CN113594571A - 分布式电池箱热管理系统及电池箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池储能技术领域，公开了一种分布式电池箱热管理系统及电池箱，所述热管理系统包括设置于所述电池箱上的空气抽吸装置和多个进气孔，其中，所述空气抽吸装置位于多个所述电芯的下方或上方，多个所述进气孔均位于与所述空气抽吸装置相对的一侧，空气自所述进气孔经相邻两个所述电芯之间的间隙流向所述空气抽吸装置。本发明的冷却空气自进气孔进入后，仅需经过单个的电芯就到输出口，而无需经过多排电芯，从而使得空气在电芯中的流量分配更加均匀，可以消除不同排电芯之间的温差，避免局部电芯温度过高，从而可以提高电池箱内电池的使用寿命和运行安全。

Description

分布式电池箱热管理系统及电池箱
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，特别是涉及一种分布式电池箱热管理系统及电池箱。
背景技术
电池储能利用电能和化学能之间的转换来实现电能的存储和输出，具有快速响应、双向调节、环境适应性强、小型分散配置、且建设周期短等优势，其中，锂离子电池因比能大、循环寿命长、自放电率低、允许工作温度范围宽、低温效应好等优点，在电池储能商业化应用中最为广泛和成熟。
电池储能在充、放电过程中都会发生热量，这些热量将对电池的容量、功率和安全性等性能都有很大的影响。目前，通常利用空气对流冷却的方式对电池储能进行热管理，具体为，如图1和图2所示，在电池箱1的侧面安装风扇3，在风扇3的抽吸作用下，空气从电池箱1其他侧面的缝隙中进入，对电池箱1中的电芯2进行冷却。空气在从空气进口侧至风扇3侧流动的过程中，由于不断地与电芯2发生热交换，将导致空气的温度不断升高，冷却能力逐渐下降，使得电池箱1内的各个电芯2温度分布不均，如图3所示，将出现局部电芯2温度过高的问题。而局部电芯2温度过高将可能触发热管理保护系统，造成电池储能停止运行。并且局部电芯2长时间在较高温度下运行，将导致充放电性能、容量和寿命等下降。为了保证所有电芯2都处于安全温度范围，就需要以高温区域的局部电芯2温度为控制目标，则需要选择产生更大空气流量的风扇3，将增加电池储能的运行成本。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种分布式电池箱热管理系统及电池，以解决采用空气对流冷却对电池储能进行热管理，易出现局部电芯温度过高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一个方面是提供一种分布式电池箱热管理系统，电池箱中设置有多个电芯，所述热管理系统包括设置于所述电池箱上的空气抽吸装置和多个进气孔，其中，所述空气抽吸装置位于多个所述电芯的下方或上方，多个所述进气孔均位于与所述空气抽吸装置相对的一侧，空气自所述进气孔经相邻两个所述电芯之间的间隙流向所述空气抽吸装置。
优选地，每个所述电芯的一侧各设置有至少一个所述进气孔。
优选地，每个所述进气孔的内壁均设置有多个旋流叶片。
优选地，多个所述旋流叶片沿所述进气孔的周向均匀设置。
优选地，每个所述进气孔的内壁均设置有多个倾斜槽道。
优选地，多个所述倾斜槽道沿所述进气孔的周向均匀设置。
优选地，所述空气抽吸装置设置于所述电池箱的底部，多个所述进气孔设置于所述电池箱的顶部。
优选地，所述空气抽吸装置为抽吸风扇。
本发明的另一个方面是提供一种电池箱，包括如上所述的分布式电池箱热管理系统。
本发明实施例一种分布式电池箱热管理系统及电池箱与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明实施例的分布式电池箱热管理系统，通过在电芯的下方或上方设置空气抽吸装置，并在空气抽吸装置的相对侧设置进气孔，使得空气在空气抽吸装置的抽吸作用下，自进气孔进入后，只需经两个相邻电芯之间的间隙即可输送至空气抽吸装置，即空气仅需经过单个的电芯就到输出口，而无需经过多排电芯，从而使得空气在电芯中的流量分配更加均匀，可以消除不同排电芯之间的温差，避免局部电芯温度过高，进而可以避免局部电芯温度过高所引发的触发热管理保护系统导致电池储能系统停止运行、影响充放电性能、容量和寿命、需要选择产生更大空气流量的风扇等问题，从而可以提高电池箱内电池的使用寿命和运行安全。并且，由于本发明的抽吸空气仅经单个电芯即传输到输出口，因此，本发明可以降低对空气流量的需求，降低空气抽吸装置的功耗，提高电池储能系统的运行经济性。
