CN116937009B - 一种环流散热型新能源电池箱 - Google Patents

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Abstract

一种环流散热型新能源电池箱，涉及新能源电池技术领域，为了解决散热速率固定，散热能力不足或散热面积冗余，空气利用率底的技术问题，本发明通过对于电池模组发热功率较大或热积累较严重的位置，金属散热片模块的散热片密度较大，厚度较薄，用于增大散热面积，减小风阻，对于电池模组发热功率较小或热积累较少的位置，金属散热片模块的散热片密度较小，厚度较厚，用于减小散热面积，增大风阻率，散热板开口对向进风口，进入的冷风被弧形的散热板短暂阻挡，增大冷风停留时间，且撞击到散热板的冷风回流，再在外进入的空气推动下向内流程，形成环流混合，便于冷风上下层混合，提高整个冷风的热传导效果，进而提高冷风利用率。

Description

一种环流散热型新能源电池箱
技术领域
本发明涉及新能源电池技术领域，特别涉及一种环流散热型新能源电池箱。
背景技术
电池汽车、电力储能行业快速发展，为了保障电池系统在各种环境下均能够保持更好的运行状态以及相对较长的使用寿命，对电池的温度控制显得尤为重要。电池热管理系统主要分为风冷和液冷两种，虽然液冷系统对电池温度控制效果更好，但由于液冷系统应用时间较晚，仍存在成本高、设计复杂度高、液冷部件成熟度低、产品可靠性低等问题，因此风冷散热方式目前仍占据电池系统大部分市场。
现有风冷电池箱设计主要分为大面风冷和底面风冷两种，大面风冷存在电芯大面压力不均匀以及电芯内部散热不均匀等问题，因此风冷系统底面散热仍存在较大优势。然而，现有底面风冷散热电池箱均采用铝制下箱体与风道一体化设计，散热速率固定，面对环境温度较高或较低、充放电功率较大或较小的情况，造成散热能力不足或散热面积冗余，空气利用率底的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环流散热效率高，空气利用率大，针对不同情况进行最大化均匀散热并降低能量损耗的新能源电池箱，可以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环流散热型新能源电池箱，包括钣金下箱体以及设置在钣金下箱体上端的电池模组，电池模组的上端设置有上盖板，位于双排支风道之间设置有主风道，主风道与支风道连通；
支风道由塑胶框架和多个金属散热片模块构成，塑胶框架的出风口与主风道下端的进风口连通，冷风从支风道的进气端进入，经金属散热片模块导热对电池模组进行均匀散热；
且主风道的出风口与排风机构的进气端连通，排风机构包括防护壳以及设置在防护壳内侧的驱动组件，驱动组件的驱动端啮合有排气部件，防护壳的一侧开设有进气道，进气道与主风道下端的进风口相对应，主风道内部的空气从出风口流出，并上下均匀的从进气道进入到防护壳内部，并被排气部件间歇排出。
进一步的，金属散热片模块包括金属散热板以及设置在金属散热板下侧的分流板，塑胶框架主体为一塑胶板，且上端开设有用于放置金属散热片模块的凹槽。
进一步的，主风道采用半密闭腔体结构，主风道的侧板下边缘与支风道上表面密闭接触，主风道的前后板下边缘与钣金下箱体下底板固定，主风道前部一直延伸至钣金下箱体上设置的排风机构的进气端，主风道内部设有多由支风道前后不同位置出风口延伸至主风道出风口的挡板，挡板间距根据挡板间主风道出风口到主风道进风口的距离、挡板间支风道出风口的长度进行调整。
金属散热片模块还包括金属散热板以及金属散热板下侧设置的弧形状的散热板，散热板开口对向进风口，进入的冷风被弧形的散热板短暂阻挡，且撞击到散热板的冷风回流，再在外进入的空气推动下向内流程，形成环流混合，散热板呈错开的交替设置，并且靠近进风口交替的散热板间距小于远离进风口交替的散热板间距，使得散热风流动到远离进风口时的流速增加。
