CN109686891A - 一种风液一体化电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力电池的制造领域，具体说是一种风液一体化电池包，包括电池箱体、电池模组、电池管理单元、风冷组件和液冷组件，所述风冷组件包括风机和泡棉，所述电池模组之间通过泡棉压紧，形成至少一个的独立风道，每个独立风道内部或两端均设置有风机；所述液冷组件包括进水管、回水管和换热器，所述进水管和回水管外接车载加热或散热得到的液体冷源或液体热源；本发明的风液一体化电池包，应用于圆柱电芯的热管理，采用全封闭式设计，能有效实现IP67防水和防尘等级；通风风道设置在电池模组内部，电池模组周边全封闭设计，热交换效率高，且能有效的保温，能有效减少热量损失，降低电池的能量消耗。

Description

一种风液一体化电池包
技术领域
本发明涉及动力电池的制造领域，具体说是一种风液一体化电池包。
背景技术
在环保形势日益严峻的今天，电动汽车越来越受到大家的认可，动力电池则是电动汽车的核心动力单元的重要组成部分，动力电池的种类也多种多样，18650电芯、26650等圆柱型电芯，技术发展路线已非常成熟。尤其是国外企业特斯拉的率先使用在电动汽车领域，更引领国内使用圆柱动力电芯的风暴。越来越多的车企选择尺寸单元比较小的圆柱型电芯作为动力电池。相较方形和软包电池，圆柱电芯较困难的就是散热和加热管理。国内外较成熟的解决方案是采用冷板，针对圆柱电芯，需要设置蛇形管，并确保蛇形管和每个电芯接触。为增加散热效率和可靠性，需要减少液冷管路接头，导致单个电池模块的尺寸往往设置很大、汇流片种类较多，这对装配精度和设备要求很高。若生命周期内，产品量不大，往往会造成模具分摊成本过高；另外，传统风冷或液冷的电池散热模式，热交换效率较低，散热或加热效果不佳，电池的温度控制不稳定，并且电池的密封效果不能得到保证，防水封尘性能较差，因此，设计一种能够克服上述缺陷的动力电池包就显得尤为必要。
发明内容
本发明的发明目的在于克服背景技术中所描述的缺陷，从而实现一种全封闭设计、热交换效率较高、电池温度控制稳定高效、装配成本相对较低的风液一体化电池包。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种风液一体化电池包，包括电池箱体、电池模组和电池管理单元，所述电池箱体包括电池下箱体和电池箱上盖，电池管理单元与电池模组电连接，用于控制电池模组的工作，所述电池模组内设置有相互串联或并联的电池单体，所述电池模组固定设置于电池下箱体上；还包括风冷组件和液冷组件，所述风冷组件包括风机和泡棉，所述泡棉呈矩形环状，泡棉两侧辅以胶固定，泡棉由阻燃材料发泡制作而成，内部采用不通的发泡孔，所述电池模组之间通过至少一个的泡棉压紧，形成至少一个且垂直于电池单体方向的独立风道，电池模组内形成至少一个且垂直于电池单体方向的独立风道，电池模组独立风道的两端固定设置有密封的回风罩，所述回风罩采用塑胶材质，泡棉隔离的独立风道利用回风罩实现风向改变，最终实现独立风道间的串联或并联；每个独立风道内部或两端均设置有不少于一个的风机，采用侧向通风设计，即电池模组采用上下封闭、两侧开放、电池单体串向不通的风道设计；所述液冷组件包括进水管、回水管和换热器，所述换热器垂直于所述独立风道且设置于电池模组的内部或两端，所述进水管和回水管外接车载加热或散热得到的液体冷源或液体热源，所述换热器和所述风机集成在一起或分散布置；所述风冷组件的风机在电池模组的独立风道内形成的风，通过液冷组件的换热器进行热交换后对电池模组内的电池单机进行强制加热或者冷却，所述电池模组的电池单体采用矩形布置或菱形布置或矩形和菱形混合布置，电池单体间缝隙距离设置为0.2mm-2mm，对强制风冷系统而言，风道的设计是十分关键的。良好的风道设计不仅可以提高散热的均匀性，而且还可以降低系统的流动阻力。
作为本发明的优选技术方案，所述电池模组包括由电池单体固定架固定安装的电池单体，多组电池单体串联形成电池模组，所述电池模组两端设置有汇流片，所述汇流片的内侧设置有载流片，相邻的电池单体组之间夹设有铜片，所述汇流片外侧电池模组的两端设置有绝缘挡板，所述绝缘挡板、汇流片、载流片、电池单体固定架和铜片通过穿杆和紧固螺母串向锁紧固定连接，所述绝缘挡板和紧固螺母之间的穿杆上设置有垫片。
作为本发明的优选技术方案，当由于电池包安装空间限制，电池模组为间隔分离结构时，间隔的电池模组之间的每个独立风道之间均密封连通设置有供风通过的风管，保证电池模组内部构成封闭的风道回路，所述风管的内侧壁和外侧壁上设置有锡箔纸包裹，且风管内部设置有骨架支撑。
