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CN111029682A - 一种电动汽车动力电池散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车动力电池散热结构，包括电池组、电池包壳体、散热管道、冷却风扇、冷气阀门和出风阀门；所述电池组安装在电池包壳体内部，电池组包括多个单体电池模块；所述散热管道环形贴合在多个单体电池模块的表面，所述散热管道包括第一冷却管和第二冷却管，所述第一冷却管和第二冷却管并排设置，所述第一冷却管和第二冷却管中冷却液的流向相反，在第一冷却管和第二冷却管之间设有加热丝；所述冷却风扇、冷气阀门和出风阀门设置在电池包壳体上。本发明可以有效解决现有电池散热系统容易造成短路，散热效果不好，电池温度一致性差造成电池组内部损害的问题。

Description

一种电动汽车动力电池散热结构
技术领域
本发明涉及电动汽车动力电池组热管理系统技术领域，具体涉及一种电动汽车动力电池散热结构。
背景技术
动力电池作为储能装置元件，是电动汽车最为关键的核心部件，其性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能。为保证汽车续航里程，在提高单体电芯电量的同时，需要将单体电池芯紧密布置组成电池组。汽车在城市道路路况下行驶时，由于道路实际路况的未知性和偶然性，汽车时刻有可能进行起步、怠速、加速、减速等各类行驶工况。一系列的行驶工况在电动汽车中表现为动力电池组不断地进行充电与放电，如电动汽车在加速行驶时要求电池组进行大电流放电，在减速行驶时则对电池组进行反充电工况。锂离子电池组在充放电的循环工况下会生成大量的热，同时由于汽车上狭小的空间结构，大量单体电池通过串联或并联方式在电池箱中紧密排布在一起，造成电池组集聚的热量无法排出。如果电池组长时间工作可能会造成电池温度过高，超出正常工作范围，随着时间的累积及空间结构的影响将引起不均匀的热量聚集，从而导致动力电池温度不均衡，造成电芯之间的性能差异，导致电池性能下降，寿命缩短，同时各电池单体间制造和工作状态的差异性使得电池组温差较大，电池组较差的温度一致性又会反过来加剧电池组充放电状态的差异性，使电池组充放电一直处于热的恶性循环之中。
电池温度过高和温度不一致性会降低电池充放电的效率，影响电池性能的发挥，严重时会导致热失效和热爆炸，影响电池的可靠性和安全性。目前新能源电动汽车领域内，电池热管理系统按其冷却介质不同分为：风冷、液冷、热管冷却和相变材料冷却四种方式。风冷以低温空气为介质，对流换热系数低，冷却效果不佳。液冷以冷却液体为介质，但必须采取有效的绝缘措施，且温度一致性差。热管冷却和相变材料冷虽然能明显改善这些问题，但是其结构复杂，成本高，控制操作困难。基于此，有必要提出一种新的电动汽车动力电池散热结构以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电动汽车动力电池散热结构，以解决现有电池散热系统容易造成短路，散热效果不好，电池温度一致性差造成电池组内部损害的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动汽车动力电池散热结构，包括电池组、电池包壳体、散热管道、冷却风扇、冷气阀门和出风阀门；所述电池组安装在电池包壳体内部，电池组包括4个单体电池模块；所述散热管道螺旋环绕贴合在这4个单体电池模块的表面，所述散热管道包括第一冷却管和第二冷却管，所述第一冷却管和第二冷却管并排设置，所述第一冷却管和第二冷却管中冷却液的流向相反，在第一冷却管和第二冷却管之间设有加热丝；所述冷却风扇、冷气阀门和出风阀门设置在电池包壳体上。
作为优选的技术方案，所述电池包壳体为立方体。
作为优选的技术方案，所述单体电池模块由多个单体电池均匀排列，构成管柱状结构的电池组。
作为优选的技术方案，所述第一冷却管和第二冷却管的内壁设有曲面状突起。
作为优选的技术方案，所述第一冷却管和第二冷却管内设置有防冻液。
作为优选的技术方案，所述第一冷却管和第二冷却管由导热硅胶制成。
作为优选的技术方案，该散热结构与外部控制器通讯，所述冷却风扇、冷气阀门和出风口阀门通过继电器与控制器相接，控制器通过继电器来启动或关停风扇组或阀门。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明通过散热管道、冷却风扇、冷气阀门、出风口阀门之间的连接配合，有利于实现对电池组的风冷散热、冷却液降温、冷气强制冷却的共同作用，达到较全面和稳定的散热保护效果，有利于降低电池组系统内部的温度避免电池间的过大温差造成电池组的内部损害问题。
2、本发明的第一冷却管和第二冷却管内壁设有曲面状突起，增加了液体与管壁的接触面积，同时增强了液体内部扰动，不仅提高了冷却液与冷却液管的热交换效率，也提高了冷却液内部的热交换效率。
