一种锂离子电池包导热冷却结构及其工作方法与流程

专利2025-07-12  3


本发明涉及锂离子电池包散热,具体为一种锂离子电池包导热冷却结构及其工作方法。


背景技术:

1、储能技术是当前电力系统中不可或缺的组成部分。储能技术可用于实现平衡供电负荷、削峰填谷、改善电能质量等。其中,电化学储能系统因其稳定性高、能量转换效率高等优点备受青睐。这种系统能弥补新能源发电的间歇性和不稳定性,而且可以灵活部署在各种规模的场景中,实现广泛应用,电池在充放电过程中会产生大量热量,尤其随着各行业对电力需求的增加,电池容量增大且排列紧密,导致热量散失困难。长期在高温环境下工作会加速电池寿命衰减并增加热失控风险,存在安全隐患。因此,为保证锂离子电池的安全运行,需配以冷却结构以满足其长效使用需求。

2、现有锂离子电池包的冷却结构,如公告号“cn115498311a”,名为一种锂离子电池包用多方向散热结构,其包括电池包外壳,电池包外壳侧壁上开设有矩形槽,矩形槽内壁中转动安装有中心转轴,中心转轴侧壁上固定安装有散热板,散热板上端部开设有板槽,板槽内部滑动安装有防尘板,电池包外壳内侧壁上开设有t形槽,电池包外壳与散热板相邻的侧壁上开设有圆槽,侧壁上对称开设有内槽,升降机构包括升降板,升降板滑动内设在容纳槽中,升降板侧壁上对称开设有第一滑槽,两个第一滑槽内壁中均开设有第二滑槽,两个第一滑槽内部均滑动安装有滑块,两个滑块相对端上均固定安装有第二挤压弹簧。

3、但是,上述装置虽能调整风机的散热位置,但依旧是对电芯进行局部降温,效果不佳,且受传统风机影响,其风力主要集中在中部,四周扩散风较小,导致包内散热不均,为此,我们提供一种锂离子电池包导热冷却结构及其工作方法。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂离子电池包导热冷却结构及其工作方法,以解决上述背景技术中提出的现有的装置虽能调整风机的散热位置,但依旧是对电芯进行局部降温,效果不佳,且受传统风机影响,其风力主要集中在中部,四周扩散风较小,导致包内散热不均的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种锂离子电池包导热冷却结构,包括锂电池基座,所述锂电池基座的内部设置有下限位槽,下限位槽设置有九个,且九个下限位槽呈三行三列阵列分布,所述锂电池基座的下表面设置有与下限位槽对位的下通风槽,且下通风槽与下限位槽相连通,所述下限位槽的内部设置有锂电池电芯,所述锂电池基座的上方安装有锂电池上盖,所述锂电池上盖的内部设置有与下限位槽对位的上限位槽,所述锂电池上盖的上表面设置有与上限位槽对位的上通风槽,且上通风槽与上限位槽相连通,所述锂电池基座的前端设置有进风连接端,所述进风连接端后端的下方设置有下进风道,所述进风连接端后端的上方设置有上进风道,所述锂电池基座的后端设置有出风连接端,所述出风连接端的下方设置有下出风道,所述出风连接端的上方设置有上出风道,所述进风连接端和出风连接端的端面上均设置有两个风机定位槽,所述进风连接端和出风连接端内部的两侧均安装有广角风机,所述上进风道的上表面安装有接线母排,所述接线母排的上方安装有控制盒,所述锂电池上盖和锂电池基座的连接处设置有连接通孔,且连接通孔设置有多个,所述锂电池上盖和锂电池基座之间通过连接通孔和螺钉连接,进风连接端和出风连接端内的风机分别采用鼓风扇叶和抽风扇叶作为风叶,由进风连接端利用鼓风扇叶向电池包内引风,配合出风连接端内的抽风扇叶向电池包外抽风,以显著提升散热效果,电池包在组装时,首先将锂电池电芯置于锂电池基座的下限位槽内,之后盖合锂电池上盖,依靠螺钉配合锂电池上盖和锂电池基座上对位的连接通孔实现两者的固定,从而包夹定位锂电池电芯,之后将锂电池电芯与上进风道上的接线母排接线,完毕后利用上进风道和下进风道两侧的l型插接槽与锂电池基座和锂电池上盖上的l型插接板滑插连接,直至进风连接端贴靠至锂电池基座端面,之后将出风连接端置于锂电池基座的另一端,并利用连接片和螺栓将其与上进风道和下进风道锁紧,以实现进风连接端、出风连接端与锂电池基座的装配。

