CN205406673U - 一种动力电池循环流动风冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种动力电池循环流动风冷散热装置，包括内设支撑板的电池箱、步进式风机、温度传感器、控制装置，所述电池箱的一侧由上而下依次设置顶部空气出风口、通过步进式风机向电池箱输入空气的空气进风口、底部空气出风口，所述顶部空气出风口、底部空气出风口以及电池箱内的进风通道上均设置有电控阀门，所述控制装置与温度传感器和各阀门电路连接，用于根据温度传感器采集的动力电池各部分温差值控制各阀门的开闭，以切换空气在电池箱内的流动路径。本实用新型利用温度传感器所获得的电池组温度信息控制各阀门的开启与闭合，实现电池组冷却空气方向的循环切换，保证电池组最高温度和温差处于正常范围内，实现电池组良好的温度一致性。

Description

一种动力电池循环流动风冷散热装置

技术领域

本实用新型涉及一种动力电池循环流动风冷散热装置，具体为控制进出口阀门的开关达到对动力电池进行循环流动风冷散热的目的。

背景技术

随着电动汽车逐步推向市场应用，电动汽车中动力电池的热安全问题逐渐暴露出来。在电动汽车上，动力电池经常需要进行大电流的充放电，在此过程中会产生包括焦耳热，反应热和极化热等在内的大量热量。汽车上空间狭小，通常电池组中大量的单体电池紧密的排布在一起，聚集的热量难以排出，长时间工作时电池的温度可能超出正常范围，同时由于空间位置的不同，各单体电池的温度也会存在差异。电池组过高的温度会降低电池充放电的效率，影响电池组的安全性和可靠性，严重时会导致热失效，因此对电动汽车动力电池进行热管理很有必要。风冷散热系统由于结构简单，质量轻，成本低，可以满足电池组散热要求等优点广泛应用于电池散热系统。现有的风冷散热装置一般为单方向的串行或并行通风方式，容易造成电池组局部温度过高或者温度分布不均匀的现象，电池组散热效果得不到保证。所以开发一种新型结构简单，操作方便，保证电池组良好散热效果的风冷散热装置很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种动力电池循环流动风冷散热装置，在各种恶劣的工况下，可以保证整个电池组良好的温度一致性，使电池组最高温度和温差都处于正常工作范围内。具体技术方案如下：

一种动力电池循环流动风冷散热装置，包括内设有铝合金材料的L形支撑板的电池箱、步进式风机、用于监测动力电池各部分温差的温度传感器、控制装置，所述电池箱的一侧由上而下依次设置用于排出电池箱内空气的顶部空气出风口、通过步进式风机向电池箱输入空气的空气进风口、用于排出电池箱内空气的底部空气出风口，所述顶部空气出风口、底部空气出风口以及电池箱内的进风通道上均设置有电控阀门，所述控制装置与温度传感器和各阀门电路连接，用于根据温度传感器采集的动力电池各部分温差值控制各阀门的开闭，以切换空气在电池箱内的流动路径，实现相反方向对电池组进行通风散热。

进一步地，所述支撑板相对各动力电池间的空气流道处开有大小及位置与空气流道一一对应的通风孔，便于空气在各动力电池间均匀流动。

进一步地，所述电池箱的顶部和底部对称地倾斜设置有开口朝向空气进风口端的顶部集流板和底部集流板，所述顶部集流板和动力电池之间形成顶部空气通道，底部集流板和和动力电池之间形成底部空气通道，保证空气流入电池间各空气流道内的空气流量与流速均匀，利于保证整个电池组良好的温度一致性。

进一步地，所述支撑板与电池箱设有空气进风口一侧之间设置分别连通顶部空气通道、底部空气通道和空气进风口的三通型导流通道，所述导流通道的上、下端分别通过顶部空气进口阀门和底部空气进口阀门连接顶部空气通道和底部空气通道，所述顶部空气出风口、底部空气出风口分别通过顶部空气出口阀门和底部空气出口阀门连接顶部空气通道和底部空气通道，通过各阀门的开闭实现对电池箱内空气流通路径的切换，从相反方向对电池组进行通风散热。

进一步地，所述顶部集流板和底部集流板的倾斜角度的范围为2-5°，倾斜角度在此范围内进入电池间各空气流道内的空气流量均匀，流速均匀，整个电池组具有良好的散热效果。

进一步地，所述各动力电池以2-8mm的间距等间距均匀排列在所述支撑板上，等间距的设置保证空气能均匀流经各动力电池，高效换热。

进一步地，所述顶部空气通道、底部空气通道、顶部空气出风口、底部空气出风口、空气进风口高度尺寸相同，且其尺寸为各动力电池间距的4-10倍。

进一步地，所述的温度传感器包括顶端温度传感器，设置在离空气进风口最远端的动力电池的顶端，底端温度传感器，设置在离空气进风口最远端的动力电池的底端，通过温度传感器采集单体电池上两个测点的温度值即可获得电池不通过区域的温差值。