3、本发明同时设有加热丝，能实现对电芯的加热，确保电芯的工作温度在最佳范围内，从而提高电芯的使用性能和寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构内部示意图；
图2为本发明整体结构示意图；
图3为本发明整体结构侧视图；
图4为本发明电池组和散热装置示意图；
图5为本发明单体电池模块和散热装置正视图；
图6为本发明单体电池模块和散热装置后视图；
图7为本发明散热管道截面示意图；
图8为本发明整体结构功能示意图；
图9为本发明电池组和散热装置俯视图。
附图标号说明：
1-电池组，2-电池包壳体，3-散热管道，31-第一冷却管，311-第一冷却管进液口，312-第一冷却管出液口，32-第二冷却管，321-第二冷却管进液口，322-第二冷却管出液口，4-冷却风扇，5-冷气阀门，6-出风阀门，7-单体电池模块，8-加热丝；9-曲面状突起。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
请参阅图1-图8，本实施例提供的一种电动汽车动力电池散热结构，包括电池组1、电池包壳体2、散热管道3、冷却风扇4、冷气阀门5和出风阀门6；所述电池包壳体2为立方体，电池包壳体2的内部安装有电池组1，电池组1由多个单体电池模块7组成，所述单体电池模块7为立方体；所述散热管道3第一冷却管31和第二冷却管32组成，在第一冷却管31和第二冷却管32之间设有加热丝8；所述电池包壳体2的顶面安装有冷气阀门5，电池包壳体2的侧面分别安装有进冷却风扇4和出风阀门6。
更进一步说明，如图9所示，所述散热管道3的第一冷却管31和第二冷却管32螺旋环绕贴合在单体电池模块7表面，假设图9中从左上角的第一个单体电池模块按照逆时针方向分别编号为1号单体电池模块、2号单体电池模块、3号单体电池模块和4号单体电池模块，所述第一冷却管31和第二冷却管32先是螺旋环绕在1号单体电池模块上，绕出后依次螺旋环绕在2号单体电池模块、3号单体电池模块和4号单体电池模块，从而完成冷却管的设置；进一步的，所述第一冷却管31和第二冷却管32中的冷却液流向相反，如图8所示，所述第一冷却管31包括第一冷却管进液311和第一冷却管出液口312，所述第二冷却管32包括第二冷却管进液口321和第二冷却管出液口322，所述第一冷却管进液311和第二冷却管出液口322并排设置，所述第一冷却管出液口312和第二冷却管进液口321并排设置，从而达到两个冷却管内的液体流向相反的效果。并且，所述散热管道3循环设置，目的是降低电池组中的温度差，使电池组中的温度变得平均。
进一步，所述电池包壳体2侧面设置有进风口，进风口中设置有冷气风扇4，当温度高时可以给风扇通电进行风冷散热，此时开启出风阀门6，关闭冷气阀门5。
进一步，当温度过高时开启汽车空调打开冷气阀门5，关闭冷却风扇4，开启出风阀门6进行强制冷却。
进一步，在天气寒冷地区当汽车动力电池温度过低时，关闭一切散热装置，给加热丝8通电，加热散热管道3直到温度达到正常工作温度区间停止给加热丝8通电。
如图7为散热管道截面示意图，可以看到第一冷却管和第二冷却管为曲面状突起9，这是为了增加冷却液与管壁的接触面积，同时增强了液体内部扰动，冷却液与管壁之间进行充分地热交换，随着防冻液从冷却液管出口流出，将电池组的热量带出，不仅提高了冷却液与冷却液管的热交换效率，也提高了冷却液内部的热交换效率，从而达到更好的散热效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动汽车动力电池散热结构，其特征在于，包括电池组、电池包壳体、散热管道、冷却风扇、冷气阀门和出风阀门；所述电池组安装在电池包壳体内部，电池组包括4个单体电池模块；所述散热管道螺旋环绕贴合在这4个单体电池模块的表面，所述散热管道包括第一冷却管和第二冷却管，所述第一冷却管和第二冷却管并排设置，所述第一冷却管和第二冷却管中冷却液的流向相反，在第一冷却管和第二冷却管之间设有加热丝；所述冷却风扇、冷气阀门和出风阀门设置在电池包壳体上。
2.根据权利要求1所述电动汽车动力电池散热结构，其特征在于，所述电池包壳体为立方体。
3.根据权利要求1所述电动汽车动力电池散热结构，其特征在于，所述单体电池模块由多个单体电池均匀排列，构成管柱状结构的电池组。
4.根据权利要求1所述电动汽车动力电池散热结构，其特征在于，所述第一冷却管和第二冷却管的内壁设有曲面状突起。
5.根据权利要求1或4所述电动汽车动力电池散热结构，其特征在于，所述第一冷却管和第二冷却管内设置有防冻液。
6.根据权利要求1或4所述电动汽车动力电池散热结构，其特征在于，所述第一冷却管和第二冷却管由导热硅胶制成。
7.根据权利要求1所述电动汽车动力电池散热结构，其特征在于，该散热结构与外部控制器通讯，所述冷却风扇、冷气阀门和出风口阀门通过继电器与控制器相接，控制器通过继电器来启动或关停风扇组或阀门。
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