CN106025439A - 一种热管理装置及电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的热管理装置及电源装置，其中，所述热管理装置包括设置于电池模组的第一液冷扁管和第二液冷扁管，所述第一液冷扁管的进液口与所述第二液冷扁管的进液口分别设于所述电池模组相对的两侧，所述第一液冷扁管的出液口与所述第二液冷扁管的出液口分别设于所述电池模组相对的两侧。通过上述设计，可以中和调节电池模组内的温度差，对每一个单体电池进行均衡散热。

Description

一种热管理装置及电源装置
技术领域
本发明涉及电池热管理技术领域，具体而言，涉及一种热管理装置及电源装置。
背景技术
近年来，由于能源成本以及环境污染的问题越来越突出，纯电动汽车以及混合动力汽车以其能够大幅消除甚至零排放汽车尾气的优点，受到政府以及各汽车企业的重视。然而纯电动以及混合动力汽车尚有很多技术问题需要突破，电池使用寿命及容量衰减是其中一个重要问题。电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减。在过低温度下对电池进行充电，可能引发瞬间电压过充现象从而引发短路。其次，电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件。此外，动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温度过高等问题，造成电池衰减加速及电池寿命缩短。
目前通常采用液冷管对电池模组进行散热，但当管道过长时，液冷管内的冷却液温度随着流动时间的增加而升高，造成液冷管内的冷却液温度不均，从而无法对电池模组内不同位置的单体电池进行均匀散热。由于电池模组中的单体电池是互相串联的，任何一只电池性能下降都会影响电池模组的整体效果。例如，温度差异为5℃、10℃、15℃时，相同充电条件下电池模组的荷电状态分别下降10％、15％和20％。因而，如何减小液冷管内液体的温度差，以实现对电池模组的所有单体电池均匀散热，是业界目前亟需解决的一大问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热管理装置及电源装置，以改善上述问题。
为实现上述目的，本发明是这样实现的：
本发明较佳实施例提供一种热管理装置，应用于包括若干单体电池的电池模组，该热管理装置包括设于所述电池模组的第一液冷扁管和第二液冷扁管，其中：所述第一液冷扁管设有第一进液口、第一出液口及连通该第一进液口和第一出液口的第一液体流通通道，所述第二液冷扁管设有第二进液口、第二出液口及连通该第二进液口和第二出液口的第二液体流通通道，所述第一进液口与所述第二进液口分别设于所述电池模组相对的两侧，以及所述第一出液口与所述第二出液口分别设于所述电池模组相对的两侧。
优选地，所述第一进液口与所述第二出液口设于所述电池模组的同一侧，所述第一出液口与所述第二进液口设于所述电池模组的另一侧。
优选地，所述第一液冷扁管与所述第二液冷扁管并排设置于所述电池模组内，且所述第一液冷扁管与所述第二液冷扁管之间间隔预设距离。
优选地，所述若干单体电池被划分为多层子模组，每层子模组包括第一表面和第二表面，所述第一液冷扁管和第二液冷扁管绕行于所述多层子模组间，与每层子模组的所述第一表面和/或第二表面相接触。
优选地，所述第一液冷扁管与所述第二液冷扁管分别交替绕行于所述多层子模组之间，每一层子模组的第一表面或第二表面至多与所述第一液冷扁管和第二液冷扁管中的其中之一相接触。
优选地，所述第一液冷扁管和/或所述第二液冷扁管与每一个所述单体电池相接触。
优选地，所述第一液冷扁管和所述第二液冷扁管与每一个所述单体电池之间分别设有绝缘导热层。
优选地，所述第一液冷扁管和所述第二液冷扁管为铝质口琴管。
优选地，所述第一液冷扁管和所述第二液冷扁管分别在管体两端设置有汇流管。
本发明另一较佳实施例提供一种电源装置，包括所述电池模组及上述较佳实施例所提供的任意一种热管理装置。
本发明提供的热管理装置及电源装置，包括设于所述电池模组内的第一液冷扁管和第二液冷扁管，其中，第一液冷扁管的进液口与第二液冷扁管的出液口位于电池模组的同一侧，第一液冷扁管的出液口与第二液冷扁管的进液口位于电池模组的另一侧。基于该种设计，两个液冷扁管内的冷却液逆向流动，能够有效降低电池模组内的温度差，对电池模组内不同位置的单体电池进行均匀散热，以减缓电池衰减，延长电池使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种热管理装置包括的第一液冷扁管及第二液冷扁管的立体结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的使用所述热管理装置的电源装置的立体结构示意图；