3、优选的,所述锂电池基座中部的两侧均设置有窄流段,所述窄流段的外壁上设置有中部进风隔网。

4、优选的,所述广角风机的前端安装有电机支撑网,所述广角风机后端的中间位置处设置有主进排风罩,所述广角风机后端的四角为倒角切面,所述倒角切面上设置有辅进排风罩,所述电机支撑网的内部安装有电机,所述电机的输出端上安装有传动主轴,所述传动主轴的外壁上安装有主动伞齿,所述主动伞齿的前端设置有主风扇,所述传动主轴的端部通过第一轴承座与主进排风罩转动连接,所述辅进排风罩的内部安装有第二轴承座,所述第二轴承座的内侧上安装有从动轴,所述从动轴的外壁上安装有辅风扇,所述从动轴的端部安装有从动伞齿,且从动伞齿与主动伞齿啮合传动连接,广角风机运行时,由电机带动传动主轴以及传动主轴上的主风扇旋转,同时通过主动伞齿和从动伞齿的配合,可带动周身向外侧倾仰的辅风扇运行,利用辅风扇以弥补常规风机缺陷。

5、优选的,所述广角风机的端面安装有定位框,所述风机定位槽和定位框的四角均设置有定位通孔,且风机定位槽和定位框之间通过定位通孔和螺钉连接。

6、优选的,所述下出风道、上出风道以及下进风道、上进风道的端部均设置有连接片,相邻所述连接片之间通过螺栓连接。

7、优选的,所述下进风道和上进风道两侧的内部均设置有l型插接槽,所述锂电池基座的底面和锂电池上盖的顶面两侧均设置有l型插接板,所述下进风道和上进风道通过l型插接槽分别与锂电池基座和锂电池上盖上的l型插接板滑插连接。

8、优选的,所述下进风道和上进风道的后端均设置有插接凸条,且下出风道和上出风道上设置有与插接凸条对应的插槽。

9、优选的,所述下限位槽和上限位槽的内壁上均设置有阻燃棉条。

10、优选的,相邻所述锂电池电芯之间设置有间隙流道,所述间隙流道的内部设置有多组导风板,每组导风板设置有两个,且呈v型夹角设置。

11、优选的,一种锂离子电池包导热冷却结构的工作方法,包括以下步骤:

12、步骤一:驱动电池包进风连接端和出风连接端内的广角风机同步运行,其中,进风连接端和出风连接端内的广角风机分别采用鼓风扇叶和抽风扇叶作为风叶,广角风机运行时,由电机带动传动主轴以及传动主轴上的主风扇旋转,同时由传动主轴外壁的主动伞齿与四周的四个从动伞齿传动,带动从动轴上的辅风扇旋转,依靠主风扇向锂电池基座和锂电池上盖间形成的间隙引排风,而位于四周的辅风扇则将风引入电池包的上下风道内,从而形成由中心风对锂电池电芯中部散热,上下风对锂电池电芯底面的电极端辅助散热的效果;

13、步骤二:由主风扇产生的中心风进入锂电池基座和锂电池上盖间形成的间隙后,风沿锂电池电芯间的间隙流道向出风连接端流窜,间隙流道内排布有呈v型夹角设置的导风板,风经过时通过狭管效应提高流速,加快带离热量,锂电池电芯中部为高热源位点,锂电池基座中部采用窄流段结构,加剧了中部狭管效应,同时窄流段上开设有中部进风隔网,在出风连接端内广角风机的抽风作用下,使电池包中部增加引风结构,加速中心散热效果。

