專利名稱：用于改善長條狀電池模塊散熱的設(shè)計結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)領(lǐng)域，具體地說是一種用于改善長條狀電池模塊散熱的設(shè)計結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來新能源汽車日益升溫，具有高效節(jié)能、低排放或零排放優(yōu)勢的電動汽車重新獲得了生機，并受到世界各國的廣泛重視，是國際節(jié)能環(huán)保汽車發(fā)展的主攻方向。動力電池作為電動汽車的核心零部件之一，其產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用越來越受到關(guān)注，對動力電池管理系統(tǒng)的要求也越來越高。鉛酸、鎳氫、鋰電池的應(yīng)用都還處于起步期或者發(fā)展期，具有很大完善提高的空間的同時也還存在很多問題。目前動力電池的應(yīng)用還有很多方面亟待解決與提高，主要表現(xiàn)為電池的一致性、電性能、安全性等幾個方面。其中一致性是制約電動汽車動力電池質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而溫度的一致性又是問題中很重要并且難解決的問題。重要是因為溫度的高低直接關(guān)系到電池的壽命長短以及電池的性能表現(xiàn)和安全性。為了達到較高的體積密度，動力電池在集成時往往采用長條形電池模塊結(jié)構(gòu)。對于采用風(fēng)冷的電池系統(tǒng)而言，由于電池模塊的尺寸較大，單體多，因此，要使得處于電池模塊中的不同位置中的各個電池都得到一樣的散熱條件就顯得比較困難。所以在使用少量風(fēng)機的情況下做散熱設(shè)計需要把電池包的散熱流場做均勻，也就是說不能某個單體處風(fēng)速過快，而另外某個單體處風(fēng)速相對過慢。因為風(fēng)冷的對流換熱系數(shù)跟流經(jīng)電池表面的風(fēng)速大小有直接的關(guān)系，大則散熱效果強，小則弱。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種用于改善長條狀電池模塊散熱的設(shè)計結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在對電池模塊散熱一致性上作出了有效改善。為解決本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出的第一種方案為一種用于改善長條狀電池模塊散熱的設(shè)計結(jié)構(gòu)，包括該電池模塊兩側(cè)的進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道，在所述進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道中至少一個的內(nèi)部焊接至少一個擋板，將該進風(fēng)風(fēng)道或出風(fēng)風(fēng)道均勻分成若干子風(fēng)道。作為本發(fā)明的進一步特征，在所述進風(fēng)風(fēng)道和電池模塊之間或出風(fēng)風(fēng)道和電池模塊之間間隔有鏤空縫隙的隔板，或以上兩邊分別間隔有鏤空縫隙的隔板。作為本發(fā)明的進一步特征，所述隔板上的鏤空縫隙是單孔的，該單孔從所述風(fēng)道入口方向到出口方向鏤空面積逐漸減小。作為本發(fā)明的進一步特征，所述隔板上的鏤空縫隙是多孔的，這些孔從所述風(fēng)道入口方向到出口方向鏤空孔的面積逐漸減小作為本發(fā)明的進一步特征，所述擋板為2個，將進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道中的至少一個分為3個子風(fēng)道。由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的一種用于改善長條狀電池模塊散熱的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使電池模塊形成幾個電池數(shù)量基本相同的子模塊，相當于長條型電池模塊和風(fēng)道一起被分為幾個獨立的散熱系統(tǒng)，改善了模塊的各個單體散熱的一致性，使風(fēng)機的能力趨于平衡的在各個子模塊上發(fā)揮出來。


