CN222424461U - 多层散热风道机构、系统及电源设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多层散热风道机构、系统及电源设备，该机构包括：在壳体内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，所述BMS风道的出风量与所述电池组风道的入风量相连互通，多层散热风道在横向对端设置进气风扇与出气风扇，所述进气风扇的风量分别吹入逆变器风道、BMS风道形成并联风道，本申请通过在壳体内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，使得散热通风分别进入逆变器风道、BMS风道，采用各风道共用风扇方式，集中对高热流密度区域进行散热，提高了散热效率，同时，在逆变器风道以及BMS风道与电池组风道之间形成并联风道，增加了风道通风面积，提升了风扇通风能力。

Description

多层散热风道机构、系统及电源设备

技术领域

本申请涉及设备散热技术领域，特别是涉及一种多层散热风道机构、系统及电源设备。

背景技术

近几年户外电源设备迅速发展，设备大容量、大充放电功率成为主要竞争力。大充放电功率的实现使得电池组、逆变器发热严重，需求风扇主动降温，同时，大容量使得电池组、逆变器体积越来越大，安装在机身壳体上的风扇无法兼顾电池组与逆变器散热。

在相关技术中，往往是通过增加风扇的数量来强化电池组、逆变器的散热，然而，该方案一方面增加了风扇数量将会增加设备成本，同时增加设备噪声、增大能量损耗，另一方面，也降低了散热机构因风道设置原因引起的散热效率，以及造成电源设备的散热成本高的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种多层散热风道机构、系统及电源设备，用于解决现有电源设备的散热机构因风道设置原因引起的散热效率低以及散热成本高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供了一种多层散热风道机构，包括：在壳体内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，所述BMS风道的出风量与所述电池组风道的入风量相连互通，所述多层散热风道在横向对端设置有进气风扇与出气风扇，所述进气风扇的风量分别吹入所述逆变器风道、所述BMS风道形成并联风道。

于本申请的一实施例中，所述多层散热风道与所述壳体内侧壁之间设有通风间隙，所述进气风扇一大部分通风面积产生的第一风量进入所述逆变器风道后排出所述出气风扇，所述进气风扇一小部分通风面积产生的第二风量进入所述BMS风道，流出至所述通风间隙后吸入所述电池组风道，直至流向所述出气风扇。

于本申请的一实施例中，所述出气风扇一大部分通风面积正对所述逆变器风道，抽取所述逆变器风道排出的热量，所述出气风扇一小部分通风面积吸入所述电池组风道排出的热量。

于本申请的一实施例中，所述进气风扇朝向的壳体壁设有进风口，所述出气风扇朝向的壳体壁设有出风口。

于本申请的一实施例中，所述进风口与所述进气风扇相对设置且中间间隔有通风间隙，所述第二风量先流入所述通风间隙，通过所述通风间隙回流所述进气风扇。

于本申请的一实施例中，所述出气风扇与所述出风口之间设有密封的外延风罩。

于本申请的一实施例中，所述出风口与所述出气风扇之间以及所述进风口与所述进气风扇之间分别设有防回流结构，所述防回流结构由竖向设置且开口可调的百叶条构成。

于本申请的一实施例中，所述进风口与所述出风口各自所在的内壁设有吸音材料。

于本申请的一实施例中，所述进风口与所述出风口分别为防雨结构窗，所述防雨结构窗由百叶条横向倾斜分布而成。

于本申请的一实施例中，所述逆变器风道由逆变器层壳体与BMS层壳体顶部组成密封整流风道，所述BMS风道由BMS层壳体以及电池组层壳体顶部组成，所述电池组风道由电池组层壳体单独构成。

于本申请的一实施例中，所述BMS层壳体靠近所述进气风扇一端设有BMS进风口，远离所述进气风扇的另一端设有密封的挡板，且在所述BMS层壳体另一端的两侧设有BMS出风口。

于本申请的一实施例中，所述电池组层壳体侧壁靠近底部位置设有电池组进风口，所述电池组层壳体顶端靠近出风口一侧设有电池组出风口。

本申请的第二方面提供一种多层散热风道系统，包括：布置于壳体内的上述多层散热风道机构，温度检测模块，用于采集所述壳体内待测对象的温度数据；负载检测模块，用于采集所述壳体内待测对象的负载数据；风扇控制模块，用于根据所述温度数据与所述负载数据调节所述进气风扇与所述出气风扇的风速。