附图说明
图1是现有技术中电池箱热管理系统示意图；
图2是图1的A向视图；
图3是现有技术中电池箱中电芯的温度分布示意图；
图4是本发明实施例所述分布式电池箱热管理系统示意图；
图5是图4的A向视图；
图6是图5的B向视图；
图7是本发明实施例中旋流叶片的示意图；
图8是本发明实施例中旋流叶片的示意图；
图中，1、电池箱；2、电芯；3、风扇；4、进气孔；5、旋流叶片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图4－图6所示，本发明实施例的一种分布式电池箱热管理系统，应用于电池箱1中，电池箱1中设置有多个电芯2，多个电芯2呈阵列式排布，电芯2的正负极朝上设置，电芯2的底部设置于电池箱1的底部。所述热管理系统包括设置于所述电池箱1上的空气抽吸装置和多个进气孔4，其中，进气孔4开设于电池箱1的壁面，且开孔不易过大，避免其影响电池箱1结构的完整性；所述空气抽吸装置位于多个所述电芯2的下方或上方，多个所述进气孔4均位于与所述空气抽吸装置相对的一侧，以便于空气抽吸装置利用进气孔4抽吸空气，使得空气自所述进气孔4经相邻两个所述电芯2之间的间隙流向所述空气抽吸装置。并且，在相同的抽吸空气流量下，空气在进气孔4处将形成较强的射流效应，可以增强局部冷却能力。优选地，所述空气抽吸装置为抽吸风扇3。
本发明采用空气对流冷却的方式对电池箱1进行热管理，空气在空气抽吸装置的抽吸作用下，自进气孔4进入后，只需经两个相邻电芯2之间的间隙即可输送至空气抽吸装置，即空气仅需经过单个的电芯2就到达输出口，在空气流动的过程中对电芯2进行冷却。由于空气无需经过多排电芯2，则可以避免空气流过不同排电芯2的温度不同，冷却能力不同，避免空气对不同排电芯2的冷却程度不同，从而可以消除不同排电芯2之间的温差，避免局部电芯2温度过高。
如图5和图6所示，本实施例中，所述空气抽吸装置设置于所述电池箱1的底部，多个所述进气孔4设置于所述电池箱1的顶部；相应地，空气抽吸装置设置于电芯2的下方，进气孔4设置于电芯2的上方，使得进气孔4处于电芯2设置正负极的一侧。由于电芯2的正负极是电芯2发热量最高的区域，将进气孔4设置于正负极的上方，使得自进气孔4进入的空气预先对电芯2的正负极进行冷却，可提高对电芯2的冷却效果。
本实施例中，每个所述电芯2的一侧各设置有至少一个所述进气孔4，其中，该侧指的是电芯2高度方向的一侧，具体为电芯2的上侧或下侧，使得每个电芯2均有相应的进气孔4与之相对应，便于对各个电芯2进行均匀地冷却。该侧优选为电芯2的上侧，便于空气预先冷却电芯2的热量高发区，由于空气在进气孔4形成射流效应，局部冷却能力很强，从而可以提高对电芯2的正负极的冷却程度，提高对电芯2整体冷却的均匀性。更优选地，每个电芯2的上侧均设置有一个进气孔4，且进气孔4设置于电芯2的正上方，具体设置在电芯2的正负极的正上方。优选地，每个电芯2对应设置的进气孔4的数量相等，使得空气在各个电芯2之间的流量分配均匀。优选地，多个进气孔4在电芯2的上侧均匀设置，以便于自进气孔4进入的空气均匀地进入电芯2间的间隙。
需要说明的是，进气孔4设置于电池箱1上，本实施例中，进气孔4可正投影于电芯2的上侧或下侧，在其他实施例中，进气孔4还可以正投影于两个相邻的电芯2之间，自进气孔4进入的空气经两个相邻的电芯2之间的间隙流出，同样仅需要流经单个电芯2的高度方向，仅需要对相邻的两个电芯2进行冷却。
如图7和图8所示，优选地，每个进气孔4处均设置有旋流倾斜结构，使得空气经过该旋流倾斜结构时，可以产生自然的旋流效应，无需额外功输入，在相同的空气流量下，由于旋流效应产生周向速度，其垂直射流速度将降低，减弱进气孔4处形成的射流效应，极大地改善了冷却均匀性，并使得每个进气孔4在电芯2的冷却范围更加均匀，进一步提高冷却效果。本实施例中，每个所述进气孔4的内壁均设置有多个旋流叶片5。旋流叶片5与进气孔4的内壁可以是分体设置，也可以是一体化设置。优选地，多个所述旋流叶片5沿所述进气孔4的周向均匀设置。
