CN217485563U - 一种风冷散热的方形电池组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风冷散热的方形电池组结构，包括方形电池模组，方形电池模组包括若干并排设置的方形电池单体，相邻的两个方形电池单体之间均设置有导热板，导热板与两侧的方形电池单体侧面相贴合，导热板上平行间隔设置有若干微热管，微热管包括嵌入导热板内的电池热交换端部和伸出入导热板外的外界热交换端部，所有的外界热交换端部均位于方形电池模组的一侧，通过导热板将方形电池单体产生的热量快速收集起来，通过微热管将导热板的热量传递到方形电池模组外部，散热效率高，成本低，且无需在方形电池模组内部预留风冷路径，结构布置简单，安装容易。

Description

一种风冷散热的方形电池组结构

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种风冷散热的方形电池组结构。

背景技术

在电池成组上，方形电池单体具有诸多优势，比如其尺寸标准化程度低，单体的容量可以定制，使得同样的电池包所需要的电池单体大大减少，这样有利于迅速减少单体组装电池包的零部件数目和复杂度，由此实现减重和提升能量密度的目的。并且方形电池具有封装可靠性高、相对重量轻、能量密度高、结构相对简单等优点，是目前动力电池的主流。

目前对于方形电池组的风冷散热，效率较高的方式是通过密布的走风网络充分与所有方形电池单体的每一个型面交换热量，以实现高效、低成本的风冷散热。这种方式由于需要预留风冷路径，布置走风路线，使方形电池成组的空间布置设计较为复杂，且各方形电池单体的安装固定位置受限，安装繁琐。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种风冷散热的方形电池组结构，散热效率高，成本低，且结构布置简单安装容易。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种风冷散热的方形电池组结构，包括方形电池模组，所述方形电池模组包括若干并排设置的方形电池单体，相邻的两个所述方形电池单体之间均设置有导热板，所述导热板与两侧的所述方形电池单体侧面相贴合，实现热量传导，所述导热板上平行间隔设置有若干微热管，所述微热管包括嵌入导热板内的电池热交换端部和伸出所述入导热板外的外界热交换端部，所有的外界热交换端部均位于所述方形电池模组的一侧，还包括箱壳，所述箱壳内设置有一中空的隔块，所述隔块将所述箱壳内部的空间分隔为用于放置所述方形电池模组的第一腔室和用于容纳所有所述外界热交换端部的第二腔室，构成所述第二腔室的侧壁上设置有镂空结构，使所述第二腔室与所述箱壳外部连通。

在上述风冷散热的方形电池组结构中，当方形电池模组工作产生热量时，通过在方形电池单体之间设置导热板，作为导热媒介，将方形电池单体产生的热量全面的收集并传导给微热管的电池热交换端部，通过在每个导热板内设置多个微热管，快速实现热量的传递，大大提高方形电池模组内部热量转移、传递的效率，从而提高散热效率。通过在箱壳内部设置第一腔室，用来放置带有导热板的方形电池模组，整体还是方形，固定容易，并且通过第二腔室容纳从导热板上伸出的外界热交换端部，在第二腔室内形成风冷散热路径，将从电池模组内部导出的热量散去，无需在方形电池模组内预留空隙，使整个电池组结构简单，固定可靠，安装容易。

微热管是一种利用相变传热的高效传热元件，其导热能力大大超越了铜、铝材料的空气强制对流散热方案，具有高导热率、良好的等温性，以及结构简单的优点。

作为本实用新型风冷散热的方形电池组结构的改进，所述箱壳包括前挡板和后挡板，所述前挡板和所述后挡板分别位于所述方形电池模组的前、后两端，所述前挡板和/或所述后挡板正对所述第二腔室的部位设置有风扇，所述风扇用于加速所述第二腔室内的空气向所述箱壳的外部流动。

通过风扇对第二腔室形成强制风冷，加速气流流动，加快外界热交换端部与外界的热量交换，进而提高方形电池模组的散热效率。风扇配合第二腔室的侧壁上的镂空结构，形成风冷路径，风扇的设置位置有三种形式：一种是仅在前挡板的对应位置设置风扇；另一种是仅在后挡板的对应位置设置风扇；第三种是同时在前挡板和后挡板的对应位置设置风扇，注意此时两个风扇的风向应该一致。

进一步的，所述外界热交换端部上均设置有翅片结构。通过翅片结构加大热交换面积，提高外界热交换端部与风冷空气的热量交换效率。

进一步的，所述前挡板上设置有向所述第二腔室内部吹风的所述风扇，且在该所述风扇的出风口处设置有电热丝，所述电热丝与所述方形电池模组的热管理系统电性连接。

在启动前，需要对方形电池模组进行预热，通过热管理系统控制电热丝工作，配合风扇向第二腔室的内部不断的吹入热风，实现对微热管的外界热交换端部加热，进而将热量传导到导热板和方形电池单体上，实现预热。这样同样的微热管既能实现对方形电池单体散热，又能实现加热，结构简单，功能全面。

