CN111477994A - 具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统及电池组 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及电池技术领域，具体涉及一种具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统及电池组，所述冷却系统包括：分流层、换热本体和盖板，所述盖板固定连接在所述换热本体的上端，所述分流层固定连接在所述换热本体的底部；所述换热本体内设置有多个用于安装电池的电池安装座孔，所述电池安装座孔周围均匀设置有冷却通道；所述分流层内设置有为冷却通道均匀分配冷却介质的分流结构，所述分流结构与所述冷却通道连通；所述盖板对所述冷却通道的上端进行密封。本发明通过在冷却通道中设置渐缩式的分流层入口通道和入口分流子通道，将冷却介质的流量均匀地分配到均匀设置在电池安装座孔周围的冷却通道中，保证每个单体电池获得相同的冷却效果。

Description

具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统及电池组
技术领域
本申请实施例涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统及电池组。
背景技术
目前，动力电池因其高能量密度、高循环寿命、宽工作温区和低自放电性能而广泛应用于各电子行业。新能源汽车就是以动力电池组作为动力供给与能量储存系统。随着新能源汽车大力推广，制造企业不断追求更高的续航里程和电池能量密度，而导致热失控风险增加。近几年，新能源汽车起火事故频发，而由电池散热问题是起火事故很大的直接原因。与此同时，大量研究表明工作温度会直接影响到动力电池的性能与寿命。以典型的索尼18650锂离子电池为例，电池在25℃、45℃和50℃条件下工作800个循环后，电池容量分别下降了31%、36%和60%。
电动汽车行驶过程工况变化会引起动力电池的放电电流变化，从而引起电池组发热不均衡。目前，动力电池散热方式主要有空气冷却、液体冷却、相变材料冷却等，其中使用最为广泛的是空气冷却与液体冷却。相比之下，液体冷却法具有更好的冷却降温效果，可有效降低电池温度，但目前实际应用的液冷技术，普遍存在冷却均匀性不高、可调控性差的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请第一方面在于提供一种具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统。
本申请第二方面在于提出一种具有上述具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统的电池组。
本申请第一方面所采用的技术方案为：一种具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，包括：分流层、换热本体和盖板，所述盖板固定连接在所述换热本体的上端，所述分流层固定连接在所述换热本体的底部；
所述换热本体内设置有多个用于安装电池的电池安装座孔，所述电池安装座孔周围均匀设置有冷却通道；
所述分流层内设置有用于为冷却通道均匀分配冷却介质的分流结构，所述分流结构与所述冷却通道连通；
所述盖板对所述冷却通道的上端进行密封。
可选地，所述冷却通道包括：
上行冷却通道、下行冷却通道和连通槽道；
所述上行冷却通道和所述下行冷却通道通过所述连通槽道连通；
所述上行冷却通道和/或所述下行冷却通道均匀地分布在所述电池安装座孔周围。
可选地，所述上行冷却通道和所述下行冷却通道的轴线均位于竖直方向上，所述上行冷却通道和所述下行冷却通道间隔设置。
可选地，所述分流结构包括：
分流层入口通道、分流层出口通道、入口分流子通道和出口分流子通道；
所述入口分流子通道与所述分流层入口通道连通，所述出口分流子通道与所述分流层出口通道连通；
所述分流层入口通道与所述分流层出口通道在所述分流层上相互隔绝，所述出口分流子通道与所述分流层出口通道在所述分流层上相互隔绝；
所述入口分流子通道与所述上行冷却通道连通，所述出口分流子通道与所述下行冷却通道连通。
可选地，所述分流层入口通道沿着冷却介质流动的方向渐缩，所述入口分流子通道也沿着冷却介质流动的方向渐缩。