14、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

15、本发明通过在锂离子电池包两端设置进风连接端和出风连接端,并且在电池包的上方和下方设置与进风连接端和出风连接端相连通的风道结构,进风连接端和出风连接端内均设置有特制的广角风机,且进风连接端和出风连接端内的风机分别采用鼓风扇叶和抽风扇叶作为风叶,由进风连接端利用鼓风扇叶向电池包内引风,配合出风连接端内的抽风扇叶向电池包外抽风,以显著提升散热效果,广角风机运行时,由电机带动传动主轴以及传动主轴上的主风扇旋转,同时通过主动伞齿和从动伞齿的配合,可带动周身向外侧倾仰的辅风扇运行,利用辅风扇以弥补常规风机风力主要集中在中部,四周风力较低的问题,过程中主风扇能够向锂电池基座和锂电池上盖间形成的间隙引排风,而位于四周的辅风扇则将风引入电池包的上下风道内,从而形成由中心风对锂电池电芯中部散热,上下风对锂电池电芯底面的电极端辅助散热的效果,保证了电池包内散热的均匀性,解决了现有装置虽能调整风机的散热位置,但依旧是对电芯进行局部降温,效果不佳,且受传统风机影响,其风力主要集中在中部,四周扩散风较小,导致包内散热不均的问题。本发明通过在相邻锂电池电芯的间隙流道内排布呈v型夹角设置的导风板,风经过时可通过狭管效应提高流速,以加快带离热量,而锂电池电芯排布后,因相邻电芯热量会相互影响堆积,而位于中部的电芯受四周电芯热量影响,往往温度最高,故锂电池基座中部采用窄流段结构,缩小了流道,使得风在经过时可进一步通过狭管效应加快流速,快速降低中部电芯热量,同时窄流段上开设有中部进风隔网,在出风连接端内广角风机的抽风作用下,使电池包中部增加引风结构,加速中心散热冷却效果。该电池包为嵌套式组装结构,组装时首先将锂电池电芯置于锂电池基座的下限位槽内,之后盖合锂电池上盖,依靠螺钉配合锂电池上盖和锂电池基座上对位的连接通孔实现两者的固定,从而包夹定位锂电池电芯,之后将锂电池电芯与上进风道上的接线母排接线,完毕后利用上进风道和下进风道两侧的l型插接槽与锂电池基座和锂电池上盖上的l型插接板滑插连接,直至进风连接端贴靠至锂电池基座端面,之后将出风连接端置于锂电池基座的另一端,并利用连接片和螺栓将其与上进风道和下进风道锁紧,以实现进风连接端、出风连接端与锂电池基座的装配,各结构间为逐层嵌套式结构,环环相扣,保证了结构强度的同时,使得各部分可独立更换,降低了后续维护成本,而上下风道结构,不仅使得电芯能更好的实现均匀散热,同时在电池包受到冲击时,上下风道的空腔结构可起到辅助缓冲的效果,避免电芯部直接遭受冲击,提高了电池包的安全性。


技术特征:

1.一种锂离子电池包导热冷却结构,包括锂电池基座(1),其特征在于:所述锂电池基座(1)的内部设置有下限位槽(24),下限位槽(24)设置有九个,且九个下限位槽(24)呈三行三列阵列分布,所述锂电池基座(1)的下表面设置有与下限位槽(24)对位的下通风槽(23),且下通风槽(23)与下限位槽(24)相连通,所述下限位槽(24)的内部设置有锂电池电芯(19),所述锂电池基座(1)的上方安装有锂电池上盖(3),所述锂电池上盖(3)的内部设置有与下限位槽(24)对位的上限位槽(28),所述锂电池上盖(3)的上表面设置有与上限位槽(28)对位的上通风槽(22),且上通风槽(22)与上限位槽(28)相连通,所述锂电池基座(1)的前端设置有进风连接端(5),所述进风连接端(5)后端的下方设置有下进风道(6),所述进风连接端(5)后端的上方设置有上进风道(7),所述锂电池基座(1)的后端设置有出风连接端(10),所述出风连接端(10)的下方设置有下出风道(11),所述出风连接端(10)的上方设置有上出风道(12),所述进风连接端(5)和出风连接端(10)的端面上均设置有两个风机定位槽(8),所述进风连接端(5)和出风连接端(10)内部的两侧均安装有广角风机(9),所述上进风道(7)的上表面安装有接线母排(15),所述接线母排(15)的上方安装有控制盒(16),所述锂电池上盖(3)和锂电池基座(1)的连接处设置有连接通孔(21),且连接通孔(21)设置有多个,所述锂电池上盖(3)和锂电池基座(1)之间通过连接通孔(21)和螺钉连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:所述锂电池基座(1)中部的两侧均设置有窄流段(2),所述窄流段(2)的外壁上设置有中部进风隔网(4)。

