CN112382803B - 一种动力电池包系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池包系统，包括电池包壳体、置于电池包壳体内且呈间隔设置的若干电池单体以及与电池包壳体连接并对电池单体进行降温的冷却系统，冷却系统包括弱冷系统和强冷系统，弱冷系统和强冷系统能够独立或同时进行工作；弱冷系统包括热传递冷却组件，强冷系统包括风冷装置；本发明的目的在于提供一种动力电池包系统，结构简单，电池包整体体积较小，对密封性能要求较低，成本低，故障率低，适应各种作业环境。

Description

一种动力电池包系统
技术领域
本发明属于动力电池技术领域，更具体的说涉及一种动力电池包系统。
背景技术
动力电池包在大电流充放电过程中，电池内部会积聚大量的热，如果热量不及时加以控制，电池模组的温度会急剧升高。尤其是大容量电池模组，其能量密度更大、放热量更高，容易导致热失控，使得电池出现释放气体、冒烟、漏液等问题，甚至可能会引起电池燃烧、爆炸等。
传统的动力电池包系统采用液冷或风冷的散热方式。采用液冷的电池包，对密封性能要求高，结构较为复杂，涉及的各种连接、密封等部件较多，成本高，且故障率高。采用传统风冷的电池包，结构体积较大，结构较为复杂，成本高，电池包开始工作时，风冷系统立即启动，耗能高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池包系统，结构简单，电池包整体体积较小，对密封性能要求较低，成本低，故障率低，适应各种作业环境。
本发明技术方案一种动力电池包系统，包括电池包壳体、置于所述电池包壳体内且呈间隔设置的若干电池单体以及与所述电池包壳体连接并对所述电池单体进行降温的冷却系统，所述冷却系统包括弱冷系统和强冷系统，所述弱冷系统和强冷系统能够独立或同时进行工作；所述弱冷系统包括热传递冷却组件，所述强冷系统包括风冷装置。
优选地，所述电池包壳体包括一横截面呈倒置的“凹”字形状的密封壳体，所述密封壳体的两内侧面与所述电池单体侧面紧贴，所述密封壳体的上底面托起所述电池单体，所述密封壳体的顶面实现对电池单体的压紧和固定，并将电池单体上表面暴露出来；
所述密封壳体的两下底面与上底面之间分别形成第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道分别位于密封壳体两侧，第一通道和第二通道通过间隔设置的相邻两电池单体之间的间隙连通；所述密封壳体的两端面与所述电池单体之间不接触并留有间距。
优选地，所述热传递冷却组件包括设置在所述密封壳体上底面上的第一导热槽，所述第一导热槽设置在正对所述电池单体的底面位置，在所述第一导热槽内固定第一导热片，所述第一导热片与所述电池单体底面接触，所述第一导热槽上设置有若干导热口一，所述导热口一将所述第一导热片远离所述电池单体侧暴露。
优选地，所述热传递冷却组件还包括设置在所述密封壳体两侧面上的第二导热槽，所述第二导热槽设置在正对所述电池单体的侧面位置，在所述第二导热槽内固定第二导热片，所述第二导热片与所述电池单体的侧面接触，所述第二导热槽上设置有若干导热口二，所述导热口二将所述第二导热片远离所述电池单体的侧面暴露，将电池单体上热量直接传递至空气中。
优选地，所述密封壳体的上表面上设置有与所述电池单体相适应的若干开口槽，所述开口槽边沿密封压紧所述电池单体，将所述电池单体密封在所述密封壳体内。
优选地，所述风冷装置包括分别置于所述第一通道和所述第二通道的风管，两所述风管上均布设置有风孔，两所述风管一端由所述密封壳体端面延伸出并分别连接有一风机，两所述风机分别向两风管内吹风和抽气，实现吹气的风机的进风口上连接有冷风装置，所述冷风装置为实现吹气的风机提供强冷风；
所述强冷风从所述第一通道的风管上的风孔流入第一通道和相邻两电池单体之间的间隙，然后经由第二通道内的风管上的风孔被抽出，实现对电池单体强冷。
优选地，所述冷风装置包括压缩机和与压缩机连接的冷凝器、毛细管和蒸发器，实现吹气的风机的进风口朝向所述蒸发器设置。
