CN108376809A - 一种电池包冷却和加热的一体化结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包冷却和加热的一体化结构，通过箱盖和箱体形成密封环境，通过导热结构实现模组温度与导热腔内流体温度的传导，从而，通过输入接头和输出接头向导热腔内填充冷却液体或者加热液体便可以实现对模组温度的调控，实现电池包冷却和加热的一体化调控。

Description

一种电池包冷却和加热的一体化结构

技术领域

本发明涉及新能源汽车应用技术领域，尤其涉及一种电池包冷却和加热的一体化结构。

背景技术

汽车作为推动人类文明的现代化工业产物，给人类生活带来便捷性的同时，也带来了极大的环境污染。随着传统化石能源的日益短缺，特别是石油等不可再生资源限制，人们将更多的目光转向新能源汽车。电动汽车具有高效、节能、低噪声、零排放等传统燃料汽车无法比拟的环保优势，已成为现阶段研究的热点。

然而，作为电池汽车核心部件的动力电池系统，在充放电的同时会伴随着大量热的产生，同时，受锂离子电池本身温度适应性的影响，通常锂离子动力电池系统需要在5℃～40℃温度区间内工作，以10℃～30℃温度区间内性能最佳；特别在低于0℃高倍率充电，和高于60℃放电，会严重影响锂电池的使用寿命，甚至造成电芯内部短路等安全性风险。在电池系统热管理设计中，低温环境需加热提升至事宜温度平台，高温环境需尽快散热，避免热集聚引发安全事故。

但在整车的复杂运行环境中，不同路面载荷激励，不同区域低温至-30℃，地表高温至60℃环境，同时，雨天和高低气压、酸碱腐蚀等环境，不仅要求电池在IP67等级密封条件下做好热设计工作，也要求高效换热的液冷系统不承受大的载荷，引发泄漏风险。

目前，市场大多数的冷却和加热管道系统，均放置在电池箱体内部，为保证热均匀性，很多将管道系统布置在电池单体或模组的底部，承受较大的电池惯性载荷，同时，复杂的管路系统也给装备和制造带来困难。考虑系统能量密度和最少体积、重量前提下，如何将电池系统的冷却、加热和保温集中一体，同时又避免在结构中承担大搭载，仍是电池系统热管理设计的一个工程难题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电池包冷却和加热的一体化结构。

本发明提出的一种电池包冷却和加热的一体化结构，包括：箱体、箱盖、传热结构和模组，传热结构为导热绝缘结构；

模组安装在箱体内，箱盖覆盖在箱体上并与箱体连接；

箱盖内部设有导热腔，传热结构覆盖在模组上并与箱盖下表面贴合；箱盖侧面设有与导热腔连通的输入接头和输出接头，输入接头、导热腔和输出接头依次连通形成流体输送路径。

优选地，模组的正负极片位于其上表面，模组上表面安装有与正负极片连接的高压连接片，传热结构下表面设有与高压连接片相契合的凹凸拓扑结构，传热结构通过凹凸拓扑结构连接高压连接片。

优选地，高压连接片与模组焊接或者螺栓连接。

优选地，传热结构为导热硅胶垫或者热板。

优选地，箱盖上表面设置有隔热层。

优选地，隔热层厚度为0.2mm～10mm。

优选地，输入接头和输出接头位于箱盖相对的两侧。

优选地，输入接头和输出接头位于箱盖同侧，导热腔由相连通的输入腔和输出腔组成，输入接头和输出接头分别与输入腔和输出腔连通，输入接头、输入腔、输出腔和输出接头依次连通形成流体输送路径。

优选地，导热腔内安装有多根相互平行的加强筋，加强筋将导热腔内分割为多条相互平行的流道，相邻的流道相连通。

优选地，箱盖由主体盖板和封板组成，导热腔为开设在主体盖板下表面的凹槽，封板安装在主体盖板的下表面并与主体盖板密封连接；输入接头和输出接头均安装在主体盖板上。

本发明提出的一种电池包冷却和加热的一体化结构，通过箱盖和箱体形成密封环境，通过导热结构实现模组温度与导热腔内流体温度的传导，从而，通过输入接头和输出接头向导热腔内填充冷却液体或者加热液体便可以实现对模组温度的调控，实现电池包冷却和加热的一体化调控。

