CN113471568A - 一种锂电池组散热结构及其散热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池组散热结构，包括电池底部固定板、48V混动电池、气流驱动装置和电池风罩，48V混动电池安装在电池底部固定板上，气流驱动装置套接在48V混动电池外部，气流驱动装置的底部连接在电池底部固定板上，电池风罩罩在48V混动电池和气流驱动装置的外围，电池风罩底部连接在电池底部固定板上。气流驱动装置包括气流驱动板和弹簧，气流驱动板套接在48V混动电池的外围，弹簧的一端连接在电池底部固定板上，弹簧的另一端连接在气流驱动板上。本发明通过结构的设计，利用整车运动过程中的惯性力，使电池内部的结构气流驱动板运动，带动内部空气流动，从而起到冷却电池的作用，此过程中不需要其它能源。本发明还公开了一种锂电池组散热方法。

Description

一种锂电池组散热结构及其散热方法
技术领域
本发明属于新能源混动汽车技术领域，具体涉及一种锂电池组散热结构及其散热方法。
背景技术
随着新能源汽车行业发展，对新能源电池的性能要求越来越高，安全性要求也提高；在保证安全的基础上电池的性能提升是对电池评价的关键指标，在电池的使用过程中温度对电池的影响是非常关键的因素。特别是像混动汽车的电池，在电池使用过程中短时间内会产生大量的热量，这些热量必须通过电池和外壳导热性将电池热量散出来，防止电池内部温度过高，影响安全及性能；目前常用的混动电池，特别是轻混48V电池，冷却方式一般有三种，一种是自然冷却，一种是强制风冷，另外还有液冷结构；目的均是将电池温度保持在最适宜的范围内，保证电池能发挥最好的性能。
为满足电池最佳工作温度需求，很多48V动力电池系统增加了热管理系统，一般都为动力电池增加额外的冷却系统，如风冷、液冷系统；风冷是设置有鼓风机、风道以及电池外壳等零件组成风冷系统结构，此系统鼓风机需要能源输入，对于48V电池来说是有48V电池提供能源，此结构的缺点是结构复杂，成本高，且系统的风力来源(鼓风机)需要外部提供动力源，长期工作影响电池的性能及寿命；48V液冷系统相当于为模组增加液冷冷却系统结构，此系统对电池的冷却效果最好，系统组成组要有水冷板、制冷源、导热结构、水管等，成本较高、结构复杂，技术难度大。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便的锂电池组散热结构，该散热结构采用的是自然冷却技术，无需强制风冷和液冷结构，结构简单、成本低，解决了现有技术中散热结构复杂、成本高、能源消耗的问题；本发明还提供了一种锂电池组散热方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种锂电池组散热结构，包括电池底部固定板、48V混动电池、气流驱动装置和电池风罩，48V混动电池安装在电池底部固定板上，气流驱动装置套接在8V混动电池外部，气流驱动装置的底部连接在电池底部固定板上，电池风罩罩在48V混动电池和气流驱动装置的外围，电池风罩底部连接在电池底部固定板上。
进一步的，所述气流驱动装置包括气流驱动板和弹簧，气流驱动板套接在48V混动电池的外围，弹簧的一端连接在电池底部固定板上，弹簧的另一端连接在气流驱动板上。
进一步的，所述气流驱动板为框状结构，气流驱动板与48V混动电池之间为间隙配合，气流驱动板沿48V混动电池的外围上下移动。
进一步的，所述气流驱动板上设有沟槽或导向槽，沟槽或导向槽为直槽或斜槽。
进一步的，所述气流驱动装置还包括导向柱，导向柱为空心结构，导向柱的一端固定连接在电池底部固定板上，弹簧放置在导向柱中。
进一步的，所述导向柱包括上导向柱和下导向柱，下导向柱的底端固定连接在电池底部固定板上，上导向柱的顶端固定连接在气流驱动板的底部，上导向柱的底端插接在下导向柱的顶端，弹簧的一端连接在下导向柱中，弹簧的另一端连接在上导向柱中。
进一步的，所述上导向柱的外径小于下导向柱的内径，上导向柱相对于下导向柱上下移动，弹簧的外径小于上导向柱的内径。
