CN217387290U - 具有散热循环功能的电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布一种具有散热循环功能的电池系统，包括壳体、电池模块、流体通道及多个管体；壳体内部两侧分别设有注入口及抽出口，电池模块摆设在壳体中；电池模块包括容置多个电池芯的电池固定架；流体通道设在电池固定架上方且连通流体注入装置；各管体固定在电池固定架上，其上端延伸至流体通道中且包括上端开口，而下端设有至少一面对电池芯的侧边开口；流体通道通过管体连通电池芯所在位置的空间；流体通过注入口入至流体通道并经由管体流入至电池芯所在位置，而后通过抽出口抽出流体。本实用新型通过流体通道及管体的设计，来达到对电池模块均匀散热的效果，从而增加电池系统使用上的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池系统，特别是涉及一种具有散热循环功能的电池系统。
背景技术
近年来，随着环保减碳的需求，电动车逐渐地受到人们的青睐。很多车厂陆续进入电动车的开发，期望在电动车市场上抢得商机。电动车的动力来源是电池，如锂电池。为增加电动车的续航力，电动车上通常会设置具有相当数量电池芯的电池模块，以便提供足够的电力给予电动车使用。
请参阅图1、图2及图3，是现有电池模块设置在壳体中的俯视剖面图、正视剖面图及侧视剖面图。如图1及图2所示，电池模块100可以摆放在壳体15中，通过壳体15来保护电池模块100的构造。电池模块100包括多个电池芯11以及用以容置及固定电池芯11的电池固定架13。
电池模块100的电池芯11充放电时，会发热升温。为了让电池芯11充放电所产生的热可进行散热，通常会在壳体15的两侧分别设置吹风扇151及抽风扇153。电池模块100放置在吹风扇151及抽风扇153之间。吹风扇151将外部的冷空气朝着电池模块100的电池芯11所在位置进行吹风，吹入的冷空气通过发热的电池芯11后成为热空气，接着，抽风扇153抽取热空气，以将热空气往外排放，则，通过吹风扇151的吹风以及抽风扇153对于热空气的抽取，从而使得充放电发热的电池芯11可以降温。
设于电池固定架13中的各电池芯11其彼此间的间隙非常小而形成高流阻，以致冷空气在电池芯11间的流通效率很差。则，所吹入的冷空气往往只能流动到低流阻的地方，例如设于吹风扇151附近的电池芯11以及电池固定架13的外围，距离吹风扇151越远并且位于电池固定架13内侧的电池芯11将无法接收到冷空气的吹风。因此，距离吹风扇151越远的电池芯11其充放电时常常处在过温的状态。过温状态下的电池芯11容易耗损或潜藏爆炸的风险，而影响到电池芯11的使用寿命。
上述的散热系统，由于冷空气从吹风扇151流入，所述冷空气会和每一颗经过的电池芯11进行热交换。因此，位在风向后端的电池芯11，所接收到的空气是处于前端电池芯11做完热交换的空气。因此，整个电池模块100内部各个电池芯11其温度依距离吹风扇151位置的远近而呈现越来越高的温度梯度，进而使位在风向后端的电池芯11的老化速度远比位在风向前端的电池芯11还要快。
于此，本实用新型提供一种应用在电池模块上的散热循环改良，当电池模块的电池芯充放电时及其后续的散热过程，可以将外部流入的冷的流体(空气或液体)有效地且均匀地导引至每一电池芯所在位置，从而使得充放电发热的电池芯能够通过直接与第一手的冷的流体接触而均匀降温，将会是本实用新型的目的。
实用新型内容
本实用新型提供一种具有散热循环功能的电池系统，包括有：壳体，其内部的一侧设有注入口而另一侧设有抽出口；电池模块，摆设在壳体中且位于注入口及抽出口之间，包括多个电池芯及用以容置固定多个电池芯的电池固定架；流体通道，是位在电池固定架周围的低流阻，流体通道连通注入口；及多个管体，分别垂直地穿设在电池固定架中，每一管体的上端延伸至流体通道且包括有上端开口，而每一管体的下端设有至少一面向着对应的电池芯的侧边开口，其中流体通道分别通过些管体连通至多个电池芯所在位置的空间；当电池模块的电池芯执行充放电时及其后续的散热过程，冷的流体通过注入口注入至流体通道中；接着，冷的流体经由突设在流体通道中的管体以流入电池固定架中电池芯所在位置的空间，而后冷的流体朝着电池芯所在位置进行吹风或流通，以便利用冷的流体对于发热的电池芯进行散热；然后，冷的流体吸收电池芯充放电产生的热后成为热的流体；最后，热的流体从抽出口往外排放，致使以实行电池模块散热。
