CN110994069B - 一种风冷散热电池包和车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风冷散热电池包，包括电池箱体、风冷散热组件、电池管理系统和电池模组，电池管理系统和电池模组固定在电池箱体的内部；电池箱体包括上盖板和下箱体，上盖板与下箱体密封连接，下箱体侧壁上嵌有检修板；风冷散热组件包括第一散热翅片、第二散热翅片和风扇，上盖板的内表面和外表面上均固定有第一散热翅片，检修板的内表面和外表面上均固定有第二散热翅片，风扇固定在电池箱体内部，电池管理系统分别与电池模组和风扇通信连接。本发明在电池箱体的内外表面上均固定有散热翅片，提高空气与电池箱体之间的换热系数，加快换热、冷却速度，提高散热效率；风扇使空气在电池箱体内循环流动，进行强制风冷散热，使电池单体的温度更均匀。

Description

一种风冷散热电池包和车
技术领域
本发明涉及动力电池领域，更为具体来说，本发明涉及一种风冷散热电池包和车。
背景技术
电池包作为电动汽车的能量来源，是电动汽车最为关键的部件，它直接影响电动汽车的性能。而温度是影响电池包性能的重要因素之一，电池在工作中产生大量的热量因受空间影响而累积，造成电池包各处温度不均衡，从而影响电池包单体电池的一致性。为了让电池包处于最合适的工作状态，发挥电池包的最佳性能和寿命，给电池散热尤为重要。
空气冷却，就是把空气当做冷却介质，主要依靠对流传热的形式，把目标系统的热量带走。空气冷却常用的形式有自然风冷和强制风冷。
自然风冷主要靠电池包壳体与外界空气进行热交换从而达到对电池包冷却的效果。这种冷却方式受电池自身发热和外界环境温度的影响较大，一般适用于使用工况较缓和、电池温升较小、外界环境温度不高的小电量电池包。
强制风冷，即利用蒸发器对电池包内热空气进行强制冷却，并通过专门的风道设计将冷风输送到电池表面从而达到冷却的效果。
采用空气作为传热介质，主要有结构简单、质量轻、产生有害气体时能有效通风、成本较低等优点；不足之处在于空气与电池箱体之间换热系数低，冷却速度慢，效率低。
发明内容
为解决现有的风冷电池包的空气与电池箱体之间换热系数低、冷却速度慢、效率低等问题，本发明创新地提供了一种风冷散热电池包，该风冷散热电池包的箱体内外两侧均固定有散热翅片，增大空气与电池箱体之间的换热系数，提高换热、冷却速度，提高散热效率。
为实现上述的技术目的，本发明公开了一种风冷散热电池包，该风冷散热电池包包括电池箱体、风冷散热组件、电池管理系统和电池模组，所述电池管理系统和电池模组固定在所述电池箱体的内部；所述电池箱体包括上盖板和下箱体，所述上盖板与所述下箱体密封连接，所述下箱体侧壁上嵌有检修板；所述风冷散热组件包括第一散热翅片、第二散热翅片和风扇，所述上盖板的内表面和外表面上均固定有所述第一散热翅片，所述检修板的内表面和外表面上均固定有所述第二散热翅片，所述风扇固定在所述电池箱体内部，所述电池管理系统分别与所述电池模组和所述风扇通信连接。
进一步的，所述上盖板的内表面和外表面上均固定有金属片，所述第一散热翅片固定在所述金属片上。
进一步的，所述检修板和所述金属片的材质为钢、铁或铝。
进一步的，所述风扇固定在所述上盖板的内表面上。
进一步的，所述风扇的出风口与所述第一散热翅片的截面垂直或平行。
进一步的，所述下箱体除检修板所在的侧壁外，其他侧壁的内表面和外表面上固定有第一散热翅片。
进一步的，所述下箱体除检修板所在的侧壁外，其他侧壁设有腔体，所述腔体内装有冷却液。
进一步的，所述上盖板和下箱体的外表面上设有第一凸起，所述电池箱体内部设有第二凸起。
