一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构制造技术

本发明专利技术提供了一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构。电池包上侧设有长方形冷却空气入口通道。冷却空气入口通道设有双层，两层由隔板隔开，上层冷却空气入口通道由隔板以及电池固定板围成，下层入口通道由隔板以及电池包底部外壳围成，隔板中心部位有圆形镂空通道。入口通道的第二层内设有多个小型风扇，其基座被固定在电池包底部外壳上。入口通道上方设有与隔板一体的电池固定板，固定板上设有电池卡位以及通风孔。电池模组与模组之间设有隔板，隔板上设有通风孔以及长方形通风通道。电池包右上侧设有冷却空气出口通道，通道内设有传感器模块。本发明专利技术可以有效地缩小电池包中的温度不一致性，从而降低热失控风险，延长动力电池的使用寿命。

A Parallel Air-cooled Battery Pack Structure with Current Sharing

The invention provides a parallel air-cooled battery pack structure with current sharing function. The upper side of the battery pack is provided with a rectangular cooling air inlet channel. The cooling air inlet passage has two layers, two layers are separated by partition board, the upper cooling air inlet passage is surrounded by partition board and battery fixing board, the lower inlet passage is surrounded by partition board and bottom shell of battery pack, and the central part of partition board has circular hollow passage. The second layer of the entrance passage is provided with a plurality of small fans whose base is fixed on the bottom shell of the battery pack. The upper part of the entrance passage is provided with a battery fixing plate integrated with a separator, and the fixing plate is provided with a battery clamp and a ventilation hole. The battery module and the module are provided with a partition board, a ventilation hole and a rectangular ventilation channel on the partition board. The upper right side of the battery pack is provided with a cooling air outlet channel, and a sensor module is arranged in the channel. The invention can effectively reduce the temperature inconsistency in the battery pack, thereby reducing the risk of thermal runaway and prolonging the service life of the power battery.

