CN212783578U - 一种电池箱冷却系统、车辆及换电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，所述系统包括电池箱和空调箱；所述电池箱内部设有电池箱进风道和电池箱出风道；所述空调箱设有依次连通的内循环进风风道和风机；所述内循环进风风道通过出风风道与所述电池箱出风道连通，所述风机通过进风风道与所述电池箱进风道连通，所述风机的出风口设有制冷装置；通过空调箱与电池箱实现风冷冷却，提高了冷却的能力和效率，并通过不同的控制策略，提高了对电池箱控制的效率和能力，降低了能耗，另外在换电站中使用空调进行冷风冷却电池箱，降低了换电站的成本。

Description

一种电池箱冷却系统、车辆及换电站

技术领域

本实用新型涉及车辆电池技术领域，特别涉及一种电池箱冷却系统、车辆及换电站。

背景技术

近年来新能源汽车发展迅速，尤其是以储存电力驱动的电动汽车发展尤为迅速，电动汽车具有结构简单、维护少、使用成本低、噪音低、能耗低等优点，受国家产业政策大力扶持，民众也逐步接受电动汽车的出行方式。

目前电动汽车用的电池模组为了大幅提高其能量密度，使其内部结构更加紧密，缺乏足够有效散热空间，同时为了保证其防水性，均采用密闭系统设计，但电池包在工作放电过程中，电池由化学能转换为电能，自身会发热，各连接件有电流通过，会产生电阻热，系统有多个电池并联串联组成，产生了热积聚效应，尤其是在系统的中心位置由于散热距离远、导热性能差，散热慢，温度更高。在长时间高速、爬坡、夏季等状况下使用尤为明显，导致电池系统内部温升和温差均较大，严重影响电池系统及各模组的使用寿命，并存在一定的安全隐患。

因此，由于电池在运行过程中会产生大量热，为了保证电池稳定运行一般会设置冷却机构对电池进行冷却。现有的电池液冷冷却系统，结构较为复杂，成本高，能耗高，并且现有的电池冷却系统散热能力低，体积大。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，能够解决动力电池冷却成本高，能耗大的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的具体技术方案如下：

本实用新型提供一种电池箱冷却系统，所述系统包括电池箱和空调箱；

所述电池箱内部设有电池箱进风道和电池箱出风道；

所述空调箱设有依次连通的内循环进风风道和风机；所述内循环进风风道通过出风风道与所述电池箱出风道连通，所述风机通过进风风道与所述电池箱进风道连通，所述风机的出风口设有制冷装置。

进一步地，所述电池箱进风道上设有多个电池箱进风口，所述电池箱出风道上设有多个电池箱出风口。

进一步地，所述空调箱还包括空滤器、外循环进风风道和外循环出风风道；

所述空滤器与所述风机连通；

所述外循环进风风道通过所述空滤器与所述风机连通，所述外循环进风风道的出风口设有第一风门；

所述外循环出风风道与所述内循环进风风道连通，并靠近所述出风风道设置，所述外循环出风风道的进风口设有第二风门。

具体地，所述第一风门具有第一位置和第二位置，所述第二风门具有第三位置和第四位置。

作为可选地，所述空调箱还包括制热装置；所述制热装置设置在所述风机的出风口。

进一步地，所述电池箱还包括电池箱体、电池模块、电池箱进风风道接口和电池箱出风风道接口；

所述电池模块设置在所述电池箱体内部，所述电池箱进风道和所述电池箱出风道设置在所述电池箱体内部，并穿插所述电池模块设置；

所述电池箱体上设有电池箱电接头，所述电池箱电接头与所述电池模块连接，所述电池模块通过所述电池箱电接头充放电并被控制。

所述进风风道通过所述电池箱进风风道接口与所述电池箱进风道连通，所述出风风道通过所述电池箱出风风道接口与所述电池箱出风道连通。

进一步地，所述电池箱体包括底板和顶板，所述底板底部设有安装支架，所述电池模组与所述顶板之间设有预设距离，所述预设距离为5mm-50mm。

进一步地，所述电池箱体设有保温材料。

另一方面，本实用新型还提供一种车辆，所述车辆为纯动力车辆或混合动力车辆，所述车辆设有上述所述的一种电池箱冷却系统。

最后，本实用新型还提供一种换电站，所述换电站包括：

充电接头，

风冷接头，所述风冷接头包括进风接口和出风接口；

如上述所述的电池箱冷却系统。

采用上述技术方案，本实用新型所述的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站具有如下有益效果：

1.本实用新型所述的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，将空调箱与电池箱连通，实现风冷，提高了冷却的能力和效率。