进一步的，所述电池模组包括多个串联的电池单体，相邻的电池单体之间设有温度传感器，多个所述温度传感器与所述电池管理系统通信连接。
本发明还提供一种车，包括上述的风冷散热电池包。
本发明的有益效果为：
(1)与现有技术相比，本发明提供的风冷散热电池包在箱体的内外表面上均固定有散热翅片，提高空气与电池箱体之间的换热系数，加快换热、冷却速度，提高散热效率。
(2)本发明提供的风冷散热电池包的电池箱体内设有风扇，使空气在电池箱体内循环流动，对电池模组进行强制风冷散热，使电池单体的温度更均匀，使电池在相同的温度下进行充放电，化学反应一致，从而确保电池在长期循环后的一致性。
(3)本发明提供的风冷散热电池包的箱体外表面上均设有第一凸起，增大散热面积，利用车辆移动形成的风强制换热，将电池箱体内部热量快速地散发到空气中，从而降低电池箱体内部的温度；电池箱体内部设有第二凸起，增加了热量传递的表面积，提高散热效率。
(4)本发明提供的电池包为密封结构集成动力电池，无需特殊设计送风口、通风风道和出风口，也不再需要单独的电池室，使得电池包高度集成，令电池包的安装更加方便快捷。
(5)本发明的电池单体之间设有多个温度传感器，当电池管理系统检测到电池模组有电流输出时，启动电扇，同时电池单体之间的温度传感器实时监测电池单体和电池箱体内的温度，当温度传感器监测的温度高于预设温度时，电池管理系统控制加大风扇的转速，提高强制风冷散热效率。
(6)下箱体除检修板所在的侧壁外，其他侧壁设有腔体，腔体内装有冷却液，提高空气与电池箱体之间的换热系数，辅助空气将电池箱体内的热量释放出去，辅助散热，进一步加快冷却速度，提高换热效率。
附图说明
图1为风冷散热电池包的结构示意图。
图2为风冷散热电池包(未包含上盖板)的结构示意图。
图3为上盖板内表面的结构示意图。
图4为上盖板外表面的结构示意图。
图5为电池模组、电池管理系统和强电控制系统的连接关系示意图。
图6为下箱体的透视图。
图中，
1、电池箱体；2、风冷散热组件；3、电池管理系统；4、电池模组；5、强电控制系统；11、上盖板；12、下箱体；13、检修板；14、金属片；15、第一凸起；16、第二凸起；21、第一散热翅片；22、第二散热翅片；23、风扇；41、电池单体；42、连接铜排；43、电池固定压板；44、固定螺杆；51、主接触器；52、预充接触器；53、充电接触器；520、预充电阻；54、主输出接口；55、辅助输出接口；56、直流输出接口和充电接口；57、信号控制接口；58、电池维护接口；131、腔体。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明提供的一种风冷散热电池包进行详细的解释和说明。
如图1所示，本实施例具体公开了一种风冷散热电池包，该风冷散热电池包包括电池箱体1、风冷散热组件2、电池管理系统(BMS)3和电池模组4，电池管理系统(BMS)3和电池模组4固定在电池箱体1的内部；电池箱体1包括上盖板11和下箱体12，上盖板11与下箱体12密封连接，下箱体12侧壁上嵌有检修板13，下箱体12上设有通孔，检修板13嵌在通孔内，检修板13与侧壁处于同一平面，检修板13与下箱体12之间设有密封圈，保证电池包的密封性；风冷散热组件2包括第一散热翅片21、第二散热翅片22和风扇23，上盖板11的内表面和外表面上均固定有第一散热翅片21，电池箱体内外两侧的第一散热翅片相对设置，检修板13的内表面和外表面上均固定有第二散热翅片22，电池箱体内外两侧的第二散热翅片相对设置，第一散热翅片21和第二散热翅片22用于对空气换热降温，提高空气与电池箱体之间的换热系数，风扇23固定在电池箱体1内部，风扇23与外部电源连接，风扇用于循环电池箱体1内部的空气，电池管理系统(BMS)3分别与电池模组4和风扇23通信连接，当电池管理系统3检测到电池模组4有电流输出时，启动电扇23，使空气在电池箱体1内循环流动，对电池模组4进行强制风冷散热，使电池单体的温度更均匀，使电池在相同的温度下进行充放电，化学反应一致，从而确保电池在长期循环后的一致性。
