一種能夠自動實現溫度閉環控制的電池箱的製作方法

2023-10-26 06:36:47

本發明涉及一種電池箱，具體地，涉及一種用於安放電池組、能夠自動實現溫度閉環控制的電池箱。

背景技術：

隨著新能源的發展，鋰電池以其高電壓、循環壽命長的特點，應用越來越廣泛，鋰電池作為車輛等動力電池，一般是採用成組使用的方式，鋰電池通常設置在電池箱中。而鋰電池組使用過程中，電池箱的溫度控制對其使用的安全和可靠性具有重要的影響，由於電池箱體龐大，電池箱體與外界存在著熱交換以及電池自身的發熱，累計之後電池包內的溫度將不斷上升，嚴重影響電池的使用壽命。比如電池箱內溫度過高會直接導致電池組放電性能下降，電池的使用壽命衰減，溫度過高可能導致電池組無法正常使用，還有可能帶來安全問題。

為了保證電池組能較好的工作，電池箱的設計變得尤為重要，為了實現溫度控制，現有技術中的電池箱通常採用通風冷卻進行散熱，同時會採用相應的加熱控制溫度避免溫度過低。比如中國專利公開號CN203967140U(申請號201420304972.5)，該實用新型專利公開了一種電池箱，包括：箱體，箱體內中空形成容置腔，一側形成進風口，另一側形成出風口；製冷片，製冷片設置在進風口；進風風扇，進風風扇設置在箱體內側，並且進風風扇與進風口相通；外部溫度傳感器，外部溫度傳感器設置在箱體外側；電池包，電池包容置在容置腔中；加熱膜，加熱膜貼附在電池箱內；以及內部溫度傳感器，內部溫度傳感器設置在電池包上。這種電池箱，通過製冷片、進風風扇、加熱膜和內部溫度傳感器，當電池包溫度較高時，啟動製冷片和進風風扇降溫，當電池包溫度較低時，啟動加熱膜加溫箱體內部空氣。這種電池箱能夠對內部電池包的溫度進行調節。

但是上述專利存在以下不足：

1、將外界氣體、粉塵帶入電池箱體內部，使外界氣體、粉塵與電池接觸，容易腐蝕電池，對電池造成不可逆損壞，粉塵進入容易造成電池短路，帶來安全隱患；

2、在溼度較大環境下運行，電池箱內部溼度會加大，嚴重影響電池的壽命及使用安全；

3、通過簡單的風扇處理很容易造成電池箱內部風道分布不均勻造成電芯溫度差異較大，嚴重影響電芯壽命和使用安全。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種能夠實現自動實現溫度閉環控制的電池箱，解決電池箱與外界的熱交換以及電池箱內部熱量的消除，使電池箱工作在一個理想的溫度範圍。

為實現上述目的，本發明所述的能夠實現自動實現溫度閉環控制的電池箱，包括：電池箱本體，以及設置在電池箱本體內部的若干電池組，其中：

所述電池箱本體內設計成貨架形式，包含若干層和若干列，用於放置電池組，其中列與列之間預留間隙，層與層之間預留間隙，這些間隙形成通風道，保證整個氣體的流暢，使電池與氣流充分接觸，達到溫度均衡；

所述電池箱本體內採用矩管作為貨架的骨架形成各列和各層，所述矩管同時作為風道，並且在所述矩管上設置大小不等的出風口，使出風口正對電池組中預留的通風道，通過出風口的大小調節風量的大小，從而使冷風有了一個大致的分布，同時，通過通風道、出風口以及矩管的風道使電池箱內部風量均勻分布，達到溫度調控的目的。

進一步的，在所述電池箱主體內部主出風區域設置導風部件，所述主出風區域設有主出風口，所述導風部件與所述主出風口平行安裝，在所述導風部件上開大小不等的通風口，通風口數量從上向下逐漸減少，以此來細調所述導風部件上流過的風量，使每個電池接觸的風量儘可能的均勻。