本申请的第三方面提供一种电源设备，包括：采用上述的多层散热风道机构，或/和，包括上述的多层散热风道系统。

如上所述，本申请所述的多层散热风道机构、系统及电源设备的一个技术方案，具有以下有益效果：

本申请相对于大体积电池组、逆变器无法做到在不增加风扇数量的情况下，解决电池组与逆变器的散热问题，由于现有方案中增加风扇数量会提高散热成本，同时，增加设备噪声和能量损耗，而本申请中在壳体内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，使得散热通风分别进入逆变器风道、BMS风道，通过各个风道共用风扇的方式，集中对高热流密度区域进行散热，提高了散热效率，同时，在逆变器风道，以及BMS风道与电池组风道之间形成并联风道，增加了风道通风面积，提升了风扇通风能力。

附图说明

图1显示为本申请提供的一种多层散热风道系统的原理框架图；

图2显示为本申请提供的一种具有多层散热风道机构的电源设备的结构图；

图3显示为本申请提供的一种具有多层散热风道机构的电源设备的整体结构图；

图4显示为本申请提供的一种具有多层散热风道机构的电源设备的风向流动图；

图5显示为本申请提供的一种具有多层散热风道机构中防回流结构一状态图；

图6显示为本申请提供的一种具有多层散热风道机构中防回流结构另一状态图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

200-外壳，201-进风口，202-出风口，210-逆变器，211-逆变器层壳体，212-延伸风罩，213-逆变器进风口，214-逆变器出风口，220-BMS，221-BMS层壳体，222-挡板，223-BMS进风口，224-BMS出风口，230-电池组，231-电池组层壳体，232-电池组出风口，233-电池组进风口，104-进气风扇，105-出气风扇，203-风扇托架。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图2，为本申请提供的一种具有多层散热风道机构的电源设备的结构图，详述如下：

在壳体200内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，BMS风道的出风量与电池组风道的入风量相连互通(即，连通)，多层散热风道在横向对端设置有进气风扇104与出气风扇105，进气风扇104的风量分别吹入逆变器风道、BMS风道形成并联风道。

其中，BMS俗称之为电池保姆或电池管家，用于智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

在此，需要说明的是，在壳体200内从上至下，在无参考坐标系的作用下，也可以从上至下分别布设逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，另外，当参照实物坐标系时，在壳体内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道。

其中，无论从上至下进行分布或从下至上分布，BMS风道的出风量与电池组风道的入风量相连互通，可以将BMS风道的出风量通过管道全部输入至电池组风道，作为电池组风道的入风量，因此，这样，多层散热风道与壳体内侧壁之间也可以不设有通风间隙，而是通过密封管道将BMS风道的出风量重新排入电池组风道。

在另一些实施例中，多层散热风道在横向对端设置进气风扇104与出气风扇105，即，确定进气风扇与出气风扇之间的风道与从上至下的风道垂直，即，横向设置；本申请中在壳体内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，使得散热通风分别进入逆变器风道、BMS风道，通过各个风道共用风扇的方式，集中对高热流密度区域进行散热，提高了散热效率，同时，在逆变器风道以及BMS风道与电池组风道之间形成并联风道，增加了风道通风面积，提升了风扇通风能力。

可选地，在一个实施例中，参考图2至图4，详见图4，为本申请提供的一种具有多层散热风道机构的电源设备的风向流动图，详述如下：

多层散热风道与壳体内侧壁之间设有通风间隙，进气风扇一大部分通风面积产生的第一风量进入逆变器风道后排出到出气风扇，进气风扇一小部分通风面积产生的第二风量进入BMS风道，流出至通风间隙后吸入电池组风道，直至流向出气风扇。

具体地，出气风扇一大部分通风面积正对逆变器风道，抽取逆变器风道排出的热量，出气风扇一小部分通风面积吸入电池组风道排出的热量。在此，还需要说明的是，出气风扇只接收逆变器风道排出的风量以及电池组风道排出的风量，进行散热。

例如，电源设备启动，温度检测模块监测设备工作温度并将温度数据反馈给风扇控制模块，负载检测模块监测设备负载并将负载数据反馈给风扇控制模块，风扇控制模块根据温度数据、负载数据确定风扇的转速，并控制风扇组将风扇调节至相应转速；

进气风扇和出气风扇同时运行，将设备外空气经过进风通风孔吸入到电源设备内；

在本实施例中，进气风扇的四分之三(即，一大部分)通风面积位于逆变器层(即，逆变器风道)，空气直接被吹入逆变器层，流经逆变器之后通过出气风扇排出设备；

进气风扇的四分之一(即，一小部分)通风面积位于BMS层(即，BMS风道)，空气被进气风扇吹入BMS层之后通过BMS层壳体侧壁开孔进入三明治散热风道结构与外壳内壁之间的通风间隙，部分空气经过电池组壳体开孔被吸入电池组腔体用于电池组散热，最后被出气风扇排出设备。另一部分空气重新被进气风扇捕获吹入逆变器层或BMS层；同时，出风风扇也可以依次通过电池组层、通风间隙从进风口吸入新风。