作为本发明的优选技术方案，相邻的独立风道内的风机吹风方向相反，使各个独立风道间的风能够更好的实现循环，如风道设置三个，每个风道内设置1个风机，中间的风机和两边的风向相反，中间的风机较两侧功率大，以便空气能够更好的对流。
作为本发明的优选技术方案，电池下箱体和电池箱上盖内侧壁上固定设置有绝缘板，所述绝缘板的材质为石英或云母复合板，以便电池包内部更好的保温，减少热量的损失。
本发明的风液一体化电池包的有益效果：
1.本发明的风液一体化电池包，采用全封闭式设计，相比传统引入空调风散热设计，此方案能有效实现IP67防水和防尘等级；通风风道设置在电池模组内部，电池模组周边全封闭设计，热交换效率高，且能有效的保温，能有效减少热量损失，降低电池的能量消耗。
2.本发明的风液一体化电池包，独立风道与电池单体方向垂直，采用侧向通风设计，侧向通风相对于串向通风来说，通风截面积更大，风道组装简单，有效节省空间，整包装配简单、附件种类较少、通用性强、对装配工艺要求不高，能有效的降低产品的成本。
3.本发明的风液一体化电池包，液冷组件和电池单体分离，且液冷组件可以灵活布置在电池模组的两端或内部，避开易碰撞的区域，相比传统液冷电池包可减小管路碰撞破裂风险。
4.本发明的风液一体化电池包，通过换热器提供热源或冷源，借助风机实现强制风冷，并且采用电池单体间隙风冷，在不降低系统的流动阻力前提下，能有效的利用圆柱模块的现有空间，不至于过多降低电池包容积能量密度。
附图说明
图1是实施例4的风液一体化电池包的立体爆炸结构示意图；
图2是实施例4的风液一体化电池包的平面结构示意图；
图3是实施例4的风液一体化电池包的电池模组的结构示意图；
图4是实施例4的风液一体化电池包的电池模组的结构原理图；
图5是本发明的风液一体化电池包的独立风道结构示意图；
图6是本发明的风液一体化电池包的电池模组的爆炸结构示意图；
图7是电池模组内电池单体的布置方式示意图；
图8是风机和换热器在电池模组上的安装位置结构示意图。
图中：1-电池箱体，101-电池下箱体，102-电池箱上盖，2-电池模组，201-电池单体，202-电池单体固定架，203-汇流片，204-载流片，205-铜片，206-绝缘挡板，207-穿杆，208-紧固螺母，209-垫片，3-电池管理单元，4-风冷组件，401-风机，402-泡棉，5-液冷组件，501-进水管，502-回水管，503-换热器，6-独立风道，7-回风罩，8-绝缘板，9-风管。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的风液一体化电池包做更加详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，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。
实施例1：
本发明的风液一体化电池包，包括电池箱体1、电池模组2和电池管理单元3，所述电池箱体1包括电池下箱体101和电池箱上盖102，电池管理单元3与电池模组2电连接，用于控制电池模组的工作，所述电池模组2内设置有相互串联或并联的电池单体201，所述电池模组2固定设置于电池下箱体101上，所述电池模组2的电池单体201采用矩形布置，电池单体201间距为2mm；还包括风冷组件4和液冷组件5，所述风冷组件4包括风机401和泡棉402，所述泡棉402呈矩形环状，所述电池模组2之间通过三条泡棉402压紧，形成三个且垂直于电池单体201方向的独立风道6，所述独立风道6的两端固定设置有密封的回风罩7，所述回风罩7采用塑胶材质，可以在电池模组2的独立风道6的两端起到风的导向作用，泡棉402隔离的独立风道6利用回风罩7实现风向改变，最终实现独立风道6间的串联或并联，每个独立风道6内部均设置有一个风机401，相邻的独立风道6内的风机401吹风方向相反，使各个独立风道6间的风能够更好的实现循环，中间的风机401和两边的风向相反，中间的风机401较两侧功率大，以便空气能够更好的对流；所述液冷组件5包括进水管501、回水管502和换热器503，所述换热器503垂直于所述独立风道6且设置于电池模组2的内部，所述换热器503和所述风机401集成在一起，所述进水管501和回水管502外接车载加热或散热得到的液体冷源或液体热源；所述风冷组件4的风机401在电池模组2的独立风道6内形成的风，通过液冷组件5的换热器503进行热交换后对电池模组2内的电池单机201进行强制加热或者冷却。