优选地，所述风冷装置还包括分别设置在密封壳体的两侧面上的汇流风道和若干支流风道，所述支流风道竖直设置并置于所述电池单体侧面位置，实现对电池单体侧面冷却，所述汇流风道水平设置并分别与所述第一通道和所述第二通道平行；
一侧面上的所述支流风道连通与其同一侧的所述汇流风道和所述第一通道，另一侧面上的所述支流风道连通与其同一侧的所述汇流风道和所述第二通道；两所述汇流风道通过所述间隔设置的相邻两电池单体之间的间隙连通。
优选地，所述密封壳体的上底面上可拆卸设置有若干限位板，所述限位板实现对所述电池单体进行位置固定，所述密封壳体内均布设置有至少两温度传感器，所述温度传感器无线连接有控制器，所述控制器控制风冷装置自动启闭。
本发明技术方案的一种动力电池包系统的有益效果是：
1、采用弱冷系统和强冷系统，两系统能够独立或同时工作，在温度较低的作业环境中，或者在作业初期，采用弱冷系统对电池单体进行降温，耗能低，节省能源和成本。在高温环境中作业或作用中电池单体温度升高后，采用强冷系统进行降温，加快降温速度，确保电池包性能和安全性。
2、电池包壳体包括一横截面呈倒置的“凹”字形状的密封壳体，本密封壳体结构的设置，实现了将弱冷系统和强冷系统很好的结合与布局安装，避免了传统的风冷系统中结构复杂、电池包体积大等问题。
附图说明
图1 为本发明技术方案的一种动力电池包系统结构示意图，
图2为本发明技术方案的一种动力电池包系统另一视角结构示意图，
图3为图1的左视图，
图4为密封壳体内部结构示意图，
图5为汇流风道和支流风道结构示意图，
图6为汇流风道和支流风道的平面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
如图1所示，本发明技术方案一种动力电池包系统，包括电池包壳体、置于电池包壳体内且呈间隔设置的若干电池单体100以及与电池包壳体连接并对电池单体进行降温的冷却系统。两电池单体之间的间隔与现有技术中常规的电池包中两电池单体间隔相适应，不增大电池包壳体长度和宽度上的尺寸，或增大的尺寸很小，避免造成电池包体积过大，不利于布局和安装。
上述的冷却系统包括弱冷系统和强冷系统，弱冷系统和强冷系统能够独立或同时进行工作，即弱冷系统单独工作或弱冷系统和强冷系统同时工作，多种冷却降温方式，适应更多的工作环境，提高电池包的适应性和电池包的性能与使用寿命，同时也实现节能降本的目的。弱冷系统包括热传递冷却组件，主要通过热传导等方式进行冷却降温，将电池包内电池单体上较高的温度通过热传导方式向外传递，将热量自然散发出去，不需要借助外力，成本低。
上述的强冷系统包括风冷装置，通过风冷装置实现对电池包内进行冷热风的交换，实现强制冷却，风冷装置的设置和采用，降低了现有技术中水冷对电池包密封性能的要求，降低了电池包内各个连接部件等的数量和性能要求，节能降本，且通过风冷装置实现强冷，对起到冷却作用的风可以进行温度控制，实现适应更多环境工作的电池包的冷却。
如图1所示，电池包壳体包括一横截面呈倒置的“凹”字形状的密封壳体1，密封壳体1的两内侧面13与电池单体100侧面紧贴，密封壳体1的上底面15托起电池单体100，密封壳体1的顶面11实现对电池单体100的压紧和固定，并将电池单体100上表面暴露出来。密封壳体1的两下底面16与上底面15之间分别形成第一通道3和第二通道，所述第一通道和所述第二通道分别位于密封壳体两侧，第一通道3和第二通道通过间隔设置的相邻两电池单体100之间的间隙12连通。密封壳体1的两端面14与电池单体100之间不接触并留有间距17，间距17与第一通道3和第二通道连通。
基于上段技术方案，采用密封壳体1横截面呈倒置的“凹”字形状，在电池包安装后，密封壳体1的上底面15与底部的安装位置具有一定的空间，便于空气流通，便于散热。电池单体100上的热量通过密封壳体1的上底面15向外传递，且本热传递是时时刻刻进行，便于电池包散热，且不借助外力或设备，节能降本。
