CN202308222U

CN202308222U - 电池组散热结构

Info

Publication number: CN202308222U
Application number: CN 201120337182
Authority: CN
Inventors: 李昌明; 肖宁强; 罗宗祥; 赵云; 谷业明; 孙伍旺; 孙英涛
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Kunming Branch Of Baic Yunnan Ruili Automobile Co Ltd
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-09-08

Abstract

本实用新型提出一种电池组散热结构，该散热结构包括：电池模块，其中，电池模块进一步包括多个电池单元，每两个相邻的电池单元之间设有散热片；和散热组件，电池模块设置在散热组件之上，且散热组件包括进风口和出风口，和分别和进风口和出风口相连的风道，其中，散热片的与空气热交换部分设置在风道之中。应用本实用新型的电池组散热结构，综合利用了并行式冷却和串行式冷却的优点，减弱两种冷却方式对电池单元的不良影响，提高了电池单元温度的一致性，并提高了散热效率；且风道和散热片结构简单，便于产品成型，降低成本。

Description

电池组散热结构

技术领域

本实用新型属于蓄电池散热技术领域，特别涉及一种电池组散热结构。

背景技术

蓄电池是新能源电动汽车首选储能装置，作为电动汽车的驱动源，其具有持续大能量、高功率输出输入等优点，但是其使得电池组长期处在高倍率充放电的工作状态，引起电池组的电池单元发热量大、温度增高、温差增大。一方面，电池单元在高温和大温差影响下，降低电池组的性能(如容量、寿命、充放电效率和一致性等)，导致整个电动汽车性能下降；另一方面，大温差加剧了电池单元的不一致性，少数电池单元性能的急剧下降将影响整组蓄电池的使用。

因此散热功能的优劣对电动汽车的蓄电池显得尤为重要，综合实际使用工况、蓄电池系统体积及重量要求、成本控制、技术成熟度和可维护性等因素，新能源电动汽车(特别是混合电动汽车)普遍选择风冷冷却方式。常规的风冷冷却是空气直接与电池单元进行热交换，可分为并行式风冷和串行式风冷。

如图1所示为并行式风冷的示意图，对于每个电池单元来说进入热交换区域的空气初始温度一致，且不会受到其他电池热积累的影响，因此电池单元的温度比较均匀。但是，这种方式存在的问题是，系统内各个并行风道的压差难以保持一致，且在实际应用中也很难控制，从而造成各个风道的流速不同，在垂直速度方向的截面温差较大，增大了电池单元间的温度不均匀性，同时冷却空气在流动中会发生速度方向的较大转变，导致系统内空气流动质量差。特别是对于电池单元多的大型蓄电池，上述问题尤为突出。

如图2所示为串行式风冷的示意图，系统内各个风道的空气流速基本一致，在垂直速度方向的截面温度均匀性好，同时空气速度方向没有大的变化，流动质量好。但是，由于串行冷却风道中的热积累，从右往左空气温度逐渐增加，导致空气速度方向上电池单元温度依次增加，电池单元间的温度不均匀性比较明显。

此外，不论是并行式风冷还是串行式风冷，当空气在冷却风道内流动与电池单元进行热交换时，其状态并不是在风道内的所有位置都是一致的，特别是当空气的温度上升时，空气的速度、密度、比热容和热导率等都会产生变化，影响电池单元与空气的热交换的一致性，从而增加电池单元的温度不均匀性。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种电池组散热结构，包括：电池模块和散热组件，所述电池模块设置在所述散热组件之上，且所述电池模块进一步包括多个电池单元，每两个相邻的电池单元之间设有散热片，所述散热组件进一步包括：进风口和出风口，和分别和所述进风口和所述出风口相连的风道，其中，所述散热片的与空气热交换部分设置在所述风道之中。

根据本实用新型实施例的电池组散热结构，充分考虑并行式冷却和串行式冷却的优缺点，在设计上利用了两者的互补，使得电池模块在风道内形成串行式风冷方式，而对于每个电池模块内部的电池单元形成并行式风冷方式。一方面，利用串行式的风道可获得较高的空气流动质量，同时，风道底部与散热片底部接触，使热量能传输到导热性良好的风道底部，使整个风道底部参与空气热交换，增大有效散热面积。另一方面，良好的空气流动质量和高热导率的散热片使得每个电池模块的散热片能得到均匀冷却，而电池单元沿着散热片向底部的热传递是均匀一致的，所以各个电池模块内部的电池单元的温度均匀性较好，从而取得比常规并行式风冷更好的冷却效果。

