CN221201318U - 电池插箱及储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，公开了一种电池插箱及储能系统，该电池插箱包括箱体、风机、中间风道板和电芯模组。箱体包括由底板、前面板、背板和侧板围设形成的容纳腔；至少两个电芯模组沿第一方向间隔设置于容纳腔内，相邻两个电芯模组之间形成第一风道；每个电芯模组包括多个沿第二方向布置的电芯，相邻两个电芯之间夹设有中间风道板，中间风道板内设置有第二风道，中间风道板开设有连通第一风道和第二风道的第一风口，中间风道板靠近侧板的侧面设置有凸出部，凸出部和侧板的抵接处分别贯穿开设相互连通的第二风口和第一通风口；风机安装于前面板的第二通风口处。该电池插箱散热效果好，能够有效提高电池使用安全性。

Description

电池插箱及储能系统

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池插箱及储能系统。

背景技术

储能系统中的电池在充放电过程中容易发热，过高的热量对电池性能、安全以及寿命会产生影响。

目前常用的降温方法分为液冷和风冷两种，液冷系统成本高且结构复杂，相比而言，风冷则造价低、更加容易实现，故大部分储能电池插箱的散热仍以风冷为主。

现有技术中通常使用空调或风扇对电池进行吹风散热，通过增大空调或风扇的功率以及风量，来提高散热效果，但是，此种方式导致了储能系统的功耗和整体成本增加。同时，在电池插箱设计制造时，为了满足其能量密度需求，插箱内部结构往往较为紧凑，造成了插箱内的风道布置空间有限，散热效果较差。

因此，亟需一种电池插箱及储能系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种电池插箱，其散热效果好，能够有效提高电池使用安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

电池插箱，包括：

箱体，包括底板、前面板、背板和侧板，所述底板、所述前面板、所述背板和所述侧板围设形成容纳腔；

至少两个电芯模组，所述电芯模组沿第一方向间隔设置于所述容纳腔内，相邻两个所述电芯模组之间形成第一风道，所述电芯模组与所述前面板、所述侧板和所述背板之间分别形成前部风道、侧部风道和背部风道，所述前部风道分别与所述第一风道、所述侧部风道和所述背部风道连通；

多个中间风道板，每个所述电芯模组包括多个沿第二方向布置的电芯，第二方向垂直于第一方向，相邻两个所述电芯之间夹设有所述中间风道板，所述中间风道板内设置有第二风道，所述中间风道板靠近所述第一风道的侧面开设有连通所述第一风道和所述第二风道的第一风口，所述中间风道板靠近所述侧板的侧面设置有凸出部，所述凸出部沿第二方向在所述背板上的投影和所述电芯沿第二方向在所述背板上的投影抵接或部分重合，所述凸出部抵接于所述侧板的内壁，所述凸出部和所述侧板的抵接处分别贯穿开设第二风口和第一通风口；

风机，所述前面板上开设有与所述前部风道连通的第二通风口，所述背板上开设有与所述背部风道连通的第三通风口，所述风机安装于所述第二通风口处。

可选地，还包括底部风道板，与所述底板平行且间隔设置于所述箱体内，所述电芯模组安装于所述底部风道板上，所述底部风道板与所述底板之间形成底部风道，所述背板的底部对应于所述底部风道处开设第四通风口，所述底部风道分别与所述前部风道和所述第四通风口连通。

可选地，所述箱体还包括至少一个支撑梁，所述支撑梁夹设于所述底板和所述底部风道板之间，多个所述支撑梁沿第一方向间隔设置。

可选地，所述底部风道板的前端与所述前面板间隔设置，所述底部风道板的侧部和背部分别与所述侧板和所述背板抵接。

可选地，所述中间风道板包括由多个连接杆首尾相连组成的支撑框，所述支撑框与相邻的两个所述电芯的大面之间形成所述第二风道，所述第一风口开设于所述第二风道和所述第一风道之间的所述连接杆上，所述凸出部设置于所述第二风道和所述侧部风道之间的所述连接杆上。