进一步地，所述控制装置还用于在控制各阀门的开闭，以切换空气在电池箱内的流动方向之前控制步进式风机停转5-10s，利于电池箱内空气流速渐渐减小，即减小该流通路径下空气流速，免于与相反方向的空气形成冲击，同时风机间歇式工作也可以节约电池电量，而步进式风机可以满足电机的频繁启动。

进一步地，所述温差值范围为3-5℃，在此温差范围内电池组具有良好的温度均匀性。

相比现有技术，本实用新型的有益效果是：

控制装置通过采集电池两端温度传感器上温度数值，判断两侧点温度差是否达到固定温差值，控制进出风口阀门的开关，循环切换空气流通路径，实现空气在电池箱内的循环流动，电池组在循环风冷的作用下，电池组的最高温度，温差控制良好的工作范围内，保证整个电池组良好的温度一致性；同时在倾斜一定角度集流板的作用下，电池间各空气流道内空气流量分布均匀，空气流速大而均匀，可以有效地保证各单体电池间良好的温度一致性，同时该装置具有结构简单，操作控制方便，成本低，风冷换热效率高，良好的稳定性等特点。

附图说明

图1是本实用新型的循环风冷流动的结构示意图。

图2是本实用新型阀门控制模块工作示意图。

图中各附图标记对应的名称为：1-空气进风口，2-底部空气出风口，3-顶部空气出风口，4-顶部空气通道，5-底部空气通道，6-空气通道，7-顶部空气出口阀门，8-顶部空气进口阀门，9-底部空气出口阀门，10-底部空气进口阀门，11-顶部集流板，12-底部集流板，13-支撑板，14-动力电池，15-顶端温度传感器，16-底端温度传感器，17-步进式风机，18-导流通道。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1所示，一种动力电池循环流动风冷散热装置，包括内设有L形支撑板13的电池箱、步进式风机17、用于监测动力电池14各部分温差的温度传感器、控制装置，所述电池箱的一侧由上而下依次设置用于排出电池箱内空气的顶部空气出风口3、通过步进式风机17向电池箱输入空气的空气进风口1、用于排出电池箱内空气的底部空气出风口2，所述顶部空气出风口3、底部空气出风口2以及电池箱内的进风通道上均设置有电控阀门，所述控制装置与温度传感器和各阀门电路连接，用于根据温度传感器采集的动力电池14各部分温差值控制各阀门的开闭，以切换空气在电池箱内的流动方向，所述温差值范围为3-5℃，，在此温差范围内则表明电池组具有良好的温度均匀性。

具体而言，所述支撑板13相对各动力电池14间的空气流道处开有大小及位置与空气流道一一对应的通风孔，所述顶部空气通道4、底部空气通道5、电池间的空气流道6通过该通风孔相连。

具体而言，如图1所示，为了保证空气流入电池间各空气流道内的空气流量与流速均匀，利于保证整个电池组良好的温度一致性，所述电池箱的顶部和底部对称地倾斜设置有开口朝向空气进风口1端的顶部集流板11和底部集流板12，所述顶部集流板11和动力电池14之间形成顶部空气通道4，底部集流板12和和动力电池14之间形成底部空气通道5，具体而言，所述顶部集流板11向右上方倾斜，底部集流板12向左上方倾斜，且两者呈对称图形，倾斜角度相同，倾斜角度的范围为2-5°，优选为3°。

具体而言，所述支撑板13与电池箱设有空气进风口1一侧之间设置分别连通顶部空气通道4、底部空气通道5和空气进风口1的三通型导流通道18，所述导流通道18的上、下端分别通过顶部空气进口阀门8和底部空气进口阀门10连接顶部空气通道4和底部空气通道5，所述顶部空气出风口3、底部空气出风口2分别通过顶部空气出口阀门7和底部空气出口阀门9连接顶部空气通道4和底部空气通道5。

具体而言，整个装置的电池组是由若干各动力电池14串并联组成，电池组放置在支撑板13上面，各动力电池14以2-8mm的间距等间距均匀排列在所述支撑板13上，优选间距为6mm。

具体而言，所述顶部空气通道4、底部空气通道5、顶部空气出风口3、底部空气出风口2、空气进风口1高度尺寸相同，且其尺寸为各动力电池14间距的4-10倍，优选为30mm。

具体而言，所述的温度传感器包括顶端温度传感器15，设置在离空气进风口1最远端的动力电池14的顶端，底端温度传感器16，设置在离空气进风口1最远端的动力电池14的底端，，顶端温度传感器15和底端温度传感器16分别测量动力电池14顶端和底端两个测点的温度值，控制装置将采集两个测点温度的大小及差值，控制各阀门的开关，本实施例中，温度传感器选取热电偶接触式传感器。

具体而言，所述控制装置还用于在控制各阀门的开闭，以切换空气在电池箱内的流动方向之前控制步进式风机17停转5-10s。

本实施例的特点是该装置采用循环流动空气对动力电池进行散热，散热效果优于普通串并联空气冷却散热方式。控制装置通过判断两测点温度传感器温度差值的大小控制各个阀门的开关，实现空气在电池箱内的按不同方向循环流动；同时带倾斜角度的各个集流板的使用保证动力电池间各空气流道均匀的空气流量和流速，该装置使得电池组具有良好的散热效果，保证电池组良好的充放电效率，对提高电动汽车的动力性有重要作用。