本实用新型一实施例中，流体通道通过流体导引单元连通注入口，流体导引单元是连通管体或一多个挡板所组成的流体导引构造并且是流体通道流入冷的流体的唯一入口。
本实用新型一实施例中，管体是流体通道流出冷的流体的唯一出口。
本实用新型一实施例中，流体通道包括上板、一对侧板及底板所构成的口型状的通道，流体通道的一端是开口端与流体导引单元连通，而另一端是封闭端摆设挡板，每一管体的上端将会穿过底板以进入流体通道中。
本实用新型一实施例中，当冷的流体经由注入口注入至流体通道时，流体通道成是冷区，注入口所注入的冷的流体是冷空气或冷却液体。
本实用新型一实施例中，当多个电池芯充放电时，热区形成在多个电池芯所在位置的空间。
本实用新型一实施例中，电池系统更包括有鼓风机，鼓风机包括输入口及输出口，流体通道的一侧连接鼓风机的输出口，鼓风机经由输入口吸入从注入口所注入的冷的流体且经由输出口输出冷的流体至流体通道。
本实用新型一实施例中，注入口设置在流体注入装置上，而抽出口设置在流体抽出装置上。
本实用新型一实施例中，流体注入装置是一吹风扇或流体注入泵，而流体抽出装置是抽风扇或流体抽出泵。
本实用新型一实施例中，管体的设置数量、每一管体的长度、每一管体的上端开口的口径大小及每一管体的侧边开口的开口数量将根据于电池芯充放电时所在位置的区域温度进行对应设计。
于此，本实用新型电池系统通过流体通道及管体的设计，可将冷区的流体通道里面未经热交换的冷空气直接注入至每一电池芯的表面，从而使得每一热区中的电池芯都可直接接触未经热交换的冷空气，来达到均匀散热的效果，进而避免电池芯充放电时过温损坏或爆炸的风险，增加电池系统使用上的安全性。
附图说明
图1是现有电池模块设置在壳体中的俯视剖面图。
图2是现有电池模块设置在壳体中的正视剖面图。
图3是现有电池模块设置在壳体中的侧视剖面图。
图4是本实用新型电池系统一实施例的俯视剖面图。
图5是本实用新型电池系统一实施例的正视剖面图。
图6是本实用新型电池系统一实施例的侧视剖面图。
图7是本实用新型流体在电池系统中流动的放大示意图。
图8是本实用新型管体的构造立体图。
图9是本实用新型电池系统又一实施例的俯视剖面图。
图10是本实用新型电池系统又一实施例的正视剖面图。
附图标记说明：100-电池模块；11-电池芯；13-电池固定架；15-壳体；151-吹风扇；153-抽风扇；200-电池系统；201-电池系统；21-壳体；211-流体注入装置；213-流体抽出装置；23-流体通道；230-流体导引单元；231-上板；233-侧板；235-底板；237-挡板；25-管体；251-上端开口；253-侧边开口；27-鼓风机；271-输入口；273-输出口；300-电池模块；31-电池芯；33-电池固定架；331-第一固定单元；332-第二固定单元。
具体实施方式
请参阅图4、图5、图6、图7，分别是本实用新型电池系统一实施例的俯视剖面图、正视剖面图、侧视剖面图及本实用新型流体在电池系统中流动的放大示意图。本实用新型电池系统200应用在电池模块300上，对于充放电的电池模块执行散热。如图3、图4及图5所示，本实用新型电池系统200包括壳体21。壳体21内部的一侧设有具有注入口的流体注入装置211，而另一对应侧设有具有抽出口的流体抽出装置213。电池模块300摆设在壳体21中且位在流体注入装置211的注入口及流体抽出装置213的抽出口之间。本实用新型一实施例中，流体注入装置211是吹风扇，而流体抽出装置213是抽风扇；或者，本实用新型又一实施例中，流体注入装置211是流体注入泵，而流体抽出装置213是流体抽出泵。冷的流体从流体注入装置211的注入口注入至电池模块300中，而热的流体从流体抽出装置213的抽出口抽出。
电池模块300包括多个电池芯31及用以容置及固定电池芯31的电池固定架33。电池固定架33包括第一固定单元331及第二固定单元332。第一固定单元331及第二固定单元332分别包括有多个固定孔(未显示)。各电池芯31的一端套设在第一固定单元331的固定孔中，而另一端套设在第二固定单元332的固定孔中，以便各电池芯31能够被固定在第一固定单元331及第二固定单元332之间，并且电池芯31之间保持间隔。