作为本实用新型风冷散热的方形电池组结构的另一改进，所述所述方形电池模组内设置有温度传感器，所述温度传感器与所述方形电池模组的热管理系统电性连接。优选的，在每个所述方形电池单体的侧面上均设置有一个所述温度传感器。

通过多个温度传感器实时监控各个方形电池单体的温度，便于根据实时的温度采用不同的热管理方案。比如当温度值过低时，对方形电池模组进行预热；当温度值超过一定值时，启动风扇等加快散热效率。

作为本实用新型风冷散热的方形电池组结构的再一种改进，所述导热板采用铜板制成，所述导热板的长宽尺寸与所述方形电池单体侧面尺寸相同。

导热板利用铜材质导热系数高的特点，将电池产生的热量快速收集起来。

进一步的，所述微热管的所述电池热交换端部采用埋管工艺固定在所述导热板内。

埋管工艺用得最多的场合是液冷散热器液冷板的制作工艺，与电池热交换端部采用埋管工艺相同。一般来说是铝基板埋铜管，即将铝基板用CNC加工铣槽，再采用冲压机将已弯好形状的铜管压到铝基板上，再进行钎焊焊接，然后进行后加工成水冷板。埋管式的液冷板一般有三种形式：一是浅埋管液冷板；二是深埋管液冷板；三是双面夹管工艺液冷板。三种形式的工艺都差别不大，加工的难度也是一样的。

综上所述，采用该风冷散热的方形电池组结构，能够将方形电池单体产生的热量快速收集起来，通过微热管将导热板的热量传递到方形电池模组外部，散热效率高，成本低，且无需在方形电池模组内部预留风冷路径，结构布置简单，安装容易。

附图说明

在附图中：

图1为本实用新型整体结构图。

图2为本实用新型的两个方形电池单体之间的结构拆分视图。

图3为本实用新型箱壳拆分结构图。

图中，1、方形电池模组；11、方形电池单体；12、温度传感器；2、导热板；3、微热管；31、电池热交换端部；32、外界热交换端部；33、翅片结构；4、箱壳；41、隔块；42、第一腔室；43、第二腔室；44、前挡板；45、后挡板；46、左侧板；47、右侧板；48、顶盖板；49、底板；5、风扇；6、电热丝；7、硅胶散热片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

图1-3示出了本实用新型一种风冷散热的方形电池组结构。如图1和图2所示，该风冷散热的方形电池组结构包括方形电池模组1，方形电池模组1包括若干并排设置的方形电池单体11，相邻的两个方形电池单体11之间均设置有导热板2，导热板2与两侧的方形电池单体11侧面相贴合，实现热量传导，导热板2上平行间隔设置有若干微热管3，微热管3包括嵌入导热板2内的电池热交换端部31和伸出入导热板2外的外界热交换端部32，所有的外界热交换端部32均位于方形电池模组1的一侧，还包括箱壳4，箱壳4内设置有一中空的隔块41，隔块41将箱壳4内部的空间分隔为用于放置方形电池模组1的第一腔室42和用于容纳所有外界热交换端部32的第二腔室43，构成第二腔室43的侧壁上设置有镂空结构，使第二腔室43与箱壳4外部连通。

使用时，当方形电池模组1工作产生热量时，导热板2与方形电池单体11的侧面贴合，将方形电池单体11侧面上全部的热量传导过来，作用在微热管3的电池热交换端部31，使对应段内部的工作介质吸收热量发生相变形成蒸汽流，蒸汽流到达外界热交换端部32释放热量并凝结为液体，冷凝液在毛细吸液芯的作用下回流到电池热交换端部31，如此循环下去不断带走方形电池模组1内部的热量。

如图2所示，外界热交换端部32上均设置有翅片结构33，加大热交换面积，提高外界热交换端部32与风冷空气的热量交换效率。

导热板2采用铜板制成，导热板2的厚度为3-10mm，且长宽尺寸与方形电池单体11侧面尺寸相同。导热板2利用铜材质导热系数高的特点，将电池产生的热量快速收集起来。

可选的，微热管3的电池热交换端部31采用埋管工艺固定在导热板2内，具体采用双面夹管工艺。

如图3所示，箱壳4包括前挡板44和后挡板45，前挡板44和后挡板45分别位于方形电池模组1的前、后两端，前挡板44和/或后挡板45正对第二腔室43的部位设置有风扇5，风扇5用于加速第二腔室43内的空气向箱壳4的外部流动。

