CN203325998U - 优化散热的电池及具有该电池的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种优化散热的电池及具有该电池的车辆，所述电池的电池外壳包括若干侧板，至少一个所述侧板上设置有若干导热鳍片，所述导热鳍片根据电池温度分布以相应分布密度分布于侧板上。本实用新型的有益效果：在电池外壳不同位置布置不同密度的导热鳍片，以改善电池内温度分布均匀度，该设计制造工艺简单、加工效率高。

Description

优化散热的电池及具有该电池的车辆

技术领域

本实用新型涉及一种电池，尤其涉及一种优化散热的电池和具有该电池的车辆。

背景技术

近年来，采用电动机作为驱动源的电动车辆以及采用电动机及其他驱动源组合的混合动力车辆越来越多地被投入实际应用。在这些车辆中，一般装载电池用于向电动机供应能量，例如：可重复充电并放电的二次电池（包括锂电池、镍镉电池、镍氢电池等）。二次电池一般以电池组的形式存储于电池箱体内并搭载于车辆中。在这样的电池组中，通常因为电池内部发生的化学反应而引起电池组周边温度的升高。如果电池组长期处于高温状态，电池的蓄电能力将明显降低，电池的寿命也将大幅缩短。同时，充放电过程中，单个电池的放热或散热不均匀会导致电池组中出现温差，局部温度较高的电池老化较快，长时间运行会破会电池组的一致性，从而使电池组失效。因此，高效率的、均匀的散热设计以求得电池内部温度的相对恒定与均匀分布具有重要意义。

于2010年11月24日公布的中国发明专利申请第20100214638.7号揭示了一种电池组冷却结构。该电池组冷却结构利用在电池组两侧分别设置引流板、进风管、风扇与出风管，以形成独立通风风道，从而对电池组进行冷却。然而，采用气流冷却的电池，冷却气体的温度会沿着进气口向出气口的方向逐渐升高，导致电池温度沿进气口向出气口的方向逐渐升高。另外，此设计涉及众多零件的生产与安装，使得电池组的整体制造成本升高、劳动效率下降。

于2013年1月2日公告的中国实用新型专利第201220241313.2号则揭示了一种利于散热的镍氢电池。该电池的壳体与电池本体之间的缝隙内装填有导热胶层，且壳体表面间隔设置多个球形凸起。该技术采用导热胶以改善镍氢电池整体的热分布均匀性，利用球形凸起以减少电池外壳之间热量的堆积，从而最终达成散热的效果。然而，球形凸起均匀分布于电池壳体表面上，虽然可以避免电池之间的热量堆积，但却不能对电池内部的温度均匀分布产生影响，因此散热效果不完善。虽然该方案亦同时采用导热胶以改善热分布的均匀程度，但在加工过程中，需要先于电池壳体内壁上涂抹所述导热胶，然后再于规定时间段内完成壳体与电池本体之间的安装，这使得整个过程变得复杂、加工难度增加。

因此，有必要提供一种新型电池以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可优化散热的电池以改善电池内温度分布均匀度，且该电池制造工艺简单、加工效率高。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种优化散热的电池，其电池外壳包括若干侧板，至少一个所述侧板上设置有若干导热鳍片，所述导热鳍片根据电池温度分布以相应分布密度分布于侧板上。

作为本实用新型的进一步改进，采用风冷散热装置，该风冷散热装置包括冷却气流流通的风道，沿冷却气流流动方向，导热鳍片的分布密度逐渐增大。

作为本实用新型的进一步改进，所述导热鳍片尺寸相同且相对于冷却气流流动方向大致平行设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述导热鳍片呈矩阵式排布，两两相邻导热鳍片列之间的距离沿冷却气流流动方向逐渐变小。

作为本实用新型的进一步改进，所述导热鳍片成列排布，所述导热鳍片列以与冷却气流流动方向大致垂直的方向设置，沿冷却气流流动方向，不同导热鳍片列中的导热鳍片分布数量逐渐增加。

作为本实用新型的进一步改进，所述导热鳍片相对于冷却气流流动方向垂直设置且所述导热鳍片以与冷却气流流动方向相同的方向列阵式排列。

作为本实用新型的进一步改进，所述导热鳍片尺寸相同，沿冷却气流流动方向，所述导热鳍片列中的导热鳍片排列逐渐紧密。

作为本实用新型的进一步改进，所述导热鳍片均匀排列，导热鳍片的长度沿冷却气流流动方向逐渐增大，所述导热鳍片的长度为垂直于侧板方向的长度。

作为本实用新型的进一步改进，所述导热鳍片呈直线型或波浪型。

为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供了一种车辆，所述车辆具有如前所述的电池。

本实用新型的有益效果：根据电池外壳不同位置的热力分布，在电池外壳不同位置布置不同密度的导热鳍片，通过优化散热以改善电池内温度分布均匀度，该设计制造工艺简单、加工效率高。