可选地，所述中间风道板还包括加强筋，所述加强筋设置于所述支撑框内，所述加强筋上开设第一通风避让口。

可选地，所述中间风道板粘接于两侧的所述电芯的大面。

可选地，还包括挡风板，所述挡风板设置于相邻两个所述电芯模组之间，且位于所述第一风道与所述前部风道的连通处，所述挡风板上开设第二通风避让口。

可选地，还包括顶板，所述顶板可拆卸连接于所述箱体。

本实用新型的另一个目的在于提供一种储能系统，包括上述方案任一项中的电池插箱，其整体散热效果好，使用安全性高，寿命长，且成本低。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的电池插箱包括箱体、风机、电芯模组和多个中间风道板。其中，底板、前面板、背板和侧板围设形成容纳腔，至少两个电芯模组沿第一方向间隔设置于容纳腔内，即多个电芯模组在箱体内并联布置。电芯模组与前面板、侧板和背板之间分别形成前部风道、侧部风道和背部风道，前部风道分别与第一风道、侧部风道和背部风道连通。冷却风能够在前部风道、第一风道、侧部风道和背部风道之间流通，提高散热效率。每个电芯模组包括多个沿第二方向布置的电芯，第二方向垂直于第一方向，相邻两个电芯之间夹设有中间风道板，中间风道板内设置有第二风道。第二风道用于对相邻两个电芯的大面进行散热，多个风道的设置有效扩大了散热面积。中间风道板靠近侧板的侧面设置有凸出部，凸出部沿第二方向在背板上的投影和电芯沿第二方向在背板上的投影抵接或部分重合，凸出部抵接于侧板的内壁，凸出部和侧板的抵接处分别贯穿开设第二风口和第一通风口。凸出部能够将从电池插箱侧面板的第一通风口进入的冷风直接与第二风道连通，而第二风口不与侧部风道以及背部风道直接连通，由此，即可避免背部风道和侧部风道内流动的冷却风与第二风道混合，进而保证电芯各个面的均匀散热。风机安装于前面板的第二通风口处，风机能够加速各个风道内冷却风的流动速度，进一步提高散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电池插箱的一个视角的轴测图；

图2是本实用新型实施例提供的电池插箱(隐藏顶板)的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的电池插箱的部分结构分解图；

图4是本实用新型实施例提供的电池插箱的另一个视角的轴测图；

图5是本实用新型实施例提供的电池插箱的剖视图；

图6是本实用新型实施例提供的电池插箱的部分结构示意图一；

图7是本实用新型实施例提供的电池插箱的部分结构示意图二；

图8是本实用新型实施例提供的中间风道板的结构示意图。

图中：

100、电芯模组；101、电芯；

1、箱体；11、底板；12、前面板；121、第二通风口；13、背板；131、第三通风口；132、第四通风口；14、侧板；141、侧部风道；142、第一通风口；15、第一风道；16、支撑梁；

2、中间风道板；21、支撑框；211、第一风口；22、第二风道；23、凸出部；231、第二风口；24、加强筋；

3、底部风道板；31、底部风道；

4、挡风板；

5、顶板；

6、风机。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实施例提供了一种电池插箱和一种储能系统，该储能系统包括本实施例提供的电池插箱，其整体散热效果好，使用安全性高，寿命长，且成本低。

如图1-图5所示，该电池插箱包括箱体1、顶板5、风机6、电芯模组100、底部风道板3和多个中间风道板2。

具体地，参照图1和图3，箱体1包括底板11、前面板12、背板13和侧板14。底板11、前面板12、背板13和侧板14围设形成容纳腔，用于放置电芯101等部件。示例性地，底板11、前面板12、背板13和侧板14可采用钣金冲压一体成型，便于制造加工。顶板5可拆卸连接于箱体1，扣合于容纳腔上方，以对箱体1内的电芯101提供防护。可选地，顶板5与箱体1之间采用螺栓连接，便于使用时拆卸清理及重新组装。

