[發(fā)明專利]一種具有均流作用的并行式風(fēng)冷電池包結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811292580.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN109346799B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)常偉;潘帥;汪碩峰;王兵;孫潔潔;戚朋飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/613
• 分類號(hào): H01M10/613;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/6557;H01M10/6563;H01M2/10
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發(fā)明提供了一種具有均流作用的并行式風(fēng)冷電池包結(jié)構(gòu)。電池包上側(cè)設(shè)有長(zhǎng)方形冷卻空氣入口通道。冷卻空氣入口通道設(shè)有雙層，兩層由隔板隔開，上層冷卻空氣入口通道由隔板以及電池固定板圍成，下層入口通道由隔板以及電池包底部外殼圍成，隔板中心部位有圓形鏤空通道。入口通道的第二層內(nèi)設(shè)有多個(gè)小型風(fēng)扇，其基座被固定在電池包底部外殼上。入口通道上方設(shè)有與隔板一體的電池固定板，固定板上設(shè)有電池卡位以及通風(fēng)孔。電池模組與模組之間設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有通風(fēng)孔以及長(zhǎng)方形通風(fēng)通道。電池包右上側(cè)設(shè)有冷卻空氣出口通道，通道內(nèi)設(shè)有傳感器模塊。本發(fā)明可以有效地縮小電池包中的溫度不一致性，從而降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是鋰離子電池包風(fēng)冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體是一種具有均流作用的并行式風(fēng)冷電池包結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染與能源消耗越來越嚴(yán)重，動(dòng)力電池在車輛領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常普及。電動(dòng)汽車的廣泛普及使人們對(duì)動(dòng)力電池的工作電流以及能量密度的要求越來越高，故含鎳量較高的三元電池受到了動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)以及電動(dòng)汽車制造企業(yè)的青睞。含鎳量較高的三元電池在其充放電過程中，尤其是高負(fù)荷工作條件下內(nèi)部產(chǎn)熱量很大，導(dǎo)致其工作時(shí)的溫度非常高，具備發(fā)生熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)此現(xiàn)象，風(fēng)冷、液冷、相變材料冷卻等多種多樣的冷卻方式被應(yīng)用于鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，從而對(duì)電池包中電芯的溫度進(jìn)行控制。其中制造成本最低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、目前應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬并行式空氣冷卻形式，但傳統(tǒng)的強(qiáng)制并行式風(fēng)冷結(jié)構(gòu)存在著嚴(yán)重的內(nèi)部空氣流量分配不均等問題，進(jìn)而使不同位置的電池存在較大的溫度差異。電池模組溫度的不一致性最終導(dǎo)致電池容量的不一致性，不僅會(huì)加快電池的容量和壽命損失，還會(huì)加大個(gè)別電池過充或過放現(xiàn)象發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

鑒于上述分析，為電池包和電池模組設(shè)計(jì)合理的并行式風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，是改善內(nèi)部空氣流動(dòng)性，降低電池溫度，提高電池溫度一致性和電池工作性能的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中提出的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有均流作用的并行式風(fēng)冷電池包結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與技術(shù)方案。該理念和技術(shù)方案可以應(yīng)用于多種圓柱形電池模組、電池包的熱管理系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)并行式鋰離子電池風(fēng)冷結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在電池包底部加入了冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)，目的是通過風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流將冷卻空氣入口通道內(nèi)快速流過的冷卻空氣卷入上方的電池間隙，從而改變電池模組內(nèi)部的流動(dòng)均勻性，進(jìn)而提高電池模組的溫度一致性，有效地延長(zhǎng)電池的使用壽命并保持其較高的使用能量。

一種具有均流作用的并行式風(fēng)冷電池包結(jié)構(gòu)，由多個(gè)圓柱形電池(8)構(gòu)成，多個(gè)單體電池通過電連接構(gòu)成電池模組，電池模組之間由隔板(6)隔開，每一橫排的電池模組之間隔板上設(shè)有長(zhǎng)方形通風(fēng)口(11)以及圓形通風(fēng)孔(10)，從而使每一排電池模組都成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的冷卻空間。冷卻空氣入口通道貫穿整個(gè)電池包底部，每一排電池模組的冷卻空氣入口通道同樣相對(duì)獨(dú)立。冷卻空氣入口通道為雙層結(jié)構(gòu)，第一層冷卻空氣入口通道(1)與電池所處空間為一體用于冷卻，第二層冷卻空氣入口通道(2)內(nèi)設(shè)有多個(gè)小型冷卻風(fēng)扇用于產(chǎn)生向上渦流(4)，每一個(gè)冷卻風(fēng)扇的位置均與其上方的電池模組中心位置相對(duì)應(yīng)，風(fēng)扇基座(3)與電池包底部外殼一體。兩層冷卻空氣入口通道中間隔板上設(shè)有的圓形通風(fēng)口使上下兩層通道局部聯(lián)通。冷卻空氣出口通道上方設(shè)有電池固定板(5)，與電池模組外側(cè)隔板或外殼為一體，板上設(shè)有多個(gè)電池卡位以及通風(fēng)孔。冷卻空氣出口通道(9)貫穿整個(gè)電池包上方，通道內(nèi)對(duì)應(yīng)電池模組位置設(shè)置多個(gè)傳感器模塊(7)。

所述的一種具有均流作用的并行式風(fēng)冷電池包結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述雙層冷卻空氣入口通道均為長(zhǎng)方形通道。從第一層冷卻空氣入口通道流入的冷卻空氣直接與圓柱形電池接觸；從第二層冷卻空氣入口通道流入的冷卻空氣逐次驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇的扇葉產(chǎn)生向上渦流。當(dāng)電池模組中電池直徑為d，電池模組每一列的電池?cái)?shù)量為n，電池間距為h時(shí)，每一層入口通道的寬度為(d×n+h×(n-1)+18)mm，高度在15mm～25mm之間。