CN116598641B - 一种电动车电池散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，一种电动车电池散热结构，该电动车电池散热结构至少包括：电池单元，设有多个并列排布的电池组件，每个所述电池组件均配置有供冷却介质流动的散热件；承载单元，位于电池单元底部，用于承载连接各电池组件；同步单元，用于连接若干个电池组件，以使电池单元中的电池组件呈分组状态；成组设置的电池组件分为固定组和活动组，所述固定组的电池组件与承载单元固定连接，所述活动组的电池组件与承载单元活动连接，所述活动组的电池组件连接有驱动模块，所述驱动模块能够驱动活动组的电池组件相对固定组的电池组件发生相对位移，以增大散热面积。本发明有助于解决散热方式单一孤立，散热模式灵活性不足的问题。

Description

一种电动车电池散热结构

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种电动车电池散热结构。

背景技术

动力电池是新能源电动汽车的核心部件，其性能的高低直接影响电动汽车性能的好坏，其中动力电池一般体积较大，占据在车辆的底盘位置，其散热效果很差。

现在的电动车电池一般采用自然冷却、风冷或者水冷的方式进行，由于动力电池一般为锂电池，以锂电池为例，其内部最佳充放电温度不能高于140℃，外部温度不能高于80℃，否则就会降低电池的使用寿命和充放电效果。

其中，三种散热方式各有各的优势，自然冷却由于冷却效率低，逐步被淘汰，风冷结构简单，是目前的市场主流，水冷由于结构复杂，但是其冷却效率和可控性是最高的。

申请人对于市场进行长期调研后发现，目前的电池散热方式一般都是单种独立运行，且电池装配结构基本以固定装配为主。

其中，水冷一般都是采用大流量的循环水对电池芯进行强制冷却，或者对电池包的壳体进行强制冷却，在这一过程中，冷却水往往是在所有电池芯中完成一个大循环，即从电池组的一端流向另一端，以一百块电池芯为例，冷却开始和结束处的冷却介质的温度温差在几十度以上，使得电池包内不同部位的温度极度不均衡，这种现象会造成彼此串联、并联的电池芯之间的出现个体差异，进而影响整体的性能。

上述的电池温控问题带来的新能源车在安全性能上大打折扣，如何从电池入手，解决新能源车的整体安全问题是本技术的关键所在。

发明内容

本发明提供了一种电动车电池散热结构，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种电动车电池散热结构，该电动车电池散热结构至少包括：

电池单元，设有多个并列排布的电池组件，每个所述电池组件均配置有供冷却介质流动的散热件；

承载单元，位于电池单元底部，用于承载连接各电池组件；

同步单元，用于连接若干个电池组件，以使电池单元中的电池组件呈分组状态；

其中，成组设置的电池组件分为固定组和活动组，所述固定组的电池组件与承载单元固定连接，所述活动组的电池组件与承载单元活动连接，所述活动组的电池组件连接有驱动模块，所述驱动模块能够驱动活动组的电池组件相对固定组的电池组件发生相对位移，以增大散热面积。

上述技术方案中，各电池组件配置独立的散热件，保证较低升温状态下的自主降温操作，并利用同步单元对电池组件进行分组，然后通过驱动模块在较高升温状态下对电池组件进行结构错位控制，使得电池组件组件的结构更加舒展，散热面积增大，增加散热冷却效率，通过对散热需求进行分化处理，能够大大优化电动车电池的散热性能。

在上述技术方案的基础上，为了方便对电池组件进行分组控制，所述电池单元由若干个横向并列设置的电池组件组成。

在上述技术方案的基础上，为了提升电池组件的分组结构稳定性及可控性，所述同步单元包括设置于电池组件横向一侧的支架，同一支架内侧端设有多个与电池组件固定连接的连杆，所述驱动模块设于支架与承载单元之间，能够驱动活动组的电池组件进行横向活动，并使得活动组和固定组的电池组件发生横向相对位移。

