TWM630345U

TWM630345U - 具有散熱循環功能的電池系統

Info

Publication number: TWM630345U
Application number: TW111203498U
Authority: TW
Inventors: 張古博
Original assignee: 新盛力科技股份有限公司
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2022-08-01

Abstract

本新型提出一種電池系統，包括一殼體、一電池模組、一流體通道及複數個管體；殼體內部兩側分別設有一注入口及一抽出口，電池模組擺設在殼體中；電池模組包括容置複數個電池芯的一電池固定架；流體通道設在電池固定架上方且連通流體注入裝置；各管體固定在電池固定架上，其上端延伸至流體通道中且包括一上端開口，而下端設有至少一面對電池芯的側邊開口；流體通道透過管體連通電池芯所在位置的空間；一流體透過注入口入至流體通道並經由管體流入至電池芯所在位置，而後透過抽出口抽出流體。

Description

具有散熱循環功能的電池系統

本新型有關於一種電池系統，尤指一種具有散熱循環功能的電池系統。

近年來，隨著環保減碳之需求，電動車逐漸地受到人們的青睞。很多車廠陸續進入電動車的開發，以期在電動車市場上搶得商機。電動車之動力來源為電池，如鋰電池。為增加電動車的續航力，電動車上通常會設置具有相當數量電池芯的電池模組，以便提供足夠的電力給予電動車使用。

請參閱圖1、圖2及圖3，為習用電池模組設置在一殼體中的俯視剖面圖、正視剖面圖及側視剖面圖。如圖1及圖2所示，電池模組100可以擺放在一殼體15中，透過殼體15來保護電池模組100的構造。電池模組100包括複數個電池芯11以及用以容置及固定電池芯11的一電池固定架13。

電池模組100的電池芯11充放電時，會發熱升溫。為了讓電池芯11充放電所產生的熱可進行散熱，通常會在殼體15的兩側分別設置一吹風扇151及一抽風扇153。電池模組100放置在吹風扇151及抽風扇153之間。吹風扇151將外部的冷空氣朝著電池模組100之電池芯11所在位置進行吹風，吹入的冷空氣通過發熱的電池芯11後成為熱空氣，接著，抽風扇153抽取熱空氣，以將熱空氣往外排放，則，透過吹風扇151的吹風以及抽風扇153對於熱空氣的抽取，以使充放電發熱的電池芯11可以降溫。

設於電池固定架13中的各電池芯11其彼此間的間隙非常小而形成高流阻，以致冷空氣在電池芯11間的流通效率很差。則，所吹入的冷空氣往往只能流動到低流阻的地方，例如設於吹風扇151附近的電池芯11以及電池固定架13的外圍，距離吹風扇151越遠並且位於電池固定架13內側的電池芯11將無法接收到冷空氣的吹風。因此，距離吹風扇151越遠的電池芯11其充放電時常常處在一過溫的狀態。過溫狀態下的電池芯11容易耗損或潛藏爆炸的風險，而影響到電池芯11的使用壽命。

上述的散熱系統，由於冷空氣從吹風扇151流入，該冷空氣會和每一顆經過的電池芯11進行熱交換。因此，位在風向後端的電池芯11，所接收到的空氣是處於前端電池芯11做完熱交換的空氣。因此，整個電池模組100內部各個電池芯11其溫度依距離吹風扇151位置的遠近而呈現越來越高的溫度梯度，進而使位在風向後端的電池芯11的老化速度遠比位在風向前端的電池芯11還要快。

於此，本創作提供一種應用在電池模組上的散熱循環改良，當電池模組的電池芯充放電時及其後續之散熱過程，可以將外部流入的冷的流體(空氣或液體)有效地且均勻地導引至每一電池芯所在位置，以使充放電發熱的電池芯能夠透過直接與第一手的冷的流體接觸而均勻降溫，將會是本創作的目的。

本創作提供一種具有散熱循環功能的電池系統，包括：一殼體，其內部的一側設有一注入口而另一側設有一抽出口；一電池模組，擺設在殼體中且位於注入口及抽出口之間，包括複數個電池芯及用以容置固定複數個電池芯的一電池固定架；一流體通道，為一位在電池固定架周圍的低流阻，流體通道連通注入口；及複數個管體，分別垂直地穿設在電池固定架中，每一管體的上端延伸至流體通道且包括有一上端開口，而每一管體的下端設有至少一面向著對應的電池芯的側邊開口，其中流體通道分別透過些管體連通至複數個電池芯所在位置的空間；當電池模組的電池芯執行充放電時及其後續之散熱過程，一冷的流體透過注入口注入至流體通道中；接著，冷的流體經由突設在流體通道中的管體以流入電池固定架中電池芯所在位置的空間，而後冷的流體朝著電池芯所在位置進行吹風或流通，以便利用冷的流體對於發熱的電池芯進行散熱；然後，冷的流體吸收電池芯充放電產生的熱後成為一熱的流體；最後，熱的流體從抽出口往外排放，致使以實行電池模組散熱。