圖1為本發(fā)明對應(yīng)的長條形電池模塊；圖2為最初設(shè)計的沒有任何隔板的模塊風(fēng)道組裝圖；圖3為加兩塊隔板將進風(fēng)風(fēng)道或出風(fēng)風(fēng)道三分的風(fēng)道示意圖；圖4為第一種設(shè)計實例的模塊風(fēng)道組裝圖；圖5為第二種設(shè)計實例中的單孔漸變的創(chuàng)新型隔板的示意圖；圖6為第二種設(shè)計實例的模塊風(fēng)道組裝圖；圖7為第三種設(shè)計實例中的多孔鏤空的創(chuàng)新型隔板的示意圖；圖8為第三種設(shè)計實例的模塊風(fēng)道組裝圖。
具體實施例方式對于以上所述的本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合具體電池模塊散熱設(shè)計實例，并結(jié)合圖片具體說明。以下所述的電池模塊散熱設(shè)計實例屬于本發(fā)明的范疇，但不包括所有符合本發(fā)明權(quán)利要求的范圍的情況。 本發(fā)明針對由方形電池單體組成的長條形狀的電池模塊的并行風(fēng)道，這種電池模塊由多個方形電池單體排列而成，用格柵間隔出電池間的散熱風(fēng)道。本發(fā)明對這種電池模塊的風(fēng)道提出了兩種有效的改進設(shè)計方法。首先對于問題做一闡述如圖1所示，長條形電池包由20到40個電芯組成，電芯之間有格柵間隔出的風(fēng)道，入風(fēng)口和出風(fēng)口在電池模塊的兩頭，采用的是并行的散熱方式。沒有任何隔板的情況下流場的分布狀況是出口處的速度約為7米/秒，入口處的速度慢，平均約為I米/秒，風(fēng)速的差異很大，而且靠近入口處電池間風(fēng)道在入口受限的情況下可能會有一些回流。所以，總的來說每個電池間流道的風(fēng)速分布很不均勻。這種不均勻的風(fēng)速分布會使得電池散熱條件很不一致，直接導(dǎo)致了電池的工作過程中溫度的很大不同。所以本發(fā)明提出了散熱風(fēng)道設(shè)計結(jié)構(gòu)將長條型電池模塊的進風(fēng)風(fēng)道或出風(fēng)風(fēng)道內(nèi)部焊接擋板，將其進行均分，比如均分成2個或是3個子進風(fēng)道或子出風(fēng)道。如果進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道都采用這種方法，即形成幾個電池數(shù)量基本相同的子模塊，相當于長條型電池模塊和風(fēng)道一起被分為幾個獨立的散熱系統(tǒng)，改善了模塊的各個單體散熱的一致性，使風(fēng)機的能力趨于平衡的在各個子模塊上發(fā)揮出來。如果只在進風(fēng)風(fēng)道或只在出風(fēng)風(fēng)道采用這種擋板來進行分隔風(fēng)道，同樣能改善流場的一致性，因為這樣也可以使風(fēng)機的能力趨于平衡的在各個子模塊上發(fā)揮出來。為了進一步改善風(fēng)道的流場一致性，本發(fā)明還提出第二種風(fēng)道設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征是用一種創(chuàng)新型的隔板夾在進風(fēng)風(fēng)道(或者/及出風(fēng)風(fēng)道)和電池模塊之間來對每個電池間流道的風(fēng)速進行調(diào)整。這個隔板的特征是在一塊板上挖出一條寬度逐漸變化的縫隙。由于減小了模塊后部的進風(fēng)的面積，改變了模塊內(nèi)部風(fēng)道的靜壓分布，從而改善了初始設(shè)計靠近出口處電池間流道內(nèi)風(fēng)速過大的問題。采用這種隔板能將模塊內(nèi)部電池間流道空氣流速的均勻程度進一步提升。第二種設(shè)計結(jié)構(gòu)的另一種形式隔板采用多孔鏤空形式，具體來說是針對不同的電池間風(fēng)道的位置用不同大小的縫隙鏤空，這些鏤空的面積，從入口到出口方向看，總體呈現(xiàn)減小的趨勢?？梢赃x擇在入口處采用折疊風(fēng)道的方式對靠近入口處的電池間流道內(nèi)的流速進行加強。采用這種改進方式的好處是可以更加細致的調(diào)整流場。對于所有以上兩種風(fēng)道設(shè)計方法的組合形式的設(shè)計方法，均落入本發(fā)明權(quán)利要求的范圍。最初的基本設(shè)計如圖2所示，電池組兩側(cè)分別有進風(fēng)風(fēng)道2-1和出風(fēng)風(fēng)道2-2。最初基本設(shè)計的流場特點是距離出口處較近的電池間流道的風(fēng)速快，距離入口處近的電池間流道的風(fēng)速慢，整體的風(fēng)速分布很不均勻。第一種風(fēng)道設(shè)計實例如圖4所示。將進風(fēng)風(fēng)道4-1和出風(fēng)風(fēng)道4-2都采用隔板分成三份，如圖3所示。