进一步的，所述电池风罩包括电池罩壳、进风口和出风口，48V混动电池和气流驱动装置位于电池罩壳中，气流驱动板的外缘与电池罩壳的内壁之间设有间隙，气流驱动板在电池罩壳中上下移动，进风口和出风口设置在电池罩壳的侧壁上。
进一步的，所述进风口上设有转门Ⅰ，转门Ⅰ通过转轴转动连接在电池罩壳的进风口处，转门Ⅰ朝电池罩壳的内部打开，出风口上设有转门Ⅱ，转门Ⅱ通过转轴转动连接在电池罩壳的出风口处，转门Ⅱ朝电池罩壳的外部打开。
本发明还涉及一种锂电池组散热方法，基于上述一种锂电池组散热结构，所述散热方法为：电池系统收到整车的惯性力时，气流驱动板在弹簧作用下会上下运动；当气流驱动板向上运动时，受到气流的作用，进风口处受到吸力，转门Ⅰ在气流推动下打开，出风口处的转门Ⅱ关闭，从电池外部将风吸入到电池风罩中；当气流驱动板向下运动时，受到气流的作用，出风口处的转门Ⅱ被推开，进风口处的转门Ⅰ关闭，出风口会将电池罩壳内部的空气排出去，如此循环往复的带动气流的运动。
采用本发明技术方案的优点为：
1、本发明主要是利用汽车整车的上下振动的惯性力，带动气流驱动装置3再电池罩壳内部上下运动，带动气流的流动，增加电池周边空气的流动，将电池周边的热量带走，通过进风口和出风口的来回循环，降低电池表面的温度，增加散热性能；其中气流驱动装置中的气流驱动板具有一定的重量，但是重量有一定的限制，要和气流驱动装置中的弹簧相匹配，在整车运动上下振动的过程中能保证气流驱动板能上下运动，通过气流驱动板的运动能带动气流的流动。
2、本发明通过结构的设计，利用整车运动过程中的惯性力，使电池内部的结构气流驱动板运动，带动内部空气流动，从而起到冷却电池的作用，此过程中不需要其它能源，相当于能量的回收利用，且成本低，结构简单，不一损坏，维修方便，有利于产业化。
附图说明
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：
图1为本发明锂电池组散热结构爆炸示意图；
图2为本发明气流驱动装置爆炸示意图；
图3为本发明电池风罩结构示意图；
图4为本发明电池风罩排气状态示意图；
图5为本发明电池风罩吸气状态示意图；
图6为本发明48V混动电池的电池外壳示意图。
上述图中的标记分别为：1—电池底部固定板；2—48V混动电池；3—气流驱动装置；4—电池风罩。
具体实施方式
在本发明中，需要理解的是，术语“长度”；“宽度”；“上”；“下”；“前”；“后”；“左”；“右”；“竖直”；“水平”；“顶”；“底”“内”；“外”；“顺时针”；“逆时针”；“轴向”；“平面方向”；“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。
如图1至图3所示，一种锂电池组散热结构，包括电池底部固定板1、48V混动电池2、气流驱动装置3和电池风罩4，48V混动电池2安装在电池底部固定板1上，气流驱动装置3套接在8V混动电池2外部，气流驱动装置3的底部连接在电池底部固定板1上，电池风罩4罩在48V混动电池2和气流驱动装置3的外围，电池风罩4底部连接在电池底部固定板1上。气流驱动装置和电池风罩4之间设置有一定的间隙，能保证气流驱动装置能上下移动，且不会和电池或者护照干涉。气流驱动装置3包括气流驱动板31和弹簧32，气流驱动板31套接在48V混动电池2的外围，弹簧32的一端连接在电池底部固定板1上，弹簧32的另一端连接在气流驱动板31上。本发明通过结构的设计，利用整车运动过程中的惯性力，使电池内部的结构气流驱动板31运动，带动内部空气流动，从而起到冷却电池的作用，此过程中不需要其它能源，相对其他的强制风冷和液冷冷却，虽然在性能有一定的不足，但是整体在满足需求的基础上是具有一定的优势。
气流驱动板31为框状结构，气流驱动板31与48V混动电池2之间为间隙配合，气流驱动板31沿48V混动电池2的外围上下移动。优选的，气流驱动板31一般是以平板的形式体现，也不排除上下表面会做一些特征，保证空气流动的均匀性，流畅性。气流驱动板31上设有沟槽或者导向槽，起到气流导向的作用，沟槽或者导向槽可以为直槽、斜槽等。