在本实施例中，如图2-图7所示，该电池插箱内设置有两个电芯模组100。两个电芯模组100沿第一方向间隔设置于容纳腔内，相邻两个电芯模组100之间形成第一风道15。电芯模组100与前面板12、侧板14和背板13之间分别形成前部风道、侧部风道141和背部风道，前部风道分别与第一风道15、侧部风道141和背部风道连通。冷却风能够在前部风道、第一风道15、侧部风道141和背部风道之间流通，提高散热效率。当然，在其他实施例中，也可以在容纳腔内沿第一方向间隔设置三个、四个甚至更多电芯模组100，多个电芯模组100在箱体1内串联和/或并联布置，此处不做限制。

进一步地，参照图2、图3和图6-图8，每个电芯模组100包括多个沿第二方向布置的电芯101，第二方向垂直于第一方向；在同一电芯模组100中，相邻两个电芯101之间夹设有中间风道板2，中间风道板2内设置有第二风道22。第二风道22用于对相邻两个电芯101的大面进行散热，多个中间风道板2的设置有效扩大了电芯101的散热面积。中间风道板2靠近第一风道15的侧面开设有连通第一风道15和第二风道22的第一风口211，中间风道板2靠近侧板14的侧面设置有凸出部23，凸出部23沿第二方向在背板13上的投影和电芯101沿第二方向在背板13上的投影抵接或部分重合；凸出部23抵接于侧板14的内壁，凸出部23和侧板14在其相互抵接的抵接处分别贯穿开设相互连通的第二风口231和第一通风口142。也就是说，凸出部23能够将从电池插箱侧板14的第一通风口142进入的冷风直接与第二风道22连通，且第二风口231不与侧部风道141以及背部风道直接连通，由此避免背部风道和侧部风道141内流动的冷却风与第二风道22混合，进而保证电芯101各个面的均匀散热。前面板12上开设有与前部风道连通的第二通风口121，背板13上开设有与背部风道连通的第三通风口131，风机6安装于第二通风口121或第三通风口131处。风机6能够加速各个风道内冷却风的流动速度，进一步提高散热效果。

可选地，上述风机6可以设置为鼓风机或者抽风机，均能够实现各个风道内的空气流通。进一步地，本实施例中的风机6为轴流抽风式风扇。在风道阻力不大的情况下，选用轴流抽风式风扇的成本更低。前面板12上开设第二通风口121，风机6通过安装螺栓固定于第二通风口121周侧的前面板12上。风机6的安装高度根据各风道之间的流量均匀性原则进行调整，其外轮廓大小以及功率大小可以根据电芯101产热量的多少而灵活变化，此处不做限制。

再进一步地，继续参照图2、图3和图5-图7，底部风道板3与底板11平行且间隔设置于箱体1内，电芯模组100安装于底部风道板3上。在本实施例中，该电芯101为磷酸铁锂大容量方壳电芯101，通过导热结构胶粘接于底部风道板3。底部风道板3与底板11之间形成底部风道31，背板13的底部对应于底部风道31处开设第四通风口132，底部风道31分别与前部风道和第四通风口132连通。冷却风能够在风机6的作用下于前部风道、底部风道31和第四通风口132之间流通，进而对电芯101的底面进行散热。

可以理解的是，为了保证电池插箱的能量密度，该底部风道31的高度在满足散热的需求下越低越好。

具体地，该箱体1还包括至少一个支撑梁16，支撑梁16夹设于底板11和底部风道板3之间，多个支撑梁16沿第一方向间隔设置。该支撑梁16与底部风道板3形成的底部风道31，可以是规则的流体域，也可以是非规则的(例如渐变式的)流体域。示例性地，该支撑梁16可以是具有一定结构的方钢，或者横截面为“几”字形等其他形状，能够对底部风道板3起到支撑作用即可。支撑梁16焊接于底板11，也可以是型材挤压工艺做成和底板11集成为一体化的设计，此处不做限制。

再为具体地，底部风道板3的前端与前面板12间隔设置，底部风道板3的侧部和背部分别与侧板14和背板13抵接(需要说明的是：底部风道板3的前端即为，底部风道板3靠近前面板12的一端；底部风道板3的侧部即为，底部风道板3靠近侧板14的一端；底部风道板3的背部即为，底部风道板3靠近背板13的一端)。也就是说，底部风道31的前端与前部风道连通，底部风道31的后端被底部风道板3封堵，不与背部风道连通，冷却风只能通过第四通风口132进出底部风道31。示例性地，该底部风道板3为镀锌钢板材质，通过焊接或者铆接等方式固定于支撑梁16上。