可选地，所述换热本体内均匀地设置有多个电池安装座孔。
可选地，所述换热本体内任意两个相邻的所述电池安装座孔的轴线的距离均为H。
可选地，将所述电池安装座孔分成多列，每一列内的电池安装座孔的轴线均位于同一平面内。
可选地，所述盖板上设置有与所述电池安装座孔所对应的电池安装口。
本申请第二方面所采用的技术方案为：一种电池组，设有如本申请第一方面所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统。
采用本申请提供的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，通过将分流层、换热本体和盖板三个独立的部件固定连接到一起形成一体，所有分流及冷却流程均在一体化的冷却通道中完成，系统整体性和安全性较高；
通过在系统设置分流层结构，分流层结构可以将冷却介质均匀地分配到冷却通道中，具体通过在冷却通道中设置渐缩式的分流层入口通道和入口分流子通道，实现将冷却介质的流量均匀地分配到均匀设置在电池安装座孔周围的冷却通道中，进而保证每个单体电池获得相同的冷却效果；
本申请的冷却系统可以针对电池组中电池释热不同的情况，通过调节相关的结构参数设计，进行冷却调控。可以通过改变冷却通道中的管径和位置和连通槽道的尺寸，以分离结构中分流通道的尺寸和渐缩角度设计，实现对电池组中不同位置的冷却通道的流量进行调控，达到对冷却过程进行调控的目的。通过改变系统内部结构尺寸，可大大提升动力电池组热环境的温度分布均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提出的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统的结构示意图；
图2是本申请一实施例提出的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统中冷却通道与分流结构的位置关系示意图；
图中：1-分流层；1.1-分流层入口通道；1.2-入口分流子通道；1.3-出口分流子通道；1.4-分流层出口通道；2-换热本体；2.1-电池安装座孔；2.2-上行冷却通道；2.3-下行冷却通道；2.4-连通槽道；3-盖板；3.1-电池安装口；A-冷却介质入口；B-冷却介质出口。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参考图1，图1是本申请一实施例提出的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统的结构示意图。如图1所示：
一种具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，包括：分流层1、换热本体2和盖板3，所述盖板3固定连接在所述换热本体2的上端，所述分流层1固定连接在所述换热本体2的底部；
所述换热本体2内设置有多个用于安装电池的电池安装座孔2.1，所述电池安装座孔2.1周围均匀设置有冷却通道；
所述分流层1内设置有用于为冷却通道均匀分配冷却介质的分流结构，所述分流结构与所述冷却通道连通；
所述盖板3对所述冷却通道的上端进行密封。
分流层1主要用于将冷却介质分流到不同的冷却通道中，且在分流过程中保证分流到每个冷却通道中的冷却介质尽量均匀，以实现每个电池获得相同的冷却效果。
换热本体2是电池组的主体支撑结构，冷却通道和电池均设置在换热本体2中，具体的，在换热本体2中设置有多个电池安装座孔2.1，用于安装电池，电池安装座孔2.1的孔径大小应与电池的外径大小相适配，防止电池在电池安装座孔2.1内晃动，以及无法良好地与冷却通道中的冷却介质进行热交换。冷却通道均匀地设置在电池安装座孔2.1周围，使从分流结构中分流出来的冷却介质对电池的冷却更平均，实现每个电池的冷却效果基本相同，克服现有技术中冷却不均的问题。
盖板3主要用于对换热本体2中的冷却通道进行密封，由于冷却通道中是通过冷却介质的流动实现冷却的，而在设置冷却通道时，由于技术以及成本的原因，不会将冷却通道的上部直接做成封闭式的，为了防止冷却介质外泄，需要对冷却通道的上部进行密封，因此在换热本体2的上部固定连接有盖板3，盖板3与换热本体2之间可以采用焊接的方式进行密封，这样不仅连接稳定，而且具有良好的密封效果。