在上述技术方案的基础上，为了主动控制位于活动组中电池组件的移动，所述驱动模块采用线性驱动装置。

在上述技术方案的基础上，所述电池组件包括：

电池模块，由多个电池芯并排组成；

电极模块，为能够进行横向伸缩延展的柔性连接结构，其位于所述电池模块顶部，用于将多个电池芯的正电极或负电极进行集中连接输出；

散热件，为设置于电池模块横向侧壁上的中空壳体结构，其内部具有供冷却介质流动的介质通道；

底座，位于电池模块底部，用于连接固定电池模块和散热件。

在上述技术方案的基础上，为了保证散热件对电池模块的散热效果，所述散热件内部设有空腔，该空腔内设有若干隔板结构，所述隔板结构之间的间隙构成所述介质通道，所述散热件在介质通道的前后两端设置有与外部冷却介质循环装置连接的进口端和出口端，所述散热件装配在电池模块一侧时，所述介质通道途径电池模块侧面各区域。

在上述技术方案的基础上，为了分担各介质通道中冷却介质的冷却负担及优化电池模块各区域的冷却速度，所述散热件内部均布有多个介质通道。

在上述技术方案的基础上，为了提升散热速度，所述承载单元上设置有风力单元，所述风力单元能够为电池单元输送纵向吹风。

在上述技术方案的基础上，为了保证风冷效果，所述风力单元的吹风区域位于固定组和/或活动组延展后位置的下方。

在上述技术方案的基础上，为了进一步提升散热效果，所述散热件为U型结构，其贴设与电池模块的两侧及底部。

相较于现有技术，本发明至少包括以下优点：

本发明通过设置多层级散热结构，能够大大优化电动车电池的散热效果，并在不同散热需求情况下进行针对性冷却散热，对散热系统起到统筹管理，高效低耗。

本发明通过在电池散热系统上进行创新，在结构上达到“动静结合”，灵活性强，在散热方式上进行自然冷却和水冷相结合，甚至自然冷却、水冷和风冷相结合的组合协同作业方式，能够大大提升散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一实施例中电动车电池的结构示意图；

图2为图1中电池模块的结构示意图；

图3为图2的爆炸结构示意图；

图4为一实施例中电池芯与电极模块的连接结构示意图；

图5为一实施例中第一散热件的内部结构示意图；

图6为一实施例中电池的固定组和活动组延展状态的结构示意图；

图7为一实施例中第一驱动件的结构示意图；

图8为一实施例中第二驱动件的结构示意图；

图9为一实施例中第二散热件的结构示意图；

图10为一实施例中风力单元的结构示意图。

图中标注：100、电池单元；200、承载单元；300、同步单元；400、风力单元；101、电池模块；102、电极模块；1021、固定部；1022、活动部；103、底座；1031、第一装配槽；1032、第二装配槽；104、第一散热件；1041、进口端；1042、出口端；1043、第一隔板；1044、导向端部；1045、第二隔板；1046、第三隔板；104’、第二散热件；301、支架；302、连杆；303、第一驱动件；304、第二驱动件；401、第一风扇；402、第二风扇；a、电池芯；b、介质通道；c、固定组；d、活动组。

实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一元件，它可以直接在另一元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一元件，它可以是直接连接到一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

新能源车，包括车架、底盘、电池组和电池散热系统，该电池组安装在底盘上，所述电池散热系统位于前箱盖位置，其中，车架、底盘等属于车辆现有的配置，不在赘述。

电池在充放电过程中由于内部温度的累积，会有较大的温度上升现象，尤其是在汽车加速行驶的过程中，更是会形成较大的升温，这种升温的现象在外会变现为电池芯a体积的略微增大，壳体的膨胀，通过温度计进行测试，温度可以升至100度甚至以上，这种升温会造成电池的寿命降低，进一步地影响其安全性能，例如自燃。

参见图1，本实施例公开一种电动车电池散热结构，该电动车电池散热结构包括电池单元100、承载单元200和同步单元300。

其中，电池单元100由7个横向并列排布的电池组件，定义其排列方向为前后方向，水平垂直于该方向为左右方向。下文将以此方向为基准进行相关阐述说明。

所述承载单元200位于电池单元100底部，主要起承载支撑作用，用于承载连接各电池组件。

所述同步单元300设置于电池单元100左侧，用于连接若干个间隔分布的电池组件，以使电池单元100中的电池组件呈分组状态。本实施例中，同步单元300的数量为一个，其内侧端连接三个间隔分布的电池组件，将该三个电池组件在结构上连结成一体式结构的活动组d，其余未与同步单元300连接的电池组件则构成固定组c。