基于上段技术方案，采用密封壳体1横截面呈倒置的“凹”字形状，在第一通道3和第二通道上连接风冷装置，实现对电池包进行强制风冷。所述强冷风从所述第一通道3的风管上的风孔流入第一通道3和相邻两电池单体100之间的间隙12，然后经由第二通道内的风管上的风孔被抽出，实现循环和流动，实现对电池单体强冷，冷却降温效果好。且本结构的密封壳体1的设置，第一通道3和第二通道仅仅用于提供一个风道，对第一通道3和第二通道尺寸要求低，使得电池包整体在高度方向上增加高低较小，避免电池包体积过大的问题，即在确保强制风冷的前提小实现电池包体积最小化，避免电池包体积过大，影响电池包的布局与安装。
如图4所示，热传递冷却组件包括设置在密封壳体1上底面15上的第一导热槽4，第一导热槽4设置在正对电池单体100的底面位置。在第一导热槽4内固定第一导热片42，第一导热片42与电池单体100底面接触，实现将电池包本体100上的热量进行传递出去。第一导热槽4上设置有若干导热口一41，导热口一41将第一导热片42远离电池单体侧暴露，便于第一导热片42朝向密封壳体1侧进行热量散发和传递。
上述技术方案中，为进一步提高散热和热传递效果，第一导热片42采用铝合金片或铜片等，或者在密封壳体1上底面15上的第一导热槽4位置集成铝合金片或铜片材质，使得铝合金片或铜片于电池包本体100底面接触，实现自然降温，即上述的弱冷降温，提高降温效果。
如图2所示，热传递冷却组件还包括设置在密封壳体1两侧面13上的第二导热槽2，第二导热槽2设置在正对电池单体100的侧面位置。在第二导热槽2内固定第二导热片22，第二导热片22与电池单体100的侧面接触。第二导热槽2上设置有若干导热口二21，导热口二21将第二导热片22远离电池单体100的侧面暴露。如上述的第一导热槽4和第一导热片42作用和结构相同，将电池单体100上的热量进行热传递，并传播至空气中，实现对电池单体进行降温和散热。
上述技术方案中，根据密封壳体1的结构和电池单体100的安装位置，采用热传递冷却组件从电池单体上的多个方向上实现对电池单体进行散热，实现自动散热，本散热过程是始终存在的，不接触外力或外界动力，节能降本。在一些温度较低的环境中或者在电池包开始工作的前期一段时间内，或者在电池包停止工作的很长一段时间内均能够，均可以采用本热传递冷却组件进行自然降温，一方面能够满足电池包的降温要求，另一方面实现节能降本。且本热传递冷却组件的结构，结构简单，安装方便，不会影响电池包的结构和体积，便于电池包的生产、布局和安装。
如图2所示，密封壳体1的上表面11上设置有与电池单体100相适应的若干开口槽19，开口槽19边沿密封压紧电池单体100，将电池单体100密封在密封壳体1内。本技术方案中，开口槽19将电池单体100上表面上的各个接电端暴露出来，便于接电、检测和维修等，也有效的降低了电池包壳体的高度。
如图2所示，风冷装置包括分别置于第一通道和所述第二通道内的风管31，两风管31上均布设置有风孔32。两风管31一端由密封壳体1端面延伸出并分别连接有一风机。两风机分别向两风管31内吹风和抽气，实现吹气的风机的进风口上连接有冷风装置，冷风装置为实现吹气的风机提供强冷风。本技术方案中，通过风机、风管31和风孔实现对密封壳体1内进行风冷循环，风冷循环中，冷风主要对电池单体100的部分底面和正对间隙12的两侧面进行风冷降温，同时，电池单体100的另两侧面通过热传递冷却组件进行自然散热。即实现多种散热方式同步进行，提高散热效果。
冷风装置包括压缩机和与压缩机连接的冷凝器、毛细管和蒸发器，实现吹气的风机的进风口朝向蒸发器设置。冷风装置可以实现打开或关闭或多档位调节，即向电池包中吹入的冷风温度可控，实现不同环境或不同温度的降温，提高适应性。
如图5和图6所示，为进步一提高风冷装置的冷却效果，可以在密封壳体1的两侧面13上进行设置风道，实现对电池单体100靠近密封壳体1的两侧面13上进行冷却。具体为：风冷装置还包括分别设置在密封壳体1的两侧面13上的汇流风道33和若干支流风道34，支流风道34竖直设置并置于电池单体100侧面位置，实现对电池单体100侧面冷却。汇流风道33水平设置并分别与所述第一通道3和所述第二通道平行。一侧面上的所述支流风道连通与其同一侧的所述汇流风道和所述第一通道3，另一侧面上的所述支流风道连通与其同一侧的所述汇流风道和所述第二通道。两所述汇流风道通过所述间隔设置的相邻两电池单体之间的间隙连通。本技术方案的设置，进步一的提高风冷装置的冷却效果。
