[發明專利]動力電池箱換熱結構

有效

• 申請號: 201010130624.7
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101789518A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 袁一卿
• 申請（專利權）人: 上海中科深江電動車輛有限公司
• 主分類號: H01M10/00
• 分類號: H01M10/00;H01M10/50
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及動力電池裝置技術領域，特別涉及動力電池箱結構技術領域，具體是指一種 動力電池箱換熱結構，適用于純電動或混合動力車輛的電池組的熱管理，尤其適用于水平布 置的電池組的熱管理。

背景技術

采用二次電池作為車載能源的電動汽車和混合動力汽車已成為擺脫對石油的依賴、減小 污染物排放、實現可持續發展的重要措施之一。目前，鎳氫電池(Ni-MH)主要用于混合動 力汽車，而鋰離子(Li-ion)電池尤其是磷酸鐵鋰電池(LiFePO₄)和聚合物鋰離子(Lithium ion?polymer)電池主要用于純電動汽車。

為滿足快速充電和續駛里程的要求以及爬坡、急加速等工況下的車輛性能，這些動力電 池不僅需要高功率輸出，還要求有大容量。為此，常見的做法是將多個電池單體串聯或并聯 在一起構成電池模塊，再把多個電池模塊串聯或并聯在一起構成電池組。由于目前動力電池 比功率和比能量都有待提高，為滿足車輛的續駛里程和性能要求使得電池組的體積和重量都 較大，在車輛上的布置常常無法集中在一處，在實際工程中一般整車的動力電池系統由一個 以上的電池箱構成，這些電池箱的形狀多種多樣，尚未形成統一的標準。

在電池充放電的過程中由于電池內阻的存在電池單體內部會產生大量的熱，如果這些熱 量不及時排出，將會導致電池單體的溫度升高，使電池的性能和壽命受到影響，這種情況下 需要對電池箱進行冷卻。另一方面，在溫度極低的嚴寒環境中動力電池的容量和充放電能力 都會急劇減小，為了使電池盡快恢復到理想的工作溫度，需要對電池箱進行加熱。因此，一 般而言電池箱需要設計高效、可靠、緊湊的換熱系統，并且根據電池的溫度對其進行冷卻或 加熱。

現有的電池箱設計及專利一般僅考慮了冷卻的要求，對加熱很少予以考慮。冷卻的方案 一般是用空氣作為工作介質，空氣的來源包括行李箱、座艙或車外。從車外引入空氣受到環 境影響較大，空氣的清潔度、濕度等均有可能不滿足要求，需要對其進行過濾和除濕，增加 了系統的復雜性。從行李箱引入空氣的問題是其溫度較高，在炎熱的夏季對電池的冷卻效果 不佳。因此，從人員座艙引入空氣是最佳選擇，人員能承受的最高溫度低于電池的最佳工作 溫度的上限，而且艙內空氣是經過空氣濾清器的，作為冷卻介質是較為理想的。當然，缺點 是加重了空調系統的負荷，但這比為電池箱單獨加裝空調和過濾系統要經濟和緊湊得多。

目前電池箱熱管理方面的專利較多，但絕大多數專利有著諸多弊端，無法在工程中實際 利用，原因有幾個方面。一是采用太多構件，使電池箱龐大而笨重，無法在車輛尤其是小型 轎車和微型車上實現；二是多未考慮加熱的要求，而這是在嚴寒環境下電動汽車能夠正常工 作必需的；三是系統復雜，不符合汽車工程低成本、易制造、高可靠性的要求。

因此，需要一種動力電池箱換熱結構，其結構簡單、成本低、操控方便、兼顧冷卻和加 熱，從而解決純電動、混合動力車輛電池箱熱管理的問題，滿足電池對其工作溫度的苛刻要 求。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術中的缺點，提供一種動力電池箱換熱結構，該換熱結 構設計巧妙，結構簡單、成本低、操控方便、兼顧冷卻和加熱，從而解決純電動、混合動力 車輛電池箱熱管理的問題，滿足電池對其工作溫度的苛刻要求，提升了電池的性能，適于大 規模推廣應用。

為了實現上述目的，本發明的動力電池箱換熱結構，包括電池箱和至少一電池組，其特 點是，所述動力電池箱換熱結構還包括第一風門、第二風門、至少一空氣驅動元件、至少一 加熱元件、控制單元和溫度監測元件，所述溫度監測元件設置于所述電池組的電池模塊內， 所述電池組架設在所述電池箱的中部，所述電池組的上表面、下表面和側面分別與所述電池 箱的頂部、底部和側面之間具有頂部空間、底部空間和側面空間，所述加熱元件安設在所述 電池箱內，所述第一風門和所述第二風門設置在所述電池箱上，所述空氣驅動元件安設在所 述電池箱內朝向所述第二風門并與所述第二風門成銳角設置，所述控制單元電連接所述第一 風門、所述第二風門、所述空氣驅動元件、所述加熱元件和所述溫度監測元件。

較佳地，所述加熱元件設置在所述空氣驅動元件的下游且不妨礙所述第二風門的開啟。