2.本实用新型所述的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，通过空调箱实现对电池箱温度的控制，能通过不同的控制策略，提高了对电池箱控制的效率和能力，降低了能耗。

3.本实用新型所述的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，在换电站中使用空调进行冷风冷却电池箱，降低了换电站的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。

图1本实用新型所述的一种电池箱冷却系统的结构示意图；

图2本说明书实施例中电池箱进风道和电池箱出风道结构示意图；

图3本说明书实施例中电池箱内部结构示意图；

图4本说明书实施例中空调箱与电池箱连接示意图；

图5本说明书实施例中空调箱结构示意图；

图6本说明书实施例中循环风道结构示意图；

图7本说明书实施例中鼓风机连接结构式意图。

图中：1-电池箱，2-空调箱，3-出风风道，4-进风风道，11-电池箱进风道，12-电池箱出风道，13-电池箱体，14-电池模块，15-电池箱电接头，16-电池箱进风风道接口，17-电池箱出风风道接口，21-内循环进风风道，22-空滤器，23-风机，24-制冷装置，25-外循环进风风道，26-外循环出风风道，27-制热装置，111-电池箱进风口，121-电池箱出风口，131-安装支架，251-第一风门，261-第二风门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

随着现有技术中对动力电池冷却能力要求的提高，以及现在电池冷却成本较高，进而增加了换电站建站的成本，因此本说明书实施例提供一种电池箱冷却系统，所述冷却系统通过空调箱实现对电池箱快速风冷冷却，提高了风冷的效率，同时还会降低风冷的成本。

具体地，如图1到7所示，为本说明书实施例所述的电池箱冷却系统的结构示意图，所述系统可以包括电池箱1和空调箱2，其中所述电池箱1内部设有电池箱进风道11和电池箱出风道12，可以理解的是，所述电池箱进风道11通过将外界冷风引入电池箱1内部，而所述电池箱出风道12将所述电池箱1内部的热量通过热风形式排出所述电池箱1。而空调箱2是提供外部冷风进入和内部热风排出的装置。

在本说明书实施例中，所述电池箱1设有电池箱体13，所述电池箱体13内部设有电池模块14，其中所述电池箱进风道11和所述电池箱出风道12设置在所述电池箱体13内部，并穿插所述电池模块14设置，这样就能及时排除电池模块14产生的热能，同时提供冷风进行冷却，提高冷却的效率。

其中所述电池箱进风道11和所述电池箱出风道12可以设置多个，这样能提高对所述电池箱1内部的冷却效率，具体地，在所述电池箱体13设有电池箱进风风道接口16和电池箱出风风道接口17，通过所述电池箱进风风道接口16可以连通多组电池箱进风道11，通过所述电池箱出风风道接口17可以连通多组电池箱出风道12，根据电池模块14的尺寸及结构，比如，如图3所示，电池模块呈矩阵排列，并且相邻电池模块的空隙较大，可以在电池模块的四周和内部均匀设置多组所述电池箱进风道11和所述电池箱出风道12。

在本说明书实施例中，如图2所示，所述电池箱进风道11可以开设多个电池箱进风口111，相应地，所述电池箱出风道12可以开设多个电池箱出风口121，这样就能保证空气的快速流动，作为可选地，所述电池箱进风口111和所述电池箱出风口121可以靠近电池模块14中单个动力电池设置，这样就能保证电池散热的热量及时被送出并能及时补充冷风冷却电池。所述电池箱进风口111和所述电池箱出风口121的形状和尺寸可以根据所述电池模块14的尺寸进行设置，既可以相同，也可以不同，能实现风量均匀且满足一定的强度即可。

根据所述电池箱进风道11和所述电池箱出风道12的位置可以调整进出风的方向，比如可以是中间到两侧，或两侧到中间，或从前到后，或从后到前，或从左到右，或从右到左，作为优选地，可以是所述电池箱进风道11可以设置在电池模块14的中间，所述电池箱出风道12可以设置在电池模块14的两侧，这样能保证冷却空气全面覆盖电池模块14，也能保证电池模块14产生的热能及时快速的被带出电池箱1。