所述电池模组2包括由电池单体固定架202固定安装的电池单体201，多组电池单体201串联形成电池模组，所述电池模组2两端设置有汇流片203，所述汇流片的内侧设置有载流片204，相邻的电池单体组之间夹设有铜片205，所述汇流片203外侧电池模组2的两端设置有绝缘挡板206，所述绝缘挡板206、汇流片203、载流片204、电池单体固定架202和铜片205通过穿杆207和紧固螺母208串向锁紧固定连接，所述绝缘挡板206和紧固螺母208之间的穿杆207上设置有垫片209。
所述电池下箱体101和电池箱上盖102内侧壁上固定设置有绝缘板8，所述绝缘板8的材质为云母复合板，以便电池包内部更好的保温，减少热量的损失。
实施例2：
与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：所述电池模组2的电池单体201采用菱形布置；所述风机401和换热器503设置于电池模组2的左端。
实施例3：
与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：所述电池模组2的电池单体201采用矩形和菱形混合布置；所述风机401和换热器503设置于电池模组2的右端。
实施例4：
与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：所述电池模组2为间隔分离结构，间隔的电池模组2之间的每个独立风道6之间均密封连通设置有供风通过的风管9，保证电池模组2内部构成封闭的风道回路, 所述风管9的内侧壁和外侧壁上设置有锡箔纸包裹，且风管9内部设置有骨架支撑。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种风液一体化电池包，包括电池箱体、电池模组和电池管理单元，所述电池箱体包括电池下箱体和电池箱上盖，电池管理单元与电池模组电连接，用于控制电池模组的工作，所述电池模组内设置有相互串联或并联的电池单体，其特征在于：所述电池模组固定设置于电池下箱体上，所述电池模组的电池单体采用矩形布置或菱形布置或矩形和菱形混合布置，电池单体间缝隙距离设置为0.2mm-2mm；还包括风冷组件和液冷组件，所述风冷组件包括风机和泡棉，所述泡棉呈矩形环状，泡棉两侧辅以胶固定，所述电池模组之间通过至少一个的泡棉压紧，电池模组内形成至少一个且垂直于电池单体方向的独立风道，电池模组独立风道的两端固定设置有密封的回风罩，泡棉隔离的独立风道利用回风罩实现风向改变，最终实现独立风道间的串联或并联；每个独立风道内部或两端均设置有不少于一个的风机；所述液冷组件包括进水管、回水管和换热器，所述换热器垂直于所述独立风道且设置于电池模组的内部或两端，所述进水管和回水管外接车载加热或散热得到的液体冷源或液体热源，所述换热器和所述风机集成在一起或分散布置；所述风冷组件的风机在电池模组的独立风道内形成的风，通过液冷组件的换热器进行热交换后对电池模组内的电池单机进行强制加热或者冷却。
2.根据权利要求1所述的风液一体化电池包，其特征在于：所述电池模组包括由电池单体固定架固定安装的电池单体，多组电池单体串联形成电池模组，所述电池模组两端设置有汇流片，所述汇流片的内侧设置有载流片，相邻的电池单体组之间夹设有铜片，所述汇流片外侧电池模组的两端设置有绝缘挡板，所述绝缘挡板、汇流片、载流片、电池单体固定架和铜片通过穿杆和紧固螺母固定连接。
3.根据权利要求2所述的风液一体化电池包，其特征在于：所述绝缘挡板和紧固螺母之间的穿杆上设置有垫片。
4.根据权利要求1所述的风液一体化电池包，其特征在于：当由于电池包安装空间限制，电池模组为间隔分离结构时，间隔的电池模组之间的每个独立风道之间均密封连通设置有供风通过的风管。
5.根据权利要求4所述的风液一体化电池包，其特征在于：所述风管的内侧壁和外侧壁上设置有锡箔纸包裹，且风管内部设置有骨架支撑。
6.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的风液一体化电池包，其特征在于：相邻的独立风道内的风机吹风方向相反，使各个独立风道间的风能够更好的实现循环。
7.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的风液一体化电池包，其特征在于：回风罩采用塑胶材质，回风罩使各个独立风道间的风能够更好的实现循环。
8.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的风液一体化电池包，其特征在于：电池下箱体和电池箱上盖内侧壁上固定设置有绝缘板，所述绝缘板的材质为石英或云母复合板，以便电池包内部更好的保温，减少热量的损失。
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