为保证气流驱动板31与弹簧连接，并能保证气流驱动板31上下自由运动，气流驱动装置3还包括导向柱，导向柱为空心结构，导向柱的一端固定连接在电池底部固定板1上，弹簧32放置在导向柱中。导向柱主要是为弹簧和气流驱动板31提供支撑，最终的目的是保证气流驱动板31能在设计制定的范围内运动；弹簧32主要是在导向柱的基础上，自身具有一定的弹性性能，并且能支撑气流驱动板31借助整车的惯性上下运动，带动空气流动。
导向柱包括上导向柱33和下导向柱34，下导向柱34的底端固定连接在电池底部固定板1上，上导向柱33的顶端固定连接在气流驱动板31的底部，上导向柱33的底端插接在下导向柱34的顶端，弹簧32的一端连接在下导向柱34中，弹簧32的另一端连接在上导向柱33中。
上导向柱33的外径小于下导向柱34的内径，上导向柱33相对于下导向柱34上下移动，弹簧32的外径小于上导向柱33的内径。优选的，上导向柱33与下导向柱34之间有一端重合的部分，保证气流驱动板31运动的稳定性。
气流驱动板31在周边的配合也有一定的要求，要求气流驱动板31和48V混动电池2之间要有一定的间隙，保证空气流动的同时，也要保证气流驱动板31能自由活动，且不会和48V混动电池2干涉；气流驱动板31和电池罩壳42内部侧壁之间也要有一定的间隙，保证不干涉，以免影响气流驱动板31的运动性。
本发明中的电池外壳形状也有一定的要求，48V混动电池2的电池外壳21上的侧面上设有散热槽22，散热槽22具有电池散热功能，同时不同方向的散热槽还具有一定的导向风的作用，侧边的散热槽或进出风口要具有一定的方向性，可以是横向、竖向、斜置或者更复杂的结构，主要的目的是在气流驱动板31运动的同时能保证空气流动能带动电池周边空气的流动。
电池风罩4包括电池罩壳41、进风口42和出风口43，48V混动电池2和气流驱动装置3位于电池罩壳41中，气流驱动板31的外缘与电池罩壳41的内壁之间设有间隙，气流驱动板31在电池罩壳41中上下移动，进风口42和出风口43设置在电池罩壳41的侧壁上。
进风口42上设有转门Ⅰ44，转门Ⅰ44通过转轴转动连接在电池罩壳41的进风口42处，转门Ⅰ44朝电池罩壳41的内部打开，出风口43上设有转门Ⅱ45，转门Ⅱ45通过转轴转动连接在电池罩壳41的出风口43处，转门Ⅱ45朝电池罩壳41的外部打开。当电池系统收到整车的惯性力时，电池系统中的气流驱动板31会上下运动，上下运动由于收到气流的作用，进风口会从电池外部将风吸入到电池风罩中；当电池收到另一个反向作用力时进风口会关闭，出风口会将电池罩壳内部的空气排出去，如此循环往复的带动气流的运动，增加电池的散热性能。本发明中的出风口和进风口的工作原理相同，只不过是设置的位置不同，起到的作用不同；转门Ⅰ44和转门Ⅱ45的设置使进风与出风完全分开，避免了从电池风罩中出来的热风再次直接进入到电池系统中，这样需要经过外部的循环冷却才有可能进入到电池系统中。
基于上述锂电池组散热结构本发明还提供了一种锂电池组散热方法，散热方法为：电池系统收到整车的惯性力时，气流驱动板31在弹簧作用下会上下运动；当气流驱动板31向上运动时，受到气流的作用，进风口42处受到吸力，转门Ⅰ44在气流推动下打开，出风口43处的转门Ⅱ45关闭，从电池外部将风吸入到电池风罩中；当气流驱动板31向下运动时，受到气流的作用，出风口43处的转门Ⅱ45被推开，进风口42处的转门Ⅰ44关闭，出风口会将电池罩壳内部的空气排出去，如此循环往复的带动气流的运动，增加电池的散热性能。
本发明主要是利用汽车整车的上下振动的惯性力，带动气流驱动装置3再电池罩壳内部上下运动，带动气流的流动，增加电池周边空气的流动，将电池周边的热量带走，通过进风口和出风口的来回循环，降低电池表面的温度，增加散热性能；其中气流驱动装置中的气流驱动板31具有一定的重量，但是重量有一定的限制，要和气流驱动装置中的弹簧相匹配，在整车运动上下振动的过程中能保证气流驱动板31能上下运动，通过气流驱动板31的运动能带动气流的流动。
