CN109935939A - 液冷模组及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液冷模组及电动车，所述液冷模组包括液冷腔体，具有一容置腔；进液管，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体的所述容置腔连通；出液管，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体的所述容置腔连通；冷却液，所述冷却液从所述进液管流入，容置于所述液冷腔体的的所述容置腔中，从所述出液管流出；电池模组，所述电池模组设于所述液冷腔体的所述的所述容置腔内，且浸没于所述冷却液中。利用本发明，可提高电池模组的中电芯的散热效率，保证电池模组内电芯温度的均衡。

Description

液冷模组及电动车

技术领域

本发明涉及电池冷却技术领域，特别是一种液冷模组及电动车。

背景技术

随着用户对电动汽车的要求提高，整车对动力电池系统的功率特性和快充性能的要求越来越高，伴随而来是对电池系统的热管理设计要求的提高，对电池间的温度均衡和温度控制越来越精细。

目前新能源车载热管理大多采用风冷和液冷系统，风冷因难以解决大倍率充放工况下散热要求和温度均匀性等问题，因此液冷方式越来越成为工程师关注的焦点，越来越多的液冷系统得以被设计和开发。通常地液冷系统主要为间接式冷却，通过电池系统内部冷板与系统外部冷却回路的液冷工质进行热交换，从而将电芯产生的热量带走。然而，间接式液冷系统可能存在一些问题：1、液冷板无法与电芯充分接触，不同冷却回路的流量难以控制，容易出现模组内电芯温差及模组间温度不均衡；2、电动汽车在极端行驶过程中可能因振动或碰撞会出现冷却液泄漏风险；3、液冷板结构较为复杂，加工工艺和安装难度增大，动力电池系统成本提高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液冷模组及电动车，用于解决现有技术中冷却系统中电池模组内电芯温差及电池模组间温度不均衡的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种液冷模组，所述液冷模组包括：

液冷腔体，具有一容置腔；

进液管，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体的所述容置腔连通；

出液管，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体的所述容置腔连通；

冷却液，所述冷却液从所述进液管流入，容置于所述液冷腔体的的所述容置腔中，从所述出液管流出；

电池模组，所述电池模组设于所述液冷腔体的所述的所述容置腔内，且所述电池模组中的电池元件外表面直接浸没于所述冷却液中。

可选地，所述电池模组包括电池模组支架以及安装固定于所述电池模组支架上的若干电池模块；所述电池模组支架安装固定于所述液冷腔体内。

可选地，所述电池模组支架上设置有与腔体固定部，所述液冷腔体内设置有与支架固定部；所述与腔体固定部和所述与支架固定部固定连接。

可选地，所述电池模组支架具有若干安装孔，所述安装孔内放置所述电池元件，多个所述安装孔内的电池元件并联，以构成所述电池模块，其中，所述电池元件浸没在所述冷却液中。

可选地，所述液冷腔体包括总正极和总负极，所述总正极设置于所述液冷腔体的一端，所述总负极设置于所述液冷腔体的一端。

可选地，所述电池模块之间通过导电件串联，并且串联后的正极通过所述导电件与所述总正极连接，串联后的负极通过所述导电件与所述总负极连接。

可选地，所述导电件包括金属导电件。

可选地，所述液冷腔体包括主体部和盖板，所述盖板与所述主体部密封连接。

可选地，所述冷却液包括氟化液。

本发明还提供一种装配有上述高压附件装置的电动车，所述电动车包括：

车体；

电机，设置于所述车体内；

如上所述的任意一种液冷模组，设置于所述车体内，所述液冷模组中的所述电池模组用于给所述电机供电。

利用本发明，电池模组直接浸没在冷却液中，电池模组内电芯外表面与冷却液直接接触，减少了液冷的中间环节，提高了散热效率，保证了电池模组内电芯温度均衡；

另外，冷却液选取绝缘且冷却效果好的氟化液，能有效降低热失控，提高电池包整体安全性；

又，利用本发明可以避免现有技术液冷模组内复杂流道的液冷板设计和安装，降低制造工艺和安装难度，降低液冷模组成本；

又，本发明电池膜组可以提高电池包的成组效率，而且通过该组装方法，减少了电气连接以及结构固定部件，有利于电池包轻量化、提高能量密度，有利于布置热管理系统，提高整体冷却效果。