在本实用新型的一个实施例中，每两个相邻的电池单元之间设置有两个对称放置的所述散热片。由此，简化了散热片结构并实现均匀一致的热传导。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热片包括第一散热面和第二散热面，所述第二散热面与所述第一散热面之间形成预定的夹角。在本实用新型的另一个实施例中，所述散热片的表面具有多个凸点。由此，可以更大地增大热交换面积，优化散热片的结构。

在本实用新型的一个实施例中，所述电池模块为多个，且所述风道与所述电池模块相接触的区域为热交换区域，在所述风道之中还包括两个电池模块之间的过渡区域。

在本实用新型的一个实施例中，所述两个相邻的电池单元之间设置有压缩垫。

在本实用新型的一个实施例中，所述进风口和所述出风口分别设置在所述散热组件的相对两端。

在本实用新型的一个实施例中，所述进风口和所述出风口的连线与所述散热片的纵向方向平行。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术中采用并行式冷却方式的系统示意图；

图2为现有技术中采用串行式冷却方式的系统示意图；

图3为本实用新型一个实施例的电池组散热结构的示意图；

图4为本实用新型一个实施例的电池组散热结构在垂直于流速方向上的截面示意图；

图5为本实用新型一个实施例的电池组散热结构在平行于流速方向上的截面示意图；

图6为本实用新型一个实施例的电池模块的电池单元及散热片排布结构图；

图7(a)为本实用新型一个实施例的电池组散热结构的散热片的结构图；

图7(b)为本实用新型一个实施例的电池组散热结构的散热片的侧视图；

图7(c)为本实用新型一个实施例的电池组散热结构的散热片的凸点的侧视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

下面结合图3-图7(c)详细描述本实用新型实施例的电池组散热结构。

图3为本实用新型一个实施例的电池组散热结构的示意图。图4为本实用新型一个实施例的电池组散热结构在垂直于流速方向上的截面示意图。

如图3和图4所示，根据本实用新型实施例的电池组散热结构包括电池模块100和散热组件200。电池模块100设置在散热组件200之上。

其中，电池模块100进一步包括：多个电池单元110和多个散热片120。多个电池单元110采用层叠式排列，在每两个相邻的电池单元110之间设有散热片120，并通过保持部件将两个电池单元110及其之间的散热片120联接在一起形成单元模块，多个单元模块排列形成一个电池模块100。

散热组件200进一步包括：进风口210、出风口220以及分别和进风口210和出风口220相连的风道230。其中，散热片120的与空气热交换部分设置在风道230之中。

根据本实用新型实施例的电池组散热结构，电池模块100在散热片120的纵向方向上排列，电池模块100之间相互紧贴。一方面，在进风口210和出风口220之间设置限制空气流动的风道230，风道230的底部与散热片120的底部接触，多个电池模块100在风道230内形成了串行式的风冷方式，这种利用串行式的风道可获得较好的空气流动质量。另一方面，风道230的底部与散热片120的底部接触，使得热量能够传输到具有良好导热性的风道230底部，使得整个风道230底部都参与到和空气的热交换中来，增大有效的散热面积和有效的热交换系数，让整个散热系统更加高效。

在本实用新型的一个实施例中，在每两个相邻的电池单元110之间设置有两个对称放置的散热片120。由此，简化了散热片结构并实现均匀一致的热传导。

更优选地，如图7(a)所示，为了更大的增加热交换面积，可以对散热片120进行折弯处理，由此将散热片120处理成两个散热面，即第一散热面和第二散热面，第二散热面与第一散热面之间形成预定的夹角。例如，如图7(b)所示，第二散热面与第一散热面之间形成的夹角可为156°。由此使得两个对称的散热片120在配合使用时与第二散热面形成分叉，增大与空气的热交换面积，散热片120底部的第二散热面的外露在风道230中，进行热交换。此外，还可以在与空气进行热交换的散热片120底部的第二散热面上利用浅度起伏工艺进行起凸点处理。例如，如图7(c)所示，凸点的球半径可为SR＝4.1mm，凸点分两排呈等腰三角形布置，上排13个凸点，下排14个凸点，两排间的中心距为5mm，每排上的相邻凸点中心距为10mm，两排间相邻的凸点水平中心距为5mm。经过凸点处理后使得散热片120底部的第二散热面的换热表面积得到了增加，同时也优化了散热片的结构。在本实用新型的优选例中，可选择具有高导热性的铝作为制作散热片120的材料。