其中，所述固定组c的电池组件底部与承载单元200固定连接，所述活动组d的电池组件与承载单元200活动连接，该活动连接使得活动组d的电池组件能够在承载单元200顶部进行横向往复移动，所述活动组d的电池组件连接有驱动模块，所述驱动模块能够驱动活动组d的电池组件相对固定组c的电池组件发生相对位移（本实施例中，该相对位移方向为水平左右朝向），相对位移后的固定组c和活动组d在结构上进行分解延展（如图6所示），使得相邻电池组件的外露面积增大，也就是说，增大了电池组件的整体散热面积，这有助于提升自然冷却的效果。

如图2和图3所示，每个所述电池组件包括电池模块101、电极模块102、第一散热件104和底座103。

其中，结合图4所示，所述电池模块101由多个电池芯a并排组成，本实施例中，单个电池模块101由左右方向上并列的15个电池芯a组成，并在外侧利用复合膜进行包裹形成一个块状结构，每个电池芯a的正负电极同侧设置在顶端，有电极模块102整合后与输出电路连接。由于本发明的重点不在于电池芯a的改进，且其系现有技术，故对电池芯a的结构不做详细的介绍。

需要说明的是，为了适配活动组d中电池组件的横向移动需求，本实施例中，属于活动组d的电池组件所采用的电极模块102，为能够进行横向伸缩延展的柔性连接结构，如图4所示，该电极模块102位于所述电池模块101顶部，包括层叠设置的固定部1021和活动部1022，所述固定部1021位于活动部1022内侧且与下方电池芯a的电极固定连接，活动部1022为层叠在固定部1021上方的自由端部，两者之间具有柔性转折衔接角结构，活动部1022能够相对固定部1021进行横向延展伸缩，该伸缩方向平行于左右朝向，因此，在活动组d电池组件进行左右横向移动时，电极模块102能够适配性地进行延展伸缩，从而保证在横移过程中保持电池芯a的电极连接状态。

如图3所示，本实施例中的第一散热件104为设置于电池模块101前后侧壁上的中空壳体结构，且第一散热件104整体结构为能够覆盖电池模块101前后两侧壁面积的片状结构，其内部具有供冷却介质流动的介质通道b，第一散热件104底部设有与所述介质通道b连通的进口端1041和出口端1042，进口端1041和出口端1042通过管路与外部冷却介质循环装置进行连接，使得第一散热件104内部能够持续循环流动冷却介质，冷却介质能够带走部分电池模块101传导出来的热量，部分热量径第一散热件104外表面或电池模块101自身外表面向外侧散发，进行自然冷却。其中冷却介质循环装置系现有技术，该具体结构及结构在运行过程中所依据的工作原理在此不再赘述。在其他实施例中，第一散热片也可只设置在电池模块101单侧。

本实施例中，所述底座103位于电池模块101底部，用于连接固定电池模块101和散热件。具体的，电池模块101底部通过胶水复合的方式与底座103连接固定，在其他实施例中，可设置卡槽、夹持结构、螺栓锁紧等连接固定结构进行实施。而底座103上对应进口端1041和出口端1042装配位置处设有第一装配槽1031和第二装配槽1032，第一装配槽1031和第二装配槽1032内设有通孔，该通孔用于连通进口端1041和出口端1042的内部孔径，该通孔贯穿底座103并通过管件与外部冷却介质循环装置连接。

如6所示，为了提升电池组件的分组结构稳定性及可控性，所述同步单元300包括设置于电池组件横向一侧的支架301，同一支架301内侧端设有3个与电池组件固定连接的连杆302，所述驱动模块设于支架301与承载单元200之间，能够驱动活动组d的电池组件进行横向活动，并使得活动组d和固定组c的电池组件发生横向相对位移。结合图7所示，本实施例中的驱动模块采用线性驱动装置，具体的，该线性驱动装置采用电动缸结构的第一驱动件303，在具体实施过程中，第一驱动件303利用其伸缩杆的伸缩，来控制支架301与承载单元200之间的间距，从而使得支架301及连杆302带动活动组d的电池模块101进行横向移动。为了保证该横向移动的稳定性，活动组d的电池模块101底部的底座103与承载单元200之间设有导轨结构，该导轨结构不仅起到水平导向作用还在纵向上进行限位，避免活动组d的电池模块101发生纵向位移。在其他实施例中，该导轨结构还可采用限位滑槽、导向杆等结构。