附图说明

图1显示为本发明的液冷模组的结构示意图。

图2显示为本发明的液冷模组的左视图。

图3显示为本发明的液冷模组的俯视图。

图4显示为本发明的液冷模组的主视图。

图5显示为本发明的液冷模组打开盖板后的结构示意图。

图6显示为本发明的液冷模组打开盖板后的俯视图。

图7显示为本发明的液冷模组的电池模组支架与液冷腔体的主体部分解示意图。

图8显示为本发明液冷腔体的盖板示意图。

图9显示为本发明的电动车结构框图。

元件标号说明

1 液冷腔体

11 主体部

111 定位突起

112 容置腔

12 盖板

2 总正极

3 总负极

4 进液管

5 出液管

6 电池模组

61 电池模组支架

611 安装孔

612 与腔体固定部

613 螺丝

614 隔板

615 圆弧

62 铜排

621 连接孔

622 连接板

63 隔断件

64 电池元件

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在下文中，术语“电池模组”、“电池”、“电池元件”、“电芯”和“电池包”可以互换使用，并且可以指代各种不同的可充电电池化学及构造中的任一种，包括但不限于锂离子(例如锂离子磷酸盐、锂氧化钴、磷酸锂铁、其他氧化金属锂等)、锂离子聚合物、镍金属氢化物、镍镉、镍氢、镍锌、银锌或其他电池类型/构造。术语“电动车”在这里被用来指代也被称作EV的全电动车辆、也被称作PHEV的插电式混合动力车辆或者混合动力车辆(HEV)，其中混合动力车辆采用其中之一为电驱动系统的多个推进源。应当理解的是，在多个附图上使用相同的附图标记来指代相同的组件或者等同功能的组件，对于优选实施例、一般原理和本文所述特征的各种修改对本领域技术人员将是显而易见的。此外，附图仅意对在本发明的范围进行说明而非限制并且不应当被认为是依比例绘制的。

本发明的实施例通常可应用于采用电动机的系统，更具体地而非排他性地，可应用于使用多相电动机(例如感性电动机)的电动车辆。电动车辆使用例如电池组之类的一个或多个存储能量源来向车辆提供电能。该能量至少部分被用来推进车辆。所存储的能量还可以被用来提供其它车辆系统所需的能量，例如车辆照明、车可分区的加热、通风和空调(HVAC)系统、辅助控制系统(例如，传感器、显示器、导航系统等)、车辆娱乐系统(例如，无线电、DVD、MP3等)等。常规电动车辆包括载客车辆和被设计为运输货物的车辆，其示例包括乘用车、卡车、电动自行车和休闲船只。电动车辆还包括专用的工作车辆和推车，其中的一些可以整合有诸如叉车、剪刀式升降机、升降和/或曲臂空中作业平台、接到清洁系统、传送带和平板搬运平台。

请参阅图1-9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1-8所示，本发明实施例公开了一种液冷模组，所述液冷模组包括液冷腔体1，具有一容置腔112；进液管4，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体1的所述容置腔112连通；出液管5，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体1的所述容置腔112连通；冷却液，所述冷却液从所述进液管4流入，容置于所述液冷腔体1的的所述容置腔112中，从所述出液管5流出；电池模组6，所述电池模组6设于所述液冷腔体1的所述的所述容置腔112内，且浸没于所述冷却液中。其中，所述电池模组由若干电池元件64通过串并联方式电性连接，当电池模组6直接浸没在冷却液中，电池模组6内的电池元件64(例如电芯)外表面与冷却液直接接触，减少了液冷的中间环节，提高了散热效率，保证电池模组6内电芯温度均衡。

如图1、2、4所示，所述液冷腔体1包括主体部11和盖板12，所述盖板12与所述主体部11密封连接以形成一密闭的空间。图8示出了所述盖板12的结构示意图，所述盖板12上设置有供所述出液管5和所述进液管4穿出的孔，所述出液管5和所述进液管4与所述盖板12之间密封连接。需要说明的是，所述主体部11的外部形状和内部可根据内部电池模组6的形状进行适配设计。

如图5-7所示，所述电池模组6包括电池模组支架61以及安装固定于所述电池模组支架61上的若干电池模块；所述电池模组支架61安装固定于所述液冷腔体1内。在本实施例中，所述电池模组支架61用于安装所述电池模块，而每个电池模组6包括若干电池模块，通过多个电池模块的串并联，形成一个整的电池模组6，因而所述电池模组支架61具有与多个电池模块适配的多个安装部，所述安装部用于安装所述电池模块。