作为优选地，该第一通风口142、第三通风口131和第四通风口132均为箱体1的容纳腔与外界联系的进出风口，其位置和数量等均可以根据实际需求进行调整，此处不设限。同时，该第一通风口142、第三通风口131和第四通风口132可由模具冲压成型，其形状可以但不局限为圆形、矩形或椭圆形等。进一步地，为了防止异物进入容纳腔，该第一通风口142、第三通风口131和第四通风口132可以设计为格栅式结构，或在其开口周侧设置可拆卸滤网。

在本实施例中，如图6-图8所示，该中间风道板2包括由多个连接杆首尾相连组成的支撑框21。支撑框21与相邻的两个电芯101的大面之间形成第二风道22，第一风口211开设于第二风道22和第一风道15之间的连接杆上，凸出部23设置于第二风道22和侧部风道141之间的连接杆上。示例性地，该支撑框21采用塑料材质，相比于传统的铝型材挤压的风道板，使用成本更低。同时，支撑框21为注塑成型的一体式结构，便于加工制造，且具有一定强度的塑料支撑框21可以吸收一定程度的电芯101间膨胀。

具体地，该中间风道板2还包括加强筋24，加强筋24设置于支撑框21内，加强筋24上开设第一通风避让口。加强筋24能够提高支撑框21的支撑强度。在本实施例中，加强筋24设置有两个，两个加强筋24相互垂直，呈“十”字形连接在支撑框21内。为了便于通风，与第二风道22内风向垂直的加强筋24上贯穿开设第一通风避让口，以方便冷却风经第二风口231流向第一风口211。当然，在其他实施例中，加强筋24的结构和连接方式可以根据电芯101实际膨胀力大小进行调整，此处不做限制。

再为具体地，中间风道板2粘接于两侧的电芯101的大面。在本实施例中，支撑框21相对的两侧面设置有双面胶，支撑框21通过双面胶粘接于电芯101大面，相比于传统的铝型材挤压风道通过涂胶粘接于大面，背胶方案不存在溢胶的问题，工艺上更为方便操作。

可选地，该电池插箱还包括挡风板4。挡风板4设置于相邻两个电芯模组100之间，且位于第一风道15与前部风道的连通处，挡风板4上开设第二通风避让口。该挡风板4的主要作用是控制侧部风道141的流量分配情况，如果能够通过第三通风口131控制好流量分配，该挡风板4也可以省去。

本实施例提供的电池插箱的空气冷却路径依次为：

1、电芯101大面冷却路径：冷风被风机6从第一通风口142吸入，经凸出部23上的第二风口231流入第二风道22，冷风与电芯101大面之间进行热交换，进而实现电芯101大面的冷却，换热后的暖风经第一风口211排出到第一风道15内，最后通过风机6将暖风吸入前部风道内并排到箱体1外部，实现散热。

2、电芯101侧面冷却路径：冷风被风机6从第三通风口131吸入，通过背部风道流向两侧的侧部风道141，冷风与电芯101侧面部分区域进行热交换，实现电芯101侧面的冷却，换热后的暖风被风机6吸入前部风道，最后排出箱体1，实现散热。

3、电芯101底面冷却路径：冷风被风机6从第四通风口132直接吸入底部风道31内，并与电芯101底面进行热交换，实现电芯101底面的冷却，换热后的暖风被风机6吸入前部风道，最后排出箱体1，实现散热。

在本实施例中，冷风依照上述路径，能够对电芯101的两个大面、两个侧面和一个底面，一共5个面进行冷却，大大提升了散热效果，使电芯101最高温度和温差满足设计要求。以上三条冷却路径总体风道设计要点为：1、各电芯101间风道流量分配尽可能均匀。2、第二风道22内的流量+侧部风道141内的流量＝第一风道15内的流量＝底部风道31内的流量。3、根据电芯101温度场的分布情况，对各个进风口的大小及位置进行适当的调整，直到电芯101间的温差达到最小。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚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.电池插箱，其特征在于，包括：

