CN106654440A - 一种电芯散热装置及电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种电芯散热装置及电源装置，其中，所述电芯散热装置包括第一、第二平面汇流板以及至少一个散热套管。应用该电芯散热装置的电源装置在工作时，冷却液由第一、第二平面汇流板中的其中一个流入，并通过散热套管上设置的液体流通通道流出至另一个平面汇流板，再由该平面汇流板上的出液口流出。由于散热套管套设于单体电芯上，所以冷却液在管壁的液体流通通道中流动时，能够较好地吸收该单体电芯工作所产生的热量，然后通过出液口流出时，将吸收到的热量散发至动力电池模组外，从而达到较为理想的散热效果。

Description

一种电芯散热装置及电源装置
技术领域
本发明涉及电池热管理领域，具体而言，涉及一种电芯散热装置及电源装置。
背景技术
目前，电动汽车的动力电池组大多采用S形水冷板对电芯进行散热管理。S形水冷板绕行于电池模组内，与电芯接触，吸收电芯工作过程中散发出的热量。但是，该种水冷板的散热效果不理想，无法满足高散热需求的动力电池组。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电芯散热装置及电源装置，以改善上述问题。
本发明实施例提供一种电芯散热装置，应用于包括多个电芯的动力电池模组，该电芯散热装置包括第一平面汇流板、第二平面汇流板以及至少一个散热套管，其中：
所述第一平面汇流板和第二平面汇流板分别设置于所述动力电池模组相对的两个侧面，所述第一平面汇流板和第二平面汇流板中的其中一个设有进液口，另一个设有出液口；
每个所述散热套管套设于所述动力电池模组中的一个电芯上，所述散热套管的一端与所述第一平面汇流板连接、相对的另一端与所述第二平面汇流板连接，每个所述散热套管上设有连通所述进液口和出液口的液体流通通道。
优选地，所述散热套管的管壁包括内壁和外壁，所述液体流通通道为由所述内壁和外壁围成的环状中空结构。
优选地，所述液体流通通道包括设置于所述散热套管的管壁上并沿轴向贯通该管壁的至少一个通孔。
优选地，所述液体流通通道包括多个所述通孔，该多个所述通孔在散热套管的管壁上沿周向间隔设置。
优选地，多个所述通孔在散热套管的管壁上沿周向等间距排列。
优选地，所述散热套管为铝质的圆柱形套管。
优选地，所述动力电池模组中的多个电芯被划分为层叠设置的若干子模组，每层子模组包括数个电芯，所述电芯散热装置对应每层子模组设置至少一个散热套管，且位于同一层的两个相邻散热套管之间间隔至少一个电芯。
优选地，所述散热套管的管壁的内、外侧面分别设有导热绝缘层。
优选地，所述两个平面汇流板分别设置于动力电池模组相对的第一侧面和第二侧面，进液口与出液口分别位于动力电池模组相对的第三侧面和第四侧面，且进液口的设置高度大于出液口的设置高度。
本发明实施例提供一种电源装置，包括动力电池模组和如上述所述的电芯散热装置。
本发明实施例提供的电芯散热装置包括设置于动力电池模组相对两侧的第一、第二平面汇流板以及一对一地套设于动力电池模组中的单体电芯上、管体两端分别连接所述第一和第二平面汇流板的至少一个散热套管。应用该电芯散热装置的电源装置在工作时，冷却液由第一、第二平面汇流板中的其中一个流入，并通过散热套管上设置的液体流通通道流出至另一个平面汇流板，再由该平面汇流板上的出液口流出。由于散热套管套设于单体电芯上，所以冷却液在管壁的液体流通通道中流动时，能够较好地吸收该单体电芯工作所产生的热量，然后通过出液口流出时，将吸收到的热量散发至动力电池模组外，从而达到较为理想的散热效果。
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为本发明实施例提供的一种电芯散热装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电芯散热装置中散热套管的立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种电芯散热装置中散热套管的立体结构示意图；
图4A为本发明实施例提供的另一种电芯散热装置中散热套管的平面结构示意图；
图4B为本发明实施例提供的另一种电芯散热装置中散热套管的平面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的图4A所示的散热套管的局部放大图；
图6为本发明实施例提供的图4B所示的散热套管的另一局部放大图；
图7为本发明实施例提供的一种应用所述电芯散热装置的电源装置的爆炸图；
图8为图7所示的电源装置的平面结构示意图。
图标：100-电芯散热装置；102-第一平面汇流板；104-第二平面汇流板；106-散热套管；1062-液体流通通道；1022-进液口；1042-出液口；1064-内壁；1066-外壁；1068-加强筋；1070-子通道；1072-通孔；200-电源装置；210-动力电池模组；212-单体电芯；220-第一支撑板；230-第二支撑板；240-第一集流板；250-第二集流板。
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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