电池系统200更包括流体通道23及多个管体25。流体通道23是位在电池固定架33周围的通道，例如：流体通道23是从电池固定架33的第一固定单元331上方所隔离出的通道、或者流体通道23是从电池固定架33的第二固定单元332下方所隔离出的通道、再或者流体通道23是从电池固定架33的左侧或右侧所隔离出的通道。在本实用新型一实施例中，流体通道23通过流体导引单元230连通流体注入装置211的注入口。流体通道23包括上板231、一对侧板233及底板235所构成的口型状的通道，其通道的一端是开口端与流体导引单元230连通，而另一端是封闭端摆设挡板237。其中，上板231也可以是壳体的顶板或架设在侧板233及挡板237上的独立板体，侧板233是从第一固定单元331顶面所垂直延伸出的板体，而底板235也可以是第一固定单元331的顶面构造或用以控制电池芯31充放电的电路板。
在本实用新型一实施例中，流体导引单元230也可以是连通管的形式连接在流体通道23与流体注入装置211间。在本实用新型中，流体导引单元230是流体通道23流入冷的流体的唯一入口。各管体25分别垂直地穿设在第一固定单元331的上下两侧，并且是分别插入电池芯31之间保持的间隔中。如图4所示，每四个电池芯31之间保持间隔，而管体25可插入此间隔中，并且管体25的前端大致上可以相应于电池芯31的中段或后段。进一步配合参阅图8所示，每一管体25的上端延伸至流体通道23且包括有上端开口251，而每一管体25的下端设在对应的电池芯31间且设有至少一朝向着对应的电池芯31的侧边开口253。流体通道23分别通过那些管体25以连通至多个电池芯31所在位置的空间。再者，每一管体25的上端将会穿过底板235以延伸至流体通道23。在本实用新型中，管体25是流体通道23流出冷的流体的唯一出口。
接续，电池系统200运作时，冷的流体(如冷空气或冷却液)经由流体注入装置211的注入口注入至电池系统200中，并经由流体抽出装置213从电池系统200抽出。具体而言，当电池模块300的这些电池芯31充放电时，这些电池芯31将会发热升温，使这些电池芯31的所在位置形成热区。为避免热区中的电池芯31过热受损，首先，冷的流体经由流体注入装置211的注入口注入至流体导引单元230，经由流体导引单元230的导引而流至流体通道23，从而使得流体通道23经过冷的流体的流通而形成为冷区。接着，冷的流体经由延伸在流体通道23中的各管体25的上端开口251进入各管体25内部。冷的流体进入各管体25内部后，将往下从各管体25的侧边开口253输出至电池固定架33内部，并朝着对应的多个电池芯31之间的间隔空间中进行吹风或流通，以便利用冷的流体对于发热的电池芯31进行散热。接着，冷的流体吸收电池芯31充放电产生的热后成为热的流体，最后，流体抽出装置213将热的流体从抽出口抽出往外排放。持续的循环，将冷的流体注入至电池系统200中以及从电池系统200抽出热的流体，从而使得电池模块300在充放电时能够有效地被均匀降温。
再者，在本实用新型中，管体25的设置数量、每一管体25的长度、每一管体25的上端开口251的口径大小及每一管体25的侧边开口253的开口数量将根据于电池芯31充放电时所在位置的区域温度进行对应设计。
于是，本实用新型电池系统200通过流体通道23及管体25的设计，未经热交换的流体可以直接被导引至每一电池芯31所在位置的空间，从而使得每一电池芯31充放电所产生的热都可以被流体有效均匀带走，进而避免电池芯31充放电时过热损坏或爆炸的风险，增加电池系统200使用上的安全性。
请参阅图9及图10，分别是本实用新型电池系统又一实施例的俯视剖面图及正视剖面图。本实施例电池系统201还设置鼓风机27，利用鼓风机27取代上述实施例的流体导引单元230。鼓风机27包括输入口271及输出口273，输出口273系垂直于输入口271的方位进行配置。流体通道23的一侧连接鼓风机27的输出口273。在本实施例中，鼓风机27的输出口273是流体通道23流入冷的流体的唯一入口。