图3为本发明第一实施例提供的图2所示的电源装置中第一液冷扁管的立体结构示意图；
图4为本发明第一实施例提供的图1所示的热管理装置中第一液冷扁管的另一种立体结构示意图；
图5为本发明第一实施例提供的图2所示的电源装置中第二液冷扁管的另一种立体结构示意图；
图6为本发明第二实施例提供的电源装置第一液冷扁管的安装结构平面示意图；
图7为本发明第二实施例提供的电源装置第二液冷扁管的安装结构平面示意图；
图8为本发明第三实施例提供的电源装置中第一液冷扁管的安装结构平面示意图；
图9为本发明第三实施例提供的电源装置中第二液冷扁管的安装结构平面示意图；
图10为本发明第三实施例提供的电源装置中第一液冷扁管的另一种安装结构平面示意图；
图11为本发明第三实施例提供的电源装置中第二液冷扁管的另一种安装结构平面示意图。
附图标记：
热管理装置 100；第一液冷扁管 110；第二液冷扁管 120；第一进液口 112；第一出液口 114；第一液体流通通道 116；第二进液口122；第二出液口 124；第二液体流通通道 126；电源装置 200；电池模组 210；单体电池 212；加强筋 130；子通道 1161；汇流管 140。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例，请参阅图1至图5
图1是本发明实施例提供的一种热管理装置100的立体结构示意图。如图1所示，该热管理装置100包括第一液冷扁管110和第二液冷扁管120。其中，第一液冷扁管110设有第一进液口112、
第一出液口114及连通该第一进液口112和第一出液口114的第一液体流通通道116。第二液冷扁管120设有第二进液口122、第二出液口124及连通该第二进液口122和第二出液口124的第二液体流通通道126。
图2是本发明实施例提供的一种电源装置200的立体结构示意图。如图2所示，该电源装置200包括电池模组210及设置于所述电池模组210内的所述热管理装置100。所述电池模组210包括若干单体电池212，该若干单体电池212被划分为多层子模组，例如图2所示的电池模组210包括14层子模组，但并不限于此。每一层子模组包括数个单体电池212，例如图2所示的14层子模组中，每一层子模组包括12或13个单体电池212，但并不限于此。所述第一液冷扁管110和第二液冷扁管120设置于所述电池模组210内，以为电池模组210进行散热管理，例如，第一液冷扁管110与第二液冷扁管120并排绕行于所述多层子模组间，与每层子模组的第一表面和/或第二表面相接触。且第一液冷扁管110的第一进液口112与第二液冷扁管120的第二出液口124位于所述电池模组210的第一侧面，第一液冷扁管110的第一出液口114与第二液冷扁管120的第二进液口122位于所述电池模组210的第二侧面。所述第一侧面与所述第二侧面可以是所述电池模组210中的两个相对的侧面，也可以是两个相邻的侧面。本实施例中，较佳地，如图2所示，所述第一侧面为电池模组210的左侧面，所述第二侧面为与该左侧面相对的右侧面。
可选地，在保证散热效果的前提下，为节省液冷扁管的制作材料以节约成本，所述第一液冷扁管110及所述第二液冷扁管120可以仅与电池模组210中每层子模组的上表面或下表面相接触。
可选地，为了增大所述电池模组210与液冷扁管的接触面积，从而提高散热效率，所述第一液冷扁管110及所述第二液冷扁管120可以同时与电池模组210中每层子模组的上表面和下表面相接触。
现有电源装置200中通常只设置一个液冷扁管对电池模组210进行散热管理，冷却液流入液冷扁管的进液口时，其初始温度较低，流经整个液体流通通道的过程中，不断吸收电池模组210内的热量，到达出液口时冷却液的温度将明显高于其初始温度。冷却液的温度越高，其与电池模组210内的温度差将越小，热传导效率也将逐渐降低，由此造成了电池模组210内不同位置的单体电池212存在明显的温度差异，对电池模组210的荷电状态造成严重不利的影响。为了解决该问题，本发明实施例中，电源装置200内并排设置两个液冷扁管，其中，第一液冷扁管110内的冷却液由第一进液口112流向第一出液口114，设其流动方向为由A到B，第二液冷扁管120内的冷却液由第二进液口122流向第二出液口124，则其流动方向为由B到A。如此，第一液冷扁管110内的冷却液与第二液冷扁管120内的冷却液相互逆向流通，可有效降低电池模组210内的温度差。
