CN116435649A - 一种电池包散热结构及散热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池包散热结构，包括开有通孔的外壳、安装在外壳内的电芯、BMS和热管以及安装在外壳的外侧上的换热器，热管的蒸发端和电芯连接，热管的冷凝端穿过通孔和换热器连接，从而在保证电池外壳的防水性能的基础上，利用外壳内的热管将热量传递给外壳外的换热器对电池包进行散热，在所述电池包散热结构的基础上本发明还申请了一种电池包散热方法，通过BMS分别控制换热器、散热器和风扇在电芯处于不同的温度值时工作，从而节约电能。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电动两轮车领域，尤其涉及一种电池包散热结构及散热方法。
背景技术
随着新能源行业的迅速发展，电动两轮车的快充技术日渐普及，但通过电池包自然冷却无法满足电池包快充的散热要求，传统的对流式风冷散热需要在电池外壳上开孔，因此无法满足国标电池包防水强制要求，而液冷散热成本高且装置体积偏大。
此外，在电池包的使用过程中通常利用BMS(Battery Management System，即电池管理系统)智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，监控电池的状态，工作过程中BMS上的电器件将消耗部分电量并使之转化为热量，若散热不佳容易导致电器件内部持续积热。
目前电动两轮车因充电高温引发的自燃事故屡见不鲜，导致了许多不必要的财产损失和人员伤害，因此发明一种满足防水要求的电池包散热结构及其方法已经势在必行。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种电池包散热结构及散热方法。
本发明提出的一种电池包散热结构，包括外壳和BMS，电芯和BMS均安装在外壳内，还包括：热管和换热器，热管安装在外壳内，换热器安装在外壳的外侧上并和BMS电连接，外壳上开有通孔，热管的蒸发端和电芯连接，热管的冷凝端穿过通孔和换热器连接，温度传感器安装在电芯上并和BMS电连接。
优选地，还包括相变材料，相变材料设置在热管内。
优选地，电芯上涂覆有导热硅脂，导热油脂用于更好地将电芯的热量传导给热管。
优选地，还包括散热器，散热器安装在换热器上并和BMS电连接，散热器用于对换热器进行散热。
优选地，散热器和换热器之间设置有导热硅脂，导热硅脂用于更好地将换热器的热量传导给散热器。
优选地，还包括风扇，风扇安装在外壳的外侧上，风扇和散热器相对并和BMS电连接，用于对散热器进行主动换热。
优选地，风扇采用防水风扇。
优选地，风扇还和换热器相对，用于对换热器进行主动换热。
优选地，还包括温度传感器，温度传感器安装在电芯上并和BMS电连接。
优选地，通孔的孔径和热管的外径匹配。
优选地，换热器采用焊接或密封胶粘贴的方式安装在外壳上，从而保证外壳的密封性，防止外壳进水。
此外，本发明还提供了一种电池包散热方法，基于上述的一种电池包散热结构，当电池包开始充电或放电时，温度传感器将电芯的温度信息传输至BMS内，当电芯的温度大于或等于第一阈值时，BMS控制换热器开始工作，当电芯小于第一阈值时，BMS控制换热器停止工作。
优选地，当电芯的温度大于或等于第二阈值时，BMS控制散热器开始工作，当电芯的温度小于第二阈值时，BMS控制散热器停止工作，其中，第二阈值大于第一阈值。
优选地，当电芯的温度大于或等于第三阈值时，BMS控制风扇开始转动，当电芯的温度小于第三阈值时，BMS控制散热器停止转动，其中，第三阈值大于第二阈值。
优选地，BMS根据电芯的温度和第三阈值的差值的大小改变风扇的转速，当所述差值越大时，BMS控制风扇的转速越快，当所述差值越小时，BMS控制风扇的转速越慢。
本发明中，所提出的电池包散热结构及散热方法，有以下有益效果：
本发明通过在外壳上开通孔，并利用热管将电芯和外壳外的换热器连接起来，从而在保证了电池包的防水防尘性能，且较于传统的液冷散热结构成本更低、体积更小；
本发明通过BMS控制换热器、散热器和风扇在电芯处于不同的温度时工作，电芯温度大于或等于第一阈值时控制换热器工作，电芯温度大于或等于第二阈值时控制散热器工作，电芯的温度大于或等于第三阈值时控制风扇转动，从而能够节约用电，进而提高电动两轮车的续航能力，减少电池在充放电过程中因为温度过高引发的热失控问题，提高电池包的安全性。
附图说明
图1为本发明提出的一种电池包散热结构的结构示意图；
图2为本发明提出的外壳的内部示意图；
图3为本发明提出的外壳的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。
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。
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。
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，也可以是电连接或彼此可通讯；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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图及具体实施方式对本发明技术方案进行详细说明。
