CN112968232B - 电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包，电池包包含电池列以及液冷管；电池列包含至少两个单体电池，单体电池沿第一方向排列；液冷管设置于电池列表面，用于为单体电池散热，液冷管包含冷却部，冷却部为液冷管在电池列上的具有正投影的部分，冷却部在电池列上的正投影为冷却区域，冷却部沿第二方向延伸，第二方向与第一方向不平行。相较于现有电池包而言，本发明的液冷管采用冷却部的延伸方向与单体电池的排列方向不平行的设计，有利于液冷管内的冷却液将一部分热量带走，减少了向同模组的其它单体电池传递的热量，有利于抑制热失控。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包。
背景技术
现有电池包产品的导热管理设计通常基于流向与模组以及整包长度方向平行的口琴管冷板，从常规导热管理控温的角度分析，口琴管设计保证了较大的固-液换热面积，容易实现较好的散热效果。
然而，当电池包内某个单体电池发生热失控时，其失控热量通过电池大面以及侧板大量地向同模组内的相邻单体电池传递，具有热扩散风险，此时流向与模组长度方向平行的流道设计将放大失控电池向相邻电池传热的途径，增加热扩散风险。
另外，口琴管仍然具有管道流的普遍缺陷，即在管道工质流动过程中，其温度不断升高，换热潜力缩减，导致管道下游的液冷散热量较上游更低，主动拉大了模组/电池包内的单体电池之间的温差。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够减少失控电池向相邻电池传热的电池包。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供一种电池包，其中，包含电池列以及液冷管；所述电池列包含至少两个单体电池，所述单体电池沿第一方向排列；所述液冷管设置于所述电池列表面，用于为所述单体电池散热，所述液冷管包含冷却部，所述冷却部为所述液冷管在所述电池列上的具有正投影的部分，所述冷却部在所述电池列上的正投影为冷却区域，所述冷却部沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向不平行。
由上述技术方案可知，本发明提出的电池包的优点和积极效果在于：
本发明提出的电池包包含电池列以及液冷管，电池列包含沿第一方向排列的单体电池，液冷管包含冷却部，冷却部为液冷管在电池列上的具有正投影的部分，冷却部在电池列上的正投影为冷却区域，冷却部沿第二方向延伸，第二方向与第一方向不平行。相较于现有电池包而言，本发明的液冷管采用冷却部的延伸方向与单体电池的排列方向不平行的设计，有利于液冷管内的冷却液将一部分热量带走，减少了向同模组的其它单体电池传递的热量，有利于抑制热失控。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图2是沿图1中直线A-A所作的剖视图；
图3是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图4是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图5是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图6是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图7是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图8是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图9是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图10是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图；
图11是根据另一示例性实施例示出的电池包部分结构的俯视示意图。
附图标记说明如下：
100.电池列；
110.电池单元；
111.单体电池；
112.对象电池；
113.非对象电池
120.隔热结构；
200.液冷管；
201.冷却部；
202.第一连接部；
203.第二连接部；
α.夹角；
X.第一方向；
Y.第二方向。
具体实施例
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。
在对本发明的不同示例性实施例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。
实施例一
参阅图1，其代表性地示出了本发明提出的电池包部分结构的俯视示意图。在该示例性实施例中，本发明提出的电池包是以应用于电动汽车的电池包为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他类型的电池包中，而对下述的具体实施例做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的电池包的原理的范围内。