具体地，例如，在第一液冷扁管110上靠近所述第一进液口112的C位置，假设流经该C位置处的冷却液的温度为T1，在第二液冷扁管120上与该C位置相对应的C′位置，假设流经该C′位置处的冷却液的温度为T1′，则T1′>T1。同理地，在第一液冷扁管110上靠近第一出液口114的D位置，假设流经该D位置处的冷却液的温度为T2，在第二液冷扁管120上与该D位置相对应的D′位置，假设流经该D′位置处的冷却液的温度为T2′，则T2′<T2。通过第一液冷扁管110与第二液冷扁管120上相对应位置处的冷却液的温度差异，中和调节电池模组210内不同位置处的单体电池212的温度，以实现对电池模组210内所有单体电池212的均匀散热。
所述第一液冷扁管110与所述第二液冷扁管120并排设置时，两者之间间隔预设距离。较佳地，在第一液冷扁管110与第二液冷扁管120之间的空隙处还设置有隔热性能良好的材料，如硅胶隔热垫，使两者之间无法进行热量传导。
较佳地，为了更好的实现对所有单体电池212的均匀散热，本实施例中，所述第一液冷扁管110和所述第二液冷扁管120在电池模组210的多层子模组间绕行时，分别与每一个单体电池212相接触。特别地，为了较好地与单体电池212相接触，如图3所示，以第一液冷扁管110为例，其与每个单体电池212的接触面均为曲面形状，整个管体与每层子模组的第一表面和/或第二表面相接触的接触面呈波浪形曲面。通过上述设置可以有效增大两个液冷扁管与电池模组210的接触面积，以提高散热效率。
另外，在所述第一液冷扁管110和第二液冷扁管120与每个单体电池212之间还可以设置绝缘导热层，在防止电池漏电造成危险事故的同时，又能保证两个液冷扁管有效吸收单体电池212散发的热量以达到散热的目的。所述绝缘导热层可以是高热导率绝缘云母带或导热绝缘橡胶等。
可选地，为了增强第一液冷扁管110及第二液冷扁管120的结构强度，以避免将其安装于电池模组210内部后，由于内部电池的压力，造成管体变形或损坏，影响内部冷却液的流通，本实施例中，在第一液体流通通道116和第二液体流通通道126内分别设有多个加强筋130。如图4所示，以第一液冷扁管110为例，在第一液体流通通道116内设置多个加强筋130后，该多个加强筋130将第一液体流通通道116划分为多个子通道1161。冷却液流入第一进液口112后，分别通过各个子通道1161流至第一出液口114。
基于上述设计的第一液冷扁管110及第二液冷扁管120，其基材可以选用铝质口琴管，即由铝合金制成的口琴扁管。铝合金密度低，但强度较高，接近或超过优质钢，塑性好可加工成各种型材，具有优良的导热性和抗腐蚀性，使用所述铝质口琴管既便于将其制作为本实施例所需的扁管形状，又能提升散热效率。
可选地，第一液冷扁管110及第二液冷扁管120在管体两端还分别设有汇流管140。如图5所示，以第二液冷扁管120为例，第二进液口122及第二出液口124分别连接有所述汇流管140，以便更好的控制冷却液的流入及流出。
第二实施例，请参阅图6至图7
本发明第二实施例提供的热管理装置100及电源装置200，其实现原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，第二实施例未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
图6为本实施例提供的电源装置200中第一液冷扁管110的平面安装结构示意图。图7为本实施例提供的电源装置200中第二液冷扁管120的平面安装结构示意图。如图6所示，第一液冷扁管110的第一进液口112与第一出液口114位于电池模组210的同一侧，第一液体流通通道116内的冷却液由A′流向B′。如图7所示，第二液冷扁管120的第二进液口122与第二出液口124位于电池模组210的另一侧，第二液体流通通道126内的冷却液由B″流向A″。
该种设置方式的热管理装置100同样能够有效调节电池模组210内的温度，降低电池模组210内的温度差，实现对所有单体电池212温度的均衡管理。例如，以靠近第一液冷扁管110的第一进液口112的E位置为例，假设流经该E位置处的冷却液温度为T3，流经第二液冷扁管120上对应位置E′处的冷却液温度为T3′，则T3′>T3。再以靠近第一液冷扁管110的第一出液口114的F位置为例，假设流经该F位置处的冷却液温度为T4，流经第二液冷扁管120上对应位置F′处的冷却液温度为T4′，则T4′<T4。如此通过第一液冷扁管110与第二液冷扁管120上相对应位置处的冷却液的温度差异，中和调节电池模组210内不同位置处的单体电池212的温度，以实现对电池模组210内所有单体电池212的均匀散热。
