CN114171825A - 一种风冷结构及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风冷结构及电池包，风冷结构包括：下箱体，其上设有进风口和出风口；风道盖板，固定在箱体的底部、且与下箱体之间形成有相互独立的进风风道和出风风道；进风风道与进风口连通，出风风道与出风口连通；风道盖板上开设有与进风风道连通的模组进风口和与出风风道连通的模组出风口；进风风道内的气流经过模组进风口流出后通过模组出风口回流至出风风道。如此设计，可以实现电池包内电芯的分区冷却，提高冷却效率，满足大功率下的电芯冷却需求；同时风道盖板集成在下箱体的底部，可以减少在下箱体内的空间占用，有利于提高整包的能量密度。此外，还可以根据不同位置的冷却需求，构成不一样的风道流向，进行分布式的精准热量管控。

Description

一种风冷结构及电池包

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种风冷结构及电池包。

背景技术

目前，随着电池续航里程的提升要求，电池的电量提升，电池包内电芯工作时聚集的过多热量严重影响了电芯的寿命，电池包需设计冷却系统以降低电芯温度。冷却方式主要为液冷、直冷、浸入和风冷，其中液冷、直冷和浸入冷却方式成本高，目前普遍采用在电池包内设计成本低的风冷通道。

但现有电池包内分冷通道对电芯的冷却效果一般，只能适应小功率电芯的冷却需求，且在电池包内占用的空间较大，影响整个电池包能量密度的提升。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中电池包内的风冷结构存在冷却效果差、占用空间大的缺陷，从而提供一种风冷结构及电池包。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种风冷结构，包括：

下箱体，其上设有进风口和出风口；

风道盖板，固定在所述下箱体的底部、且与所述下箱体之间形成有相互独立的进风风道和出风风道；所述进风风道与所述进风口连通，所述出风风道与所述出风口连通；所述风道盖板上开设有与所述进风风道连通的模组进风口和与所述出风风道连通的模组出风口；所述进风风道内的气流经过所述模组进风口流出后通过所述模组出风口回流至所述出风风道。

进一步地，所述风道盖板焊接固定在所述下箱体的内部。

进一步地，所述风道盖板上设有隔开所述进风风道和所述出风风道的隔挡结构。

进一步地，所述隔档结构为成型在所述风道盖板上的下凹沟槽，所述下凹沟槽的槽壁隔开所述进风风道和所述出风风道；所述模组进风口开设在所述下凹沟槽一侧的所述风道盖板上，所述模组出风口开设在所述下凹沟槽另一侧的所述风道盖板上。

进一步地，所述模组进风口沿所述进风风道的延伸方向间隔设置有多个，所述模组出风口沿所述出风风道的延伸方向间隔设置有多个，且多个所述模组进风口和多个所述模组出风口的位置一一对应设置。

进一步地，所述进风风道和所述出风风道均具有若干条；相邻两条所述进风风道流出的气流流向位于两条所述进风风道之间的同一条所述出风风道，和/或，一条所述进风风道流出的气流流向位于所述进风风道两侧的两条所述出风风道。

进一步地，所述进风风道和所述出风风道均为直线型风道、折线型风道和弧形型风道中的任意一种或几种的组合。

进一步地，所述风道盖板的边缘设有与所述下箱体的内壁密封连接的延伸壁。

进一步地，所述风道盖板的一端设有与所述下箱体的进风口位置对应设置的进风凸包，所述风道盖板的另一端设有与所述下箱体的出风口位置对应设置的出风凸包；所述进风凸包的内部空间与所述进风风道相通，所述出风凸包的内部空间与所述出风风道相通。

进一步地，所述风道盖板和所述下箱体之间还设有固定柱，所述固定柱的下端焊接固定在所述下箱体上，所述固定柱的上端胶粘固定在所述风道盖板上，所述固定柱上设有螺纹孔，所述风道盖板上设有与所述螺纹孔位置对应设置且供电芯模组在其上安装的模组安装孔。