电池模组4包括多个串联的电池单体41，相邻的电池单体41通过连接铜排42串联，两侧的固定螺杆44将电池模组4固定在电池箱体1底面上，并通过电池固定压板43进行压紧；相邻的电池单体之间设有温度传感器，多个温度传感器与电池管理系统3通信连接，温度传感器实时监测电池单体41和电池箱体1内的温度，当温度传感器监测的温度超过预设温度后，电池管理系统(BMS)3加大风扇的转速。
优选的，风扇23为涡轮风扇，风扇采用涡流风扇，占用的空间小，输出风量大，增强散热效果，提高散热效率。
如图2和5所示，本发明的风冷散热电池包还包括强电控制系统5，强电控制系统5包括主接触器51、预充接触器52、充电接触器53和预充电阻520，主接触器51的第一连接端通过熔断器与电池模组4电连接，主接触器51的第二连接端分别与主输出接口54和辅助输出接口55连接，预充接触器52的第一连接端通过熔断器与电池模组4电连接，预充接触器52的第二连接端通过预充电阻520分别与主输出接口55和辅助输出接口56电连接，充电接触器53的第一连接端通过熔断器与电池模组4电连接，充电接触器53的第二连接端与直流输出接口和充电接口56电连接，主输出接口55、辅助输出接口56、直流输出接口和充电接口56和电池维护接口58设置在检修板13上，电池维护接口58与电池管理系统3电连接，电池维护接口58用于对电池进行维修和维护，信号控制接口57与电池管理系统3电连接。
图3为上盖板内表面的结构示意图，图4为上盖板外表面的结构示意图，如图3和4所示，上盖板11的内表面和外表面上均固定有金属片14，并通过螺栓紧固，第一散热翅片21固定在金属片14上。
检修板13和金属片14的材质为钢、铁或铝等导热系数高的材质，有利于散热效果。将第二散热翅片直接固定在检修板13上，无需再单独采用金属片固定，集散热和检修于一体，简化结构。
如图3所示，风扇23固定在上盖板11的内表面上。风扇23的出风口与第一散热翅片21的截面垂直或平行，保证流动的空气与第一散热翅片的接触面积，提高换热效率。
下箱体12除检修板13所在的侧壁外，其他侧壁的内表面和外表面上也可以固定有第一散热翅片21，进一步提高散热、冷却效率。
如图6所示，下箱体1除检修板13所在的侧壁外，其他侧壁设有腔体131，腔体131内装有冷却液。优选的，腔体131形成蜿蜒的管道，遍布整个侧壁，冷却液为水等液体，腔体131同时与电池箱体内的空气和电池箱体外部的空气接触，腔体内的冷却液与电池箱体内风扇循环的空气换热，进行降温，提高空气与电池箱体的换热系数，换热效果更佳。优选的，电池箱体采用3D打印技术，直接打印出腔体，即蜿蜒的管道，加工方便，而且保证电池箱体的密封性。
上盖板11和下箱体12的外表面上设有第一凸起15，增大散热面积，利用车辆移动形成的风强制换热，将电池箱体内部热量快速地散发到空气中，从而降低电池箱体内部的温度；电池箱体1内部设有第二凸起16，增加了热量传递的表面积，提高散热效率。
本发明的电池包为密封结构集成动力电池，采用散热翅片、风扇散热降温，无需特殊设计送风口、通风风道和出风口，也不再需要单独的电池室，使得电池包高度集成，令电池包的安装更加方便快捷。本发明的防护等级能达到IP67。