【技术实现步骤摘要】
一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构
本专利技术涉及的是锂离子电池包风冷结构设计，具体是一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构。
技术介绍
随着环境污染与能源消耗越来越严重，动力电池在车辆领域的应用已经非常普及。电动汽车的广泛普及使人们对动力电池的工作电流以及能量密度的要求越来越高，故含镍量较高的三元电池受到了动力电池生产企业以及电动汽车制造企业的青睐。含镍量较高的三元电池在其充放电过程中，尤其是高负荷工作条件下内部产热量很大，导致其工作时的温度非常高，具备发生热失控的风险。针对此现象，风冷、液冷、相变材料冷却等多种多样的冷却方式被应用于锂离子电池热管理系统，从而对电池包中电芯的温度进行控制。其中制造成本最低、结构简单、目前应用最广泛的当属并行式空气冷却形式，但传统的强制并行式风冷结构存在着严重的内部空气流量分配不均等问题，进而使不同位置的电池存在较大的温度差异。电池模组温度的不一致性最终导致电池容量的不一致性，不仅会加快电池的容量和寿命损失，还会加大个别电池过充或过放现象发生的风险。鉴于上述分析，为电池包和电池模组设计合理的并行式风冷结构，是改善内部空气流动性，降低电池温度，提高电池温度一致性和电池工作性能的有效方法。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提出的问题，本专利技术的目的在于提供一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构的设计与技术方案。该理念和技术方案可以应用于多种圆柱形电池模组、电池包的热管理系统。本设计在传统并行式锂离子电池风冷结构的基础上在电池包底部加入了风扇设计，目的是通过风扇旋转产生的涡流将入口通道内快速流过的冷却空气卷入上方的电池间隙，从而改变电池模组内部的流动均匀性，进而提高电池模组的温度一致性，有效地延长电池的使用寿命并保持其较高的使用能量。一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，由多个圆柱形电池模组(8)构成，电池模组之间由隔板(6)隔开，每一横排的电池模组之间隔板上设有通风通道(11)以及通风孔(10)，从而使每一排电池模组都成为一个相对独立的冷却空间。冷却空气入口通道贯穿整个电池包底部，每一排电池模组的冷却空气进口通道同样相对独立。冷却空气进口通道为双层结构，第一层通道(1)与电池所处空间为一体用于冷却，第二层通道(2)内设有多个小型风扇用于产生向上涡流(4)，每一个风扇的位置均与其上方的电池模组中心位置相对应，基座(3)与电池包底部外壳一体。两层通道中间隔板上设有的圆形通风通道使上下两层通道局部联通。进口通道上方设有电池固定板(5)，与电池模组外侧隔板或外壳为一体，板上设有多个电池卡位以及通风孔。冷却空气出口通道(9)贯穿整个电池包上方，通道内对应电池模组位置设置多个传感器模块(7)。所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述双层冷却空气入口通道均为长方形通道。从第一层通道流入的冷却空气直接与圆柱形电池接触；从第二层通道流入的冷却空气逐次驱动风扇扇叶产生向上涡流。当电池模组中电池直径为d，电池模组每一列的电池数量为n，电池间距为h时，每一层入口通道的宽度为(d×n+h×(n-1)+18)mm，高度在15mm～25mm之间。所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述电池包中电池模组与电池模组由隔板隔开，隔板上方设有与出入口通道形状一致的长方形通风通道，通道下方设有四个半径为6mm的圆形通风孔。隔板内外侧均涂有阻燃涂层。所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述隔板以及上面的通风结构将电池包中内部多个电池模组分隔为多个相对独立的冷却空间。每一个冷却空间下方对应的冷却空气进口通道同样相对独立。所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述风扇置于第二层冷却空气通道中心位置，其基座与电池包的外壳为一体，其中心位置与上方电池模组的中心位置相对应。三片材质为PBT塑料的轻质扇叶被固定在基座上，扇叶与基座的固定连接处涂有润滑油。风扇直径与电池模组的宽度一致。所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述第二层冷却空气通道由隔板和电池包底部外壳共同构成。隔板厚为4mm，中间留有直径与入口通道宽度一致的圆形通风通道，其中心分别与风扇中心相对应，其半径与风扇的半径相同。所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述电池固定板在入口通道上方，与电池模组周围隔板和进口通道为一体，厚度为4mm，电池卡位之间设有半径为4～6mm的通风孔。所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述冷却空气通道出口设置在电池包的右上方，同为长方形通道，其尺寸规格与入口通道一致。所述冷却空气出口通道内部两侧分别设有传感器模块，模块中分别设有温度、电压以及烟雾浓度传感器，对电池模组内的温度、电压以及烟雾浓度进行监测。附图说明图1为一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构左视图。图2为一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构俯视图(无顶盖)。图3为一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构右视图。图4为电池包中电池模组及其周围隔板的结构立体图。图5为单个动力电池模组下方冷却空气进口通道的结构立体图。图6为一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构立体图(无顶盖)。图7为新型结构与传统结构中电池模组的平均温度对比图。图8为新型结构与传统结构中电池模组中单体电池之间的最大温差对比图。图中：1-第一层冷却空气进口通道、2-第二层冷却空气进口通道、3-风扇基座、4-小型风扇、5-电池固定板、6-电池模组隔板、7-传感器模块、8-电池、9-冷却空气出口通道、10-通风孔、11-通风通道。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：如图所示，一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构由多个圆柱形动力电池模组及其组件构成，电池(8)被固定在固定板(5)的卡位上，固定板上设有多个圆形通风孔。电池包下侧设有双层冷却空气入口通道(1)(2)，两层通道被留有圆形通道的隔板隔开。具有三片塑料扇叶的小型风扇(4)至于第二层通道内部，位置分别与上方电池模组的中心位置相对应，风扇基座(3)与电池模组底部外壳一体。电池模组与电池模组之间由隔板隔开，模组隔板(6)上设有与入口通道形状一致的通风通道(11)以及四个圆形通风孔(10)。电池包上侧设有单层冷却空气出口通道(9)，通道内部分别在两侧设有多个传感器模块(7)。该结构可以应用于多种圆柱形电池包的冷却系统，通道尺寸的宽度与高度可以根据具体电池包中电池的尺寸、数量、产热情况、排列间隔等参数具体确定。电池与电池之间均由镍片进行串并联连接，电池模组与电池模组之间可以通过电池模组隔板上方预设的通风通道进行电连接。风扇叶片(4)采用了轻质塑料，以便较低的空气流速也可以驱动其低速旋转，叶片的数量为三片，被固定在圆形基座(3)上，叶片与基座之间涂有润滑油。风扇扇叶的大小可以根据电池模组的具体尺寸和冷却需求进行更改，风扇扇叶半径越大，产生的向上涡流越大。电池模组与电池模组之间设有塑料隔板(6)，隔板与电池固定板(5)一体，可以在个别电池发生热失控时延缓其传播。电池模组的右侧面留有长方形通风口(11)以及通风孔(10)，使横向布置的电池模组与冷却空气入口通道一起形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于，由多个圆柱形电池模组(8)构成，电池模组之间由隔板(6)隔开，每一横排的电池模组之间隔板上设有通风通道(11)以及通风孔(10)，从而使每一排电池模组都成为一个相对独立的冷却空间；冷却空气入口通道贯穿整个电池包底部，每一排电池模组的冷却空气进口通道同样相对独立；冷却空气进口通道为双层结构，第一层通道(1)与电池所处空间为一体用于冷却，第二层通道(2)内设有多个风扇用于产生向上涡流(4)，每一个风扇的位置均与其上方的电池模组中心位置相对应，基座(3)与电池包底部外壳一体；两层通道中间隔板上设有的圆形通风通道使上下两层通道局部联通；进口通道上方设有电池固定板(5)，与电池模组外侧隔板或外壳为一体，板上设有多个电池卡位以及通风孔；冷却空气出口通道(9)贯穿整个电池包上方，通道内对应电池模组位置设置多个传感器模块(7)。

【技术特征摘要】
1.一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于，由多个圆柱形电池模组(8)构成，电池模组之间由隔板(6)隔开，每一横排的电池模组之间隔板上设有通风通道(11)以及通风孔(10)，从而使每一排电池模组都成为一个相对独立的冷却空间；冷却空气入口通道贯穿整个电池包底部，每一排电池模组的冷却空气进口通道同样相对独立；冷却空气进口通道为双层结构，第一层通道(1)与电池所处空间为一体用于冷却，第二层通道(2)内设有多个风扇用于产生向上涡流(4)，每一个风扇的位置均与其上方的电池模组中心位置相对应，基座(3)与电池包底部外壳一体；两层通道中间隔板上设有的圆形通风通道使上下两层通道局部联通；进口通道上方设有电池固定板(5)，与电池模组外侧隔板或外壳为一体，板上设有多个电池卡位以及通风孔；冷却空气出口通道(9)贯穿整个电池包上方，通道内对应电池模组位置设置多个传感器模块(7)。2.根据权利要求1所述的一种具有均流作用的并行式风冷电池包结构，其特征在于：所述双层冷却空气入口通道均为长方形通道；从第一层通道流入的冷却空气直接与圆柱形电池接触；从第二层通道流入的冷却空气逐次驱动风扇扇叶产生向上涡流；当电池模组中电池直径为d，电池模组每一列的电池数量为n，电池间距为h时，每一层入口通道的宽度为(d×n+h×(n-1)+18)mm，高度在15mm～25mm之间。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪常伟，潘帅，汪硕峰，王兵，孙洁洁，戚朋飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11