如图5-7所示，本实施例中，所述电池模组6例如可以包括8个电池模块，8个电池模块对称安装于所述电池模块支架的隔板614两侧，每侧安装有4个电池模块，通过隔断件63将各电池模块分隔开。当然，在其它实施例中，所述电池模块的数量也可以是其它设定的个数，以满足所需要的电压平台为准。

如图5-7所示，在本实施例中，所述电池模组支架61具有若干安装孔611，所述安装孔611内用于放置电池元件64，多个所述安装孔611构成一个安装部，在一个安装部内的多个所述安装孔611内的电池元件64并联排布，以构成所述电池模块，所述电池元件64浸没在所述冷却液中。作为示例，所述电池元件64例如可以是电芯。需要说明的是，在其它是实施例中，多个所述安装孔611内的电池元件64也可串联排布，或者串并联排布，以构成所述电池模块。

需要说明的时，为了实现各电池元件64的外表面直接和冷却液接触，以通过循环的方式将电池元件64产生的热量带出去，完成电池模组6内电池元件64的冷却，所述安装孔611为通孔结构，且所述安装孔611的尺寸大于所述电池元件64的尺寸，也即所述电池元件64与所述安装孔611孔壁之间存在供冷却液流通的空隙。

如图5-7所示，为了将所述电池模组6安装固定在所述液冷腔体1的容置腔112中，所述电池模组支架61上设置有与腔体固定部612，所述液冷腔体1内设置有与支架固定部(未图示)；所述与腔体固定部612和所述与支架固定部固定连接，从而实现所述电池模组支架61和所述液冷腔体1的安装固定。作为示例，可通过螺丝613(紧固件)实现所述与腔体固定部612和所述与支架固定部固定连接，在其它示例中，也可通过焊接的方式实现所述与腔体固定部612和所述与支架固定部固定连接，当然也可采用其它能实现此目的的方法来实现所述与腔体固定部612和所述与支架固定部固定连接。

如图7所示，在将所述电池模组支架61固定安装于所述液冷腔体1内时，为了方便定位，所述液冷腔体1的底表面(以图6为基准)上设置有多个定位凸部111，在所述电池模组支架61的相应位置上设置有与所述定位凸部111适配的定位孔。

如图6和7所示，所述液冷模组还包括总正极2和总负极3，所述总正极2位于所述液冷腔体1的一端，所述总负极3位于所述液冷腔体1的一端，在本实施例中，所述总正极2和所述总负极3位于所述液冷腔体1同一端；在其它实施例中总正极2和总负极3也可位于液冷腔体1不同端，总正极2和总负极3的位置可根据需求灵活调整。

如图5-7所示，所述总正极2和所述总负极3穿出所述液冷腔体1的腔壁，处于所述液冷腔体1的外部。

如图5-7所示，所述电池模块之间通过导电件串联，导电件的一端与其中一个电池模块的正极连接，导电件的另一端与相邻的另一个电池模块的负极连接，以实现电池模块的串联，并且串联后的正极通过所述导电件与所述总正极2连接，串联后的负极通过所述导电件与所述总负极3连接。在本实施例中，所述导电件包括金属导电件，作为示例，所述金属导电件例如可以是铜排62。

在本实施例中，铜排62覆盖在电池模块的表面例如可采用焊接的方式，与电池模块的正极或者负极实现机械固定及电性连接。如图5-7所示，铜排62具有与电池模组支架61的安装孔611相应的连接孔621，即每个所述连接孔621对应一个所述安装孔611，在电池模组支架61安装固定好后，连接孔621露出所述电池模组支架61上的安装孔611，以方便冷却液的流动，提高冷却效率。

如图5-7所示，在本实施例中，所述电池模组支架61的边沿位置可例如具有与安装孔611相应的圆弧615，其中，每个圆弧615与靠近电池模组支架61边沿位置处写的相应的安装孔611通信设置，以形成具有圆弧615的支架外框，这种安装孔611和圆弧615的设计，可以有效限定冷却液的流动轨迹，保证冷却液沿着电池元件64的外表面流动，提高冷却效率。在其它实施例中，所述电池模组支架61的外框也可以是例如长方形或其他形状。另外，在本实施例中，将位于铜排62的外部边缘处的连接孔621设置成圆弧形的凹槽结构，该圆弧形的凹槽的圆心与最外侧的安装孔611的圆心重合。