如图1所示，在本实施例中，本发明提出的电池包包含电池列100以及液冷管，电池列100包含至少两个单体电池111。配合参阅图2，图2中代表性地示出了沿图1中直线A-A所作的剖视图。以下将结合上述附图，对本发明提出的电池包的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。
如图1所示，在本实施例中，单体电池111沿第一方向X排列。该液冷管200设置于电池列的表面，例如顶面、底面、两个侧面或者两个端面的至少其中之一，本实施例中是以液冷管200设置于电池列的底面为例进行说明。其中，液冷管200包含冷却部201，该冷却部201为液冷管200在电池列上的具有正投影的部分，冷却部201在电池列上的正投影为冷却区域。在此基础上，冷却部201沿第二方向Y延伸，该第二方向Y与该第一方向X不平行，即两者具有夹角α。相较于现有电池包而言，本发明的液冷管200采用冷却部201的延伸方向与单体电池111的排列方向不平行的设计，有利于液冷管200内的冷却液将一部分热量带走，减少了向同模组的其它单体电池传递的热量，有利于抑制热失控。
可选地，如图1所示，在本实施例中，第一方向X与第二方向Y可以垂直，即夹角α可以等于90°。据此，当夹角α为90°时，液冷管能够最大程度地抑制热失控产生的热量往同一电池模组的其他单体电池111传递，而是将热量带到了其他电池模组，有利于抑制因单体电池111热失控而导致其所在的整个电池模组发生热失控。
可选地，在本实施例中，冷却部201在第二方向Y上的长度，可以等于单体电池111在第二方向Y上的宽度。即液冷管200在第二方向Y上的长度大于或等于单体电池111在第二方向Y上的宽度，有利于液冷管200内的冷却液将热量带出单体电池111，从而向其它电池模组传递热量，可以有效抑制同一电池模组发生热失控。
实施例二
基于上述对本发明提出的电池包的第一实施例的详细说明，以下将结合图3，对本发明提出的电池包的第二实施例进行说明。如图3所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第二实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第二实施例中采用了与第一实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第二实施例中区别于第一实施例的设计进行说明。
如图3所示，在本实施例中，在一个电池列中，至少一个单体电池111位于冷却部201的范围外。例如，图3中示出的电池列包含六个单体电池111，其中两个单体电池111位于冷却区域的范围外。相较于现有电池包而言，本发明采用至少一个单体电池111位于冷却部201的范围外的设计，有利于液冷管200内的冷却液将一部分热量带走，减少了向同一电池模组的其它单体电池111的热量传递，有利于抑制整个电池模组发生热失控。
可选地，如图3所示，在本实施例中，本发明提出的电池包包含至少两个电池单元110，每个电池单元110包含至少一个单体电池111，相邻的电池单元110之间设置有隔热结构120，隔热结构120可以但不限于包含隔热垫。在此基础上，冷却区域可以位于电池单元110的范围内，换言之，隔热结构120完全不与冷却部201的冷却区域重叠。据此，当单体电池111发生热失控时，一部分热量会通过隔热结构120阻挡在其所在的电池单元110内。由于冷却部201的冷却区域位于电池单元110内，可以阻挡一部分电池单元110产生的热量通过冷却部201传递(冷却部201可以为金属材质，易导热)到下一个电池单元110，进而抑制整个电池模组发生热失控。
进一步地，如图3所示，电池包包含多个电池单元110，每个电池单元110可以均设置有冷却部201。在其他实施例中，当电池包包含多个电池单元110时，每个冷却部201亦可仅位于其中一个电池单元110的范围内。
进一步地，如图3所示，基于冷却部201的冷却区域位于电池单元110的范围内的设计，本实施例中是以每个电池单元110包含三个单体电池111为例进行说明。在同一个电池单元110的各单体电池111中，可以定义与隔热结构120相邻的单体电池111为对象电池112，且与隔热结构120不相邻的单体电池111为非对象电池113。在此基础上，非对象电池113与冷却部201的冷却区域至少部分重叠。其中，与非对象电池113至少部分重叠的冷却区域为非对象电池冷却区域，对象电池111完全位于非对象电池冷却区域之外。据此，本发明可以有效抑制热量通过冷却部201传递到对象电池112，从而减少了对象电池112向相邻的电池单元110传递热量，有效地抑制其他电池单元110热失控。在其他实施例中，对象电池112亦可部分位于非对象电池冷却区域之外。或者，如图11所示，对象电池112可以设置有冷却区域仅与对象电池112至少部分重叠的冷却部201，电池单元110里的单体电池111发生热失控时，为减少热量向相邻的电池单元110传递，需要减少对象电池112的热量，因此该设计有利于避免其他单体电池111通过冷却部201向对象电池112导热的同时，又单独对对象电池112进行散热处理，可以有效地抑制热失控。
实施例三