進一步的，所述電池箱本體，其內部貼裝一層導熱係數非常低的保溫部件，從而達到隔絕熱交換的目的，使外界熱量儘可能少的傳遞到電池箱內部。

進一步的，所述電池箱本體，其設有冷卻系統，通過冷卻系統來消除電池箱內的熱量，使電池工作在一個理想溫度範圍，從而達到溫控的目的。

進一步的，所述冷卻系統可以是設置在所述電池箱本體四周的、具有除溼功能的空調。

本發明電池箱本體採用全密封設計，IP防護等級為IP65，可以有效的防止粉塵等進入，通過風道及導風部件有效的保證了電池箱內部風道的均勻，從而使電芯的溫度接近一致，通過冷卻系統可以對電池箱進行除溼操作有效的保證了電池箱在使用過程中的安全性，同時也保障了電池的使用壽命。全密封設計是指整個箱體設計包含空調在內。冷卻系統的出風口和電池箱本體主梁(矩管)連接，通過主梁(矩管)將冷風帶入電池箱本體內部。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

本發明方案成功的解決了電池箱內部溫度調控的問題，可以使得電池箱內部工作溫度範圍控制在10—25℃；電池箱內部溫差控制在5℃，電池壽命保證了最大化，極大的節約了更換電池的成本；進一步的，通過空調冷卻有效的減少了海上腐蝕氣體進入電池箱內部，減少對電池的損壞，同時，空調自身具有除溼功能，可以避免電池箱內部由於溫差帶來的冷凝水，保障了電池內部的安全。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明電池箱的總體原理圖；

圖2為本發明一實施例中電池箱中電池組示意圖；

圖3-4為本發明一實施例中導風部件示意圖；

圖中：1為電池箱本體，2為電池組，3為列與列之間的間隙，4為層與層之間的間隙，5為矩管，6為出風口，7為導風部件，8為冷卻系統，9為保溫部件。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。

如圖1-4所示，一種能夠自動實現溫度閉環控制的電池箱，包括：電池箱本體1，以及設置在電池箱本體1內部的若干電池組2，其中：所述電池箱本體1內設計成貨架形式，貨架包含若干層和若干列，用於放置電池組2，其中列與列之間預留間隙3，層與層之間預留間隙4，這些間隙形成通風道，保證整個氣體的流暢，使電池與氣流充分接觸，達到溫度均衡；

所述電池箱本體1內採用矩管5作為貨架的骨架形成各列和各層，所述矩管5同時作為風道並且在所述矩管5上設置大小不等的出風口6，使出風口6正對電池組2中預留的通風道，通過出風口6的大小調節風量的大小，從而使冷風有了一個大致的分布，同時，通過通風道、出風口6以及矩管5的風道使電池箱內部風量均勻分布，達到溫度調控的目的。

進一步的，在所述電池箱本體1內部主出風區域設置導風部件7，所述主出風區域設有主出風口6，所述導風部件7與所述主出風口6平行安裝，在所述導風部件7上開大小不等的圓形通風口，通風口數量從上向下逐漸減少，以此來細調所述導風部件7上流過的風量，使每個電池接觸的風量儘可能的均勻。從而通過導風部件7對風量進行細調。所述主出風區域可以根據需要設置，比如可以是在電池箱本體1內貨架的骨架(矩管)處。如圖3中所示，為貨架的每層矩管處。

進一步的，所述電池箱本體1，其內部貼裝一層導熱係數低的保溫部件9，從而達到隔絕熱交換的目的，使外界熱量儘可能少的傳遞到電池箱內部。

進一步的，所述電池箱本體1，其設有冷卻系統8，通過冷卻系統8來消除電池箱內的熱量，使電池工作在一個理想溫度範圍，從而達到溫控的目的。

進一步的，所述冷卻系統8可以是設置在所述電池箱本體1四周的、具有除溼功能的空調。

根據本發明，採用上述的貨櫃形式的電池成組的方案，並設計導風板，通過導風板調節電池組2層與層、列與列之間的風量，使電池組2達到風量的均勻，避免電池組2溫度的差異；同時，利用電池箱主體的矩管5作為主風道，並在主風道上根據電池成組的方案與熱量聚焦的程度，適當加開小的出風口6來平衡電池箱內部的熱量；通過保溫部件9儘量將外界熱量屏蔽在外，通過冷卻系統8平衡電池箱內電池的自發熱，從而讓電池工作在一個合理的溫度範圍。