本申请还提出了一种电池包，包括如上述所述的风冷结构、设置在所述风道盖板上方的电芯模组和盖设在所述下箱体上的上盖；所述电芯模组包括间隔排列布置的多个单体电芯和设置在相邻所述单体电芯之间的电芯支架，所述电芯支架包括连接在相邻两个所述单体电芯之间且呈框形的支架本体、以及连接在所述支架本体上并伸向所述支架本体内部的导流片；所述导流片和所述支架本体之间形成有冷却风道，所述冷却风道的一端与所述模组进风口连通、另一端与所述模组出风口连通。

进一步地，所述风道盖板上设有位于在所述模组进风口外周或所述模组出风口外周、用于密封所述电芯模组和所述风道盖板之间间隙的密封泡棉。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的风冷结构，在下箱体上固定风道盖板，风道盖板和下箱体之间形成一体式风道结构，风道结构包括相互独立的进风风道和出风风道，风道盖板上开设有与进风风道连通的模组进风口和与出风风道连通的模组出风口；进风风道内的气流经过模组进风口流出后通过模组出风口回流至出风风道，实现对下箱体内电芯模组的冷却；这种风道结构的进风风道和出风风道独立设置，可以实现下箱体内电芯模组的分区冷却，提高冷却效率。

2.本发明提供的风冷结构，相对于现有技术中挤压成型的内部具有风道的下箱体，可以实现风道结构的复杂化设计，可以根据电芯模组不同位置的冷却需求，构成不一样的风道流向，进行分布式的精准热量管控。

3.本发明提供的风冷结构，风道盖板除了构成风道结构之外，还可以增强下箱体的结构强度，无需在下箱体上额外设置加筋结构，有利于减少风道结构在下箱体内的空间占用，有利于提高整包的能量利用率。

4.本发明提供的风冷结构，进风风道和出风风道由下凹沟槽的槽壁隔开，相邻两条进风风道共同同一出风风道，或者相邻两条出风风道共用同一进风风道的设计，可以减少风道盖板上下凹沟槽的数量，降低风道盖板的成本，减少风道盖板在下箱体内的空间占用。

5.本发明提供的风冷结构，进风风道和出风风道为直线型风道、折线型风道和弧形型风道中的任意一种或几种的组合，可以在下箱体内部实现更为复杂的风道设计，与现有技术中进风风道和出风风道只能设计为直线型的方式相比，大大丰富了风道的结构形式，避免了风道造型对下箱体内电芯模组排布位置的限制，电芯模组在下箱体内的布置方式可以更为灵活。

6.本发明提供的电池包，进风风道内的气流经过模组进风口流出后沿电芯支架内的冷却风道流向模组出风口并回流至出风风道，这种风道设计可以对单体电芯的侧面进行冷却，提高冷却效率，可以满足大功率下的电芯冷却需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的下箱体和风道盖板整体的第一面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的下箱体和风道盖板整体的第二面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的下箱体和风道盖板的爆炸示意图；

图4为本发明实施例提供的下箱体的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的风道盖板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的风冷结构的风道流向示意图；

图7为本发明实施例提供的固定柱的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的密封泡棉的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种风冷结构的风道流向示意图。

附图标记说明：1、下箱体；101、进风口；102、出风口；2、风道盖板；201、进风风道；202、出风风道；203、模组进风口；204、模组出风口；205、下凹沟槽；206、延伸壁；207、进风凸包；208、出风凸包；209、模组安装孔；3、固定柱；4、上盖；5、电芯模组；51、单体电芯；52、电芯支架；521、支架本体；522、导流片；523、冷却风道；6、密封泡棉；7、下箱体固定脚；8、电芯支架。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1－8所示的一种风冷结构，包括下箱体1和风道盖板2；其中，下箱体1包括底板和四面围合的侧板，侧板和底板一体成型，侧板在底板上围合形成容纳空间；下箱体1相对两侧的两块侧板上分别开设有进风口101和出风口102。风道盖板2固定在下箱体1的底部且与下箱体1之间形成有相互独立的进风风道201和出风风道202；进风风道201与进风口101连通，出风风道202与出风口102连通；风道盖板2上开设有与进风风道201连通的模组进风口203和与出风风道202连通的模组出风口204。这种风冷结构，采用风道盖板2和下箱体1形成一体式风道结构，一体式风道结构包括相互独立的进风风道201和出风风道202；进风风道201内的气流经过模组进风口203流出后对下箱体1内的部件进行冷却，然后通过模组出风口204回流至出风风道202，可以实现下箱体1内部件的分区冷却，提高冷却效率。

