CN218769738U - 强化风冷的电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及强化风冷的电池包，其壳体内设置有若干电芯，壳体腔的上部为风冷区域，设有进风口和出风口，壳体腔的下部为导热区域，填充有导热胶，用于支承电芯的支架包括上支架和下支架，电芯的上端安装固定在上支架上，下端安装固定在下支架上，导热区域的壳体上嵌装有放热面朝外的半导体制冷片，半导体制冷片的外侧设有单侧柱形鳍片散热片，壳体的顶部设有进风均压腔，风冷区域的进风口设置在壳体的顶板上，风冷区域的进风口设置在风冷区域的壳体上。本实用新型有利于提高锂电池的散热能力，简化散热构造，可用于动力/储能电池。

Description

强化风冷的电池包

技术领域

本实用新型涉及强化风冷的电池包，属动力/储能电池技术领域。

背景技术

动力/储能等用途下采用的锂电池（或称锂电池电池包）包括电池壳体和若干电芯（单体锂电池）组成，壳体内设有电芯支架，用于支撑和固定电芯，电芯采用一定形式的阵列分布，通过相应的汇流片等适宜方式实现所需的电连接，通过相应的BMS电路进行电池管理，控制工作状态。为保持电池及电芯处于适宜的工作状态，防止温升过高，需要提高电池的散热能力，现有常用的强化散热方式为风冷，通过向壳体内强制通风带走电芯工作产生的热能；而对于极大容量的应用则可以采用液冷的方案进一步提高散热能力，这种以适宜介质带走热能的方式在一定的场合下能够取得良好的散热效果。例如，中国专利文献CN217334174U公开了一种便于散热的锂电池结构，包括盒体、散热固定结构和散热风扇结构，其中盒体为上端开口的空腔结构，且上端设置有上盖，所述上盖和所述盒体之间形成安装腔室，其中散热固定结构设置于所述盒体的底部，其内部设置有锂电池电芯，所述散热固定结构和所述盒体底部之间设置有软垫，其中散热风扇结构对称设置于所述盒体内部的左右两侧内壁上，所述盒体上对应散热风扇结构的位置设置有多个通风孔，据该文献介绍，这种产品通过将锂电池电芯设置于在电池散热结构内，同时这是散热风扇结构，弧形的电池散热结构更有利于电芯的热量排出，使锂电池的热量能够快速的排出。然而，这种散热结构不仅需要占用较多的空间，影响电池的储能密度，而且气流只从散热罩体外侧流过，不进入放置腔室，同时还由于风冷本身的制冷效率就不高，因此散热效果有限，不能满足电动汽车等动力或储能场合的散热需求。

为适应不同场合的电池散热需要，还存在其他若干方式的电池散热技术。例如，中国专利文献CN215119021U公开了一种阵状排列石墨烯基锂离子电池，包括阵状排列石墨烯基锂离子电池组，所述阵状排列石墨烯基锂离子电池组的上端连接有限位紧固结构，且限位紧固结构包括顶盖、连接片、限位固定套、第一通孔、电池组收缩套和第二通孔，通过导热件、电池组散热板和弹性侧板的相互配合，导热件设置的电池组导热板、电池组导热环能够实现阵状排列石墨烯基锂离子电池组的导热，电池组导热板和电池组散热板相互接触，能够实现阵状排列石墨烯基锂离子电池组的散热，一定程度上提高阵状排列石墨烯基锂离子电池组的散热效率，弹性侧板方便电池组散热板的安装。尽管这种电池能够通过适当的导热件将内部热能导出，有利于降低内部温度，然而其结构相对复杂，电芯与导热件之间、各导热件之间的接触面积有效，且在电动汽车等使用条件下，难以保证导热件之间的有效接触，由此制约了散热能力，也影响散热的可能性和稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提高锂电池的散热能力，简化散热构造。

本实用新型的技术方案是：强化风冷的电池包，包括壳体，壳体内设置有若干电芯，壳体腔（壳体的内腔，或者说壳体内的空腔）的上部为风冷区域，设有进风口和出风口，壳体腔的下部为导热区域，填充有导热胶。

优选地，导热胶充满导热区域，其上表面为平面。

优选地，导热胶为高导热率的为硅胶、环氧树脂胶或聚氨醋胶。

优选地，壳体内固定安装有用于支承电芯的支架，支架上设有用于安装电芯的安装孔。

优选地，支架包括上支架和下支架，电芯的上端安装固定在上支架上，下端安装固定在下支架上。

优选地，下支架位于导热胶内，上支架位于导热胶的上方。

优选地，导热区域的壳体外侧固定安装有散热装置（例如，散热片，或称散热器）。

优选地，导热区域的壳体上嵌装有放热面（热端）朝外的半导体制冷片。

优选地，半导体制冷片的外侧设有散热装置，散热装置采用单侧柱形鳍片散热片，其基板的一侧设有若干散热柱，散热柱横竖对齐排列，其轴线垂直于基板，其基板面积大于相应半导体制冷片的面积，覆盖半导体制冷片的全部放热面及周围的壳体表面。

