一种具有风道结构的电池包及风冷方法与流程

1.本发明属于电池技术领域，涉及一种具有风道结构的电池包及风冷方法。


背景技术：

2.目前新能源领域逐渐发展，更多的集装箱储能技术被广泛的应用于各个领域。市场竞争更加激烈，容量更大，电压更高，电流更大的集装箱开始出现，而电池包是其中必不可少的部分，电流的升高，导致电池包在工作时产生的热量更大，传统自然散热方式已达不到要求，从而引入了风冷和液冷。传统风冷往往是每个电池包都带有风扇，在前面板吹风及吸风。传统的液冷散热方式采用在电池模组底部增加液冷板，液冷板中通冷却液的方式对电池模组进行冷却，模组和液冷板之间贴有导热效果较好的导热硅胶垫，使用液冷的方式虽然能完成电池包的散热冷却工作，但是液冷系统的结构复杂，制造成本以及使用成本均偏高，更为重要的是，在电池箱体内的循环冷却液一旦发生泄露与电池系统中的带电部分接触将极有可能引起严重的安全事故，同时，液冷板放置在电池模组下方，散热不均匀，局部温差较大，散热效果较差。
3.现有电池包结构复杂，散热结构空间大，需要风扇供风，因此，如何提供一种电池包具有散热结构占地小，充分利用空间，成本低，成为目前迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有风道结构的电池包及风冷方法，通过设置第一控风元件、散热元件和第二控风元件，无需在电池包上安装风扇，对风道进行优化，达到多风道效果，具有结构简单、充分利用空间和散热效果好等特点。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：第一方面，本发明提供了一种具有风道结构的电池包，包括箱体以及设置于箱体内的电池模组，所述箱体的相对侧壁上均设置第一控风元件，所述第一控风元件上设置有第一通风部；空气由一侧所述第一控风元件进入箱体，流经所述电池模组后由另一侧所述第一控风元件排出箱体排出。
6.作为本发明的一个优选技术方案，所述具有风道结构的电池包包括至少两排所述电池模组，相邻的所述电池模组之间设置有至少一个第二控风元件，所述第二控风元件上设置有第二通风部，空气由所述第二控风元件流经电池模组。
7.作为本发明的一个优选技术方案，所述第一控风元件包括至少两个所述第一通风部，所述第一通风部设置有通风口，所述第一通风部沿每排所述电池模组的电芯排列方向设置且各所述第一通风部的通风面积发生变化。
8.优选地，各所述第一通风部的通风面积依次减小。
9.作为本发明的一个优选技术方案，所述第二控风元件包括至少两个所述第二通风部，所述第二通风部设置有通风口，所述第二通风部沿每排所述电池模组的电芯排列方向设置且各所述第二通风部的通风面积发生变化。
10.优选地，各所述第二通风部的通风面积依次减小。
11.作为本发明的一个优选技术方案，通过减小第一通风部的通风口和/或第二通风部的通风口的竖向尺寸以减小通风面积，通过减小第一通风部的通风口和/或第二通风部的通风口的横向尺寸以减小通风面积，或者，通过减小第一通风部的通风口和/或第二通风部的通风口的数量以减小通风面积。
12.作为本发明的一个优选技术方案，所述第一控风元件为所述箱体侧壁的一部分，或者，所述箱体的侧壁包括具有开口的通风框体，所述第一控风元件可拆卸地设置于所述通风框体上。
13.优选地，所述通风框体包括一体成型或分体的朝向箱体内部凹陷的边框，所述边框与所述第一控风元件的边缘贴合连接。
14.作为本发明的一个优选技术方案，所述电池模组包括依次排列的至少两个电芯，相邻的所述电芯之间设置有散热元件，所述通风口的位置与散热元件的位置至少部分重叠。
15.优选地，所述电池模组包括两个端板，所述端板之间用于放置所述电芯，所述端板与相邻的电芯之间均设置所述散热元件。
16.优选地，所述散热元件呈中空结构，空气流经所述中空结构将电芯表面热量带走。