在本实用新型的一个实施例中，电池模块100为多个，且风道230与电池模块100相接触的区域为热交换区域，在风道之中还包括两个电池模块之间的过渡区域。

如图5所示，为电池组散热结构在平行于流速方向上的截面示意图，例如空气流动方向为从右往左，且与电池模块100的散热片120纵向方向(如图5中箭头所示方向)平行，则将风道230与多个电池模块100的热交换区域分为热交换区域231和过渡区域232。过渡区域232可以将从热交换区域231流出的空气进行温度均匀，降低与热交换区域231内的散热片进行热交换的空气温度。从图5可清楚的看到三个电池模块之间具有明显的串行式冷却特征，利用串行式的风道，可以获得较好的空气流动质量，使得每个热交换区域232内的散热片120能得到均匀冷却。

在本实用新型的一个实施例中，两个相邻的电池单元110之间还可设置有压缩垫130。

具体地，如图6所示为本实用新型电池模块100的排布结构图。电池模块100内的两个电池单元110之间放置两个对称布置的散热片120，并通过保持部件将两个电池单元110及其之间的两个对称的散热片120联接在一起形成单元模块，在两个相邻单元模组间放置一个压缩垫130，并通过两端的端板对电池单元110进行保持。压缩垫130可实现单元模块间距离的弹性调整，并对电池单元110提供夹持力。

在本实用新型的一个实施例中，进风口210和出风口220分别设置在散热组件200的相对两端。

具体地，如图3所示，风口210置于最右边电池模块的外侧，出风口220置于最左边电池模块的外侧，用于强制空气流动的风扇置于出风口一侧(未示出)，在进风口210和出风口220之间是限制空气流动的风道230。由此，可使整个冷却系统使用抽风模式，提供更为平顺的空气流动，提高流动质量，同时可调整电池模块100之间因热积累而产生的较大温差，根据热交换公式：Q＝C_p×m×ΔT(其中，C_p为冷媒的比热容、m为冷媒的质量、ΔT为冷媒吸收热量前后的温差)，在冷媒一定的情况下，只需调整冷媒质量就能达到调整温差的目的，根据本实用新型的实施例，通过进风口210可调整风量，从而对风道230中的空气温差进行调节，最终能调整电池模块100之间的温差，实施相对容易。

在本实用新型的一个实施例中，进风口和出风口的连线与散热片的纵向方向平行。

根据本实用新型实施例的电池组散热结构，至少具有以下有益效果：

(1)充分考虑并行式冷却和串行式冷却的优缺点，在设计上利用了两者的互补，使得电池模块在风道内形成串行式风冷方式，而对于每个电池模块内部的电池单元形成并行式风冷方式。一方面，利用串行式的风道可获得较高的空气流动质量，同时，风道底部与散热片底部接触，使热量能传输到导热性良好的风道底部，使整个风道底部参与空气热交换，增大有效散热面积。另一方面，良好的空气流动质量和高热导率的散热片使得每个电池模块的散热片能得到均匀冷却，而电池单元沿着散热片底部的方向的热传递是均匀一致的，所以各个电池模块内部的电池单元的温度均匀性较好，从而取得比常规并行式风冷更好的冷却效果。

(2)对散热片进行折弯处理，同时对与空气进行热交换的散热片的散热面利用浅度起伏工艺进行起凸点处理，增加了热交换面积，也优化了散热片的结构。

(3)电池组的散热结构简单，便于产品成型，降低了成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种电池组散热结构，其特征在于，包括：

电池模块；和

散热组件，所述电池模块设置在所述散热组件之上，

其中所述电池模块进一步包括多个电池单元，每两个相邻的电池单元之间设有散热片，

所述散热组件进一步包括：

进风口和出风口；和

分别和所述进风口和所述出风口相连的风道，其中，所述散热片的与空气热交换部分设置在所述风道之中。

2.如权利要求1所述的电池组散热结构，其特征在于，每两个相邻的电池单元之间设置有两个对称放置的所述散热片。

3.根据权利要求2所述的电池组散热结构，其特征在于，所述散热片包括第一散热面和第二散热面，所述第二散热面与所述第一散热面之间形成预定的夹角。

4.如权利要求1所述的电池组散热结构，其特征在于，所述电池模块为多个，且所述风道与所述电池模块相接触的区域为热交换区域，在所述风道之中还包括两个电池模块之间的过渡区域。

5.如权利要求1所述的电池组散热结构，其特征在于，所述两个相邻的电池单元之间设置有压缩垫。

6.如权利要求1所述的电池组散热结构，其特征在于，所述散热片的表面具有多个凸点。

7.如权利要求1所述的电池组散热结构，其特征在于，所述进风口和所述出风口分别设置在所述散热组件的相对两端。

8.如权利要求6所述的电池组散热结构，其特征在于，所述进风口和所述出风口的连线与所述散热片的纵向方向平行。