优选地，壳体的顶部设有进风均压腔，壳体的顶板构成进风均压腔的底板，风冷区域的进风口设置在壳体的顶板上，为若干个，风冷区域的进风口设置在风冷区域的壳体上，为若干个，进风均压腔设有进风均压腔进风口。

本实用新型的有益效果是：由于设置了风冷和导热胶导热的两种散热方式，且两种散热方式的构造合理，能够较好地兼顾两种方式的优势，提高和保证散热效果；由于直接向电芯的上部通风，气流直接接触电芯表面，有利于提高风冷效率；由于导热胶充满所填充的空间，导热截面大，与电芯表面和壳体的接触面积大且接触可靠，导热效果不受设备振动的影响；由于风冷区域、导热区域在下，不仅有利于简化锂电池自身的散热构造，方便制备，而且也方便了外部相关设施的布设。

附图说明

图1是本实用新型基本构造的示意图；

图2是本实用新型一种实施方式的示意图；

图3是本实用新型另一种实施方式的示意图；。

具体实施方式

参见图1-3，这种强化风冷的电池包（强化风冷的锂电池电池包）的壳体10通常为矩形壳体，其主体部分包括底板和侧板，壳体的顶部为盖住主体部分顶部敞口的顶板12，壳体内设置有若干电芯（单体锂电池，或称锂电池单体）20，电芯竖立设置，电芯可以依据现有技术采用任意适宜的分布方式，通常为单层的阵状排列，分为若干行，相邻行中的电芯可以相互对齐，也可以相互交错，电芯之间留有适当的间隙，用于电芯固定安装的支架采用包括上支架15和下支架的分体式支架，上、下支架上分别设置上下相对的安装孔，用于电芯的安装固定，上、下支架之间留有间距，所述电芯的上端安装固定在上支架上，所述电芯的下端安装固定在下支架上，将位于上、下支架之间的电芯侧面露出，以避免支架过多地包裹或遮挡电芯表面而妨碍电芯散热。

可以依据是否填充导热胶将壳体腔分为上下两部分，上部为风冷区域40，下部为导热区域，导热胶33填充在壳体内腔（或称壳体的空腔）的下部，充满应由导热胶填充的整个导热区域，导热胶的上表面通常为水平面，导热胶的高度（竖向尺寸）应使电芯的下端没入（进入，位于）其中，没入导热胶的电芯高度（竖向尺寸）大致可以为电芯总高度的1/5至1/3，以有效地将电芯的热量传递给导热胶域。

导热胶可以采用任意适宜的现有技术，优选的导热胶应具有较高的导热率或导热能力，具有所需的电绝缘性能及机械性能等，可以为常见的导热硅胶、环氧树脂胶、聚氨酯胶及其他符合相应要求的导热胶体，例如各种适宜的电池灌封胶。

所述下支架通常可以位于壳体内腔的导热区域，也就是，位于导热胶内，所述上支架位于壳体内腔的风冷区域，也就是，位于导热胶的上方。

可以在壳体的外侧设置散热装置（参见图2所示实施例）38，散热装置对应于壳体内腔的导热区域，或者说，位于导热区域的外侧。将散热装置固定安装（例如，粘结，螺丝紧固）在壳体上，贴紧壳体的外侧面，必要时可以在散热装置和壳体外侧面之间涂设导热胶，使导热胶充满散热装置与壳体外侧面的相互贴合面之间的缝隙，提高导热能力。

所述散热装置可以采用任意适宜形式的散热片（或称散热器），设有散热鳍片，通过散热鳍片增大对外的散热面积，提高壳体的散热能力。

散热片可以由能够与壳体表面贴合的基板（例如，平面状基板）和设置在基板一侧的散热鳍片组成，可以将散热片的基板固定安装在导热区域的壳体外侧，贴合壳体。

可以采用平板状的散热鳍片。当壳体外侧设有水平气流的强制通风冷却时，这种散热鳍片可以水平设置，以利于水平气流从鳍片之间穿过，提高散热能力；当壳体外侧不设水平气流的强制通风冷却时，这种散热鳍片可以竖立设置，以利于自然上升的气流从鳍片之间穿过，提高散热能力。

可以在壳体上设置（例如，嵌装）若干半导体制冷片（参见图3所示实施例）39，使半导体制冷片的放热面（热端）朝外。可以以锂电池自身作为半导体制冷片的电源，由此，可以依据实际需要，在必要时向半导体制冷片通电以对壳体制冷，提高内外两侧的温度梯度，进而增强散热效果。

半导体制冷片的分布方式可以壳体周向上大致均匀分布，以利于均匀散热，进而利于电芯温度的一致性。

当设有半导体制冷片时，通常应在半导体制冷片的外侧设置散热装置。

设置在半导体制冷片外侧的散热装置优选采用柱形鳍片散热片，柱形鳍片散热片与前述散热片的构造基本相同，不同之处在于其散热鳍片呈柱形（例如，圆柱或方柱），可称为散热柱或柱形散热鳍片，散热柱的轴线垂直于其基板，且横（平行于基板的水平方向）竖（竖向）对齐排列，这种散热鳍片在具有较大散热面积的同时，允许水平气流、竖向气流（例如，上升气流）、斜向气流甚至紊乱气流从其中穿过，实现气流与散热鳍片表面的有效接触。