在本申请另一实施例中，所述冷却通道包括：
上行冷却通道2.2、下行冷却通道2.3和连通槽道2.4；
所述上行冷却通道2.2和所述下行冷却通道2.3通过所述连通槽道2.4连通。
所述上行冷却通道2.2和/或所述下行冷却通道2.3均匀地分布在所述电池安装座孔2.1周围。
冷却通道主要用于将冷却介质均匀地送到电池安装座孔2.1周围，实现对电池安装座孔2.1内的电池进行均匀冷却，为了实现上述目的，分别设置了上行冷却通道2.2、下行冷却通道2.3和连通槽道2.4，冷却介质从分流结构中进入到冷却通道中的上行冷却通道2.2，对电池进行冷却，然后从上行冷却通道2.2进入连通槽道2.4，再从连通槽道2.4进入下行冷却通道2.3，再次对电池进行冷却。
在设置上行冷却通道2.2和下行冷却通道2.3时，可以将上行冷却通道2.2和下行冷却通道2.3分别设置于电池安装座孔2.1的两侧，如一个电池安装座孔2.1的左右两侧均布置上行冷却通道2.2，前后两侧均布置下行冷却通道2.3。在布置冷却通道时，要遵循均匀布置的原则，至于上行冷却通道2.2和下行冷却通道2.3的具体数量，可根据具体的情况决定，本申请中为了保证冷却效果和方便制作，同时为了节约在制作时的成本，在一个电池安装座孔2.1的四周共布置四个冷却通道，分别是两个上行冷却通道2.2和两个下行冷却通道2.3，冷却通道可以对相邻的两个电池安装座孔2.1同时进行冷却。
在本申请另一实施例中，所述上行冷却通道2.2和所述下行冷却通道2.3的轴线均位于竖直方向上，所述上行冷却通道2.2和所述下行冷却通道2.3在水平方向上间隔设置。
将上行冷却通道2.2和下行冷却通道2.3的轴线设置为位于竖直方向上，有利于冷却通道的加工和布置。将上行冷却通道2.2和下行冷却通道2.3在水平方向上间隔设置，即在水平方向上没有任何两个上行冷却通道2.2是相邻的，也没有任何两个下行冷却通道2.3是相邻的，这样设置有利于对电池安装座孔2.1内电池的冷却，使换热本体2的温度分布均匀性得到提高。
如图2所示，图2是本申请一实施例提出的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统中冷却通道与分流结构的位置关系示意图。
在本申请另一实施例中，所述分流结构包括：
分流层入口通道1.1、分流层出口通道1.4、入口分流子通道1.2和出口分流子通道1.3；
所述入口分流子通道1.2与所述分流层入口通道1.1连通，所述出口分流子通道1.3与所述分流层出口通道1.4连通；
所述分流层入口通道1.1与所述分流层出口通道1.4在所述分流层1上相互隔断，所述出口分流子通道1.3与所述分流层出口通道1.4在所述分流层1上相互隔断；
所述入口分流子通道1.2与所述上行冷却通道2.2连通，所述出口分流子通道1.3与所述下行冷却通道2.3连通。
分流结构用于将导入的冷却介质分配到冷却通道中，由于冷却通道中包含多个上行冷却通道2.2和下行冷却通道2.3，因此分流结构中也设置有多个入口分流子通道1.2和出口分流子通道1.3。入口分流子通道1.2与上行冷却通道2.2相连，一个入口分流子通道1.2可以同时与多个上行冷却通道2.2相连；出口分流子通道1.3与下行冷却通道2.3相连，一个出口分流子通道1.3可以与多个下行冷却通道2.3相连，具体地，在设置上行冷却通道2.2时以列为单位进行设置，在设置下行冷却子通道时也以列为单位进行设置，将一列上行冷却通道2.2与一个出口分流子通道1.3相连，将一列下行冷却通道2.3与一个出口分流子通道1.3相连。
为了避免冷却介质直接从入口分流子通道1.2中直接流入到出口分流子通道1.3中，入口分流子通道1.2和出口分流子通道1.3在分流层1上必须相互隔断，否则冷却介质不经过冷却通道，直接从分流结构中流入和流出，无法实现对电池的冷却。
由于有多个入口分流子通道1.2和多个出口分流子通道1.3，因此，在分流结构中还设置有分流层入口通道1.1和分流层出口通道1.4，分流层入口通道1.1与各个入口分流子通道1.2连通，用于将冷却介质分配到各个入口分流子通道1.2中；分流层出口通道1.4与各个出口分流子通道1.3连通，用于将各个出口分流子通道1.3中的冷却介质进行汇集，然后从冷却介质出口B处排出，冷却介质排出后经过冷却处理，再从分流层入口通道1.1中进入，实现冷却循环。