出气风扇的三分之二通风面积位于逆变器层，抽取进气风扇吹入逆变器层的空气并直接排出电源设备。

出气风扇的三分之一的通风面积位于电池组层(即，电池组风道)，出气风扇通过电池组层壳体侧壁开孔抽取设备外以及设备内的空气对电池组进行冷却，并将被电池组加热后的空气经出风口排出设备。

此外，还需要说明的是，还可以将BMS层与电池组层(即，)合并为一层，与逆变器层形成双层散热风道结构，并且出气风扇直接安装在外壳出风口处，风扇与双层散热风道结构之间通过外延风道连接，形成密闭风道。

在一些实施例中，进气风扇朝向的壳体壁设有进风口201，出气风扇朝向的壳体壁设有出风口202，进风口与出风口分别为防雨结构窗，防雨结构窗由百叶条横向倾斜分布而成，例如，密集横向倾斜的百叶条有效避免雨水回流到设备内，通过该防雨结构窗在实现通风降温的目的时，还能起到防雨的作用。

在一些实施例中，进风口201与进气风扇104中间间隔有设有通风间隙，即，用于吸风，第二风量依次通过通风间隙回流进气风扇。详见图4，进风口的风量可以直接进入进气风扇，也可以在通过通风间隙后再重新回到进气风扇，同时，还可以被吸风风扇依次通过BMS风道、通风间隙吸入电池组，这样，可以形成气流循环。

在一些实施例中，出气风扇105与出风口202之间设有密封的外延风罩212。例如，通过外延风罩进行密封，使得出气风扇吸入的风量直接排出到出风口，避免通风风量的相互干扰。

在本实施例中，电源设备，即户外电源内部发热器件主要为：逆变器、BMS、电池组，其中逆变器发热最严重，电池组次之，BMS最小。三者发热量不同，所需散热风量不同，在设计之初，通过设计进气风扇、出气风扇与各区域的通风面积，控制各区域的通风量。

进气风扇与出气风扇通过三明治散热风道结构(即，多层散热风道机构)形成并联风道，间接实现进、出气风扇的并联，以增加了风道通风面积，提升了风扇通风能力。

逆变器层通过逆变器层壳体与BMS层壳体顶盖形成密闭整流风道，可将进气风扇的吹风和出气风扇的抽风风量控制在逆变器区域，提升风量散热使用率，提升散热能力；

出气风扇通过安装在三明治散热风道结构上的外延风罩与外壳出风通风孔相连，可以实现出气风扇与出风通风孔的密闭，防止由于风扇与通风孔的间隙造成的风扇风量回流，提升设备排风散热能力；

进风口与进气风扇相对设置且中间间隔有通风间隙，第二风量先流入通风间隙，通过通风间隙回流进气风扇，例如，三明治散热风道结构侧壁与外壳内侧壁之间设置通风间隙，可以实现间隙通风，保证出气风扇经过电池组壳体上的开孔抽取外界冷风对电池组进行散热；

详见图2至图3，电源设备主要包括：外壳、电池组、逆变器、BMS、风扇组、风扇控制模块、温度检测模块、负载检测模块、三明治散热风道结构；

外壳左右两侧侧壁上开有通风孔(作为进风口与出风口)，电池组、逆变器、BMS、风扇组、风扇控制模块、温度检测模块、负载检测模块、多层散热风道机构安装在外壳内部；

温度检测模块用于监测模组内器件温度，并将温度数据反馈给风扇控制模块；

负载检测模块用于监测并控制设备负载，并将负载数据反馈给风扇控制模块；

风扇控制模块根据温度检测模块反馈的温度数据以及负载检测模块反馈的负载数据，判断风扇组转速，并控制风扇调整到相应转速；

在另一些实施例中，逆变器风道由逆变器层壳体与BMS层壳体顶部组成密封整流风道，BMS风道由BMS层壳体以及电池组层壳体顶部组成，电池组风道由电池组层壳体单独构成。

在另一些实施例中，BMS层壳体靠近进气风扇一端设有BMS进风口223，远离进气风扇的另一端设有密封的挡板222，且在BMS层壳体另一端的两侧设有BMS出风口224。