在具体实施过程中，当电池单元100处于较低升温状态（比如30-40℃）需要降温时，利用电池模块101自身的自然冷却以及散热件内部的冷却介质流动进行散热，该冷却介质可采用水或气体冷却液，从而保证在较低升温状态下的散热处理。当电池单元100处于较高升温状态（比如40-80℃）需要降温时，第一驱动件303工作，驱动活动组d的电池模块101向左横移，使得活动组d的电池模块101相对固定组c的电池模块101产生横向错位，如图6所示，这种使得电池组件组件的结构更加舒展，散热面积增大，增加散热冷却效率，通过对散热需求进行分化处理，能够大大优化电动车电池的散热性能，使得电池单元100能够快速高效进行散热冷却，防止温度过高。

上述技术方案通过设置多层级散热结构，能够大大优化电动车电池的散热效果，并在不同散热需求情况下进行针对性冷却散热，对散热系统起到统筹管理，高效低耗。并且通过在电池散热系统上进行创新，在结构上达到“动静结合”，灵活性强，在散热方式上进行自然冷却和水冷相结合，甚至自然冷却、水冷和风冷相结合的组合协同作业方式，能够大大提升散热效果。

实施例

在实施例1的基础上，为了保证散热件对电池模块101的散热效果，采用第二散热件104’，所述第二散热件104’内部设有空腔，该空腔内设有若干隔板结构，所述隔板结构之间的间隙构成所述介质通道b，所述第二散热件104’在介质通道b的前后两端设置有与外部冷却介质循环装置连接的进口端1041和出口端1042，所述第二散热件104’装配在电池模块101一侧时，所述介质通道b途径电池模块101侧面各区域。为了分担各介质通道b中冷却介质的冷却负担及优化电池模块101各区域的冷却速度，所述第二散热件104’内部均布有多个介质通道b。

具体的，结合图5，本实施例中的第二散热件104’设置有一个进口端1041和两个出口端1042，进口端1041位于第二散热件104’底部中心位置，两个出口端1042设于第二散热件104’底部左右两端，进口端1041内侧设有第一隔板1043，第一隔板1043将第二散热件104’内部空腔分成左右对称的两个腔室，第一隔板1043靠近出口端1042处设有导向端部1044，该导向端部1044为尖角凸缘结构，能够将途径进口端1041的冷却介质分流成左右朝向的两个路径，使得冷却介质在进入进口端1041后被均匀分流至左右两个腔室中。左右两个腔室内设置有多个第二隔板1045，相邻第二隔板1045左右间隔，上下错位，构成蛇形结构的介质通道b，使得冷却介质在径进口端1041进入介质通道b后，能够沿蛇形路径途径电池模块101前后侧壁各区域，从而提升各区域的吸收热量，带走热量的效果。为了防止冷却介质在流动过程中聚流或流动方向产生偏移，在介质通道b路径上还设置有多个左右间隔分布的第三隔板1046，第三隔板1046能够对介质通道b进行径向分流，使得冷切介质的流动更加均匀，从而提升散热效果。

上述技术方案，在同一第二散热件104’中设置对称的两条介质通道b，并且采用由中间向两侧流动的方式，使得单组冷切介质在第二散热件104’内部的流动路程大大减少，能够有效避免因流动行程过长而导致前后端散热差异化明显的情况，因此，不仅能够提高散热效率，还能够提高电池不同区域散热均匀程度，并且单个电池组件采用一路循环冷却管路，能够进一步优化该散热性能，避免不同电池组件之间因前后冷却时间差导致的温度差。

实施例

在实施例1的基础上，结合图8，本实施例中的线性驱动装置采用第二驱动件304代替实施例1中的第一驱动件303，具体的，第二驱动件304包括固设于活动组d电池模块101底座103底部的齿条，齿条左右朝向设置，齿条一侧传动连接一齿轮，该齿轮连接电机，工作时，电机驱动齿轮旋转，带动齿条进行左右移动，从而实现活动组d电池模块101的左右横移。这种驱动装置的结构更加小巧，能够有效减少占用空间。