在本实施例中，下箱体1和风道盖板2的材质均为钢材。下箱体1采用钣金成型工艺加工而成，这种下箱体1的底板上无需设置复杂结构，整体结构简单，可大批量冲压成型，成型效率高。风道盖板2采用钣金一体化成型工艺制成，可以在风道盖板2成型出复杂的风道造型，风道盖板2通过与下箱体1焊接形成密封的风道结构，实现风道结构的复杂化设计，可以根据不同位置的冷却需求，构成不一样的风道流向，进行分布式的精准热量管控。此外，风道盖板2的造型还可以加强下箱体1的结构强度，无需在下箱体1上额外设置加筋结构，有利于减少风道结构在下箱体1内的空间占用，有利于提高整包的能量利用率。

在本实施例中，风道盖板2上设有隔开进风风道201和出风风道202的隔挡结构，当风道盖板2焊接在下箱体1内之后，隔档结构的下端与下箱体1的底板紧密相抵，从而隔开进风风道201和出风风道202。在可替换的实施方式中，还可以在下箱体1的底板上成型出隔档结构，隔档结构的上端与风道盖板2密封连接。

具体的，隔档结构为一体成型在风道盖板2上的下凹沟槽205，下凹沟槽205的槽侧壁隔开进风风道201和出风风道202；模组进风口203开设在下凹沟槽205一侧的风道盖板2上，模组出风口204开设在下凹沟槽205另一侧的风道盖板2上。在风道盖板2上成型出下凹沟槽205来实现进风风道201和出风风道202隔开的设计，结构简单，易于加工成型。

在本实施例中，模组进风口203沿进风风道201的延伸方向间隔设置有多个，模组出风口204沿出风风道202的延伸方向间隔设置有多个，且多个模组进风口203和多个模组出风口204的位置一一对应设置。当这种下箱体1和风道盖板2应用在电池包上时，电芯模组5放置在风道盖板2的上方，电芯模组5包括间隔排列布置的多个单体电芯51和设置在相邻单体电芯51之间的电芯支架52，单体电芯51在风道盖板2上的位置位于相邻两个模组进风口203及对应的相邻两个模组出风口204之间的风道盖板2上，电芯支架52放置在对应的一对模组进风口203和模组出风口204之间，模组进风口203流出的气流对单体电芯51表面积最大的侧面进行冷却，可以提高对单体电芯51的冷却效果，满足大功率下的电芯冷却需求。

在本实施例的一些实施方式中，进风风道201和出风风道202均为直线型风道且相互平行设置。进风风道201有两条，出风风道202有一条，且两条进风风道201位于出风风道202的相对两侧，出风风道202的宽度为两条进风风道201的宽度之和。进风风道201的长度方向上设有一排模组进风口203，出风风道202的长度方向上设有两排模组出风口204，其中一排模组出风口204与其中一条进风风道201上的一排模组进风口203一一对应设置，另一排模组出风口204与另外一条进风风道201上的一排模组进风口203一一对应设置。这种风道结构的设计，适应于在下箱体1内设置双排电芯模组5，每一排电芯模组5均对应一对进风风道201和出风风道202，两侧的进风风道201进风后，通过模组进风口203和模组出风口204汇入出风流道，可以提高冷却效率。而且，由于进风流道有两条，可以根据需要选择其中一条进风流道进风，或者控制两条进风流道上的进风量不同，实现对不同区域的电芯模组5进行分区冷却。当下箱体1内其中一块区域的电芯模组5的温度过高、需要快速冷却时，可以控制风量集中进入对应的进风流道内，提高冷却效率，实现电芯热管理的分布式管控。在可替代的实施方式中，进风风道201的数量还可以设置为三条或以下，根据下箱体1内电芯模组5的排数进行适应性调整；也可以设置一条进风风道201和两条出风风道202，两条出风风道202分别位于进风通道的两侧。

