开设在对应箱体110的冷凝区115，通过将低温冷凝水流到冷凝区115来进行冷却，加速相变热管组130的相变速率，有利于快速散热。冷凝区115底部也设置有冷凝水回收管道，避免冷凝水导致其他相关电器件短路。
在本实施例中，空调器210设置在车体300的顶部，冷凝出水管211分别与多个水冷管道230连接，在重力的作用下空调器210产生的冷凝水通过冷凝出水管211能够分别进入多个水冷管道230并对箱体110的冷凝区115进行冷却。
值得注意的是，本实施例中电池仓的位置并不仅仅限于在车体300后端，也可以在中部或者前端，也就是说电池箱100也可以设置在车体300的中部或者前端，对于更改电池仓的位置或者电池箱100的安装位置，只要原理及特征并无实质性改变的，均在本发明的保护范围之内。
当电动车10运行时，空调器210开启，空调器210内会产生冷凝，并通过冷凝出水管211连接到车体300后部的电池仓内并分别与水冷管道230连接，空调器210产生的低温冷凝水可以通过水冷管道230直接流到上箱盖113的与相变热管组130相对的冷凝区115，从而降低上箱盖113的冷凝区115的温度，进而加速相变热管组130的相变速率，有利于电池箱100的快速散热，同时空调冷凝水的再利用，在不增加其他散热零部件的前提下，有效的解决高功率密度电池的散热问题，不会增加其他散热系统，提高整车效率。
在本实施例中，电池仓为三个，电池箱100的个数也是三个，三个电池箱100分设在三个电池仓内，冷凝出水管211分别伸到三个电池仓中并与水冷管道230连接。三个水冷管道230与冷凝出水管211的连接处均设置有控制截止阀231，控制截止阀231受电动车10控制系统控制，当三个电池箱100的温度不均匀时，将冷凝区115温度相对较低的水冷管道230关闭，将冷凝区115温度较高的的水冷管道230开启，从而能够均衡各个电池仓内电池箱100的温度，其具体控制过程在此不过多描述。
值得注意的是，本实施例中电池仓和电池箱100的个数并不仅仅限于三个，也可以是四个或者五个等，在此不作具体限定。
综上所述，本实施例提供了一种电动车10，通过水冷管道230对冷凝区115进行水冷，进一步提高了散热效果。同时将空调器210的冷凝出水管211与水冷管道230连接，利用冷凝水来加速冷却，避免了额外设置水冷装置，极大程度地减小了电池箱100的尺寸，且通过多个控制截止阀231能够均衡各个电池箱100的温度，保证冷却效率。
第四实施例
参见图4，本实施例提供了一种电动车10，其基本结构和原理及产生的技术效果和第三实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第三实施例中相应内容。
本实施例提供的电动车10包括车体300和电池散热系统200，车体300的后端设置有多个电池仓，电池散热系统200包括空调器210、多个水冷管道230和多个电池箱100，多个电池箱100分别设置在多个电池仓内。
每个电池箱100包括箱体110和相变热管组130，箱体110内设置有多个电芯发热组件150，相变热管组130固定设置在箱体110的内侧表面并分别与多个电芯发热组件150连接，箱体110与相变热管组130相对的外侧表面具有冷凝区115，冷凝区115设置有散热结构170，用于对冷凝区115进行散热。空调器210具有冷凝出水管211，冷凝出水管211与水冷管道230连接。多个水冷管道230分别设置在多个冷凝区115，冷凝出水管211分别与多个水冷管道230连接，且每个水冷管道230与冷凝出水管211的连接处设置有控制截止阀231。
在本实施例中，电池仓为三个，电池箱100的个数也是三个，三个电池箱100分设在三个电池仓内，冷凝出水管211分别伸到三个电池仓中并与水冷管道230连接。三个水冷管道230与冷凝出水管211的连接处均设置有控制截止阀231，控制截止阀231受电动车10控制系统控制，当三个电池箱100的温度不均匀时，将冷凝区115温度相对较低的水冷管道230关闭，将冷凝区115温度较高的的水冷管道230开启，从而能够均衡各个电池仓内电池箱100的温度，其具体控制过程在此不过多描述。
在本实施例中，冷凝出水管211上还设置有蓄水箱250，通过蓄水箱250收集空调器210产生的冷凝水，当电池箱100的箱体110内的相变热管组130能够散去电芯发热组件150产生的热量时，不需要对冷凝区115进行水冷加速散热，此时三个控制截止阀231均处于关闭状态，空调冷凝水存储在蓄水箱250中，作为备用，当电动车10运行工况发生变化，电芯发热组件150产生的热量不能通过相变热管组130进行散热时，需要空调冷凝水对冷凝区115进行水冷散热，此时系统控制打开相应的控制截止阀231，蓄水箱250中的水流出对冷凝区115进行冷却。同时当电池箱100内温度瞬间升高需要急速降温时，可通过蓄水箱250提供大量的冷凝水。
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 (10)

1.一种电池箱，其特征在于，包括箱体和相变热管组，所述箱体内设置有多个电芯发热组件，所述相变热管组固定设置在所述箱体的内侧表面并分别与多个所述电芯发热组件连接，所述箱体与所述相变热管组相对的外侧表面具有冷凝区，所述冷凝区设置有散热结构，用于对所述冷凝区进行散热。
2.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述箱体包括下箱本体和上箱盖，所述电芯发热组件容置在所述下箱本体内，所述上箱盖盖设在所述下箱本体上，所述相变热管设置在所述上箱盖的内侧表面，所述上箱盖的外侧表面具有所述冷凝区。
3.根据权利要求2所述的电池箱，其特征在于，所述散热结构包括多个散热翅片，多个所述散热翅片间隔设置在所述冷凝区并与所述上箱盖固定连接。
4.根据权利要求3所述的电池箱，其特征在于，所述散热结构还包括风机和导风盖，所述导风盖盖设在所述冷凝区并形成导风通道，且所述导风盖上开设有与所述导风通道连通的安装孔，所述风机设置在所述安装孔上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池箱，其特征在于，每个所述电芯发热组件包括电芯模块和导电铝排，所述电芯模块设置在所述箱体内，所述导电铝排与所述电芯模块连接并与所述相变热管连接，以向所述相变热管传递热量。
6.一种电池散热系统，其特征在于，包括水冷管道和如权利要求1-5任一项所述的电池箱，所述水冷管道设置在所述冷凝区，用于冷却所述箱体。
7.根据权利要求6所述的电池散热系统，其特征在于，所述电池散热系统还包括空调器，所述空调器具有冷凝出水管，所述冷凝出水管与所述水冷管道连接。
8.根据权利要求7所述的电池散热系统，其特征在于，所述电池箱和所述水冷管道均为多个，多个所述水冷管道分别设置在多个所述冷凝区，所述冷凝出水管分别与多个所述水冷管道连接，且每个所述水冷管道与所述冷凝出水管的连接处设置有控制截止阀。
9.根据权利要求7或8所述的电池散热系统，其特征在于，所述冷凝出水管上还设置有蓄水箱。
10.一种电动车，其特征在于，包括车体和如权利要求6-9任一项所述的电池散热系统，所述车体上设置有电池仓，所述电池箱设置在所述电池仓内。
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