在另一些实施例中，电池组层壳体231侧壁靠近底部位置设有电池组进风口232，电池组层壳体231顶端靠近出风口一侧设有电池组出风口233。

具体地，多个散热机构由上到下依次为逆变器层、BMS层、电池组层，分别放置逆变器210、BMS220、电池组230；逆变器风道由逆变器层壳体211与BMS层壳体221上盖拼装组成，如图3所示，在逆变器风道有逆变器进风口213与逆变器出风口214组成，逆变器210设置于逆变器风道内，BMS风道由BMS层壳体221与电池组层壳体231上盖拼装组成，电池组风道由电池组层壳体231独自拼装组成；

多层散热风道机构(即，三明治散热风道结构)，在本实施例中，该机构与外壳内壁面之间存在一定间隙用于通风。风道结构左右两侧各安装一组风扇分别为进气风扇和出气风扇，其中出气风扇上罩有安装在三明治散热风道上的外延风罩212，外延风罩向212外与外壳出风口处通风孔相连。

可选地，逆变器层壳体左侧侧壁开有正对风扇的矩形通风孔用于通风。BMS层壳体顶盖靠左开有可以通过风扇的矩形方孔，左侧侧壁开有正对风扇的矩形通风孔用于通风并设置有风扇托架203用于固定风扇；

可选地，逆变器层壳体右侧侧壁开有正对风扇的矩形通风孔用于通风。BMS层壳体顶盖靠右开有可以通过风扇的矩形方孔，右侧侧壁开有正对风扇的矩形通风孔用于通风，并且内部设有挡板222，将BMS层一分为二，密封BMS风道。电池组层上方顶盖靠右开大矩形孔，将电池组层与BMS右侧部分打通，作为电池组层出风口，并且顶盖最右侧留有用于安装风扇的托架；

可选地，BMS层壳体前后侧侧壁靠左开有矩形方孔，作为BMS层出风口。电池组层壳体四周侧壁靠下位置开有矩形方孔，作为电池组层进风口；

在一些实施例中，出风口与出气风扇之间以及进风口与进气风扇之间分别设有防回流结构，防回流结构由竖向设置且开口可调(可活动)的百叶条构成，防回流结构所形成的百叶窗数量与风扇数量一致，并且位置与风扇位置一一对应。当有风扇失效时，在风压作用下，失效风扇处所对应的百叶条可自动关闭起到防回流作用，如图6所示；具体地，当风扇均正常时，在风扇吸风或吹风作用下百叶片均顺风向打开，如图5所示；当同一侧风扇出现一组风扇失效(或故障)时，百叶窗在另一正常风扇吸力作用下形成封闭或者半封闭，避免另外一组正常工作的风扇通过此处吸风，产生气体回流，这样，能够有效防止风量回流，大大提高散热效率。

在一些实施例中，进风口与出风口各自所在的内壁设有吸音材料。例如，在风扇的上方和下方开设电源设备的进风口与出风口，这样可以使得风扇噪音不会直接传递到外界；同时，在侧壁上增加吸声材料可以进一步减小噪音。还有，由于风扇进风口与出风口不是正对风扇，电源设备在使用过程中外界水滴不会飞溅到设备内，这样，也可以起到防水作用。

在本实施例中，在电源设备内提供了一种具有多层散热风道机构；其中，进气风扇、出气风扇与多层散热风道机构各层相连通的结构关系；多层散热风道机构与风扇、逆变器形成基于逆变器风道形成整流风道结构；出气风扇通过外延风罩与外壳出风口相连的排风结构关系；多层散热风道机构形成的分区散热形式可以实现多区域共用一组风扇散热，减少风扇数量，降低成本，降低设备噪声；该结构形成的整流风道可以将风量整流到高热耗区域，提高散热风量利用率；另外，该结构形成的排风结构可以有效防止排风回流，提升排风散热效率。

请参阅图1，为本申请提供的一种多层散热风道系统100的原理框架图，详述如下：

包括：上述多层散热风道机构，温度检测模块101，用于采集壳体内待测对象的温度数据；负载检测模块102，用于采集壳体内待测对象的负载数据；风扇控制模块103，用于根据温度数据与负载数据调节进气风扇104与出气风扇105的风速。

其中，需要说明的，温度检测模块可以由一个或多个温度传感器进行，例如，最好是多层散热风道机构中每个风道以及关键器件上都布设有温度传感器，这样，相对而言，可以具体调节进气风扇(进气风扇组中某一个或多个风扇)与出气风扇(出风扇组中某一个或多个风扇)，进而，可以实现精准控制风扇的目的。同理，负载检测模块也可以采用多个负载检测单元实现，这样，确定总负载数据或单一负载数据，例如，负载检测单元用于生成与负载供电单元的负载连接状态对应的负载检测信号。