在本实施例的另一些实施方式中，参照图9所示，进风风道201和出风风道202还可以为折线型风道，进风风道201和出风风道202均有两条，两条进风风道201和两条出风风道202均构成菱形，且两条进风风道201位于两条出风风道202的外侧，进风风道201和出风风道202之间设有阻隔结构(图未示出)。此处可以理解的是，进风风道201和出风风道202还可以为弧形型风道，或者由直线型风道、折线型风道和弧形型风道组合形成的复杂风道造型。风道盖板2可以采用冲压成型的方式制造得到上述任意造型的风道。如此设计，可以在下箱体1内部实现更为复杂的风道设计，与现有技术中进风风道201和出风风道202只能设计为直线型的方式相比，大大丰富了风道的结构形式，避免了风道造型对下箱体1内电芯模组5排布位置的限制，电芯模组5在下箱体1内的布置方式可以更为灵活。

在本实施例中，风道盖板2的边缘设有与下箱体1的内壁密封连接的延伸壁206，延伸壁206的设置便于风道盖板2和下箱体1焊接后的密封性。风道盖板2的一端设有与下箱体1的进风口101位置对应设置的进风凸包207，风道盖板2的另一端设有与下箱体1的出风口102位置对应设置的出风凸包208；进风凸包207的内部空间与进风风道201相通，出风凸包208的内部空间与出风风道202相通。

在本实施例中，风道盖板2和下箱体1之间还设有固定柱3，固定柱3的下端焊接固定在下箱体1上，固定柱3的上端胶粘固定在风道盖板2上，固定柱3上设有螺纹孔，风道盖板2上设有与螺纹孔位置对应设置且供电芯模组5在其上安装的模组安装孔209。

本发明实施例还提供了一种电池包，包括上述所述的下箱体1和风道盖板2，设置在风道盖板2上方的电芯模组5和盖设在下箱体1上的上盖4。电芯模组5包括间隔排列布置的多个单体电芯51和设置在相邻单体电芯51之间的电芯支架52。电芯支架52包括连接在相邻两个单体电芯51之间且呈框形的支架本体521、以及连接在支架本体521上并伸向支架本体521内部的导流片522；导流片522和支架本体521之间形成有冷却风道523，导流片522的相对两侧贴附在相邻的两个单体电芯51上，冷却风道523呈弧形，冷却风道523的一端与模组进风口203连通、另一端与模组出风口204连通。风道盖板2上设有位于在模组进风口203外周或模组出风口204外周、用于密封电芯模组5和风道盖板2之间间隙的密封泡棉6。

这种电池包的冷却原理如下：下箱体1的进风口101进风后，进入两侧的两条进风风道201内，进风风道201内的气流经过风道盖板2上的模组进风口203流出后沿电芯支架52内的冷却风道523流向模组出风口204并回流至出风风道202，然后从下箱体1的出风口102流出；这种风道结构设计，可以对单体电芯51的侧面进行冷却，提高冷却效率，可以满足大功率下的电芯冷却需求；同时可以根据电池包内不同位置电芯的冷却需求，实现电芯的分区冷却，实现热管理的分布式管控。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种风冷结构，其特征在于，包括：

下箱体(1)，其上设有进风口(101)和出风口(102)；

风道盖板(2)，固定在所述下箱体(1)的底部、且与所述下箱体(1)之间形成有相互独立的进风风道(201)和出风风道(202)；所述进风风道(201)与所述进风口(101)连通，所述出风风道(202)与所述出风口(102)连通；所述风道盖板(2)上开设有与所述进风风道(201)连通的模组进风口(203)和与所述出风风道(202)连通的模组出风口(204)；所述进风风道(201)内的气流经过所述模组进风口(203)流出后通过所述模组出风口(204)回流至所述出风风道(202)。