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。
如图1所示，是本发明较佳实施例提供的一种电芯散热装置100的立体结构示意图。该电芯散热装置100包括第一平面汇流板102、第二平面汇流板104以及散热套管106。其中，所述散热套管106的管壁上设有液体流通通道1062(图1中未示出)；所述第一平面汇流板102和第二平面汇流板104中的一个设有进液口1022，另一个设有出液口1042，本实施例中，为了方便描述，不失一般性地，假设所述进液口1022设置于所述第一平面汇流板102上，所述出液口1042设置于所述第二平面汇流板104上。
该电芯散热装置100具体安装应用时，所述第一平面汇流板102、第二平面汇流板104分别设置于所述散热套管106的管体两端，并与所述管体连接。连接完成后，所述散热套管106的管壁上的液体流通通道1062连通所述进液口1022和出液口1042，即液体由进液口1022流入所述第一平面汇流板102后，经散热套管106管壁上的液体流通通道1062流动至所述第二平面汇流板104内，最后经该第二平面汇流板104上的出液口1042流出。
如图2所示，是本发明较佳实施例提供的一种所述散热套管106的立体结构示意图。该散热套管106可选为铝合金材质的圆柱形套管。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。当然，于其他实施例中，散热套管106的形状及材质可根据实际的应用环境及散热需求进行相应的变化。例如，所述散热套管106的管体可以是波浪形曲面，以增大管壁中液体流通通道1062的液体容积量，从而提高散热效率。
本实施例中，所述散热套管106的圆柱形管体包括内壁1064和外壁1066。所述液体流通通道1062为由所述内壁1064和外壁1066围成的环状中空结构。冷却液从进液口1022流入第一平面汇流板102后，经该环状中空结构(液体流通通道1062)流动至第二平面汇流板104。
环状中空结构的设计对所述内壁1064和外壁1066的强度要求很高，否则一旦内壁1064或外壁1066受到外力挤压造成破损，导致冷却液外流，后果将不堪设想。鉴于此，如图3所示，本实施例中，在内壁1064和外壁1066之间设置了多个加强筋1068，所述多个加强筋1068将原环状中空结构划分成多个子通道1070。由此，每个散热套管106上的液体流通通道1062由所述多个子通道1070构成。本实施例中，所述加强筋1068的材质可选为铝合金。由铝合金制成的加强筋1068强度高、导热性能好，能够使多个子通道1070中冷却液的温度进行中和，避免散热不均匀，对电芯的寿命及动力电池模组210的使用安全造成隐患。
如图4A和4B所示，是本发明较佳实施例提供的另外两种散热套管106的平面结构示意图。所述两种散热套管106的材质及形状与图2中所示的相同。不同之处在于，这两种散热套管106的管壁为实心结构。所述液体流通通道1062为设置于所述管壁上并沿轴向贯通该管壁的至少一个通孔1072。所述通孔1072的形状可以是，但不限于，圆形(如图4A)或弧形(如图4B)。此外，当所述管壁上设置多个通孔1072时，较佳地，该多个通孔1072在散热套管106的管壁上沿周向等间距排列。当然，于其他实施例中，多个通孔1072的排列方式以及间隔距离可以调整，不限于本实施给出的实施方式。但是，通常需要考虑电芯均匀散热的需求，所以等间距排列应是优选。
如图5所示，为本实施例提供的一种图4A中所示散热套管106的管壁的局部放大图。该管壁上的通孔1072为圆形，考虑到管壁开孔后的强度问题，该通孔1072的直径最好不大于所述管壁厚度的三分之一(图5中d表示所述管壁的厚度)。
如图6所示，为本实施例提供的图4B中所示的散热套管106管壁的局部放大图。该管壁上的通孔1072为弧形，同样地，考虑到管壁开孔后的强度问题，该通孔1072的厚度最好不大于所述管壁厚度的三分之一(图6中d表示所述管壁的厚度)。
如图7所示，是本发明较佳实施例提供的一种应用所述电芯散热装置100的电源装置200的立体结构爆炸图。该电源装置200包括动力电池模组210以及所述电芯散热装置100。所述动力电池模组210包括多层层叠设置的子模组，每层子模组包括数个单体电芯212。所述电芯散热装置100中的每个散热套管106套设于所述动力电池模组210中的一个单体电芯212上，第一平面汇流板102、第二平面汇流板104分别位于所述动力电池模组210相对的两侧。每个散热套管106的管体的一端与所述第一平面汇流板102连接，另一端与所述第二平面汇流板104连接。
所述动力电池模组210工作时，冷却液经所述进液口1022流入第一平面汇流板102后，再流动至散热套管106管壁上的液体流通通道1062内，冷却液在液体流通通道1062内流动时，吸收动力电池模组210中单体电芯212工作时所产生的热量，最后经所述第二平面汇流板104的出液口1042流出，从而将热量带出动力电池模组210外，达到为单体电芯212散热的目的。
再者，所述电源装置200还包括用于夹持所述动力电池模组210中单体电芯212的第一支撑板220和第二支撑板230。其中，第一支撑板220位于所述第一平面汇流板102的外侧，第二支撑板230位于所述第二平面汇流板104的外侧，第一支撑板220和第二支撑板230将整个动力电池模组210及电芯散热装置100夹持于中间。此外，所述第一支撑板220上还插接有第一集流板240，所述第二支撑板230上还插接有第二集流板250。
