[发明专利]一种混合动力汽车用锂离子电池系统

说明书

技术领域

本发明属于汽车电子应用技术领域，具体涉及插电式混合动力汽车用电池组的散热系统设计。

背景技术

动力电池是混合动力汽车核心零部件，其性能的优越直接影响整车性能的好坏。锂离子电池是上世纪90年代新兴起的电池，具有体积小、比能量和比功率高、电压高、寿命长和环保无污染等优点。但锂离子电池对温度较为敏感，其在不同的温度下表现出不同的充放电曲线特性（容量、内阻、功率等），同一电池包中温度的差异是导致电池一致性差的主要原因，且造成电池成组后电池包整体寿命大幅度下降。

对于整车使用的大型动力电池，由于电池单体布置较多，且受布置空间的局限影响流场均匀性，其本身就存在温度不均匀的潜在问题。如果仅靠电池配方调正和电池包结构设计不能很好解决电池包的均匀散热，必须配备散热系统。

电池组温度过高时的有效散热与通风可以保证温度场的均匀分布；且有害气体产生时通过有效通风快速抽出电池箱体之外，降低对驾驶者的损害。通过监测设备、传热介质、风机、电池箱、制冷系统设计以达到热管理的目的。选择合适的冷却方式是均衡化各电池模块温度的前提。按照冷却介质可以分为：水冷、风冷；其中水冷采用水或乙醇作为冷却介质，具备对位置不敏感，适应温度范围广的优点，但是存在结构复杂、成本高、维护复杂等缺点，所以目前应用较少；风冷方式虽然具有效率低和适应温度范围窄等缺点，但是和整车空调系统结合后会有很大程度的改善，再加上具备设计简单、成本低、易于实现等优点是目前应用的主流。电池的风冷系统分为串联和并联两种，虽然串联具有简单和成本低的特点，但是存在电池组温差大的缺点，并联散热系统受到整车布置空间局限性，冷却效率较低。

串联式混合动力电池组作为整车动力主要动力源，其运行条件相当恶劣，本发明针对串联式混合动力汽车方形锂离子电池组采用空气冷却，有效的克服了空气冷却方式上述缺点。

发明内容

本发明的目地是满足插电式混合动力汽车开发需要，公开了一种混合动力汽车用锂离子电池系统，针对方形锂离子电池系统的散热结构，提升电池组在使用过程中的温度场的均匀性及冷却效率，提高电池性能的可靠性和一致性，从而提高整车的性能和运行安全性，以促进混合动力汽车开发。

一种混合动力汽车用锂离子电池系统，其包括有电池箱体，安装在电池箱体内的电池模块组，安装在电池箱体内靠近整车前机舱一端的电池管理系统及高压器件部分；电池箱体通过螺栓固定在整车底盘下；

其特征在于：所述电池箱体在靠近整车前机舱一端设计电池箱体进风口，在电池箱体另一端靠近后备箱一端设计电池箱体出风口；所述电池模块组具有若干组，它们顺着电池箱体的进出风方向成两列左右对称布置，每一列中的电池模块组平行排列；在左右两列电池模块组之间留有进风楔形槽道，进风楔形槽道在靠近进风口处的内径大，随着进风路径的延长，内径逐渐缩小,提高冷却效率。在左右两列电池模块组的外侧与电池箱体之间留有出风槽道，出风槽道与电池箱体出风口相通；在所述每一组电池模块组靠进风楔形槽道一面的末端位置设置有导流栅板，导流栅板的前端与电池模块组的末端连接，导流栅板的末端朝向进风楔形槽道的进风方向。风从进风口进来以后，如果没有导流栅板，空气从进风口进来以后会直接流向电池箱体后部，对两边电池没有起到冷却效果，那么需要增加风阻使空气向电池组两边均匀扩散，与电池表面经过热交换后的空气最后通过出风槽道汇集到出风口处，被风机抽出电池箱体之外，对电池总成起到冷却的作用。

在所述电池模块组靠向出风方向的最末端设置有挡风板，挡风板的两端一直延伸至电池箱体两侧的出风槽道，将进风楔形槽道的风引向出风槽道。

 本发明与现有相关技术相比，优点是充分利用电池模组之间的布置间隙来设计风道，克服了现有电池包散热结构存在的串行散热模式及并联散热结构空间大的问题，解决了气体流程长，冷却效果不明显，进、出风口温差较大的矛盾，且该散热结构的设计不仅保证了电池组内部电池单体的温度均匀性，而且结构简单，操作简便，制造工艺简单，成本较低。

附图说明

图1 本汽车用锂离子电池系统的结构示意图。（图中箭头所示为进风和出风流向）。 具体实施方式

本发明提出的锂离子电池系统可用于插电式混合动力汽车，参见图1，其包括：1.挡风板；2.电池模块组；3.进风楔形槽道；4.电池箱体进风口；5.导流栅板；6.出风槽道；7.电池管理系统及高压器件部分；8.电池箱体出风口；9电池箱体。 电池箱体9通过螺栓固定在整车底盘下，在电池箱体靠近整车前机舱一端设计电池箱体进风口4，在电池箱体另一端靠近后备箱一端设计电池箱体出风口8。电池模块组2共10组呈单层左右对称排列成两列布置在电池箱体9内，两列之间形成楔形进风槽道3，其由两侧电池对称布置间隙减小形成。楔形进风槽道3靠近进风口处内径较大，随着进风路径的延长，风道的内径逐渐缩小，其设计目地就是风道越狭窄，风流速越快，带走的热量也就越多，这可以缓解由于进风路径过长导致进风口处与远离进风口处电池温差过大的弊端。在楔形进风槽道3中我们还设计了一些导流栅板5，每块导流栅板5的前端与对应的电池模块组2的末端连接，导流栅板5的末端朝向进风楔形槽道3的进风方向。风从进风口4进来以后，向电池模块组2两边扩散，导流栅板5的设计就是增加风阻提高流场均匀性。另外，在最后两个电池模组一侧垂直楔形进风槽道3方向安装挡风板1，挡风板1的两端一直延伸至电池箱体两侧的出风槽道6，将进风楔形槽道3的风引向出风槽道6，阻止进风空气直接从出风口抽出，尽量使空气向电池模组两边均匀流动，最后流经电池管理系统及高压器件被风机抽出电池箱体之外，对电池总成起到良好的冷却作用。