2.根据权利要求1所述的风冷结构，其特征在于，所述风道盖板(2)焊接固定在所述下箱体(1)的内部。

3.根据权利要求2所述的风冷结构，其特征在于，所述风道盖板(2)上设有隔开所述进风风道(201)和所述出风风道(202)的隔挡结构。

4.根据权利要求3所述的风冷结构，其特征在于，所述隔档结构为成型在所述风道盖板(2)上的下凹沟槽(205)，所述下凹沟槽(205)的槽壁隔开所述进风风道(201)和所述出风风道(202)；所述模组进风口(203)开设在所述下凹沟槽(205)一侧的所述风道盖板(2)上，所述模组出风口(204)开设在所述下凹沟槽(205)另一侧的所述风道盖板(2)上。

5.根据权利要求1－4中任一项所述的风冷结构，其特征在于，所述模组进风口(203)沿所述进风风道(201)的延伸方向间隔设置有多个，所述模组出风口(204)沿所述出风风道(202)的延伸方向间隔设置有多个，且多个所述模组进风口(203)和多个所述模组出风口(204)的位置一一对应设置。

6.根据权利要求1－4中任一项所述的风冷结构，其特征在于，所述进风风道(201)和所述出风风道(202)均具有若干条；相邻两条所述进风风道(201)流出的气流流向位于两条所述进风风道(201)之间的同一条所述出风风道(202)，和/或，一条所述进风风道(201)流出的气流流向位于所述进风风道(201)两侧的两条所述出风风道(202)。

7.根据权利要求1－4中任一项所述的风冷结构，其特征在于，所述进风风道(201)和所述出风风道(202)均为直线型风道、折线型风道和弧形型风道中的任意一种或几种的组合。

8.根据权利要求1－4中任一项所述的风冷结构，其特征在于，所述风道盖板(2)的边缘设有与所述下箱体(1)的内壁密封连接的延伸壁(206)。

9.根据权利要求1－4中任一项所述的风冷结构，其特征在于，所述风道盖板(2)的一端设有与所述下箱体(1)的进风口(101)位置对应设置的进风凸包(207)，所述风道盖板(2)的另一端设有与所述下箱体(1)的出风口(102)位置对应设置的出风凸包(208)；所述进风凸包(207)的内部空间与所述进风风道(201)相通，所述出风凸包(208)的内部空间与所述出风风道(202)相通。

10.根据权利要求1－4中任一项所述的风冷结构，其特征在于，所述风道盖板(2)和所述下箱体(1)之间还设有固定柱(3)，所述固定柱(3)的下端焊接固定在所述下箱体(1)上，所述固定柱(3)的上端胶粘固定在所述风道盖板(2)上，所述固定柱(3)上设有螺纹孔，所述风道盖板(2)上设有与所述螺纹孔位置对应设置且供电芯模组(5)在其上安装的模组安装孔(209)。

11.一种电池包，其特征在于，包括如上权利要求1－10中任意一项所述的风冷结构、设置在所述风道盖板(2)上方的电芯模组(5)和盖设在所述下箱体(1)上的上盖(4)；

所述电芯模组(5)包括间隔排列布置的多个单体电芯(51)和设置在相邻所述单体电芯(51)之间的电芯支架(52)，所述电芯支架(52)包括连接在相邻两个所述单体电芯(51)之间且呈框形的支架本体(521)、以及连接在所述支架本体(521)上并伸向所述支架本体(521)内部的导流片(522)；所述导流片(522)和所述支架本体(521)之间形成有冷却风道(523)，所述冷却风道(523)的一端与所述模组进风口(203)连通、另一端与所述模组出风口(204)连通。

12.根据权利要求11所述的电池包，其特征在于，所述风道盖板(2)上设有位于在所述模组进风口(203)外周或所述模组出风口(204)外周、用于密封所述电芯模组(5)和所述风道盖板(2)之间间隙的密封泡棉(6)。

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