风扇5对第二腔室43吹风，对外界热交换端部32形成强制风冷，加速气流流动，加快外界热交换端部32与外界的热量交换，进而提高方形电池模组1的散热效率。风扇5配合第二腔室43的侧壁上的镂空结构，形成风冷路径，风扇5的设置位置有三种形式：一种是仅在前挡板44的对应位置设置风扇5；另一种是仅在后挡板45的对应位置设置风扇5；第三种是同时在前挡板44和后挡板45的对应位置设置风扇5，注意此时两个风扇5的风向应该一致

可选的，前挡板44上设置有向第二腔室43内部吹风的风扇5，且在该风扇5的出风口处设置有电热丝6，电热丝6与方形电池模组1的热管理系统电性连接。电热丝6可以直接固定在前挡板44上，通过热管理系统控制。

在启动前，需要对方形电池模组1进行预热，通过热管理系统控制电热丝6工作，配合风扇5向第二腔室43的内部不断的吹入热风，实现对微热管3的外界热交换端部32加热，进而将热量传导到导热板2和方形电池单体11上，实现预热。这样同样的微热管3既能实现对方形电池单体11散热，又能实现加热，结构简单，功能全面。

如图3所示，箱壳4还包括左侧板46和右侧板47，前挡板44、后挡板45、左侧板46和右侧板47上均设置有镂空结构，便于散热和空气流动。

可选的，箱壳4还包括顶盖板48和底板49，顶盖板48和底板49与方形电池模组1之间均放置有硅胶散热片7。

隔块41呈矩形框状固定在底板49上，中空结构用于微热管3穿过。

如图2所示，方形电池模组1内设置有温度传感器12，温度传感器12与方形电池模组1的热管理系统电性连接。优选的，在每个方形电池单体11的侧面上均设置有一个温度传感器12。

多个温度传感器12实时监控各个方形电池单体11的温度，便于根据实时的温度采用不同的热管理方案。比如当温度值过低时，对方形电池模组1进行预热；当温度值超过一定值时，启动风扇5等加快散热效率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本实用新型后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，包括方形电池模组(1)，所述方形电池模组(1)包括若干并排设置的方形电池单体(11)，相邻的两个所述方形电池单体(11)之间均设置有导热板(2)，所述导热板(2)与两侧的所述方形电池单体(11)侧面相贴合，实现热量传导，所述导热板(2)上平行间隔设置有若干微热管(3)，所述微热管(3)包括嵌入导热板(2)内的电池热交换端部(31)和伸出所述入导热板(2)外的外界热交换端部(32)，所有的外界热交换端部(32)均位于所述方形电池模组(1)的一侧，还包括箱壳(4)，所述箱壳(4)内设置有一中空的隔块(41)，所述隔块(41)将所述箱壳(4)内部的空间分隔为用于放置所述方形电池模组(1)的第一腔室(42)和用于容纳所有所述外界热交换端部(32)的第二腔室(43)，构成所述第二腔室(43)的侧壁上设置有镂空结构，使所述第二腔室(43)与所述箱壳(4)外部连通。

2.根据权利要求1所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述箱壳(4)包括前挡板(44)和后挡板(45)，所述前挡板(44)和所述后挡板(45)分别位于所述方形电池模组(1)的前、后两端，所述前挡板(44)和/或所述后挡板(45)正对所述第二腔室(43)的部位设置有风扇(5)，所述风扇(5)用于加速所述第二腔室(43)内的空气向所述箱壳(4)的外部流动。

3.根据权利要求1或2所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述外界热交换端部(32)上均设置有翅片结构(33)。

4.根据权利要求2所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述前挡板(44)上设置有向所述第二腔室(43)内部吹风的所述风扇(5)，且在该所述风扇(5)的出风口处设置有电热丝(6)，所述电热丝(6)与所述方形电池模组(1)的热管理系统电性连接。

5.根据权利要求2所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述箱壳(4)还包括左侧板(46)和右侧板(47)，所述前挡板(44)、所述后挡板(45)、所述左侧板(46)和所述右侧板(47)上均设置有镂空结构。

6.根据权利要求2所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述箱壳(4)还包括顶盖板(48)和底板(49)，所述顶盖板(48)和所述底板(49)与所述方形电池模组(1)之间均放置有硅胶散热片(7)。

7.根据权利要求1所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述方形电池模组(1)内设置有温度传感器(12)，所述温度传感器(12)与所述方形电池模组(1)的热管理系统电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，在每个所述方形电池单体(11)的侧面上均设置有一个所述温度传感器(12)。

9.根据权利要求1所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述导热板(2)采用铜板制成，所述导热板(2)的厚度为3-10mm，且长宽尺寸与所述方形电池单体(11)侧面尺寸相同。

10.根据权利要求1或9所述的一种风冷散热的方形电池组结构，其特征在于，所述微热管(3)的所述电池热交换端部(31)采用埋管工艺固定在所述导热板(2)内。

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