当电池系统201的电池芯31充放电运作时，冷的流体经由流体注入装置211的注入口注入至电池系统201中。冷的流体注入电池系统201后，鼓风机27经由输入口271吸入从流体注入装置211的注入口所注入的冷的流体，且经由输出口272输出冷的流体至流体通道23。而后，冷的流体经由延伸在流体通道23中的各管体25的上端开口251进入各管体25内部。冷的流体进入各管体25内部后，将往下从各管体25的侧边开口253输出至电池固定架33内部，并朝着对应的多个电池芯31之间的间隔空间中进行吹风或流通，以便利用冷的流体对于发热的电池芯31进行散热。接着，冷的流体吸收电池芯31充放电产生的热后成为热的流体，最后，流体抽出装置213将热的流体从抽出口抽出往外排放。持续的循环，将冷的流体注入至电池系统201中以及从电池系统201抽出热的流体，从而使得电池芯31在充放电时能够有效地被均匀降温。
以上所述者，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的保护范围，即凡依本实用新型权利要求所述的形状、构造、特征及精神所为的等同变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，包括有：
壳体，其内部的一侧设有注入口而另一侧设有抽出口；
电池模块，摆设在所述壳体中且位于所述注入口及所述抽出口之间，所述电池模块包括多个电池芯及用以容置固定所述多个电池芯的电池固定架；
流体通道，是位在所述电池固定架周围的通道，所述流体通道连通所述注入口；及
多个管体，分别垂直地穿设在所述电池固定架中，每一所述管体的上端延伸至所述流体通道且包括有上端开口，而每一所述管体的下端设有至少一面向着对应的所述电池芯的侧边开口；其中，所述流体通道分别通过所述多个管体连通至所述多个电池芯所在位置的空间；
其中，冷的流体通过所述注入口注入至所述流体通道中，并经由所述管体流入至所述多个电池芯的所在位置，而后通过所述抽出口抽出热的流体。
2.根据权利要求1所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，所述管体是所述流体通道流出所述冷的流体的唯一出口。
3.根据权利要求1所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，所述流体通道通过流体导引单元连通所述注入口，所述流体导引单元是连通管体或多个挡板所组成的流体导引构造，并且是所述流体通道流入所述冷的流体的唯一入口。
4.根据权利要求3所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，所述流体通道包括上板、一对侧板及底板所构成的口型状的通道，所述流体通道的一端是开口端与所述流体导引单元连通，而另一端是封闭端摆设挡板，每一所述管体的上端穿过所述底板以进入所述流体通道中。
5.根据权利要求1所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，当所述冷的流体经由所述注入口注入至所述流体通道时，所述流体通道成为冷区，所述注入口所注入的所述冷的流体是冷空气或冷却液体。
6.根据权利要求1所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，当所述多个电池芯充放电时，热区形成在所述多个电池芯所在位置的空间。
7.根据权利要求1所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，还包括有鼓风机，所述鼓风机包括输入口及输出口，所述流体通道的一侧连接所述鼓风机的所述输出口，所述鼓风机经由所述输入口吸入从所述注入口所注入的所述冷的流体且经由所述输出口输出所述冷的流体至所述流体通道。
8.根据权利要求1所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，所述注入口设置在流体注入装置上，所述抽出口设置在流体抽出装置上。
9.根据权利要求8所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，所述流体注入装置是吹风扇或流体注入泵，而所述流体抽出装置是抽风扇或流体抽出泵。
10.根据权利要求1所述的具有散热循环功能的电池系统，其特征在于，所述管体的设置数量、每一所述管体的长度、每一所述管体的所述上端开口的口径大小及每一所述管体的所述侧边开口的开口数量将根据于所述电池芯充放电时所在位置的区域温度进行对应设计。
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