本发明的电池风冷系统借助整车的惯性力，使气流驱动板31上下运动，不会消耗整车额外的能量，相当于能量的回收利用，且成本低，结构简单，不一损坏，维修方便，有利于产业化。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池组散热结构，其特征在于：包括电池底部固定板(1)、48V混动电池(2)、气流驱动装置(3)和电池风罩(4)，48V混动电池(2)安装在电池底部固定板(1)上，气流驱动装置(3)套接在8V混动电池(2)外部，气流驱动装置(3)的底部连接在电池底部固定板(1)上，电池风罩(4)罩在48V混动电池(2)和气流驱动装置(3)的外围，电池风罩(4)底部连接在电池底部固定板(1)上。
2.如权利要求1所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述气流驱动装置(3)包括气流驱动板(31)和弹簧(32)，气流驱动板(31)套接在48V混动电池(2)的外围，弹簧(32)的一端连接在电池底部固定板(1)上，弹簧(32)的另一端连接在气流驱动板(31)上。
3.如权利要求2所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述气流驱动板(31)为框状结构，气流驱动板(31)与48V混动电池(2)之间为间隙配合，气流驱动板(31)沿48V混动电池(2)的外围上下移动。
4.如权利要求2或3所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述气流驱动板(31)上设有沟槽或导向槽，沟槽或导向槽为直槽或斜槽。
5.如权利要求4所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述气流驱动装置(3)还包括导向柱，导向柱为空心结构，导向柱的一端固定连接在电池底部固定板(1)上，弹簧(32)放置在导向柱中。
6.如权利要求5所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述导向柱包括上导向柱(33)和下导向柱(34)，下导向柱(34)的底端固定连接在电池底部固定板(1)上，上导向柱(33)的顶端固定连接在气流驱动板(31)的底部，上导向柱(33)的底端插接在下导向柱(34)的顶端，弹簧(32)的一端连接在下导向柱(34)中，弹簧(32)的另一端连接在上导向柱(33)中。
7.如权利要求6所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述上导向柱(33)的外径小于下导向柱(34)的内径，上导向柱(33)相对于下导向柱(34)上下移动，弹簧(32)的外径小于上导向柱(33)的内径。
8.如权利要求4所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述电池风罩(4)包括电池罩壳(41)、进风口(42)和出风口(43)，48V混动电池(2)和气流驱动装置(3)位于电池罩壳(41)中，气流驱动板(31)的外缘与电池罩壳(41)的内壁之间设有间隙，气流驱动板(31)在电池罩壳(41)中上下移动，进风口(42)和出风口(43)设置在电池罩壳(41)的侧壁上。
9.如权利要求8所述的一种锂电池组散热结构，其特征在于：所述进风口(42)上设有转门Ⅰ(44)，转门Ⅰ(44)通过转轴转动连接在电池罩壳(41)的进风口(42)处，转门Ⅰ(44)朝电池罩壳(41)的内部打开，出风口(43)上设有转门Ⅱ(45)，转门Ⅱ(45)通过转轴转动连接在电池罩壳(41)的出风口(43)处，转门Ⅱ(45)朝电池罩壳(41)的外部打开。
10.一种锂电池组散热方法，其特征在于：基于如权利要求1至9任意一项所述的一种锂电池组散热结构，所述散热方法为：电池系统收到整车的惯性力时，气流驱动板(31)在弹簧作用下会上下运动；当气流驱动板(31)向上运动时，受到气流的作用，进风口(42)处受到吸力，转门Ⅰ(44)在气流推动下打开，出风口(43)处的转门Ⅱ(45)关闭，从电池外部将风吸入到电池风罩中；当气流驱动板(31)向下运动时，受到气流的作用，出风口(43)处的转门Ⅱ(45)被推开，进风口(42)处的转门Ⅰ(44)关闭，出风口会将电池罩壳内部的空气排出去，如此循环往复的带动气流的运动。
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