附图说明

图1是本实用新型电池的电池外壳实施例一的示意图。

图2是实施例二的示意图。

图3是实施例三的示意图。

图4是实施例四的示意图。

图5是图1至图4所示的导热鳍片的一种结构示意图。

图6是图1至图4所示的导热鳍片的另一种结构示意图。

图7是本实用新型电池的电池外壳另一种实施例示意图。

图8是本实用新型电池的电池外壳再一种实施例示意图。

具体实施方式

在现有的电池组的散热方案中，风冷是一种常见的电池冷却手段。一般而言，风冷结构包括在电池组的外壳上设计的进气口与出气口，在进气口与出气口之间则设计有供冷却媒质流通的通道或风道。冷却媒质（一般为冷气）自进气口吹入电池内部，流经所述风道时即可与电池所产生的热量进行热交换，之后升温的冷却媒质即从出气口排出至电池外部。在此过程中，冷却媒质的温度沿着进气口向出气口的方向逐渐升高，所以，电池的温度分布也随此呈现前低后高的趋势。为了使电池内的温度均匀分布，可以通过改善电池外壳上的散热面积来加以平衡。本实用新型的导热鳍片可以增加散热面积，而所述导热鳍片的分布密度则代表所增加的散热面积的多寡。当冷却媒质于所述风道内流动时，在电池内温度相对较高的地方设计较高密度的导热鳍片；在电池内温度相对较低的地方设计较低密度的导热鳍片。亦即，根据电池温度分布以相应分布密度分布于侧板上的导热鳍片可以明显改善电池温度的均匀度。

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

图1至图3所示为本实用新型电池100所具有的电池外壳10、20、30的结构示意图。需说明，为清楚、简要地描述与理解本实用新型，在相应附图中，本文所称电池或方形锂电池100、电池外壳10、20、30等均仅作示意性展示，其他电池元件与结构细节均可采用现有技术，于此不再赘述。一般而言，方形锂电池的外壳大体呈立方体结构，其由四个边侧壁和顶盖、底壁围设而成。在本实用新型中，所述四个边侧壁、顶盖、底壁统称为侧板。

如图1所示，本实用新型实施例一的所述电池外壳10的一个侧板11大体呈方形，其上布置有若干呈矩阵式分布的导热鳍片110。所述导热鳍片110由导热材料制成，其或者与所述外壳一体成型，或者由其他常见手段安装附着在所述外壳上，于此不详述。所述导热鳍片110的尺寸相同，且导热鳍片大致与气流方向平行设置。在实施例一中，所述导热鳍片110被设置成四列。所述四列仅为说明本实用新型的示例，矩阵中的行数或列数是可以根据实际应用条件而加以设计变化的。很明显地，在本实施例中，每一列或每一行中所述导热鳍片110的数量均是相同的，然而，相邻两列导热鳍片110之间的距离沿进气侧向出气侧的方向逐渐变小。换言之，在本侧板11上，所述导热鳍片列的排列紧密度不同，亦即导热鳍片110的列分布密度沿进气侧向出气侧的方向逐渐增大。

如图2所示，本实用新型实施例二的所述电池外壳20的一个侧板21大体呈方形，与实施例一类似的，其上布置有若干呈矩阵式分布的导热鳍片210。所述导热鳍片210的尺寸相同，且导热鳍片大致与气流方向平行设置。在实施例二中，所述导热鳍片210被设置成四列。很明显地，在本实施例中，不同列的导热鳍片210数量是不同的，然而，相邻导热鳍片列之间的距离却是相同的。换言之，在本侧板21上，所述导热鳍片列的排列间距相同，但所述导热鳍片列中导热鳍片210的排列紧密度不同，亦即沿进气口向出气口的方向（冷却气流流动方向），导热鳍片列中导热鳍片210的分布密度逐渐增大。

如图3所示，本实用新型实施例三的所述电池外壳30的一个侧板31大体呈方形，与实施例一类似的，其上布置有若干呈矩阵式分布的导热鳍片310。所述导热鳍片310相互平行设置，长度相同，且所述导热鳍片310大致与冷却气流方向垂直。图3中箭头所示方向为冷却气流流动方向。当然，所述导热鳍片310也可以设置为与冷却气流方向呈一定角度。在实施例三中，所述导热鳍片310设置成若干列，由于每列在侧板上的分布相同，此处仅示例出一列，该导热鳍片列中的鳍片沿进气口向出气口的方向（冷却气流流动方向）排列逐渐紧密，即分布密度逐渐增大。