在本申请另一实施例中，所述分流层入口通道1.1沿着冷却介质流动的方向渐缩，所述入口分流子通道1.2也沿着冷却介质流动的方向渐缩。
冷却介质从分流层入口通道1.1进入，然后经分流层入口通道1.1分别流入到各个入口分流子通道1.2中，即进入到冷却通道中，但是冷却介质一般是流体，在流体流动时，若分流层入口通道1.1和入口分流子通道1.2为圆柱形通道或者长方体型通道，那么流体在通道末端流动时会产生滞止效应，即导致从分流层入口通道1.1流入到各个入口分流子通道1.2的冷却介质多少不一，而从每个入口分流子通道1.2流入到上行冷却通道2.2的冷却介质也存在多少不一的问题，这就会导致不同的上行冷却通道2.2的冷却介质流量不同，从而导致每个单体电池的冷却效果不一致。
为了避免各个电池的冷却效果不一致的情况发生，将分流层入口通道1.1设计为沿着冷却介质流动的方向渐缩，将入口分流子通道1.2也设计为沿着冷却介质流动的方向渐缩，将这两个通道设计为渐缩式，可以减小通道末端流动滞止效应引起的分流层入口通道1.1的冷却介质入口A附近入口分流子通道1.2获得相对多的流量以及入口分流子通道1.2入口附近上行冷却通道2.2获得相对多的流量，从而解决各个分流子通道和各个上行冷却通道2.2流量分配不均的问题。因此，将分流层入口通道1.1和入口分流子通道1.2均设计为渐缩式的，具体的，渐缩比可根据实际情况进行确定。
在本申请另一实施例中，所述换热本体2内均匀地设置有多个电池安装座孔2.1。
在换热本体2内设置多个电池安装座孔2.1，用于安放和固定多个电池，将电池安装座孔2.1均匀地设置在换热本体2中，使冷却通道可以对每个单体电池安装座孔2.1内的电池进行均匀的冷却。
在本申请另一实施例中，所述换热本体2内任意两个相邻的所述电池安装座孔2.1的轴线的距离均为H。
由于电池安装座孔2.1均为圆形的孔，而冷却通道的上行冷却通道2.2和下行冷却通道2.3一般也设置为圆形的通道，且存在着一个上行冷却通道2.2或一个下行冷却通道2.3同时为一个电池安装座孔2.1内的电池进行冷却的情况，因此，为了方便冷却通道的布置，将任意两个相邻的电池安装座孔2.1的轴线的距离设置为H，保证电池安装座孔2.1分布的均匀性，然后将上行冷却通道2.2或下行冷却通道2.3设置在两个相邻电池安装座孔2.1的中间，使得上行冷却通道2.2或下行冷却通道2.3的轴线位于两个相邻电池安装座孔2.1的轴线的正中间，这样即可保证上行冷却通道2.2或下行冷却通道2.3处于两个电池安装座孔2.1的正中间，保证对相邻的电池安装座孔2.1内电池冷却的均匀性。
在本申请另一实施例中，将所述电池安装座孔2.1分成多列，每一列内的电池安装座孔2.1的轴线均位于同一平面内。
由于冷却通道是根据电池安装座孔2.1进行布置的，而一列上行冷却通道2.2是与一个入口分流子通道1.2连通，一列下行冷却通道2.3是与一个出口分流子通道1.3连通的。将每一列内的电池安装座孔2.1的轴线设置为均位于同一平面内，则可实现每一列的上行冷却通道2.2或者每一列的下行冷却通道2.3的轴线也位于同一平面内，这样方便一列的上行冷却通道2.2与入口分流子通道1.2相连或者一列的下行冷却通道2.3与出口分流子通道1.3相连。
在本申请另一实施例中，所述盖板3上设置有与所述电池安装座孔2.1所对应的电池安装口3.1。
由于盖板3设置在换热本体2的上端，用于对换热本体2的冷却通道进行密封，而电池安装座孔2.1也设置在换热本体2中，为了方便电池的取出与放入，在盖板3上设置有与电池安装座孔2.1所对应的电池安装口3.1。
采用上述实施例提供的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，通过将分流层1、换热本体2和盖板3三个独立的部件固定连接到一起形成一体，所有分流及冷却流程均在一体化的冷却通道结构中完成，系统整体性和安全性较高；
通过在系统设置分流层1结构，分流层1结构可以将冷却介质均匀地分配到冷却通道中，具体通过在冷却通道中设置渐缩式的分流层入口通道1.1和入口分流子通道1.2，实现将冷却介质的流量均匀地分配到均匀设置在电池安装座孔2.1周围的冷却通道中，进而保证每个单体电池获得相同的冷却效果；