3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:所述广角风机(9)的前端安装有电机支撑网(908),所述广角风机(9)后端的中间位置处设置有主进排风罩(904),所述广角风机(9)后端的四角为倒角切面(903),所述倒角切面(903)上设置有辅进排风罩(905),所述电机支撑网(908)的内部安装有电机(909),所述电机(909)的输出端上安装有传动主轴(910),所述传动主轴(910)的外壁上安装有主动伞齿(911),所述主动伞齿(911)的前端设置有主风扇(912),所述传动主轴(910)的端部通过第一轴承座(906)与主进排风罩(904)转动连接,所述辅进排风罩(905)的内部安装有第二轴承座(907),所述第二轴承座(907)的内侧上安装有从动轴(913),所述从动轴(913)的外壁上安装有辅风扇(914),所述从动轴(913)的端部安装有从动伞齿(915),且从动伞齿(915)与主动伞齿(911)啮合传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:所述广角风机(9)的端面安装有定位框(901),所述风机定位槽(8)和定位框(901)的四角均设置有定位通孔(902),且风机定位槽(8)和定位框(901)之间通过定位通孔(902)和螺钉连接。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:所述下出风道(11)、上出风道(12)以及下进风道(6)、上进风道(7)的端部均设置有连接片(13),相邻所述连接片(13)之间通过螺栓(14)连接。

6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:所述下进风道(6)和上进风道(7)两侧的内部均设置有l型插接槽(17),所述锂电池基座(1)的底面和锂电池上盖(3)的顶面两侧均设置有l型插接板(20),所述下进风道(6)和上进风道(7)通过l型插接槽(17)分别与锂电池基座(1)和锂电池上盖(3)上的l型插接板(20)滑插连接。

7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:所述下进风道(6)和上进风道(7)的后端均设置有插接凸条(18),且下出风道(11)和上出风道(12)上设置有与插接凸条(18)对应的插槽。

8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:所述下限位槽(24)和上限位槽(28)的内壁上均设置有阻燃棉条(25)。

9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池包导热冷却结构,其特征在于:相邻所述锂电池电芯(19)之间设置有间隙流道(26),所述间隙流道(26)的内部设置有多组导风板(27),每组导风板(27)设置有两个,且呈v型夹角设置。

10.一种锂离子电池包导热冷却结构的工作方法,基于权利要求9所述的一种锂离子电池包导热冷却结构实现,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明公开了一种锂离子电池包导热冷却结构及其工作方法,涉及锂离子电池包散热技术领域,该锂离子电池包导热冷却结构包括锂电池基座,所述锂电池基座的内部设置有下限位槽,下限位槽设置有九个,且九个下限位槽呈三行三列阵列分布,所述锂电池基座的下表面设置有与下限位槽对位的下通风槽,且下通风槽与下限位槽相连通,所述下限位槽的内部设置有锂电池电芯,所述锂电池基座的上方安装有锂电池上盖,所述锂电池上盖的内部设置有与下限位槽对位的上限位槽,本方案解决了现有装置虽能调整风机的散热位置,但依旧是对电芯进行局部降温,效果不佳,且受传统风机影响,其风力主要集中在中部,四周扩散风较小,导致包内散热不均的问题。

技术研发人员:陈旭海,邵振华,叶春,陈佳桥,张健,戴洪武,陈铁铮
受保护的技术使用者:福建省闽投配售电有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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