在本实施例中，为了提高铜排62的连接稳定性，在铜排62靠近外的侧部还具有与电池模组支架61连接固定的连接板622，连接板622例如可通过螺栓螺母组件(未图示)与所述电池模组支架61的侧壁紧固。在其它实施例中，所述铜排62与所述电池模组支架61也可通过其他方式进行连接紧固。

本实施例的电池模组可以提高电池包的成组效率，而且通过本实施例的组装方式，减少了电气连接以及结构固定部件，有利于电池包轻量化、提高能量密度，有利于布置热管理系统，提高整体冷却效果。

在本实施例中，考虑到绝缘性和换热，所述冷却液例如可采用氟化液，氟化液作为良绝缘且冷却效果良好的冷却工质，能有效降低热失控，提高电池包整体安全性；可以理解的是，在其它实施例中，也可采用其它具有绝缘性的冷却液。

本实施例的液冷模组的组装方法如下：将电池膜模组支架61通过紧固件(螺丝613)与液冷腔体1的主体部11固定连接；将多个电池元件64(例如电芯)安装固定在所述电池模组支架61的安装孔611中，通过导电件(例如铜排62)实现各电池元件64的串并联排布，以构成电池模组6；将盖板12和液冷腔体1的主体部11通过密封的方式连接，以形成一个密封的容置腔112，将所述电池模组6容置于所述液冷腔体1的容置腔112；通过进液管4向所述容置腔112中注入冷却液，冷却液浸没电池元件64。

本实施例的液冷模组的原理如下：电池模组6直接浸没在冷却液中，当电池模组6的温度达到某一设定温度时，冷却液从进液管4流入所述液冷腔体1的容置腔112中，布满整个液冷腔体1，冷却液从出液管5流出，由于冷却液可以直接和电芯(电池元件64)外表面直接接触，通过循环将电芯热量带出去，完成电池模组6内电芯的冷却。需要说明的是，利用本实施例的液冷模组，可以避免间接式液冷系统(间接式液冷系统，通过电池系统内部冷板与系统外部冷却回路的液冷工质进行热交换，从而将电芯产生的热量带走)内复杂流道的液冷板设计和安装，降低制造工艺和安装难度，降低液冷系统的成本。

如图9所示，本实施例的液冷模组可用于电动车中，以使电动车具有本发明实施例中的液冷模组，所述液冷模组中的电池模组6用于给电动车进行供电，提高电动车的安全性能，降低成本。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种液冷模组，其特征在于，包括：

液冷腔体，具有一容置腔；

进液管，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体的所述容置腔连通；

出液管，设于所述支架的下部，并与所述液冷腔体的所述容置腔连通；

冷却液，所述冷却液从所述进液管流入，容置于所述液冷腔体的的所述容置腔中，从所述出液管流出；

电池模组，所述电池模组设于所述液冷腔体的所述的所述容置腔内，且所述电池模组中的电池元件外表面直接浸没于所述冷却液中。

2.根据权利要求1所述液冷模组，其特征在于，所述电池模组包括电池模组支架以及安装固定于所述电池模组支架上的若干电池模块；所述电池模组支架安装固定于所述液冷腔体内。

3.根据权利要求2所述液冷模组，其特征在于，所述电池模组支架上设置有与腔体固定部，所述液冷腔体内设置有与支架固定部；所述与腔体固定部和所述与支架固定部固定连接。

4.根据权利要求2所述液冷模组，其特征在于，所述电池模组支架具有若干安装孔，所述安装孔内放置所述电池元件，多个所述安装孔内的电池元件并联，以构成所述电池模块，其中，所述电池元件浸没在所述冷却液中。

5.根据权利要求2-4任意一项所述液冷模组，其特征在于，所述液冷模组还包括总正极和总负极，所述总正极设置于所述液冷腔体的一端，所述总负极设置于所述液冷腔体的一端。

6.根据权利要求5所述液冷模组，其特征在于，所述电池模块之间通过导电件串联，并且串联后的正极通过所述导电件与所述总正极连接，串联后的负极通过所述导电件与所述总负极连接。

7.根据权利要求6所述液冷模组，其特征在于，所述导电件包括金属导电件。

8.根据权利要求1所述液冷模组，其特征在于，所述液冷腔体包括主体部和盖板，所述盖板与所述主体部密封连接。

9.根据权利要求1所述液冷模组，其特征在于，所述冷却液包括氟化液。

10.一种电动车，其特征在于，包括：

车体；

电机，设置于所述车体内；

如权利要求1-9任意一项所述的液冷模组，设置于所述车体内，所述液冷模组中的所述电池模组用于给所述电机供电。