一种强制加热及冷却的电池模块的制作方法

本实用新型涉及一种可以内部热交换的动力电池模块，通过强制空气流动进入模块内部调节动力电池温度，属于混合动力汽车、纯电动汽车电池系统中的关键构件。

背景技术：

在混合动力汽车、纯电动车中，一般由若干个单体动力电池组成电池模块，以电池模块作为能量单元，通过若干个电池模块串、并联为整车提供能量。动力电池对工作温度要求非常苛刻，若工作温度过高，会加快衰减速度，寿命急剧降低，甚至会引起安全事故；动力电池之间的温度不均匀性会引起性能差异，加速电池模块的劣化。

为保证动力电池在安全的温度内运行、并具有较好的温度均匀性，一般在模块采取一定的散热及均衡温度的措施。目前常用的方法是采用流动空气直接对电池模块冷却，或者采用循环冷却液直接对模块的散热面进行冷却。然而，这两种方式都是对模块的外表面进行冷却散热，而电池模块内部的多个电池并没有散热面，这就造成虽然模块外侧的电池温度降下来了，但内部温度依然很高，依然有很高的安全风险，同时动力电池之间的温差也会加大，影响一致性和寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种强制加热及冷却的电池模块，其可以有效地将动力电池温度控制在适宜工作温度范围内，保证温度均匀性。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种强制加热及冷却的电池模块，包括有一组隔框，每相邻的两个隔框间夹置一片动力电池，所述隔框和动力电池两者相互间隔且层叠排列，从而组合为一个动力电池模组；其中，在动力电池模组的两极端分别安设模块电极；其特征在于：在动力电池模组的两侧均设有风道，风道内部安装有加热组件，在各风道的末端安装有风扇，两侧风扇排风方向相同；所述的隔框内部具有一组可通过气体的通风孔，该通风孔贯穿隔框，其两个端口分别其对应侧的风道连通。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述两个风道分别固定于隔框通风孔的两外侧，该风道中包含有腔体和风扇的接口，腔体在模块安装面的覆盖范围包含所有隔框的通风孔。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述风道的水平截面呈三角形或梯形，头端的宽度窄于末端的宽度。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述风道的外侧表面与内侧边形成的直面夹角为1°～45°。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述隔框与动力电池的贴合面带有凹进槽，该凹进槽凹进的深度为动力电池厚度的一半。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述的加热组件为加热电阻丝或加热薄膜，安装在风道的腔体内。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述制作隔框的材料为工程塑料、玻璃钢或复合材料。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述的隔框具有自锁卡扣，通过卡扣实现相邻隔框的相互固定。

所述强制加热及冷却的电池模块中，所述动力电池为正方形或长方形电池，其为铝塑膜包装的软包电池，或为金属外壳的硬壳电池。

本实用新型强制加热及冷却的电池模块可广泛用于混合动力汽车和纯电动汽车电池系统中，也可作为储能模块应用于储能系统中，可达到良好的温度控制效果。

本实用新型的优点是：

1.隔框内部具有通风孔，可在外控分析下合理的利用流动空气直接对每块电池进行加热或冷却，效率更高，并且温度均匀性更好；

2.根据不同散热要求，隔框的通风孔可以设计成不同的大小，满足不同发热量动力电池的需求；

3.隔框将动力电池完全包裹，绝缘性能良好，并保护动力电池免受外力损伤；

4.两端的风扇风向相同，增加了流动空气的风压，热交换效果更佳；

5.风道外侧与模块安装面呈一定角度，保证了入口的近端和远端风压一致，使空气均匀进入模块内部，进一步增加的模块的温度均匀性；

6.风道内部装有加热组件，在环境温度较低时可通过流动空气加热动力电池；

7.该类型的结构形式可适用于不同的电池类型，包括软包电池、金属壳电池等。

附图说明

图1是本实用新型所涉及的动力电池模块的分解结构示意图。

图2是本实用新型所涉及的隔框示意图。

图3是本实用新型所涉及的风道。

图中：1.隔框；2.动力电池；3.模块电极；4.加热组件；5.风道；6.风扇；11.通风孔；12.内凹平面；13.自锁卡扣；14.风道卡槽；51.腔体；12.风扇安装接口。