本申请的冷却系统可以针对电池组中电池释热不同的情况，通过调节相关的结构参数设计，进行冷却调控。可以通过改变冷却通道中的管径和位置和连通槽道2.4的尺寸，以分离结构中分流通道的尺寸和渐缩角度设计，实现对电池组中不同位置的冷却通道的流量进行调控，达到对冷却过程进行调控的目的。通过改变系统内部结构尺寸，可大大提升动力电池组热环境的温度分布均匀性。
基于同一发明构思，本申请一实施例提供一种电池组，该电池组包括如上述任一个实施例中所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统及电池组，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，包括：分流层（1）、换热本体（2）和盖板（3），所述盖板（3）固定连接在所述换热本体（2）的上端，所述分流层（1）固定连接在所述换热本体（2）的底部；
所述换热本体（2）内设置有多个用于安装电池的电池安装座孔（2.1），每个所述电池安装座孔（2.1）周围均匀设置有冷却通道；
所述分流层（1）内设置有用于为所述冷却通道均匀分配冷却介质的分流结构，所述分流结构与所述冷却通道连通；
所述盖板（3）对所述冷却通道的上端进行密封。
2.根据权利要求1所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，所述冷却通道包括：
上行冷却通道（2.2）、下行冷却通道（2.3）和连通槽道（2.4）；
所述上行冷却通道（2.2）和所述下行冷却通道（2.3）通过所述连通槽道（2.4）连通；
所述上行冷却通道（2.2）和/或所述下行冷却通道（2.3）均匀地分布在所述电池安装座孔（2.1）周围。
3.根据权利要求2所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，所述上行冷却通道（2.2）和所述下行冷却通道（2.3）的轴线均位于竖直方向上，所述上行冷却通道（2.2）和所述下行冷却通道（2.3）在水平方向上间隔设置。
4.根据权利要求2或3所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，所述分流结构包括：
分流层入口通道（1.1）、分流层出口通道（1.4）、入口分流子通道（1.2）和出口分流子通道（1.3）；
所述入口分流子通道（1.2）与所述分流层入口通道（1.1）连通，所述出口分流子通道（1.3）与所述分流层出口通道（1.4）连通；
所述分流层入口通道（1.1）与所述分流层出口通道（1.4）在所述分流层（1）上相互隔绝，所述出口分流子通道（1.3）与所述分流层出口通道（1.4）在所述分流层（1）上相互隔绝；
所述入口分流子通道（1.2）与所述上行冷却通道（2.2）连通，所述出口分流子通道（1.3）与所述下行冷却通道（2.3）连通。
5.根据权利要求4所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，所述分流层入口通道（1.1）沿着冷却介质流动的方向渐缩，所述入口分流子通道（1.2）也沿着冷却介质流动的方向渐缩。
6.根据权利要求1所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，所述换热本体（2）内均匀地设置有多个所述电池安装座孔（2.1）。
7.根据权利要求6所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，所述换热本体（2）内任意两个相邻的所述电池安装座孔（2.1）的轴线的距离均为H。
8.根据权利要求6或7所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，将所述电池安装座孔（2.1）分成多列，每一列内的所述电池安装座孔（2.1）的轴线均位于同一平面内。
9.根据权利要求6所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统，其特征在于，所述盖板（3）上设置有与所述电池安装座孔（2.1）所对应的电池安装口（3.1）。
10.一种电池组，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的具有分流结构的一体式动力电池组冷却系统。
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