在本说明书实施例中，所述电池箱体13上设有电池箱电接头15，所述电池箱电接头15与所述电池模块14连接，所述电池模块14通过所述电池箱电接头15充放电并被控制，可以理解为，当所述电池模块14处于工作状态时，所述电池箱电接头15就作为放电接头，向外输出电能，并且能接收外部控制器的控制指令实现第电池模块14的精准控制；当所述电池模块14处于充电状态时，所述电池箱电接头15就作为充电接头，为所述电池模块14输入电能，并保存下来。

在本说明书实施例中，所述电池箱体13包括底板和顶板，所述电池模块14固定在所述电池箱体的底板上，并在所述电池箱体的底板的底部设有安装支架131，所述安装支架131能够提供通风通道，从而提高所述电池箱底部的通风能力，在一些其他实施例中，还可以在所述电池箱底部可以设置凸起结构，比如加强筋，既能提高电池箱底部结构的稳定性，又能提供间隙通风，提高热量散发的效率。

另外所述电池模块14还可以与电池箱体13的顶板设置预设距离，从而提供空气流通通道，同时也能避免电池模块14与电池箱体顶板之间的模块，作为优选地，所述预设距离为5mm-50mm。

为了避免电池箱体内部电池模块14受外界环境较大影响，比如高温低温环境，从而影响所述电池模块14的电能输出效率，还可以在是电池箱体13外表面设置保温材料，比如可以涂抹隔热涂料或贴合隔热层板等。

在本说明书实施例中，通过设置空调箱2能快速向电池箱1内部提供冷风，同时将电池箱1内部的热量快速抽离所述电池箱1的内部。具体地，如图3到7所示，为本说明书实施例中电池箱的具体结构示意图，所述空调箱2设有依次连通的内循环进风风道21和风机23，所述内循环进风风道21通过出风风道3与所述电池箱出风道12连通，所述风机23通过进风风道4与所述电池箱进风道11连通，所述风机23的出风口位置设有制冷装置24。因此所述空调箱2的工作风向是从所述风机23向所述制冷装置24方向，通过所述风机23对空气进行高压提速，提速后的空气再经过制冷装置24就能变成冷却空气，最后被送入电池箱1内部，进而对电池箱1内部进行快速冷却。

需要说明的是，所述风机23可以是轴流风扇，在其他形式中，所述风机23可以是蜗壳和鼓风机组合的装置，现有技术中能够实现对空气增压提速的装置都在本申请所要求保护技术方案的范围内。

当所述电池箱冷却系统配置在车辆中时，所述制冷装置24可以与乘员舱空调箱制冷装置并联或串联，这样驾驶员就能在车内实现对电池箱的冷却控制。在本说明书实施例中，所述制冷装置24可以是蒸发器，在一些其他实施例中，所述制冷装置24也可以是冷凝器，蒸发器和冷凝器针对车辆内部配置选择，在这里不受限制。

在一些其他实施例中，所述风机23的出风口位置还可以制热装置28，当所述电池模块14处于低温环境下，导致其工作效率降低，从而降低其能量输出，可以通过设置制热装置27提供热风，对所述电池模块14加温，作为优选地，所述制热装置可以是PTC。

需要说明的是，当所述空调箱2设有热泵功能时，可以通过热泵功能实现对电池模块14的加热，因此可以不需设置制热装置；当所述空调箱2没有设置热泵功能时，所述制冷装置24为蒸发器，同时也可以设置制热装置27。

上述提供的空调箱2结构可以实现制冷内循环降温，但不能实现自然风外循环的降温制冷，因此在一些其他实施例中，如图3所示，所述空调箱2还可以包括空滤器22、外循环进风风道25和外循环出风风道26，其中，所述空滤器22与所述风机23连通，通过所述空滤器22对空气进行过滤，清除其中的大颗粒或其他杂质，所述外循环进风风道25通过所述空滤器22与所述风机23连通，所述外循环进风风道25的出风口设有第一风门251；所述外循环出风风道26与所述内循环进风风道21连通，并靠近所述出风风道3设置，所述外循环出风风道26的进风口设有第二风门261。需要说明的是，所述第一风门251的位置不受限制，作为优选地，所述第一风门251设置在所述空调箱2内部，即所述第一风门251设置在所述外循环进风风道25出风口的位置。