具体实施方式

参阅图1所示，本实用新型强制加热及冷却的电池模块主要由一组动力电池2、一组隔框1、一对模块电极3、一对风道5、两组加热组件4和至少两个风扇6构成。

每相邻的两个隔框1间夹置一片动力电池2，所述隔框和动力电池两者相互间隔且层叠排列，从而组合为一个动力电池模组；其中，在动力电池模组的两极端分别安设模块电极；一组动力电池可以为相互串联，或可以为并联，亦还可以是串并联混合。

在各风道5内部至少安设一个加热组件4，在各风道5的末端至少安设一个风扇6。两个风道中的风扇排风方向一致(任何状态下均为一进一出)，通过风扇可将外部空气直接吹入电池模块内部或者在风道内经过加热组件加热后的吹入到电池模块内部，对动力电池冷却或加热，有效地将模块温度控制在适宜工作温度范围内，保证温度均匀性，提高动力电池的安全性、一致性和寿命。

如图2所示，所述的隔框1内部具有一组可允许气体通过的通风孔11，各通风孔贯穿隔框，其两个端口分别其对应侧的风道连通。隔框上、下与动力电池贴合板面上有凹进的凹槽，凹进的深度为动力电池2一半的厚度，这样，两个相邻的隔框1叠置时可将夹置与中间的动力电池完全包裹，不仅可以实现与外部的绝缘，且可以免受外力损伤。制作该隔框的材料可选择工程塑料、玻璃钢和复合材料等。该隔框还具有自锁卡扣，可通过卡扣将隔框相互固定。

所述的一对风道5分别固定于隔框通风孔的两外侧，风道5包含有腔体和风扇的接口，腔体在与动力电池模组安装面的覆盖范围应包含所有隔框的通风孔，风道的外侧面与内安装面所形成的直面呈一定的角度θ，该角度θ可以选定为1°～45°(风道的水平截面呈三角形或梯形，头端的宽度窄于末端的宽度)，一对风道与所有的通风孔构成空气流通通道，风道的腔体将所有隔框的通风孔覆盖在内，不会产生漏气，两个风道的朝向相反，在风道的末端具有安装风扇的接口。

所述的加热组件为加热电阻丝或者加热薄膜，安装在风道的腔体内，其并不影响腔体内的空气流动。

所述的风扇安装在风道的末端，与末风道端用于安装风扇的接口紧密配合。两个风道上安装的两个风扇相同，风扇的风向相同。当然各风道中的风扇的安装数量不仅仅限于一个。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做更进一步详细说明。

实施例1

如图1所示的动力电池模块，主要由14个隔框1、13块串联的动力电池2、2个模块电极3、2片加热膜4、2个风道5和2个风扇6构成，隔框1与动力电池2相互间隔层叠排列，在两侧具有两个风道5，风道5内部安装有加热膜4，在风道5的末端安装有风扇6，两个风扇6为排风方向相同。

如图2所示，隔框1的材料为工程塑料，总厚度为12mm，与电池相邻的内凹平面12向内侧凹陷4mm。隔框的两侧有6个长25mm、高2mm的通风孔11，隔框1的四个角的位置具有四个自锁卡扣13，相邻的隔框1之间通过自锁卡扣13互相固定，并且隔框1的侧面具有四个风道卡槽14，用于固定风道。

如图3所示，风道5的外侧面与内安装所在直呈10°的角度，风道包含有腔体51和风扇的接口52，风道5固定于隔框1通风孔11的外侧，腔体51在模块安装面的覆盖范围应包含所有隔框的通风孔，风道5与通风孔11构成空气流通通道，两个风道5的朝向相反，在风道5的末端具有安装风扇的接口52，接口的内径为56mm，外侧边长为60mm×60mm。

加热膜4的厚度为2mm，加热功率为50W，风扇6为轴流风扇，直径为60mm，功率为3W。

动力电池2为长方形锂离子软包电池，电池长、宽、高分别为243mm、121mm和6mm，容量为8Ah，极耳在电池的两个短边上。

实施例2

一种动力电池模块，其结构与实施例1结构相似，所不同的是单体动力电池2的厚度增加到10mm，容量为15Ah，随着电池功率升高，产生的热量也相应增加。为了加强散热效果，将隔框1的通风孔高度提高到3mm，长度和数量不变。

上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。