基于上述对本发明提出的电池包的第二实施例的详细说明，以下将结合图4，对本发明提出的电池包的第三实施例进行说明。如图4所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第三实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第三实施例中采用了与第二实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第三实施例中区别于第二实施例的设计进行说明。
可选地，如图4所示，在本实施例中，液冷管200的多个冷却部201在电池列100上的正投影分别与多个单体电池111至少部分重叠。
实施例四
基于上述对本发明提出的电池包的第二实施例的详细说明，以下将结合图5，对本发明提出的电池包的第四实施例进行说明。如图5所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第四实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第四实施例中采用了与第二实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第四实施例中区别于第二实施例的设计进行说明。
如图5所示，在本实施例中，液冷管的冷却部201的延伸方向，与单体电池111的排列方向之间的夹角α，即第一方向X与第二方向Y之间的夹角α可以小于90°，但需大于0，例如75°、60°、45°、30°等。换言之，在符合本发明的设计构思的各种可能的实施方式中，夹角α可以小于或等于90°且大于0。
实施例五
基于上述对本发明提出的电池包的第二实施例的详细说明，以下将结合图6，对本发明提出的电池包的第五实施例进行说明。如图6所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第五实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第五实施例中采用了与第二实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第五实施例中区别于第二实施例的设计进行说明。
如图6所示，区别于第二实施例中的一个冷却部201在电池列100上的正投影与一个单体电池111重叠的设计，在本实施例中，一个冷却部201在电池列100上的正投影可以与两个单体电池111重叠，且这两个单体电池111均以各自的一部分与冷却部201重叠。换言之，在符合本发明的设计构思的各种可能的实施例中，至少两个单体电池111的至少部分区域可以分别与冷却区域重叠。
实施例六
基于上述对本发明提出的电池包的第五实施例的详细说明，以下将结合图7，对本发明提出的电池包的第六实施例进行说明。如图7所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第六实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第六实施例中采用了与第五实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第六实施例中区别于第五实施例的设计进行说明。
如图7所示，区别于第五实施例中的一个冷却部201在电池列100上的正投影与两个单体电池111的正投影部分重叠的设计，在本实施例中，一个冷却部201在电池列100上的正投影与两个单体电池111的正投影的全部重叠，据此能够在同时将至少两个单体电池111热失控产生的热量带走的基础上，进一步提升散热效率，从而进一步抑制整个电池模组发生热失控。
实施例七
基于上述对本发明提出的电池包的第二实施例的详细说明，以下将结合图8，对本发明提出的电池包的第七实施例进行说明。如图8所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第七实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第七实施例中采用了与第二实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第七实施例中区别于第二实施例的设计进行说明。
如图8所示，在本实施例中，液冷管200还可以具有第一连接部202，该第一连接部202连接于至少两个冷却部201之间。在此基础上，液冷管200能够通过第一连接部202将各非对象电池冷却区域对应的冷却部201相连接。此外，第一连接部202不仅可以将相邻电池单元110的非对象电池冷却区域对应的冷却部201连接，以实现一个液冷流道对至少两个电池单元110进行散热；第一连接部202也可以将非相邻电池单元110的非对象电池冷却区域对应的冷却部201连接，目的是为了尽量减少某一电池单元110中热失控的产生的热量通过第一连接部201向相邻的电池单元110传递，有效地抑制热失控。
进一步地，如图8所示，基于液冷管200具有冷却部201和第一连接部202的设计，在本实施例中，液冷管200的延伸路径可以大致呈蛇形线形，例如形成类似冷却盘管或者液冷排的结构型态。在其他实施例中，基于不同结构型态的第一连接部202的设计，液冷管200的延伸路径亦可呈其他结构型态，并不以本实施例为限。
实施例八