在本说明书实施例中，所述空滤器22可以设有内循环进风口和外循环进风口，所述内循环进风风道21通过所述内循环进风口与所述空滤器22连通，所述外循环进风风道25与通过所述外循环进风口与所述空滤器22连通。

在一些其他实施例中，所述空滤器22仅设有外循环进风口，所述外循环进风风道25与通过所述外循环进风口与所述空滤器22连通，同时所述风机23设有内循环进风口，所述内循环进风风道21通过所述内循环进风口与所述风机23连通。

当所述电池箱冷却系统设置在车辆中，所述外循环进风风道26可由通风盖板处或发动机舱盖上方或车身侧面进风，所述外循环出风风道27可连至发动机舱或底盘或车身侧面排风。

其中可以通过所述第一风门251控制所述外循环进风风道25的连通情况，通过所述第二风门261控制所述外循环出风风道26的连通情况，具体地，如图6所示，所述第一风门251具有第一位置A和第二位置B，所述第二风门261具有第三位置C和第四位置D，通过控制第一风门251和第二风门261的位置可以实现不同的控制策略。

示例性地，根据所述第一风门251和所述第二风门261的位置，空调工作模式可以为制冷外循环、制冷内循环、自然风外循环和制热内循环，其中每种工作模式第一风门251和第二风门261的位置为：

制冷外循环：第一风门251转至A位置，第二风门261转至C位置，制冷装置为蒸发器工作模式，空调制冷。

制冷内循环：第一风门251转至B位置，第二风门261转至D位置，制冷装置为蒸发器工作模式，空调制冷。

自然风外循环：第一风门251转至A位置，第二风门261转至C位置，制冷装置管路切断，空调不制冷。

制热内循环：第一风门251转至B位置，第二风门261转至D位置，PTC和热泵可分别单独工作或一起工作。

由于需要获得电池模块14的温度信息才能实现不同的控制策略，所述电池箱冷却系统还可以设置温度传感器和控制器，通过温度传感器获取电池模块14温度信息，然后所述控制器根据所述电池模块14的温度信息实现不同的控制策略。

可以理解为，根据所述电池模块14的温度可以实现高温控制策略、常温控制策略、低温控制策略和超低温控制策略；其中每种控制策略具体为：

高温控制策略：启动时电池温度高于45度，先用制冷外循环迅速降温，当出风风道处温度低于外循环进风温度时采用制冷内循环。

常温控制策略：启动时电池温度高于25度到45度之间，先采用自然风外循环降温，当电池温度升至45度时采用制冷内循环降温。

低温控制策略：启动后电池温度在0度到25度之间，鼓风机先不工作，当电池温度高于25度时，采用自然风外循环；当电池温度高于45度使，采用制冷内循环。

超低温控制策略：启动后电池温度低于0度时，制热内循环加热电池，超过0度后鼓风机停止工作，超过25度后采用自然风外循环降温。

需要说明的是，上述提供的电池模块14温度控制节点可以根据实际情况调整，比如根据电池结构特点，车辆车况信息，车辆所处环境(海拔等)信息，这样就能保证电池模块14一直处于较高的工作状态，保证了输出能量的稳定性和高效。

本说明书实施例通过空调箱实现对电池箱风冷冷却，并且采用空调给空气降温后，可以在风压损失不大的情况下给动力电池降温满足动力电池温度要求。在本说明书一个具体实施例中，电池箱去掉液冷板后采用风冷方案验证分析，电池发热量2kw，冷风进风温度15度，风量670m³/h，出风温度23.2度，压力损失267Pa，电池最高温度47.9度，满足电池冷却要求。

本说明书实施例还提供一种换电电池箱，所述换电电池箱包括上述提供的电池箱冷却系统。

本说明书实施例还提供一种车辆，所述车辆可以是纯电动车辆或混合电动车辆，所述车辆包括上述提供的电池箱冷却系统。

本说明书实施例还提供一种换电站，所述换电站用于给上述提供的换电电池箱充电，具体包括充电接头，所述充电接头与电池箱电接头15对应。

当所述换电电池箱包括上述提供的空调箱时，可以通过空调箱进行冷却处理。

当所述换电电池箱不包括上述提供的空调箱时，所述换电站还可以设置空调箱，空调箱设有风冷接头，即进风接口和出风接口。充电时，通过充电接头充电，进风接口与电池箱进风风道接口16连接，所述出风接头与所述电池箱出风风道接口17连接。由空调箱提供空气，冷空气由进风接口排入换电电池箱，电池箱排出热风由出风接口排出。