第三实施例，请参阅图8至图11
与上述实施例不同的是，本实施例提供的电源装置200中，第一液冷扁管110与第二液冷扁管120交替绕行于所述多层子模组间，若其中一层子模组的第一表面和/或第二表面与两个液冷扁管中的一个相接触，则该表面不再与另一个液冷扁管接触。这种热管理装置100的安装方式，在可以有效降低电池模组210内温差的同时，还可以缩短第一液冷扁管110及第二液冷扁管120的管体长度，从而节约液冷扁管的制作成本。
具体地，于一优选实施方式中，以包括5层子模组的电池模组210为例，图8示出了该电池模组210中第一液冷扁管110的一种可能的绕行方式，图9示出了该电池模组210中第二液冷扁管120的一种可能的绕行方式。如图8所示，第一液冷扁管110分别绕行于第一层子模组的上表面(第一表面)、第二与第三层子模组之间、以及第四与第五层子模组之间。如图9所示，第二液冷扁管120分别绕行于第一与第二层子模组之间、第三与第四层子模组之间、以及第五层子模组的下表面(第二表面)。可以看出，每一层子模组的一个表面只与第一液冷扁管110和第二液冷扁管120中的一个相接触。
或者，于另一优选实施方式中，图10及图11示出了该电池模组210中热管理装置100的另一种可能的安装方式。其中，第一液冷扁管110绕行于第一层子模组的上表面(第一表面)、第二与第三层子模组之间、第三与第四层子模组之间、以及第五层子模组的下表面(第二表面)，而第二液冷扁管120绕行于第一与第二层子模组之间、以及第四与第五层子模组之间。同样地，该种安装方式中，每一层子模组的一个表面仍只与第一液冷扁管110和第二液冷扁管120中的一个相接触。
需要说明的是，本实施例提供的第一液冷扁管110和第二液冷扁管120交替绕行的安装方式可以适用于包括任意层子模组的电池模组210中，且绕行方式可根据实际应用具体设计，不限制于本实施例中所列举的实施方式。
综上所述，本发明提供的热管理装置100及电源装置200，能够有效降低电池模组210内的温度差，对电池模组210内不同位置的单体电池212进行均匀散热，以减缓电池衰减，延长电池使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热管理装置，应用于包括若干单体电池的电池模组，其特征在于，该热管理装置包括设于所述电池模组的第一液冷扁管和第二液冷扁管，其中：
所述第一液冷扁管设有第一进液口、第一出液口及连通该第一进液口和第一出液口的第一液体流通通道，
所述第二液冷扁管设有第二进液口、第二出液口及连通该第二进液口和第二出液口的第二液体流通通道，
所述第一进液口与所述第二进液口分别设于所述电池模组相对的两侧，以及所述第一出液口与所述第二出液口分别设于所述电池模组相对的两侧。
2.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于，所述第一进液口与所述第二出液口设于所述电池模组的同一侧，所述第一出液口与所述第二进液口设于所述电池模组的另一侧。
3.根据权利要求2所述的热管理装置，其特征在于，所述第一液冷扁管与所述第二液冷扁管并排设置于所述电池模组内，且所述第一液冷扁管与所述第二液冷扁管之间间隔预设距离。
4.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于，所述若干单体电池被划分为多层子模组，每层子模组包括第一表面和第二表面，所述第一液冷扁管和第二液冷扁管绕行于所述多层子模组间，与每层子模组的所述第一表面和/或第二表面相接触。
5.根据权利要求4所述的热管理装置，其特征在于，所述第一液冷扁管与所述第二液冷扁管分别交替绕行于所述多层子模组之间，每一层子模组的第一表面或第二表面与所述第一液冷扁管和第二液冷扁管的其中之一相接触。
6.根据权利要求4所述的热管理装置，其特征在于，所述第一液冷扁管和/或所述第二液冷扁管与每一个所述单体电池相接触。
7.根据权利要求6所述的热管理装置，其特征在于，所述第一液冷扁管和所述第二液冷扁管与每一个所述单体电池之间分别设有绝缘导热层。
8.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于，所述第一液冷扁管和所述第二液冷扁管为铝质口琴管。
9.根据权利要求8所述的热管理装置，其特征在于，所述第一液冷扁管和所述第二液冷扁管分别在管体两端设置有汇流管。
10.一种电源装置，其特征在于，包括所述电池模组及权利要求1-9任意一项所述的热管理装置。
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