参照图1-图3，本发明提出的一种电池包散热结构，包括外壳1、电芯12、BMS、热管13、换热器2和温度传感器，电芯12竖向安装在外壳1内部的底面上且电芯12的外周涂覆有导热硅脂，电芯12上的导热硅脂用于提高电芯12和热管13之间的导热率，热管13安装在外壳1内，热管13内设置有相变材料，热管13设置多个，每个电芯12的两侧均设置一个热管13，换热器2通过密封胶固定安装在外壳1的外侧的上表面上，密封胶用于将通孔11密封住防止外壳1浸水，外壳1的上表面开有多个通孔11，每个通孔11和一个热管13的冷凝端相对，热管13的蒸发端和电芯12连接，热管13的冷凝端穿过通孔11和换热器2连接，热管13的管径和通孔11的孔径匹配，BMS安装在外壳1的内壁上，温度传感器安装在电芯12上并和BMS电连接，温度传感器用于测量电芯12的温度并把温度信息传递给BMS。
在此实施例中，还包括散热器3，散热器3安装在换热器2的上方，用于对换热器2散热，散热器3和换热器2之间涂覆有导热硅脂，从而提高换热器2和散热器3之间的导热率。
进一步的，还包括风扇4，风扇4通过安装架41安装在外壳1的外侧的上表面上并和换热器2以及散热器3相对，风扇4和BMS电连接从而受到BMS的控制，风扇4用于对换热器2和散热器3散热，风扇4采用防水风扇。
此外，本发明还提供了一种电池包的散热方法，包括如下步骤：
步骤S1：电动两轮车在充电或在行驶过程放电时，电池包的温度会上升，此时温度传感器将电芯12的温度信息实时传输至BMS内，当电芯12的温度大于或等于第一阈值时，BMS控制换热器2开始工作，热管13将电芯12的热量传输至换热器2，换热器2对电芯12进行散热，直至电芯12的温度降低至小于第一阈值时，BMS控制换热器2停止工作。
步骤S2：在步骤S1的基础上，当电芯12的温度上升至大于或等于第二阈值时，BMS在保持换热器2工作的同时控制散热器3开始工作，散热器3对换热器2进行散热，直至电芯12的温度降低至小于第二阈值时，BMS控制散热器3停止工作，其中，第二阈值大于第一阈值。
步骤S3：在步骤S2的基础上，当电芯12的温度上升至大于或等于第三阈值时，BMS在保持换热器2和散热器3工作的同时控制风扇4开始转动，风扇4对换热器2和散热器3进行主动散热，直至电芯12的温度下降至小于第三阈值时，BMS控制风扇4停止转动。
更具体的，BMS根据电芯12的温度和第三阈值的差值的大小改变风扇4的转速，当所述差值越大时，BMS控制风扇4使风扇4的转速越快，当所述差值越小时，BMS控制风扇4使风扇4的转速越慢。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池包散热结构，包括外壳(1)、电芯(12)和BMS，电芯(12)和BMS均安装在外壳(1)内，其特征在于，包括：热管(13)和换热器(2)，热管(13)安装在外壳(1)内，换热器(2)安装在外壳(1)的外侧上并和BMS电连接，外壳(1)上开有通孔(11)，热管(13)的蒸发端和电芯(12)连接，热管(13)的冷凝端穿过通孔(11)和换热器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的电池包散热结构，其特征在于，还包括相变材料(14)，相变材料(14)设置在热管(13)内。
3.根据权利要求1所述的电池包散热结构，其特征在于，还包括散热器(3)，散热器(3)安装在换热器(2)上并BMS电连接。
4.根据权利要求1所述的电池包散热结构，其特征在于，还包括风扇(4)，风扇(4)安装在外壳(1)的外侧上，风扇(4)和散热器(3)相对并和BMS电连接。
5.根据权利要求4所述的电池包散热结构，其特征在于，还包括风扇(4)，风扇(4)采用防水风扇。
6.根据权利要求1、3或4所述的电池包散热结构，其特征在于，还包括温度传感器，温度传感器安装在电芯(12)上并和BMS电连接。
7.一种电池包的散热方法，基于权利要求1-6所述的电池包散热结构，其特征在于，当电池包开始充电或放电时，温度传感器将电芯(12)的温度信息传输至BMS内，当电芯(12)的温度大于或等于第一阈值时，BMS控制换热器(2)开始工作，当电芯(12)的温度小于第一阈值时，BMS控制换热器(2)停止工作。
8.根据权利要求7所述的电池包散热方法，其特征在于，当电芯(12)的温度大于或等于第二阈值时，BMS控制散热器(3)开始工作，当电芯(12)的温度小于第二阈值时，BMS控制散热器(3)停止工作，其中，第二阈值大于第一阈值。
9.根据权利要求8所述的电池包散热方法，其特征在于，当电芯(12)的温度大于或等于第三阈值时，BMS控制风扇(4)开始转动，当电芯(12)的温度小于第三阈值时，BMS控制散热器(3)停止转动，其中，第三阈值大于第二阈值。
10.根据权利要求9所述的电池包散热方法，其特征在于，BMS根据电芯(12)的温度和第三阈值的差值的大小改变风扇(4)的转速，当所述差值越大时，BMS控制风扇(4)使风扇(4)的转速越快，当所述差值越小时，BMS控制风扇(4)使风扇(4)的转速越慢。
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