本发明还提供一种车，包括上述的风冷散热电池包，车的控制器通过信号控制接口57来控制主接触器51或预充接触器52为车提供电能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种风冷散热电池包，其特征在于：该风冷散热电池包包括电池箱体(1)、风冷散热组件(2)、电池管理系统(3)和电池模组(4)，所述电池管理系统(3)和电池模组(4)固定在所述电池箱体(1)的内部；所述电池箱体(1)包括上盖板(11)和下箱体(12)，所述上盖板(11)与所述下箱体(12)密封连接，所述下箱体(12)侧壁上嵌有检修板(13)；所述风冷散热组件(2)包括第一散热翅片(21)、第二散热翅片(22)和风扇(23)，所述上盖板(11)的内表面和外表面上均固定有所述第一散热翅片(21)，所述检修板(13)的内表面和外表面上均固定有所述第二散热翅片(22)，所述风扇(23)固定在所述电池箱体(1)内部，所述风扇(23)固定在所述上盖板(11)的内表面上，所述电池管理系统(3)分别与所述电池模组(4)和所述风扇(23)通信连接；
所述风扇(23)的出风口与所述第一散热翅片(21)的截面垂直或平行；所述下箱体(12)除检修板(13)所在的侧壁外，其他侧壁的内表面和外表面上固定有第一散热翅片(21)；所述下箱体(1)除检修板(13)所在的侧壁外，其他侧壁设有腔体(131)，所述腔体(131)内装有冷却液；腔体(131)形成蜿蜒的管道，遍布整个侧壁，腔体(131)同时与电池箱体内的空气和电池箱体外的空气接触，腔体内的冷却液与电池箱体内风扇循环的空气换热，电池箱体采用3D打印技术，打印出腔体；
风冷散热电池包还包括强电控制系统(5)，强电控制系统(5)包括主接触器(51)、预充接触器(52)、充电接触器(53)和预充电阻(520)，主接触器(51)的第一连接端通过熔断器与电池模组(4)电连接，主接触器(51)的第二连接端分别与主输出接口(54)和辅助输出接口(55)连接，预充接触器(52)的第一连接端通过熔断器与电池模组(4)电连接，预充接触器(52)的第二连接端通过预充电阻(520)分别与主输出接口(55)和辅助输出接口(56)电连接，充电接触器(53)的第一连接端通过熔断器与电池模组(4)电连接，充电接触器(53)的第二连接端与直流输出接口和充电接口(56)电连接，主输出接口(55)、辅助输出接口(56)、直流输出接口和充电接口(56)和电池维护接口(58)设置在检修板(13)上，电池维护接口(58)与电池管理系统(3)电连接，电池维护接口(58)用于对电池进行维修和维护，信号控制接口(57)与电池管理系统(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的风冷散热电池包，其特征在于：所述上盖板(11)的内表面和外表面上均固定有金属片(14)，所述第一散热翅片(21)固定在所述金属片(14)上。
3.根据权利要求2 所述的风冷散热电池包，其特征在于：所述检修板(13)和所述金属片(14)的材质为钢、铁或铝。
4.根据权利要求1所述的风冷散热电池包，其特征在于：所述上盖板(11)和下箱体(12)的外表面上设有第一凸起(15)，所述电池箱体(1)内部设有第二凸起(16)。
5.根据权利要求1所述的风冷散热电池包，其特征在于：所述电池模组(4)包括多个串联的电池单体(41)，相邻的电池单体之间设有温度传感器，多个所述温度传感器与所述电池管理系统(3)通信连接。
6.一种车，其特征在于：包括权利要求1～5任一项所述的风冷散热电池包。
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