本發明在工作時：通過電池箱內部均勻分布的溫度採樣點採集電池的溫度，根據電池的溫度來啟動冷卻系統8，冷卻系統8根據已經分布在電池箱內部的風道及導風部件7將風均勻的送達每個電池，使電芯溫度基本保持一直，同時實時檢測電池溫度信息，當電池溫度達到關閉冷卻系統8條件，即停止冷卻系統8工作以達到節能的目的。當電池溫度再次上升，重新啟動冷卻系統8，如此反覆循環保障電池箱內部溫度在一個理想狀態。

基於上述電池箱總體的結構和原理，以下提供本發明一個應用實驗：

本實驗主要應用於上海某港碼頭運輸貨櫃的自動導引運輸車(AGV)的動力總成部分，為AGV提供持續的動力。

本實驗中採用日本湯淺鋰電池作為動力電池，整個電池的儲存能量為330KWH。電池箱長寬高分別為3000X3000X800(mm)，電池箱龐大外界的熱輻射為3000w，電池箱內部空間比較狹小，電池發熱為1000w，對溫度是一個很大的挑戰。由於電池箱整體造價比較高，單個電池包電池成本在150萬人民幣，保障電池的使用壽命對整個電池包至關重要，溫度技術成為決定電池包成敗的關鍵因素，且電池箱應用在上海某港，位於海邊，海邊的腐蝕氣體將嚴重影響到電池的使用壽命，所以電池箱的防護等級較高達到IP65，使溫控更加困難。

本實驗中採用貨架形式設計電池成組方案，如圖2所示，即：電池箱本體內設計成貨架形式，包含多層和多列，用於放置電池組，其中列與列之間預留間隙，層與層之間預留間隙，這些間隙形成通風道，保證整個氣體的流暢，使電池與氣流充分接觸，達到溫度均衡；

同時，電池箱本體內採用矩管作為貨架的骨架，所述矩管同時作為風道，在所述矩管上設置大小不一的出風口，通過出風口的大小調節風量的大小，從而使冷風有了一個大致的分布。如圖2所示。

如圖3-4所示，在矩管上開大小不等的出風口，使出風口正對電池成組方案中預留的通風道，通過通風道、通風孔以及矩管的風道使電池箱內部風量均勻分布，達到溫度調控的目的。

本實驗中，在電池箱的內部貼裝一層導熱係數非常低的保溫棉，從而達到隔絕熱交換的目的，使外界熱量儘可能少的傳遞到電池箱內部。

本實驗中，冷卻系統採用四臺空調分布在電池箱的四周(空調放在在電池箱本體之外)通過空調來消除電池箱內的熱量，使電池工作在一個理想溫度範圍，從而達到溫控的目的。

本實驗中，電池箱本體的主框架以及導風板對風量進行調節，在風道暢通的地方通過減小出風口及導風板上通風口數量達到減少風量，風道受阻的地方通過增大出風口及增加導風板上通風口數量達到增加風量目的，使風量在整個電池箱內部達到平衡。

綜上所述，上述實驗通過在電池成組方案預留通風道，通過導風措施調節電池箱內部不同位置風量的大小，通過保溫措施儘量將外界熱量屏蔽在外，通過冷卻系統平衡電池箱內電池的自發熱，從而讓電池工作在一個合理的溫度範圍，通過空調冷卻有效的減少了海上腐蝕氣體進入電池箱內部，減少對電池的損壞；空調自身具有除溼功能，可以避免電池箱內部由於溫差帶來的冷凝水，保障了電池內部的安全。

上述實驗很好的解決了存在的技術問題，依據電池最佳工作溫度為10～25℃，將電池最高溫度控制在25℃(電池溫度過高或者過低都將影響到電池的使用壽命和續航裡程)，使整個電池包內電池溫度控制在一個理想的狀態，其使用壽命，續航裡程等都將大幅提高，有效的節約了成本。實驗證明，本發明對於電池組的溫度控制具有非常好的效果。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。