实施例

在实施例1的基础上，结合图9所示，本实施例中的所述散热件采用第二散热件104’，代替实施例1中的第一散热件104，所述第二散热件104’为U型结构，其贴设与电池模块101的两侧及底部，其进口端1041和出口端1042位于底部中间位置，两侧的介质通道b共用相同的进口端1041和出口端1042，这有助于简化冷却管路的接线结构，避免结构过于臃肿。

实施例

在实施例1的基础上，为了提升散热速度，所述承载单元200上设置有风力单元400，所述风力单元400能够为电池单元100输送纵向吹风。具体的，本实施例中的吹风方向为由下往上，这迎合热量自然上升的趋势，能够加速散热速率。

进一步的，为了保证风冷效果，结合图10所示，所述风力单元400的吹风区域位于固定组c和/或活动组d延展后位置的下方，分别为第一风扇401和第二风扇402。第一风扇401位于固定组c的下方，能够对延展状态下的固定组c进行由下往上的吹风，对其进行风冷降温，或者在未延展状态下，活动组d及固定组c均位于第一风扇401的上方，第一风扇401能够同时对所有的电池模块101进行吹风散热。而第二风扇402位于第一风扇401左侧，当延展状态下，互动组的电池模块101移动至第二风扇402的上方，第二风扇402能够对延展状态下活动组d的电池模块101进行由下往上的吹风，对其进行风冷降温。

因此，通过风力单元400的设置，使得电池单元100的散热结构更加丰富多样化，散热方案同样得到灵活性地提升，可以在多种工作状态中进行自然冷却、水冷和风冷的灵活选配使用，以达到多种不同散热效率的散热模式，达到高效低耗散热效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动车电池散热结构，其特征在于，该电动车电池散热结构至少包括：

电池单元（100），设有多个并列排布的电池组件，每个所述电池组件均配置有供冷却介质流动的散热件；

承载单元（200），位于电池单元（100）底部，用于承载连接各电池组件；

同步单元（300），用于连接若干个电池组件，以使电池单元（100）中的电池组件呈分组状态；

其中，成组设置的电池组件分为固定组（c）和活动组（d），所述固定组（c）的电池组件与承载单元（200）固定连接，所述活动组（d）的电池组件与承载单元（200）活动连接，所述活动组（d）的电池组件连接有驱动模块，所述驱动模块能够驱动活动组（d）的电池组件相对固定组（c）的电池组件发生相对横向位移，以增大散热面积。

2.根据权利要求1所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述电池单元（100）由若干个横向并列设置的电池组件组成。

3.根据权利要求2所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述同步单元（300）包括设置于电池组件横向一侧的支架（301），同一支架（301）内侧端设有多个与电池组件固定连接的连杆（302），所述驱动模块设于支架（301）与承载单元（200）之间，能够驱动活动组（d）的电池组件进行垂直于电池组件排列方向的横向活动，并使得活动组（d）和固定组（c）的电池组件发生垂直于电池组件排列方向的横向相对位移。

4.根据权利要求3所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述驱动模块采用线性驱动装置。

5.根据权利要求1所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述电池组件包括：

电池模块（101），由多个电池芯（a）并排组成；

电极模块（102），为能够进行横向伸缩延展的柔性连接结构，其位于所述电池模块（101）顶部，用于将多个电池芯（a）的正电极或负电极进行集中连接输出；

散热件，为设置于电池模块（101）横向侧壁上的中空壳体结构，其内部具有供冷却介质流动的介质通道（b）；

底座（103），位于电池模块（101）底部，用于连接固定电池模块（101）和散热件。

6.根据权利要求5所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述散热件内部设有空腔，该空腔内设有若干隔板结构，所述隔板结构之间的间隙构成所述介质通道（b），所述散热件在介质通道（b）的前后两端设置有与外部冷却介质循环装置连接的进口端（1041）和出口端（1042），所述散热件装配在电池模块（101）一侧时，所述介质通道（b）途径电池模块（101）侧面各区域。

7.根据权利要求6所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述散热件内部均布有多个介质通道（b）。

8.根据权利要求3所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述承载单元（200）上设置有风力单元（400），所述风力单元（400）能够为电池单元（100）输送纵向吹风。

9.根据权利要求8所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述风力单元（400）的吹风区域位于固定组（c）和/或活动组（d）延展后位置的下方。

10.根据权利要求5所述的一种电动车电池散热结构，其特征在于，所述散热件为U型结构，其贴设与电池模块（101）的两侧及底部。