箱体(1)，包括底板(11)、前面板(12)、背板(13)和侧板(14)，所述底板(11)、所述前面板(12)、所述背板(13)和所述侧板(14)围设形成容纳腔；

至少两个电芯模组(100)，所述电芯模组(100)沿第一方向间隔设置于所述容纳腔内，相邻两个所述电芯模组(100)之间形成第一风道(15)，所述电芯模组(100)与所述前面板(12)、所述侧板(14)和所述背板(13)之间分别形成前部风道、侧部风道(141)和背部风道，所述前部风道分别与所述第一风道(15)、所述侧部风道(141)和所述背部风道连通；

多个中间风道板(2)，每个所述电芯模组(100)包括多个沿第二方向布置的电芯(101)，第二方向垂直于第一方向；在同一电芯模组(100)中，相邻两个所述电芯(101)之间夹设有所述中间风道板(2)，所述中间风道板(2)内设置有第二风道(22)，所述中间风道板(2)靠近所述第一风道(15)的侧面开设有连通所述第一风道(15)和所述第二风道(22)的第一风口(211)，所述中间风道板(2)靠近所述侧板(14)的侧面设置有凸出部(23)，所述凸出部(23)沿第二方向在所述背板(13)上的投影和所述电芯(101)沿第二方向在所述背板(13)上的投影抵接或部分重合，所述凸出部(23)抵接于所述侧板(14)的内壁，所述凸出部(23)和所述侧板(14)在其相互抵接的抵接处分别贯穿开设相互连通的第二风口(231)和第一通风口(142)；

风机(6)，所述前面板(12)上开设有与所述前部风道连通的第二通风口(121)，所述背板(13)上开设有与所述背部风道连通的第三通风口(131)，所述风机(6)安装于所述第二通风口(121)处。

2.根据权利要求1所述的电池插箱，其特征在于，还包括底部风道板(3)，与所述底板(11)平行且间隔设置于所述箱体(1)内，所述电芯模组(100)安装于所述底部风道板(3)上，所述底部风道板(3)与所述底板(11)之间形成底部风道(31)，所述背板(13)的底部对应于所述底部风道(31)处开设第四通风口(132)，所述底部风道(31)分别与所述前部风道和所述第四通风口(132)连通。

3.根据权利要求2所述的电池插箱，其特征在于，所述箱体(1)还包括至少一个支撑梁(16)，所述支撑梁(16)夹设于所述底板(11)和所述底部风道板(3)之间，多个所述支撑梁(16)沿第一方向间隔设置。

4.根据权利要求2所述的电池插箱，其特征在于，所述底部风道板(3)的前端与所述前面板(12)间隔设置，所述底部风道板(3)的侧部和背部分别与所述侧板(14)和所述背板(13)抵接。

5.根据权利要求1所述的电池插箱，其特征在于，所述中间风道板(2)包括由多个连接杆首尾相连组成的支撑框(21)，所述支撑框(21)与相邻的两个所述电芯(101)的大面之间形成所述第二风道(22)，所述第一风口(211)开设于所述第二风道(22)和所述第一风道(15)之间的所述连接杆上，所述凸出部(23)设置于所述第二风道(22)和所述侧部风道(141)之间的所述连接杆上。

6.根据权利要求5所述的电池插箱，其特征在于，所述中间风道板(2)还包括加强筋(24)，所述加强筋(24)设置于所述支撑框(21)内，所述加强筋(24)上开设第一通风避让口。

7.根据权利要求1所述的电池插箱，其特征在于，所述中间风道板(2)粘接于两侧的所述电芯(101)的大面。

8.根据权利要求1所述的电池插箱，其特征在于，还包括挡风板(4)，所述挡风板(4)设置于相邻两个所述电芯模组(100)之间，且位于所述第一风道(15)与所述前部风道的连通处，所述挡风板(4)上开设第二通风避让口。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电池插箱，其特征在于，还包括顶板(5)，所述顶板(5)可拆卸连接于所述箱体(1)。

10.储能系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电池插箱。