进一步的，驱动组件包括伺服电机以及设置在伺服电机驱动端的主动齿轮，主动齿轮的外侧啮合设置有从动齿轮，排气部件包括从动齿轮以及设置在从动齿轮的排气件，排气件呈等边三角形状，且三角形的三个边为弧形，防护壳内侧开设有空腔，防护壳的一侧开设有进气道，进气道的输入端与主风道的输出端连通，进气道与主风道下端的进风口相对应，进气道的输出端与空腔连通，防护壳的一侧开设有出风道，出风道的输入端与空腔连通，进气道内侧的防护壳上还设置有空气搅动组件，空气搅动组件包括推动头以及设置在推动头两侧的复位弹簧，复位弹簧远离推动头的一端与防护壳固定连接，推动头上还设置有空气搅动件，推动头的一端呈弧形状，另一端呈方形状，方形状的推动头上设置有空气搅动件，空气搅动件插入主风道的内部，空气搅动件有直板、上三角片和下三角片构成，上三角片位于直板的上侧，下三角片位于直板的下侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的一种环流散热型新能源电池箱，对于电池模组发热功率较大或热积累较严重的位置，金属散热片模块的散热片密度较大，厚度较薄，用于增大散热面积，减小风阻，如图的金属散热片模块中部；对于电池模组发热功率较小或热积累较少的位置，金属散热片模块的散热片密度较小，厚度较厚，用于减小散热面积，增大风阻率。
2、本发明提出的一种环流散热型新能源电池箱，散热板开口对向进风口，进入的冷风被弧形的散热板短暂阻挡，增大冷风停留时间，且撞击到散热板的冷风回流，再在外进入的空气推动下向内流程，形成环流混合，便于冷风上下层混合，在相同排风机构的输出功率下，提高整个冷风的热传导效果，进而提高冷风利用率，且呈错开的交替设置，并且靠近进风口交替的散热板间距小于远离进风口交替的散热板间距，使得散热风流动到远离进风口时的流速增加，因为冷风刚进入时温度低，随着流动吸热，温度逐渐增加，导致到后段时散热效果差，远离进风口交替的散热板间距大来增大流速，提高整体散热均匀度。
3、本发明提出的一种环流散热型新能源电池箱，伺服电机驱动转动，进而带动主动齿轮驱动从动齿轮转动，此时从动齿轮带动排气件发生转动，且排气件的三边与空腔内侧壁相对应，当排气件的三角端转动过进气道时，此时在排气件转动推动力下和热空气的流动，三角边与空腔围成的空腔从主风道进入空气，然后随着排气件转动到出风道后，气体在推动力和自身热度的状态下外排，此种方式有诸多优点，其一、排气件呈长条状，与主风道的出风口相匹配，使得主风道排出的气体流速稳定，便于主风道和支风道气体流动稳定，进而使得散热均匀稳定，其二、排气件转动排气会有短暂间歇，就是排气件的三角端与进气道相对应时，此时的进气道进入的气体很少，此时主风道和支风道的空气短暂停留，进一步提高空气的利用率，特别适用在寒冷天气或散热要求低的季节，最大化利用空气，并降低电机的功率消耗。
附图说明
图1为本发明环流散热型新能源电池箱的整体拆分立体结构示意图；
图2为本发明环流散热型新能源电池箱的支风道立体结构示意图；
图3为本发明环流散热型新能源电池箱的散热板俯视平面结构示意图；
图4为本发明环流散热型新能源电池箱的主风道和排风机构立体结构示意图；
图5为本发明环流散热型新能源电池箱的主风道侧视内部平面结构示意图；
图6为本发明环流散热型新能源电池箱的排风机构俯视内部平面结构示意图；
图7为本发明环流散热型新能源电池箱的驱动组件立体结构示意图；
图8为本发明环流散热型新能源电池箱的空气搅动组件立体结构示意图。
图中：1、上盖板；2、电池模组；3、钣金下箱体；4、支风道；41、塑胶框架；411、凹槽；42、金属散热板；43、分流板；44、散热板；5、主风道；51、挡板；6、排风机构；61、防护壳；611、进气道；612、空腔；613、出风道；62、驱动组件；621、伺服电机；622、主动齿轮；63、从动齿轮；64、排气件；65、空气搅动组件；651、推动头；652、复位弹簧；653、空气搅动件；6531、直板；6532、上三角片；6533、下三角片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，一种环流散热型新能源电池箱，包括钣金下箱体3以及设置在钣金下箱体3上端的电池模组2，电池模组2的上端设置有上盖板1，钣金下箱体3上设置有支风道4，位于双排支风道4之间设置有主风道5，主风道5与支风道4连通。
进一步的，如图2所示，支风道4由塑胶框架41和多个金属散热片模块构成，金属散热片模块包括金属散热板42以及设置在金属散热板42下侧的分流板43，塑胶框架41主体为一塑胶板，且上端开设有用于放置金属散热片模块的凹槽411，塑胶框架41通过铆接或粘接与钣金下箱体3连接，边缘可通过螺栓等其他方式辅助固定；