如图4所示，本实用新型实施例四的所述电池外壳40的一个侧板41大体呈方形，与实施例三类似，所述导热鳍片410相互平行设置，且所述导热鳍片410的长度沿进气侧向出气侧的方向逐渐增大，所述导热鳍片410的长度为垂直于侧板方向的长度。换言之，在本侧板41上，导热鳍片排列密度沿进气侧向出气侧的方向逐渐增大。图4中箭头所示方向为冷却气流流动方向。

图5与图6所示为本实用新型中所述导热鳍片可采用的不同结构。一种为直线型，如图5所示；一种为波浪形，如图6所示。此两种结构为本实用新型导热鳍片可采用的较佳方案。然而，本领域普通技术人员可联想到的其他结构形式，亦可应用于本实用新型。于此不再列举。

综上所述，可以看到，本实用新型电池外壳10、20、30、40上所述导热鳍片110、210、310、410呈非均匀分布，该非均匀分布的导热鳍片使得所述电池外壳得以优化散热，从而达到在恒定的工作温度范围内获得相对均匀的电池温度分布度的目的。换言之，所述导热鳍片在所述侧板上的分布密度是与所述电池内所产生的温度曲线分布规律有直接关联。以下，将对此进行详细说明。

可以理解地，以上示例仅为展示电池组采用风冷结构时，本实用新型的实现原理，而非对本实用新型的限制。

由于所述导热鳍片的分布密度的设计是与电池内部的温度曲线的分布、进气口与出气口的设计以及风道的设计有密切关系。本实用新型所述导热鳍片的分布密度也可以根据下述方法设计得出：

1. 估算在各种不同操作条件下，所需要的热交换与空气流通数值；

2. 选择相对较差的操作条件；

3. 计算在该种操作条件下，沿电池表面的温度变量；

4. 根据前述温度变量，绘制电池表面的空气温度曲线；

5. 假设一个恒定电池温度与热交换的所需值，据此计算出电池表面不同位置处所需的传热系数；

6. 根据实验或者通过仿真模拟，确定可满足前述传热系数范围所需的导热鳍片密度；

7. 将该导热鳍片密度应用于电池表面，且测量或者仿真模拟出整体散热性能以计量出电池中不同位置的散热量；

8. 根据需要重新计算导热鳍片密度以微调该导热鳍片的布局，从而获得均匀的散热量。

上述方法为通过实验或者仿真，根据电池本身温度分布及传热系数，确定具体所需的导热鳍片分布密度。如图7和图8所示，若测量出侧板中部的温度较高，则可以根据电池温度分布曲线，在侧板中部设置较大的导热鳍片分布密度。图7和图8的区别在于：导热鳍片110延伸方向的不同。

综上所述，相较于现有技术，本实用新型采用在电池外壳不同位置布置不同密度的导热鳍片，以改善电池内温度分布均匀度，且制造工艺简单、加工效率高。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种优化散热的电池，其电池外壳包括若干侧板，其特征在于：至少一个所述侧板上设置有若干导热鳍片，所述导热鳍片根据电池温度分布以相应分布密度分布于侧板上。

2.如权利要求1所述的优化散热的电池，其特征在于：采用风冷散热装置，该风冷散热装置包括冷却气流流通的风道，沿冷却气流流动方向，导热鳍片的分布密度逐渐增大。

3.如权利要求2所述的电池，其特征在于：所述导热鳍片尺寸相同且相对于冷却气流流动方向大致平行设置。

4.如权利要求3所述的电池，其特征在于：所述导热鳍片呈矩阵式排布，两两相邻导热鳍片列之间的距离沿冷却气流流动方向逐渐变小。

5.如权利要求3所述的电池，其特征在于：所述导热鳍片成列排布，所述导热鳍片列以与冷却气流流动方向大致垂直的方向设置，沿冷却气流流动方向，不同导热鳍片列中的导热鳍片分布数量逐渐增加。

6.如权利要求2所述的电池，其特征在于：所述导热鳍片相对于冷却气流流动方向垂直设置且所述导热鳍片以与冷却气流流动方向相同的方向列阵式排列。

7.如权利要求6所述的电池，其特征在于：所述导热鳍片尺寸相同，沿冷却气流流动方向，所述导热鳍片列中的导热鳍片排列逐渐紧密。

8.如权利要求6所述的电池，其特征在于：所述导热鳍片均匀排列，导热鳍片的长度沿冷却气流流动方向逐渐增大，所述导热鳍片的长度为垂直于侧板方向的长度。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电池，其特征在于：所述导热鳍片呈直线型或波浪型。

10.一种车辆，其特征在于：具有如权利要求1至8中任一项所述的电池。

Images