需要说明的是，所述散热套管106与两侧平面汇流板的连接方式可以是，但不限于，与第一平面汇流板102和第二平面汇流板104分别可拆卸连接，或者是，与第一平面汇流板102和第二平面汇流板104中的一个固定连接(如焊接)，与另外一个可拆卸连接。散热套管106与两个平面汇流板的连接处应为密封设置，避免冷却液漏出。
另外，为了便于冷却液流通，本实施例中，所述进液口1022和出液口1042位于动力电池模组210相对的两侧，且进液口1022的高度大于出液口1042的高度。具体地，如图8所示，所述进液口1022位于第一平面汇流板102的右上角伸出部上，所述出液口1042位于第二平面汇流板104的左下角伸出部上。
本实施例中，所述电芯散热装置100中散热套管106的数量可以与单体电芯212的数目相同，即每一个单体电芯212均对应套设有一散热套管106，整个动力电池模组210达到一种较为理想的散热管理状态，也可以在每层子模组中间隔设置散热套管106，且相邻两层子模组之间的散热套管106交错设置，以使动力电池模组210整体达到一种相对较佳的散热状态。
此外，考虑到散热套管106与单体电芯212之间的绝缘需求，本实施例中，所述散热套管106的管壁的内、外侧面分别设有导热绝缘层。该导热绝缘层可以是导热绝缘硅胶垫或者是导热石墨涂层。
本发明实施例提供的电芯散热装置100包括设置于动力电池模组210相对两侧的第一平面汇流板102、第二平面汇流板104以及一对一地套设于动力电池模组210中的单体电芯212上、管体两端分别连接两个平面汇流板的至少一个散热套管106。应用该电芯散热装置100的电源装置200在工作时，冷却液由第一平面汇流板102上的进液口1022流入，并通过散热套管106上设置的液体流通通道1062流动至第二平面汇流板104，再由该第二平面汇流板104上的出液口1042流出。由于散热套管106套设于单体电芯212上，所以冷却液在管壁的液体流通通道1062中流动时，能够较好地吸收该单体电芯212工作所产生的热量，然后通过出液口1042流出时，将吸收到的热量散发至动力电池模组210外，从而达到较为理想的散热效果。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“左”、“右”、“竖直”、“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”、“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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。此外，术语“第一”和“第二”仅用于区分描述，不能理解为暗示或指示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电芯散热装置，应用于包括多个电芯的动力电池模组，其特征在于，该电芯散热装置包括第一平面汇流板、第二平面汇流板以及至少一个散热套管，其中：
所述第一平面汇流板和第二平面汇流板分别设置于所述动力电池模组相对的两个侧面，所述第一平面汇流板和第二平面汇流板中的其中一个设有进液口，另一个设有出液口；
每个所述散热套管套设于所述动力电池模组中的一个电芯上，所述散热套管的一端与所述第一平面汇流板连接、相对的另一端与所述第二平面汇流板连接，每个所述散热套管上设有连通所述进液口和出液口的液体流通通道。
2.根据权利要求1所述的电芯散热装置，其特征在于，所述散热套管的管壁包括内壁和外壁，所述液体流通通道为由所述内壁和外壁围成的环状中空结构。
3.根据权利要求1所述的电芯散热装置，其特征在于，所述液体流通通道包括设置于所述散热套管的管壁上并沿轴向贯通该管壁的至少一个通孔。
4.根据权利要求3所述的电芯散热装置，其特征在于，所述液体流通通道包括多个所述通孔，该多个所述通孔在所述散热套管的管壁上沿周向间隔设置。
5.根据权利要求4所述的电芯散热装置，其特征在于，多个所述通孔在所述散热套管的管壁上沿周向等间距排列。
6.根据权利要求1所述的电芯散热装置，其特征在于，所述散热套管为铝质的圆柱形套管。
7.根据权利要求1所述的电芯散热装置，其特征在于，所述动力电池模组中的多个电芯被划分为层叠设置的若干子模组，每层子模组包括数个电芯，所述电芯散热装置对应每层子模组设置至少一个散热套管，且位于同一层的两个相邻散热套管之间间隔至少一个电芯。
8.根据权利要求1所述的电芯散热装置，其特征在于，所述散热套管的管壁的内、外侧面分别设有导热绝缘层。
9.根据权利要求1所述的电芯散热装置，其特征在于，所述第一平面汇流板和第二平面汇流板分别设置于动力电池模组相对的第一侧面和第二侧面，所述进液口与出液口分别位于所述动力电池模组相对的第三侧面和第四侧面，且所述进液口的设置高度大于所述出液口的设置高度。
10.一种电源装置，其特征在于，该电源装置包括动力电池模组和如权利要求1-9任意一项所述的用于对所述动力电池模组中的单体电芯进行散热管理的电芯散热装置。
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