本創作一實施例中，其中流體通道透過一流體導引單元連通注入口，流體導引單元為一連通管體或一多個擋板所組成的流體導引構造且為流體通道流入冷的流體的唯一入口。

本創作一實施例中，其中管體為流體通道流出冷的流體的唯一出口。

本創作一實施例中，其中流體通道包括一上板、一對側板及一底板所構成的口型狀的通道，流體通道的一端為開口端與流體導引單元連通而另一端為封閉端擺設一擋板，每一管體的上端將會穿過底板以進入流體通道中。

本創作一實施例中，其中當冷的流體經由注入口注入至流體通道時，流體通道成為一冷區，注入口所注入的冷的流體為一冷空氣或一冷卻液體。

本創作一實施例中，其中當複數個電池芯充放電時，一熱區形成在複數個電池芯所在位置的空間。

本創作一實施例中，其中電池系統更包括有一鼓風機，鼓風機包括一輸入口及一輸出口，流體通道的一側連接鼓風機的輸出口，鼓風機經由輸入口吸入從注入口所注入的冷的流體且經由輸出口輸出冷的流體至流體通道。

本創作一實施例中，其中注入口設置在一流體注入裝置上，而抽出口設置在一流體抽出裝置上。

本創作一實施例中，其中流體注入裝置為一一吹風扇或流體注入泵，而流體抽出裝置為一抽風扇或一流體抽出泵。

本創作一實施例中，其中管體的設置數量、每一管體的長度、每一管體的上端開口的口徑大小及每一管體的側邊開口的開口數量將根據於電池芯充放電時所在位置的區域溫度進行對應設計。

於此，本創作電池系統透過流體通道及管體的設計，可將冷區的流體通道裡面未經熱交換的冷空氣直接注入至每一電池芯的表面，以使每一熱區中的電池芯都可直接接觸未經熱交換的冷空氣，來達到均勻散熱的效果，進而避免電池芯充放電時過溫損壞或爆炸的風險，增加電池系統使用上的安全性。

100:電池模組

11:電池芯

13:電池固定架

15:殼體

151:吹風扇

153:抽風扇

200:電池系統

201:電池系統

21:殼體

211:流體注入裝置

213:流體抽出裝置

23:流體通道

230:流體導引單元

231:上板

233:側板

235:底板

237:擋板

25:管體

251:上端開口

253:側邊開口

27:鼓風機

271:輸入口

273:輸出口

300:電池模組

31:電池芯

33:電池固定架

331:第一固定單元

332:第二固定單元

圖1為習用電池模組設置在一殼體中的俯視剖面圖。

圖2為習用電池模組設置在一殼體中的正視剖面圖。

圖3為習用電池模組設置在一殼體中的側視剖面圖。

圖4為本創作電池系統一實施例的俯視剖面圖。

圖5為本創作電池系統一實施例的正視剖面圖。

圖6為本創作電池系統一實施例的側視剖面圖。

圖7為本創作一流體在電池系統中流動的放大示意圖。

圖8為本創作管體的構造立體圖。

圖9為本創作電池系統又一實施例的俯視剖面圖。

圖10為本創作電池系統又一實施例的正視剖面圖。

請參閱圖4、圖5、圖6、圖7，分別為本創作電池系統一實施例的俯視剖面圖、正視剖面圖、側視剖面圖及本創作一流體在電池系統中流動的放大示意圖。本創作電池系統200應用在一電池模組300上，對於充放電的電池模組執行散熱。如圖3、圖4及圖5所示，本創作電池系統200包括一殼體21。殼體21內部的一側設有一具有注入口的流體注入裝置211，而另一對應側設有一具有抽出口的流體抽出裝置213。電池模組300擺設在殼體21中且位在流體注入裝置211的注入口及流體抽出裝置213的抽出口之間。本創作一實施例中，流體注入裝置211為一吹風扇，而流體抽出裝置213為一抽風扇；或者，本創作又一實施例中，流體注入裝置211為一流體注入泵，而流體抽出裝置213為一流體抽出泵。一冷的流體從流體注入裝置211的注入口注入至電池模組300中，而一熱的流體從流體抽出裝置213的抽出口抽出。

電池模組300包括複數個電池芯31及用以容置及固定電池芯31的一電池固定架33。電池固定架33包括一第一固定單元331及一第二固定單元332。第一固定單元331及第二固定單元332分別包括有複數個固定孔(未顯示)。各電池芯31的一端套設在第一固定單元331的固定孔中，而另一端套設在第二固定單元332的固定孔中，以便各電池芯31能夠被固定在第一固定單元331及第二固定單元332之間，並且電池芯31之間保持間隔。