本发明通过箱盖和箱体形成一个密封的整体，解决了整车运行复杂的环境条件下的载荷问题，实现了小体积、低重量的电池系统集冷却、加热和保温于一体。

附图说明

图1为本发明提出的一种电池包冷却和加热的一体化结构立体图；

图2为箱盖整体结构图；

图3为箱盖的仰视结构图。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种电池包冷却和加热的一体化结构，包括：箱体1、箱盖2、传热结构3和模组4，传热结构3为导热绝缘结构。

模组4安装在箱体1内，以便对模组4进行保护和支撑固定。箱盖2覆盖在箱体1上并与箱体1连接。

箱盖2内部设有导热腔2.4，传热结构3覆盖在模组4上并与箱盖2下表面贴合。箱盖2侧面设有与导热腔连通的输入接头2.2和输出接头2.3，输入接头2.2、导热腔和输出接头2.3依次连通形成流体输送路径。如此，通过箱盖2和箱体1形成密封环境，通过传热结构3实现模组4温度与导热腔内流体温度的传导，从而，通过输入接头2.2和输出接头2.3向导热腔内填充冷却液体或者加热液体便可以实现对模组4温度的调控，实现电池包冷却和加热的一体化调控。

具体的，本实施方式中，箱盖2由主体盖板和封板组成，导热腔2.4为开设在主体盖板下表面的凹槽，封板安装在主体盖板的下表面并与主体盖板密封连接；输入接头2.2和输出接头2.3均安装在主体盖板上。

本实施方式中，传热结构3为导热硅胶垫或者热板或其他导热绝缘结构，起到导热和绝缘作用。箱盖2上表面设置有隔热层2.1，以降低导热腔内的温度向外部环境散失，从而提高导热腔内液体温度的利用率，提高模组4的温度调控效果。本实施方式中，隔热层2.1厚度为0.2mm～10mm，且隔热层具体可采用气凝胶、云母、环氧树脂或其他绝热材料，形状为实体或中空结构。本实施方式中，模组4的正负极片位于其上表面，模组4上表面安装有与正负极片连接的高压连接片4.1，传热结构3下表面设有与高压连接片4.1相契合的凹凸拓扑结构3.1，传热结构3通过凹凸拓扑结构3.1连接高压连接片4.1。如此，模组4坐落于箱体1内，上部高压连接片4.1通过传热结构3和箱盖2形成一个最有效的传热路径，模组4的极片和外部高压连接片4.1的金属端通过传热结构3和箱盖2上的冷却、加热系统直接交互，避免了其他换热方式接触面及空气间隙的换热损失。且，通过箱盖2和箱体1形成一个密封的整体，解决了整车运行复杂的环境条件下的载荷问题，实现了小体积、低重量的电池系统集冷却、加热和保温于一体。本实施方式中，高压连接片4.1与模组4焊接或者螺栓连接，以保证结构的稳定。

具体的，本实施方式中，传热结构3下表面的凹凸拓扑结构3.1由相互平行并间隔的凸起和凹槽组成，模组4与箱体1和箱盖2组装的情况下，各高压连接片4.1均抵靠在凸起上。具体的，模组4上高压连接片4.1排布成多列，每一列高压连接片对应一条凸起。

具体实施时，输入接头2.2和输出接头2.3可位于箱盖2相对的两侧。

本实施方式提供的一体化结构中，输入接头2.2和输出接头2.3位于箱盖2同侧，导热腔由相连通的输入腔和输出腔组成，输入接头2.2和输出接头2.3分别与输入腔和输出腔连通，输入接头2.2、输入腔、输出腔和输出接头2.3依次连通形成流体输送路径。