如图4所示，密封壳体1的上底面15上可拆卸设置有若干限位板18，限位板18实现对电池单体100进行位置固定。密封壳体1内均布设置有至少两温度传感器，温度传感器无线连接有控制器，控制器控制风冷装置自动启闭。温度传感器的设置，实现实时的对电池包内稳定进行监控，实现实时控制各个冷却装置的启闭，实现按需降温，避免降温不足或浪费能源的问题。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (5)

1.一种动力电池包系统，其特征在于，包括电池包壳体、置于所述电池包壳体内且呈间隔设置的若干电池单体以及与所述电池包壳体连接并对所述电池单体进行降温的冷却系统，所述冷却系统包括弱冷系统和强冷系统，所述弱冷系统和强冷系统能够独立或同时进行工作；所述弱冷系统包括热传递冷却组件，所述强冷系统包括风冷装置；
所述电池包壳体包括一横截面呈倒置的“凹”字形状的密封壳体，所述密封壳体的两内侧面与所述电池单体侧面紧贴，所述密封壳体的上底面托起所述电池单体，所述密封壳体的顶面实现对电池单体的压紧和固定，并将电池单体上表面暴露出来；
所述密封壳体的两下底面与上底面之间分别形成第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道分别位于密封壳体两侧，第一通道和第二通道通过间隔设置的相邻两电池单体之间的间隙连通；所述密封壳体的两端面与所述电池单体之间不接触并留有间距；
所述风冷装置包括分别置于所述第一通道和所述第二通道的风管，两所述风管上均布设置有风孔，两所述风管一端由所述密封壳体端面延伸出并分别连接有一风机，两所述风机分别向两风管内吹风和抽气，实现吹气的风机的进风口上连接有冷风装置，所述冷风装置为实现吹气的风机提供强冷风；
所述强冷风从所述第一通道的风管上的风孔流入第一通道和相邻两电池单体之间的间隙，然后经由第二通道内的风管上的风孔被抽出，实现对电池单体强冷；
所述风冷装置还包括分别设置在密封壳体的两侧面上的汇流风道和若干支流风道，所述支流风道竖直设置并置于所述电池单体侧面位置，实现对电池单体侧面冷却，所述汇流风道水平设置并分别与所述第一通道和所述第二通道平行；
一侧面上的所述支流风道连通与其同一侧的所述汇流风道和所述第一通道，另一侧面上的所述支流风道连通与其同一侧的所述汇流风道和所述第二通道；两所述汇流风道通过所述间隔设置的相邻两电池单体之间的间隙连通；
所述热传递冷却组件包括设置在所述密封壳体上底面上的第一导热槽，所述第一导热槽设置在正对所述电池单体的底面位置，在所述第一导热槽内固定第一导热片，所述第一导热片与所述电池单体底面接触，所述第一导热槽上设置有若干导热口一，所述导热口一将所述第一导热片远离所述电池单体侧暴露，将电池单体上热量直接传递至空气中。
2.根据权利要求1所述的动力电池包系统，其特征在于，所述热传递冷却组件还包括设置在所述密封壳体两侧面上的第二导热槽，所述第二导热槽设置在正对所述电池单体的侧面位置，在所述第二导热槽内固定第二导热片，所述第二导热片与所述电池单体的侧面接触，所述第二导热槽上设置有若干导热口二，所述导热口二将所述第二导热片远离所述电池单体的侧面暴露。
3.根据权利要求1所述的动力电池包系统，其特征在于，所述密封壳体的上表面上设置有与所述电池单体相适应的若干开口槽，所述开口槽边沿密封压紧所述电池单体，将所述电池单体密封在所述密封壳体内。
4.根据权利要求1所述的动力电池包系统，其特征在于，所述冷风装置包括压缩机和与压缩机连接的冷凝器、毛细管和蒸发器，实现吹气的风机的进风口朝向所述蒸发器设置。
5.根据权利要求1所述的动力电池包系统，其特征在于，所述密封壳体的上底面上可拆卸设置有若干限位板，所述限位板实现对所述电池单体进行位置固定，所述密封壳体内均布设置有至少两温度传感器，所述温度传感器无线连接有控制器，所述控制器控制风冷装置自动启闭。
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