分流板43与凹槽411深度一致，电池模组2通过导热结构胶与塑胶框架41和金属散热片模块组成的平面粘接固定，同时塑胶框架41侧面和金属散热片模块侧面通过渗入的导热结构胶粘接加强固定。
对于电池模组2发热功率较大或热积累较严重的位置，金属散热片模块的散热片密度较大，厚度较薄，用于增大散热面积，减小风阻，如图1的金属散热片模块中部；对于电池模组2发热功率较小或热积累较少的位置，金属散热片模块的散热片密度较小，厚度较厚，用于减小散热面积，增大风阻率。
如图4-图5所示，主风道5采用半密闭腔体结构，主风道5的侧板下边缘与支风道4上表面密闭接触，主风道5的前后板下边缘与钣金下箱体3下底板固定，主风道5前部一直延伸至钣金下箱体3上设置的排风机构6的进气端，主风道5内部设有0至多个由支风道4前后不同位置出风口延伸至主风道出风口的挡板51，优先的挡板51设置2个，挡板51间距根据挡板51间主风道5出风口到主风道5进风口的距离、挡板间支风道4出风口的长度进行调整。
进一步的，为了最大化的利用空气散热，如图3所示，金属散热片模块的另一个实施列，其中还包括金属散热板42以及金属散热板42下侧设置的弧形状的散热板44，散热板44开口对向进风口，进入的冷风被弧形的散热板44短暂阻挡，增大冷风停留时间，且撞击到散热板44的冷风回流，再在外进入的空气推动下向内流程，形成环流混合，便于冷风上下层混合，在相同排风机构6的输出功率下，提高整个冷风的热传导效果，进而提高冷风利用率，且呈错开的交替设置，并且靠近进风口交替的散热板44间距小于远离进风口交替的散热板44间距，使得散热风流动到远离进风口时的流速增加，因为冷风刚进入时温度低，随着流动吸热，温度逐渐增加，导致到后段时散热效果差，远离进风口交替的散热板44间距大来增大流速，提高整体散热均匀度。
如图4、图6、图7所示，排风机构6包括防护壳61以及设置在防护壳61内侧的驱动组件62，驱动组件62包括伺服电机621以及设置在伺服电机621驱动端的主动齿轮622，驱动组件62的驱动端啮合有排气部件，排气部件包括从动齿轮63以及设置在从动齿轮63的排气件64，主动齿轮622的外侧啮合设置有从动齿轮63，排气件64呈等边三角形状，且三角形的三个边为弧形，主动齿轮622外侧的部分齿牙与从动齿轮63啮合匹配，防护壳61内侧开设有空腔612，防护壳61的一侧开设有进气道611，进气道611的输入端与主风道5的输出端连通，进气道611与主风道5下端的进风口相对应，进气道611的输出端与空腔612连通，防护壳61的一侧开设有出风道613，出风道613的输入端与空腔612连通，伺服电机621驱动转动，进而带动主动齿轮622驱动从动齿轮63转动，此时从动齿轮63带动排气件64发生转动，且排气件64的三边与空腔612内侧壁相对应，当排气件64的三角端转动过进气道611时，此时在排气件64转动推动力下和热空气的流动，三角边与空腔612围成的空腔从主风道5进入空气，然后随着排气件64转动到出风道613后，气体在推动力和自身热度的状态下外排。
为了进一步提高主风道5和支风道4内部的空气利用率，如图5、图6、图8所示，进气道611内侧的防护壳61上还设置有空气搅动组件65，空气搅动组件65包括推动头651以及设置在推动头651两侧的复位弹簧652，复位弹簧652远离推动头651的一端与防护壳61固定连接，推动头651的一端呈弧形状，另一端呈方形状，方形状的推动头651上设置有空气搅动件653，空气搅动件653插入主风道5的内部，空气搅动件653有直板6531、上三角片6532和下三角片6533构成，上三角片6532位于直板6531的上侧，下三角片6533位于直板6531的下侧，当排气件64转动时，排气件64的尖端会间歇推动推动头651绕复位弹簧652轴线转动，此时在杠杆效果下，推动头651带动空气搅动件653下摆，下三角片6533推动主风道5内部的空气流动，当排气件64的尖端转过时，推动头651在复位弹簧652的复位效果下复位，此时推动头651带动空气搅动件653上摆，同理，上三角片6532推动空气流动，上摆和下摆的过程中使得主风道5内侧中心的空气与两侧的空气混合，提高空气导热均匀度，进而提高散热均匀度，达到最大化的利用空气。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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披露的技术范围内，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 (5)