17.作为本发明的一个优选技术方案，所述箱体包括上盖、控制面板和底板，所述上盖包括盖板和所述相对的侧壁，所述盖板具有覆盖电池模组的上表面和与所述控制面板相对的侧面，所述控制面板、底板、上盖相互拼合形成所述的箱体，所述电池模组与控制面板电性连接。
18.第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的具有风道结构的电池包的风冷方法，所述风冷方法包括：空气由一侧第一控风元件的第一通风部进入箱体，空气流经电池模组将热量带出后，由另一侧第一控风元件的第一通风部排出，对电池模组进行散热。
19.作为本发明的一个优选技术方案，所述风冷方法具体包括以下步骤：空气由一侧第一控风元件进入电池包，吹入电池模组的散热元件内，散热元件与电芯接触传热，空气将散热元件内的热量带出，然后经由第二控风元件进入下一个电池模组的散热元件内，经由另一侧的第一控风元件排出进入外部风道，完成散热。
20.需要说明的是，本发明中电池包的外部风道可以是电池架的通风管道，最终热空气通过通风管道上设置的风扇将热空气排出，完成散热过程。
21.本发明通过通风框体发生形变形成向内凹陷的边框与第一控风元件密封设置，所述第一控风元件能够可拆卸设置，在安装状态下，第一控风元件通过具有一定的形变量，在安装时能够通过部分形变，达到良好的密封效果，避免缺口造成漏风的问题，或者，向内凹陷的边框可拆卸的与通风框体或第一控风元件组装，同样达到密封的目的。
22.此外，通过控风元件可拆卸设置，能够通过更换不同通风面积的控风元件，从而调节风量。
23.需要说明的是，本发明中控制面板是控制电池模组充放电的汇总接线板。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过利用第二控风元件结合第一控风元件，以及散热元件，有效优化了风
道结构，达到多风道效果，取代了传统风冷结构中电池模组之间的风道或导冷管，减小了电池包的体积。进一步地，通过调节控风元件中的通风口面积进而控制风量，同时通风口面积采用渐变的形式，使各个风口的通风量产生差异，让每个电芯处的散热效果保持一致，解决了电池箱前后电芯散热不均的问题，使模组整体温度均衡，降低电芯之间的温差，具有结构简单、成本低、散热效果好和体积小等特点，有效提高电池包的使用寿命。
附图说明
25.图1为本发明一个具体实施方式中提供的电池包的外观示意图；图2为本发明一个具体实施方式中提供的电池包的分解示意图；图3为本发明一个具体实施方式中提供的上盖的安装结构示意图；图4为本发明一个具体实施方式中提供的电池模组的结构示意图；图5为本发明一个具体实施方式中提供的电池包的横向截面示意图；图6为本发明一个具体实施方式中提供的通风口长度变化的第一控风元件的结构示意图，阴影部分代表设置于第一通风部的通风口；图7为本发明一个具体实施方式中提供的通风口宽度变化的第一控风元件的结构示意图；图8为本发明一个具体实施方式中提供的风孔数量变化的第一控风元件的结构示意图；图9为本发明一个具体实施方式中提供的第一控风元件与侧壁分体结构示意图。
26.其中，1-上盖；101-盖板；102-侧壁；2-电池模组；201-端板；202-第一电芯；203-散热元件；204-第二电芯；3-第一控风元件；301-第一通风部；4-第二控风元件；5-底板；6-控制面板。
具体实施方式
27.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
30.在一个具体实施方式中，本发明提供了一种电池包，如图1、图2和图4所示，所述具
有风道结构的电池包包括箱体以及设置于箱体内的电池模组2；如图1至图3所示，所述箱体包括上盖1，所述上盖1包括盖板101以及相对设置的两个侧壁102，所述盖板101具有覆盖电池模组2的上表面和与所述控制面板6相对的侧面。所述箱体的相对侧壁102上均设置第一控风元件3，第一控风元件32上设置有第一通风部301，空气由一侧第一控风元件3进入箱体，由另一侧第一控风元件3排出箱体。