電池系統200更包括一流體通道23及複數個管體25。流體通道23為一位在電池固定架33周圍的通道，例如：流體通道23為從電池固定架33的第一固定單元331上方所隔離出的一通道、或者流體通道23為從電池固定架33的第二固定單元332下方所隔離出的一通道、再或者流體通道23為從電池固定架33的左側或右側所隔離出的一通道。在本創作一實施例中，流體通道23透過一流體導引單元230連通流體注入裝置211的注入口。流體通道23包括一上板231、一對側板233及一底板235所構成的口型狀的通道，其通道的一端為開口端與流體導引單元230連通，而另一端為封閉端擺設一擋板237。其中，上板231亦可為一殼體的頂板或一架設在側板233及擋板237上的獨立板體，側板233為從第一固定單元331頂面所垂直延伸出的板體，而底板235亦可為第一固定單元331的頂面構造或一用以控制電池芯31充放電的電路板。

在本創作一實施例中，流體導引單元230亦可為一連通管的形式連接在流體通道23與流體注入裝置211間。在本創作中，流體導引單元230是流體通道23流入冷的流體的唯一入口。各管體25分別垂直地穿設在第一固定單元331的上下兩側，並且是分別插入電池芯31之間保持的間隔中。如圖4所示，每四個電池芯31之間保持一間隔，而管體25可插入此一間隔中，並且管體25的前端大致上可以相應於電池芯31的中段或後段。進一步配合參閱圖8所示，每一管體25的上端延伸至流體通道23且包括有一上端開口251，而每一管體25的下端設在對應的電池芯31間且設有至少一朝向著對應的電池芯31的側邊開口253。流體通道23分別透過那些管體25以連通至複數個電池芯31所在位置的空間。再者，每一管體25的上端將會穿過底板235以延伸至流體通道23。在本創作中，管體25為流體通道23流出冷的流體的唯一出口。

接續，電池系統200運作時，冷的流體(如冷空氣或冷卻液)經由流體注入裝置211的注入口注入至電池系統200中，並經由流體抽出裝置213從電池系統200抽出。具體而言，當電池模組300的該些電池芯31充放電時，該些電池芯31將會發熱升溫，使該些電池芯31的所在位置形成一熱區。為避免熱區中的電池芯31過熱受損，首先，冷的流體經由流體注入裝置211的注入口注入至流體導引單元230，經由流體導引單元230的導引而流至流體通道23，以使流體通道23經過冷的流體之流通而形成為一冷區。接著，冷的流體經由延伸在流體通道23中的各管體25之上端開口251進入各管體25內部。冷的流體進入各管體25內部後，將往下從各管體25的側邊開口253輸出至電池固定架33內部，並朝著對應的多個電池芯31之間的間隔空間中進行吹風或流通，以便利用冷的流體對於發熱的電池芯31進行散熱。接著，冷的流體吸收電池芯31充放電產生的熱後成為一熱的流體，最後，流體抽出裝置213將熱的流體從抽出口抽出往外排放。持續的循環，將冷的流體注入至電池系統200中以及從電池系統200抽出熱的流體，以使電池模組300在充放電時能夠有效地被均勻降溫。

再者，在本創作中，管體25的設置數量、每一管體25的長度、每一管體25的上端開口251的口徑大小及每一管體25的側邊開口253的開口數量將根據於電池芯31充放電時所在位置的區域溫度進行對應設計。

於是，本創作電池系統200透過流體通道23及管體25的設計，未經熱交換的流體可以直接被導引至每一電池芯31所在位置的空間，以使每一電池芯31充放電所產生的熱都可以被流體有效均勻帶走，進而避免電池芯31充放電時過熱損壞或爆炸的風險，增加電池系統200使用上的安全性。

請參閱圖9及圖10，分別為本創作電池系統又一實施例的俯視剖面圖及正視剖面圖。本實施例電池系統201更設置一鼓風機27，利用鼓風機27取代上述實施例的流體導引單元230。鼓風機27包括一輸入口271及一輸出口273，輸出口273係垂直於輸入口271的方位進行配置。流體通道23的一側連接鼓風機27的輸出口273。在本實施例中，鼓風機27的輸出口273是流體通道23流入冷的流體的唯一入口。

當電池系統201的電池芯31充放電運作時，冷的流體經由流體注入裝置211的注入口注入至電池系統201中。冷的流體注入電池系統201後，鼓風機27經由輸入口271吸入從流體注入裝置211之注入口所注入的冷的流體，且經由輸出口273輸出冷的流體至流體通道23。而後，冷的流體經由延伸在流體通道23中的各管體25之上端開口251進入各管體25內部。冷的流體進入各管體25內部後，將往下從各管體25的側邊開口253輸出至電池固定架33內部，並朝著對應的多個電池芯31之間的間隔空間中進行吹風或流通，以便利用冷的流體對於發熱的電池芯31進行散熱。接著，冷的流體吸收電池芯31充放電產生的熱後成為熱的流體，最後，流體抽出裝置213將熱的流體從抽出口抽出往外排放。持續的循環，將冷的流體注入至電池系統201中以及從電池系統201抽出熱的流體，以使電池芯31在充放電時能夠有效地被均勻降溫。

以上所述者，僅為本新型之一較佳實施例而已，並非用來限定本新型實施之範圍，即凡依本新型申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本新型之申請專利範圍內。