1.一种环流散热型新能源电池箱，包括钣金下箱体(3)以及设置在钣金下箱体(3)上端的电池模组(2)，电池模组(2)的上端设置有上盖板(1)，其特征在于，位于双排支风道(4)之间设置有主风道(5)，主风道(5)与支风道(4)连通；
支风道(4)由塑胶框架(41)和多个金属散热片模块构成，塑胶框架(41)的出风口与主风道(5)下端的进风口连通，冷风从支风道(4)的进气端进入，经金属散热片模块导热对电池模组(2)进行均匀散热；
金属散热片模块包括金属散热板(42)以及金属散热板(42)下侧设置的弧形状的散热板(44)，散热板(44)开口对向进风口，进入的冷风被弧形的散热板(44)短暂阻挡，且撞击到散热板(44)的冷风回流，再在外进入的空气推动下向内流程，形成环流混合；
且主风道(5)的出风口与排风机构(6)的进气端连通，排风机构(6)包括防护壳(61)以及设置在防护壳(61)内侧的驱动组件(62)，驱动组件(62)的驱动端啮合有排气部件，防护壳(61)的一侧开设有进气道(611)，进气道(611)与主风道(5)下端的出风口相对应，主风道(5)内部的空气从出风口流出，并上下均匀的从进气道(611)进入到防护壳(61)内部，并被排气部件间歇排出；
驱动组件(62)包括伺服电机(621)以及设置在伺服电机(621)驱动端的主动齿轮(622)，主动齿轮(622)的外侧啮合设置有从动齿轮(63)，排气部件包括从动齿轮(63)以及设置在从动齿轮(63)的排气件(64)，排气件(64)呈等边三角形状，且三角形的三个边为弧形；
防护壳(61)内侧开设有空腔(612)，防护壳(61)的一侧开设有进气道(611)，进气道(611)的输入端与主风道(5)的输出端连通，进气道(611)与主风道(5)下端的出风口相对应，进气道(611)的输出端与空腔(612)连通，防护壳(61)的一侧开设有出风道(613)，出风道(613)的输入端与空腔(612)连通；
进气道(611)内侧的防护壳(61)上还设置有空气搅动组件(65)，空气搅动组件(65)包括推动头(651)以及设置在推动头(651)两侧的复位弹簧(652)，复位弹簧(652)远离推动头(651)的一端与防护壳(61)固定连接，推动头(651)上还设置有空气搅动件(653)；
推动头(651)的一端呈弧形状，另一端呈方形状，方形状的推动头(651)上设置有空气搅动件(653)，空气搅动件(653)插入主风道(5)的内部，空气搅动件(653)有直板(6531)、上三角片(6532)和下三角片(6533)构成，上三角片(6532)位于直板(6531)的上侧，下三角片(6533)位于直板(6531)的下侧。
2.如权利要求1所述的一种环流散热型新能源电池箱，其特征在于，金属散热片模块包括金属散热板(42)以及设置在金属散热板(42)下侧的分流板(43)，塑胶框架(41)主体为一塑胶板，且上端开设有用于放置金属散热片模块的凹槽(411)。
3.如权利要求1所述的一种环流散热型新能源电池箱，其特征在于，主风道(5)采用半密闭腔体结构，主风道(5)的侧板下边缘与支风道(4)上表面密闭接触，主风道(5)的前后板下边缘与钣金下箱体(3)下底板固定，主风道(5)前部一直延伸至钣金下箱体(3)上设置的排风机构(6)的进气端。
4.如权利要求1所述的一种环流散热型新能源电池箱，其特征在于，主风道(5)内部设有从支风道(4)出风口延伸至主风道(5)出风口的挡板(51)，挡板(51)间距根据挡板(51)间主风道(5)出风口到主风道(5)进风口的距离、挡板间支风道(4)出风口的长度进行调整。
5.如权利要求1所述的一种环流散热型新能源电池箱，其特征在于，散热板(44)呈错开的交替设置，并且靠近进风口交替的散热板(44)间距小于远离进风口交替的散热板(44)间距，使得散热风流动到远离进风口时的流速增加。
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