请参阅图2至图4，显示为本申请提供的一种具有多层散热风道机构的电源设备，包括：采用上述的多层散热风道机构，或/和，包括上述的多层散热风道系统。

在本实施例中，通过上述多层散热风道机构对电源设备进行散热，由于多层散热风道机构可以实现多区域共用一组风扇散热，减少风扇数量，降低成本，降低设备噪声；同时，多层散热风道机构形成的整流风道可以将风量整流到高热耗区域，提高散热风量利用率；还有，多层散热风道机构形成的排风结构可以有效防止排风回流，提升排风散热效率。

应当理解的是，在另一些实施例中，通过实施采集设备内待测对象的温度数据；以及采集壳体内负载数据，根据温度数据与负载数据调节进气风扇与出气风扇的风速，即，通过控制进气风扇与出气风扇的转速来调节风扇的功率挡位，例如，待测对象的温度数据相比第一预设阈值而言，有点偏高(即，大于或等于第一预设阈值)，这样，就可以提高进气风扇与出气风扇的风速，加强散热功率，相反地，待测对象的温度数据相比预设阈值而言，有点偏低(即，小于第一预设阈值)，这样，就可以降低进气风扇与出气风扇的风速，降低散热功率；同理，也可以结合负载数据，在上述基础上，再参考负载数据相比第二预设阈值而言，若负载数据大于或等于第二预设阈值，则提高风扇(出气风扇、进气风扇)的功率，若负载数据小于第二预设阈值，则降低风扇(出气风扇、进气风扇)的功率。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种多层散热风道机构，其特征在于，包括：

在壳体内从上至下依次由逆变器风道、BMS风道以及电池组风道构成的多层散热风道，所述BMS风道的出风量与所述电池组风道的入风量相连互通，所述多层散热风道在横向对端设置有进气风扇与出气风扇，所述进气风扇的风量分别吹入所述逆变器风道、所述BMS风道形成并联风道。

2.根据权利要求1所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述多层散热风道与所述壳体内侧壁之间设有通风间隙，所述进气风扇一大部分通风面积产生的第一风量进入所述逆变器风道后排出所述出气风扇，所述进气风扇一小部分通风面积产生的第二风量进入所述BMS风道，流出至所述通风间隙后吸入所述电池组风道，直至流向所述出气风扇。

3.根据权利要求2所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述出气风扇一大部分通风面积正对所述逆变器风道，抽取所述逆变器风道排出的热量，所述出气风扇一小部分通风面积吸入所述电池组风道排出的热量。

4.根据权利要求2所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述进气风扇朝向的壳体壁设有进风口，所述出气风扇朝向的壳体壁设有出风口。

5.根据权利要求4所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述进风口与所述进气风扇相对设置且中间间隔有通风间隙，所述第二风量先流入所述通风间隙，通过所述通风间隙回流所述进气风扇。

6.根据权利要求4所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述出气风扇与所述出风口之间设有密封的外延风罩。

7.根据权利要求6所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述出风口与所述出气风扇之间以及所述进风口与所述进气风扇之间分别设有防回流结构，所述防回流结构由竖向设置且开口可调的百叶条构成。

8.根据权利要求4所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述进风口与所述出风口各自所在的内壁设有吸音材料。

9.根据权利要求4所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述进风口与所述出风口分别为防雨结构窗，所述防雨结构窗由百叶条横向倾斜分布而成。

10.根据权利要求1所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述逆变器风道由逆变器层壳体与BMS层壳体顶部组成密封整流风道，所述BMS风道由BMS层壳体以及电池组层壳体顶部组成，所述电池组风道由电池组层壳体单独构成。

11.根据权利要求10所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述BMS层壳体靠近所述进气风扇一端设有BMS进风口，远离所述进气风扇的另一端设有密封的挡板，且在所述BMS层壳体另一端的两侧设有BMS出风口。

12.根据权利要求10或11所述的多层散热风道机构，其特征在于，所述电池组层壳体侧壁靠近底部位置设有电池组进风口，所述电池组层壳体顶端靠近出风口一侧设有电池组出风口。

13.一种多层散热风道系统，其特征在于，包括布置于壳体内如权利要求1至12中任一所述的多层散热风道机构；温度检测模块，用于采集所述壳体内待测对象的温度数据；负载检测模块，用于采集所述壳体内待测对象的负载数据；风扇控制模块，用于根据所述温度数据与所述负载数据调节所述进气风扇与所述出气风扇的风速。

14.一种电源设备，其特征在于，包括采用如权利要求1至12中任一所述的多层散热风道机构，或/和，包括采用如权利要求13所述的多层散热风道系统。