本实施方式中，导热腔2.4内安装有多根相互平行的加强筋5，加强筋5将导热腔内分割为多条相互平行的流道，相邻的流道相连通。

此外，该一体化结构的另一种实施方式中，箱盖四周为宽5mm～50mm的实体结构，上下分别为厚0.5mm～5mm的夹板，材质为铝系列合金、镁系列合金或复合材料；箱盖四周的实体部分设有螺栓通孔，数量为4～100个，形状呈圆形通孔或腰形通孔，以便通过螺栓将箱盖与箱体固定；导热腔位于箱盖中部，箱盖2整体成空心结构，空心腔数量为1～20个，导热腔的两端分别固接输入接头2.2和输出接头2.3，输入接头2.2和输出接头2.3位于盖体的同侧或易侧，形状呈方形、圆形或腰形。

如此，隔热层包覆于箱盖外部上表面，隔绝箱盖内流体与模组外环境的热交互，提升与电池包内部的换热效率。同时，箱盖的型腔结构不仅对冷却和加热作用的流体起到导向功能，也增加了箱盖的整体刚度和强度；箱盖四周的实心结构和上下夹板保证了型腔结构的安全可靠，实心结构也保证了箱盖和箱体的密封面刚度。最为核心的，冷却和加热流体通道位于模组的上端箱盖内，不会承受箱内电池的机械载荷；位于箱盖内的型腔结构也便于流体通道的优化和流阻的降低，避免位于箱体内复杂管道系统的过长路径和变截面对流场的影响，及避免在箱内的安装、制造和接口密封等问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，包括：箱体(1)、箱盖(2)、传热结构(3)和模组(4)，传热结构(3)为导热绝缘结构；

模组(4)安装在箱体(1)内，箱盖(2)覆盖在箱体(1)上并与箱体(1)连接；

箱盖(2)内部设有导热腔(2.4)，传热结构(3)覆盖在模组(4)上并与箱盖(2)下表面贴合；箱盖(2)侧面设有与导热腔连通的输入接头(2.2)和输出接头(2.3)，输入接头(2.2)、导热腔和输出接头(2.3)依次连通形成流体输送路径。

2.如权利要求1所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，模组(4)的正负极片位于其上表面，模组(4)上表面安装有与正负极片连接的高压连接片(4.1)，传热结构(3)下表面设有与高压连接片(4.1)相契合的凹凸拓扑结构(3.1)，传热结构(3)通过凹凸拓扑结构(3.1)连接高压连接片(4.1)。

3.如权利要求2所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，高压连接片(4.1)与模组(4)焊接或者螺栓连接。

4.如权利要求1所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，传热结构(3)为导热硅胶垫或者热板。

5.如权利要求1所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，箱盖(2)上表面设置有隔热层(2.1)。

6.如权利要求5所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，隔热层(2.1)厚度为0.2mm～10mm。

7.如权利要求1所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，输入接头(2.2)和输出接头(2.3)位于箱盖(2)相对的两侧。

8.如权利要求1所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，输入接头(2.2)和输出接头(2.3)位于箱盖(2)同侧，导热腔由相连通的输入腔和输出腔组成，输入接头(2.2)和输出接头(2.3)分别与输入腔和输出腔连通，输入接头(2.2)、输入腔、输出腔和输出接头(2.3)依次连通形成流体输送路径。

9.如权利要求1或7或8所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，导热腔(2.4)内安装有多根相互平行的加强筋(5)，加强筋(5)将导热腔内分割为多条相互平行的流道，相邻的流道相连通。

10.如权利要求1所述的电池包冷却和加热的一体化结构，其特征在于，箱盖(2)由主体盖板和封板组成，导热腔(2.4)为开设在主体盖板下表面的凹槽，封板安装在主体盖板的下表面并与主体盖板密封连接；输入接头(2.2)和输出接头(2.3)均安装在主体盖板上。