從流場仿真的結(jié)果可以看出，流場均勻性得到了改善。進而改善了整體的溫度分布的一致性。第二種風(fēng)道設(shè)計實例如圖6所示。在進風(fēng)風(fēng)道6-1和電池模塊之間加上一塊有寬度逐漸變化的縫隙的隔板6-2。這 塊隔板的形狀如圖5所示。出風(fēng)風(fēng)道6-3用圖3所示的三分風(fēng)道的結(jié)構(gòu)。從流體仿真結(jié)果可以看出，電池模塊的風(fēng)速分布的一致性得到了很好的改善。第三種風(fēng)道設(shè)計實例如圖8所示。其特征在于在進風(fēng)風(fēng)道8-1和電池模塊之間加上一塊有不同大小鏤空孔的隔板8-2。隔板8-2上的鏤空縫隙的大小從電池模塊入風(fēng)口位置向出風(fēng)口位置逐漸減小，如圖7所示。出風(fēng)風(fēng)道8-3就是簡單的一個通道。進風(fēng)風(fēng)道8-1的靠近入口的部分進行了折疊的處理，目的是改善入口附近電池間流道內(nèi)的流量。從流體仿真結(jié)果可以看出電池模塊的風(fēng)速一致性得到了很好的改善。電池間流道的空氣流速基本上集中在3到4米/秒，分布均勻。整體呈現(xiàn)出中間風(fēng)速快，兩頭風(fēng)速稍慢的特征，這也是符合散熱一致性的要求的，因為理論上說同等的散熱條件下，中間電池?zé)嵋恍?。這種風(fēng)道設(shè)計實例的好處在于不對出風(fēng)風(fēng)道進行均分，減少了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并且得到了良好的風(fēng)速一致性。但是，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于改善長條狀電池模塊散熱的設(shè)計結(jié)構(gòu)，包括該電池模塊兩側(cè)的進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道，其特征在于在所述進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道中至少一個的內(nèi)部焊接至少一個擋板，將該進風(fēng)風(fēng)道或出風(fēng)風(fēng)道均勻分成若干子風(fēng)道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述進風(fēng)風(fēng)道和電池模塊之間或出風(fēng)風(fēng)道和電池模塊之間間隔有鏤空縫隙的隔板，或以上兩邊分別間隔有鏤空縫隙的隔板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔板上的鏤空縫隙是單孔的，該單孔從所述風(fēng)道入口方向到出口方向鏤空面積逐漸減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔板上的鏤空縫隙是多孔的，這些孔從所述風(fēng)道入口方向到出口方向鏤空孔的面積逐漸減小。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求1-4中任一項所述的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其特征在于所述擋板為2個，將進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道中的至少一個分為3個子風(fēng)道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于改善長條狀電池模塊散熱的設(shè)計結(jié)構(gòu)，包括該電池模塊兩側(cè)的進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道，在進風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道中至少一個的內(nèi)部焊接至少一個擋板，將該進風(fēng)風(fēng)道或出風(fēng)風(fēng)道均勻分成若干子風(fēng)道。本發(fā)明在散熱一致性上做出了有效的改善，用于動力電池的熱管理，效果好，比傳統(tǒng)的并聯(lián)散熱系統(tǒng)具有更好的一致性。
文檔編號H01M10/50GK103050743SQ201210550270
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者魏學(xué)哲, 朱維, 曾凡帥, 李裕, 解鵬, 黃代富, 孔德亮 申請人:上海恒動汽車電池有限公司