31.进一步，电池模组2采用双排或多排，相邻所述电池模组2之间设置有至少一个第二控风元件4，第二控风元件4包括第二通风部，利用第二控风元件4，结合第一控风元件3，有效优化了风道结构，达到多风道效果，取代了传统风冷结构中的风道或导冷管，并且极大程度地减小了电池包的体积。
32.进一步，如图6所示，第一控风元件3包括至少两个第一通风部301，第一通风部301依次沿所述第一控风元件3的长度方向设置，亦即沿电芯排列方向设置，第一通风部301设置有至少一个通风口，例如，通风口地形状可以为矩形。
33.进一步地，所述第一通风部301的通风面积发生变化，例如，可以为依次减小，如图6所示，通过减小第一通风部301的通风口的竖向尺寸以减小通风面积，或者，如图7所示，通过减小第一通风部301的通风口的横向尺寸以减小通风面积，或者，如图8所示，通过减小第一通风部301的通风口的数量以减小通风面积，或者，通过减小第一通风部301的通风口的的截面积以减小通风面积（未示出）。
34.进一步地，所述第一控风元件3的结构与第二控风元件4的结构可以相同，也可以在材质、通风部尺寸、数量、形状等方面不同。
35.通过控制第一控风元件3的第一通风部301和第二控风元件4的第二通风部的通风面积，从而能够控制和调节风量，使模组整体温度均衡，降低电芯之间的温差，具有结构简单、成本低、散热效果好和体积小等特点，有效提高电池包的使用寿命。
36.示例性地，电池模组2包括至少两个电芯，如图4所示的第一电芯202和第二电芯204；其中，第一电芯202和第二电芯204之间设置有散热元件203。具体地，散热元件203为中空结构，空气流经所述中空结构将电芯热量带走。
37.进一步，电池模组2还包括端板201，所述端板201与相邻的电芯之间也可以设置散热元件203。
38.进一步地，所述通风部的位置与散热元件203的位置至少部分重叠，也可以是完全对应，以提高散热效果。
39.示例性地，所述第一控元件3可以与侧壁1021022一体成型或分体连接，例如，如图2和图9所示，所述侧壁102上为具有开口的通风框体，所述第一控风元件3可拆卸地设置于所述通风框体上。
40.所述通风框体发生形变形成向内凹陷的边框与第一控风元件3密封，而且第一控风元件3能够可拆卸设置，在安装状态下，第一控风元件3具有一定的形变量，能够通过部分形变与通风框体向内凹陷的边框贴合，达到良好的密封效果，避免缺口造成漏风的问题，此外，通过控风元件可拆卸设置，能够通过更换不同通风面积的控风元件，从而调节风量。
41.具体地，所述箱体还包括底板5和控制面板6，所述控制面板6、底板5和上盖1相互拼合形成所述的箱体。其中，所述电池模组2与控制面板6电性连接，控制面板6是控制电池模组2充放电的汇总接线板。
42.示例性地，本发明还提供一种上述电池包的风冷方法，所述风冷方法包括以下步骤：如图5所示，空气由一侧第一控风元件3进入电池包，吹入电池模组2的散热元件203内，空气将散热元件203内的热量排出，然后经由第二控风元件4进入下一个电池模组2的散热元件203内，经由另一侧的第一控风元件3排出进入外部风道。其中，外部风道可以是电池架的通风管道，最终通过通风管道上设置的风机将热空气排出，完成一次散热过程。
43.可选地，通风面积小的第一通风部301和/或第二通风部靠近外部风道，进一步提高散热效果。
44.通过一个具体实施方式，本发明通过利用第二控风元件4结合第一控风元件3，以及散热元件203，有效优化了风道结构，达到多风道效果，取代了传统风冷结构中，电池模组2之间预留的风道或导冷管，减小了电池包的体积。进一步地，通过控风元件中的通风口面积控制风量，使模组整体温度均衡，降低电芯之间的温差，具有结构简单、成本低、散热效果好和体积小等特点，有效提高电池包的使用寿命。
45.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。