当壳体外侧不实施强制通风时，由于导热胶的作用，特别是当半导体制冷片工作时，半导体制冷片外侧的空气温度高，进而形成上升气流，上升气流能够穿过散热柱之间的空隙，带走更多的热能。当壳体外侧进行强制通风时，例如，壳体外的散热风扇工作时，水平的散热气流或斜向的、或紊乱的气流均能够穿过散热柱之间的空隙，因此这种散热片与半导体制冷片的配合，能够在各种情形（壳体外侧有无强制通风）下都获得较好的散热效果。

位于半导体制冷片外侧的散热装置（例如，柱形鳍片散热片）的基板面积通常可以大于半导体制冷片的面积，覆盖相应半导体制冷片的全部放热面，同时也覆盖半导体制冷片周围的壳体外侧面。可以将半导体制冷片嵌装在壳体上，使其外侧面（放热面）与周围的壳体外侧面构成同一平面。以保证散热片基本与这些面的良好贴合。

依据散热需要，可以对壳体内的风冷区域实施强制通风，可以采用任意适宜的现有技术实现这种强制通风。

为保持或尽可能实现各电芯温度的一致性，图2和图3所示的实施例给出了一种优化的强制通风方式。在壳体顶部设置进风均压腔44，在壳体的顶板上设置连通进风均压腔与壳体内的风冷区域的若干上下贯通的进风孔45，用作风冷区域的进风口。

当壳体内设有位于电芯上方的BMS电路板、绝缘板13等遮挡进风的件时，可以在相应件上开设与相应进风口对应或者大致对应的竖向通孔，以保证进风基本上不受妨碍。这些竖向通孔的设置位置及大小应避免对件功能的破坏，例如，不得破坏电路板上的电路和元件，必要时，部分竖向通孔可以不设。

风冷区域的壳体侧壁上设有若干内外贯通的出风孔46，用作风冷区域的出风口。

风冷用的空气经均压腔均压后，从进风孔流入风冷区域，带走电芯周围的热量，然后从出风孔流出。可以通过合理设置或调整进风孔和出风孔在不同部位（顶板上的不同区域，相应壳体侧壁上的不同区域）的分布密度和孔径大小，使各电芯通过风冷实现的散热量大致相同，由此改善或保证电芯温度的一致性。

所述进风均压腔由壳体的顶板及设置在顶板上面的均压板18围成，所述均压板与壳体的顶板之间留有间隙（间距），均压板的周边设有向下延伸的均压板侧沿（或称侧板）19，均压板侧沿的下缘密封连接在壳体的顶板上，使均压板与顶板一同围成密封的进风均压腔。基于总体布局上的便利，进风均压腔进风口通常可以设置在均压板侧沿上。必要时，可以在各侧的均压板侧沿上均设置进风均压腔进风口49，以利于在各方向对进风均压腔均衡进风。

可以在壳体外设置向进风均压腔送风的供风系统，通过供风风扇/风机及相应的连接管道将风冷用的风送入进风均压腔进风口。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.强化风冷的电池包，包括壳体，壳体内设置有若干电芯，其特征在于壳体腔的上部为风冷区域，设有进风口和出风口，壳体腔的下部为导热区域，填充有导热胶。

2.如权利要求1所述的强化风冷的电池包，其特征在于导热胶充满导热区域，其上表面为平面。

3.如权利要求2所述的强化风冷的电池包，其特征在于导热胶为高导热率的硅胶、环氧树脂胶或聚氨醋胶。

4.如权利要求1所述的强化风冷的电池包，其特征在于壳体内固定安装有用于支承电芯的支架，支架上设有用于安装电芯的安装孔。

5.如权利要求4所述的强化风冷的电池包，其特征在于支架包括上支架和下支架，电芯的上端安装固定在上支架上，下端安装固定在下支架上。

6.如权利要求5所述的强化风冷的电池包，其特征在于下支架位于导热胶内，上支架位于导热胶的上方。

7.如权利要求1所述的强化风冷的电池包，其特征在于导热区域的壳体外侧固定安装有散热装置。

8.如权利要求1-6中任一项所述的强化风冷的电池包，其特征在于导热区域的壳体上嵌装有放热面朝外的半导体制冷片。

9.如权利要求8所述的强化风冷的电池包，其特征在于半导体制冷片的外侧设有散热装置，散热装置采用单侧柱形鳍片散热片，其基板的一侧设有若干散热柱，散热柱横竖对齐排列，其轴线垂直于基板，其基板面积大于相应半导体制冷片的面积，覆盖半导体制冷片的全部放热面及周围的壳体表面。

10.如权利要求1-7中任一项所述的强化风冷的电池包，其特征在于在壳体顶部设置进风均压腔，在壳体的顶板上设置连通进风均压腔与壳体内的风冷区域的若干上下贯通的进风孔，用作风冷区域的进风口，风冷区域的壳体侧壁上设有若干内外贯通的出风孔，用作风冷区域的出风口。

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