需要说明的是，本发明对旋流叶片5的数量不做具体限定，旋流叶片5可以是2个、3个或4个，具体根据所需旋流强弱的不同进行选择。
在另一可选实施例中，每个所述进气孔4的内壁均设置有多个倾斜槽道，相邻的倾斜槽道的壁面可以起到旋流叶片5的作用，便于对进气孔4进行制作。优选地，多个所述倾斜槽道沿所述进气孔4的周向均匀设置。
需要说明的是，本发明对倾斜槽道的数量不做具体限定，倾斜槽道可以是2个、3个或4个，具体根据所需旋流强弱的不同进行选择。
需要说明的是，本发明中，无论是旋流叶片5还是倾斜槽道均是固定不动的，不会随着空气的进入而发生转动。
以每个电芯2的上侧均设置有一个进气孔4为例，说明本发明的工作原理为：
在电池箱1底部设置的抽吸风扇3的抽吸作用下，空气从各个进气孔4进入，并在旋流叶片5作用下产生旋流空气。空气自进气口进入后，预先冷却电芯2的正负极，之后，空气在相邻的两个电芯2之间后电芯2与电池箱1的壁面之间，沿着电芯2的高度方向自顶部向底部流动，如图5所示，箭头方向表示空气流动方向，沿着流动方向看，空气仅经过单个电芯2即流出风扇3，空气的冷却能力并没有随空气流动逐渐下降，提高空气对电芯2冷却的均匀程度，避免了局部电芯2温度过高。另一方面，在相同的空气流量下，空气在各个电芯2之间的流量分配也很均匀，使得空气对各个电芯2的冷却程度大致相同，进一步提高对电芯2冷却的均匀程度，使得电池储能系统的运行更加安全。并且，由于空气仅经过单个电芯2即流出风扇3，可考虑减少进入电池箱1的总空气流量，进而降低风扇3的功耗，降低运行成本，提高经济性。
本发明所述电池箱1包括如上所述的分布式电池箱热管理系统，所述电池箱1内设置有多个电芯2，多个电芯2呈阵列式排布，利用上述分布式电池箱热管理系统对各个电芯2进行空气对流冷却处理，避免电芯2温度过高，提高电池储能寿命。
需要说明的是，本发明之电池箱1的其他具体实施例与上述分布式电池箱热管理系统的其他具体实施方式大致相同，在此不再一一赘述。
综上，本发明实施例提供一种分布式电池箱热管理系统及电池箱1，其通过在电芯2的下方或上方设置空气抽吸装置，并在空气抽吸装置的相对侧设置进气孔4，使得空气在空气抽吸装置的抽吸作用下，自进气孔4进入后，只需经两个相邻电芯2之间的间隙即可输送至空气抽吸装置，即空气仅需经过单个的电芯2就到输出口，而无需经过多排电芯2，从而可以消除不同排电芯2之间的温差，避免局部电芯2的温度过高，进而可以避免局部电芯2的温度过高所引发的触发热管理保护系统导致电池储能系统停止运行、影响充放电性能、容量和寿命、需要选择产生更大空气流量的风扇3等问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种分布式电池箱热管理系统，电池箱中设置有多个电芯，其特征在于，所述热管理系统包括设置于所述电池箱上的空气抽吸装置和多个进气孔，其中，所述空气抽吸装置位于多个所述电芯的下方或上方，多个所述进气孔均位于与所述空气抽吸装置相对的一侧，空气自所述进气孔经相邻两个所述电芯之间的间隙流向所述空气抽吸装置。
2.根据权利要求1所述的分布式电池箱热管理系统，其特征在于，每个所述电芯的一侧各设置有至少一个所述进气孔。
3.根据权利要求1所述的分布式电池箱热管理系统，其特征在于，每个所述进气孔的内壁均设置有多个旋流叶片。
4.根据权利要求3所述的分布式电池箱热管理系统，其特征在于，多个所述旋流叶片沿所述进气孔的周向均匀设置。
5.根据权利要求1所述的分布式电池箱热管理系统，其特征在于，每个所述进气孔的内壁均设置有多个倾斜槽道。
6.根据权利要求5所述的分布式电池箱热管理系统，其特征在于，多个所述倾斜槽道沿所述进气孔的周向均匀设置。
7.根据权利要求1所述的分布式电池箱热管理系统，其特征在于，所述空气抽吸装置设置于所述电池箱的底部，多个所述进气孔设置于所述电池箱的顶部。
8.根据权利要求1所述的分布式电池箱热管理系统，其特征在于，所述空气抽吸装置为抽吸风扇。
9.一种电池箱，其特征在于，包括如权利要求1－8任一项所述的分布式电池箱热管理系统。
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