通过在换电站提供空调箱进行电池箱风冷冷却，可以降低换电站的建站成本，同时还能提高电池箱冷却的效率。

通过上述提供的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站可以取得如下有益效果：

1)本实用新型所述的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，将空调箱与电池箱连通，实现风冷，提高了冷却的能力和效率。

2)本实用新型所述的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，通过空调箱实现对电池箱温度的控制，能通过不同的控制策略，提高了对电池箱控制的效率和能力，降低了能耗。

3)本实用新型所述的一种电池箱冷却系统、车辆及换电站，在换电站中使用空调进行冷风冷却电池箱，降低了换电站的成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，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，各实施例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。

Claims (10)

1.一种电池箱冷却系统，其特征在于，包括电池箱(1)和空调箱(2)；

所述电池箱(1)内部设有电池箱进风道(11)和电池箱出风道(12)；

所述空调箱(2)设有依次连通的内循环进风风道(21)和风机(23)；所述内循环进风风道(21)通过出风风道(3)与所述电池箱出风道(12)连通，所述风机(23)通过进风风道(4)与所述电池箱进风道(11)连通，所述风机(23)的出风口设有制冷装置(24)。

2.根据权利要求1所述的电池箱冷却系统，其特征在于，所述电池箱进风道(11)上设有多个电池箱进风口(111)，所述电池箱出风道(12)上设有多个电池箱出风口(121)。

3.根据权利要求1所述的电池箱冷却系统，其特征在于，所述空调箱(2)还包括空滤器(22)、外循环进风风道(25)和外循环出风风道(26)；

所述空滤器(22)与所述风机(23)连通；

所述外循环进风风道(25)通过所述空滤器(22)与所述风机(23)连通，所述外循环进风风道(25)的出风口设有第一风门(251)；

所述外循环出风风道(26)与所述内循环进风风道(21)连通，并靠近所述出风风道(3)设置，所述外循环出风风道(26)的进风口设有第二风门(261)。

4.根据权利要求3所述的电池箱冷却系统，其特征在于，所述第一风门(251)具有第一位置和第二位置，所述第二风门(261)具有第三位置和第四位置。

5.根据权利要求1所述的电池箱冷却系统，其特征在于，所述空调箱(2)还包括制热装置(27)；所述制热装置(27)设置在所述风机(23)的出风口。

6.根据权利要求1所述的电池箱冷却系统，其特征在于，所述电池箱(1)还包括电池箱体(13)、电池模块(14)、电池箱进风风道接口(16)和电池箱出风风道接口(17)；

所述电池模块(14)设置在所述电池箱体(13)内部，所述电池箱进风道(11)和所述电池箱出风道(12)设置在所述电池箱体(13)内部，并穿插所述电池模块(14)设置；

所述电池箱体(13)上设有电池箱电接头(15)，所述电池箱电接头(15)与所述电池模块(14)连接；

所述进风风道(4)通过所述电池箱进风风道接口(16)与所述电池箱进风道(11)连通，所述出风风道(3)通过所述电池箱出风风道接口(17)与所述电池箱出风道(12)连通。

7.根据权利要求6所述的电池箱冷却系统，其特征在于，所述电池箱体(13)包括底板和顶板，所述底板底部设有安装支架(131)，所述电池模块(14)与所述顶板之间设有预设距离，所述预设距离为5mm-50mm。

8.根据权利要求6所述的电池箱冷却系统，其特征在于，所述电池箱体(13)设有保温材料。

9.一种车辆，所述车辆为纯动力车辆或混合动力车辆，其特征在于，所述车辆设有权利要求1至8任一项所述的电池箱冷却系统。

10.一种换电站，其特征在于，所述换电站包括：

充电接头；

风冷接头，所述风冷接头包括进风接口和出风接口；

如权利要求1至8任一项所述的电池箱冷却系统。

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