本实施例的工作原理如下：

汽车启动之后，在步进式风机17的作用下，空气通过步进式风机17流入电池箱，各个阀门的初始状态为：底部空气进口阀门10打开、顶部空气进口阀门8关闭、顶部空气出口阀门7打开、底部空气出口阀门9关闭，空气经过底部空气通道5、电池间的空气通道6及顶部空气通道4流入顶部空气出风口3。在整个过程中顶端温度传感器15和底端温度传感器16测定单个的动力电池14顶端和底端的温度值，判定两测点的温度差是否达到固定温差值，如果小于固定温差值，则保持该状态下各阀门的开关状态，持续对电池组进行该流通路径下的空气冷却；如果温度差大于固定温差值，此时由控制装置控制步进式风机17停转固定时间，之后切换各阀门的开关状态，同时步进式风机17再次工作，即顶部空气进口阀门8打开、底部空气进口阀门10关闭，底部空气出口阀门9打开、顶部空气出口阀门7关闭，空气经过顶部空气通道4，电池间的空气通道6及底部部空气通道5流入底部空气出风口2，空气流出电池箱，对电池组进行该流通路径下的空气冷却，即从相反方向对电池组进行通风散热。

如附图2所示，控制装置控制着整个装置的循环流动情况，实现了两条流通路径的不断切换，循环空气在电池箱内对电池组进行风冷散热。温度传感器采集到最远离空气进风口动力电池顶端和底端的温度值，传输到控制装置，判定两测点的温度差是否达到固定温差值。此判定关系到空气流通路径的选择，固定温差值的范围为3-5℃，优选地为3℃。同时如果判定为真，为了减小该流通路径下空气流速，免于与相反方向的空气形成冲击，电池管理系统控制风机停转固定时间，固定时间的范围为5-10s，优选地为8s。

以上是对本实用新型所提供的一种动力电池循环流动风冷散热装置的详细介绍，该装置通过控制装置控制空气在电池箱内按不同方向循环流动，实现空气流道在不同流通路径的切换，保证电池组良好的风冷散热效果，使电池组具有良好的温度一致性。同时该装置具有结构简单，操作方便，电池组换热效率高，节约能源等特点。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池循环流动风冷散热装置，包括内设有铝合金材料的L形支撑板(13)的电池箱、步进式风机(17)、用于监测动力电池(14)各部分温差的温度传感器、控制装置，其特征在于：所述电池箱的一侧由上而下依次设置用于排出电池箱内空气的顶部空气出风口(3)、通过步进式风机(17)向电池箱输入空气的空气进风口(1)、用于排出电池箱内空气的底部空气出风口(2)，所述顶部空气出风口(3)、底部空气出风口(2)以及电池箱内的进风通道上均设置有电控阀门，所述控制装置与温度传感器和各阀门电路连接，用于根据温度传感器采集的动力电池(14)各部分温差值控制各阀门的开闭，以切换空气在电池箱内的流动路径。

2.根据权利要求1所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述支撑板(13)相对各动力电池(14)间的空气流道处开有大小及位置与空气流道一一对应的通风孔。

3.根据权利要求1所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述电池箱的顶部和底部对称地倾斜设置有开口朝向空气进风口(1)端的顶部集流板(11)和底部集流板(12)，所述顶部集流板(11)和动力电池(14)之间形成顶部空气通道(4)，底部集流板(12)和和动力电池(14)之间形成底部空气通道(5)。

4.根据权利要求3所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述支撑板(13)与电池箱设有空气进风口(1)一侧之间设置分别连通顶部空气通道(4)、底部空气通道(5)和空气进风口(1)的三通型导流通道(18)，所述导流通道(18)的上、下端分别通过顶部空气进口阀门(8)和底部空气进口阀门(10)连接顶部空气通道(4)和底部空气通道(5)，所述顶部空气出风口(3)、底部空气出风口(2)分别通过顶部空气出口阀门(7)和底部空气出口阀门(9)连接顶部空气通道(4)和底部空气通道(5)。

5.根据权利要求3所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述顶部集流板(11)和底部集流板(12)的倾斜角度的范围为2-5°。

6.根据权利要求1所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述各动力电池(14)以2-8mm的间距等间距均匀排列在所述支撑板(13)上。

7.根据权利要求3所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述顶部空气通道(4)、底部空气通道(5)、顶部空气出风口(3)、底部空气出风口(2)、空气进风口(1)高度尺寸相同，且其尺寸为各动力电池(14)间距的4-10倍。

8.根据权利要求1所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述的温度传感器包括顶端温度传感器(15)，设置在离空气进风口(1)最远端的动力电池(14)的顶端，底端温度传感器(16)，设置在离空气进风口(1)最远端的动力电池(14)的底端。

9.根据权利要求1所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述控制装置还用于在控制各阀门的开闭，以切换空气在电池箱内的流动方向之前控制步进式风机(17)停转5-10s。

10.根据权利要求1所述的动力电池循环流动风冷散热装置，其特征在于：所述温差值范围为3-5℃。