基于上述对本发明提出的电池包的第七实施例的详细说明，以下将结合图9，对本发明提出的电池包的第八实施例进行说明。如图9所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第八实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第八实施例中采用了与第七实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第八实施例中区别于第七实施例的设计进行说明。
如图9所示，在本实施例中，液冷管200的冷却部201的延伸方向，与单体电池111的排列方向之间的夹角α，即第一方向X与第二方向Y之间的夹角α可以小于90°，但需大于0，例如75°、60°、45°、30°等。
实施例九
基于上述对本发明提出的电池包的第八实施例的详细说明，以下将结合图10，对本发明提出的电池包的第九实施例进行说明。如图10所示，其代表性地示出了本发明提出的电池包在第九实施例中的部分结构的俯视示意图，电池包在第九实施例中采用了与第八实施例大致相同的设计，以下将对电池包在第九实施例中区别于第八实施例的设计进行说明。
如图10所示，在本实施例中，液冷管200的冷却部201的延伸方向，与单体电池111的排列方向之间的夹角α小于90°。并且，液冷管200可以设置于全部单体电池111。换言之，液冷管200的冷却部201在电池列100上的正投影，可以分别位于各单体电池111的正投影的范围内。
实施例十
如图11所示，在该实施例中，液冷管还包含第二连接部203，仅与对象电池112至少部分重叠的冷却区域为对象电池冷却区域，第二连接部203将沿第二方向Y排列的对象电池冷却区域对应的冷却部201连接在一起，此设计有利于液冷管200用一个流道同时对至少两个对象电池进行散热，有效提高了液冷管200的利用率，节省了成本。
在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的电池包仅仅是能够采用本发明原理的许多种电池包中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的电池包的任何细节或电池包的任何部件。
综上所述，本发明提出的电池包包含电池列以及液冷管，电池列包含沿第一方向排列的单体电池，液冷管包含冷却部，冷却部为液冷管在电池列上的具有正投影的部分，冷却部在电池列上的正投影为冷却区域，冷却部沿第二方向延伸，第二方向与第一方向不平行。通过上述设计，本发明提出的电池包在单体电池发生热失控时，会快速的向同模组的其它单体电池传递热量。相较于现有电池包而言，本发明的液冷管采用冷却部的延伸方向与单体电池的排列方向不平行的设计，有利于液冷管内的冷却液将一部分热量带走，减少了向同模组的其它单体电池传递的热量，有利于抑制热失控。
以上详细地描述和/或图示了本发明提出的电池包的示例性实施例。但本发明的实施例不限于这里所描述的特定实施例，相反，每个实施例的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施例的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施例的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包含”和“具有”用以表示开放式的包含在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。
虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的电池包进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。
Claims (11)
1.一种电池包，其特征在于，包含：
电池列，包含至少两个电池单元，相邻的所述电池单元之间设置有隔热结构，所述电池单元包含至少一个单体电池，所述单体电池沿第一方向排列；以及
液冷管，设置于所述电池列表面，用于为所述单体电池散热，所述液冷管包含冷却部，所述冷却部为所述液冷管在所述电池列上的具有正投影的部分，所述冷却部在所述电池列上的正投影为冷却区域，每个所述冷却部的所述冷却区域仅位于一个所述电池单元的范围内，且与所述隔热结构完全不重叠，所述冷却部沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向不平行；
其中，在同一所述电池单元中，与所述隔热结构相邻的所述单体电池为对象电池，与所述隔热结构不相邻的所述单体电池为非对象电池，与所述非对象电池至少部分重叠的所述冷却区域为非对象电池冷却区域，所述对象电池的至少部分位于所述非对象电池冷却区域之外。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二方向垂直于所述第一方向。
3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述冷却部在所述第二方向上的长度，等于所述单体电池在所述第二方向上的宽度。
4.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，在同一所述电池单元中，与相邻电池单元相邻的所述单体电池为对象电池，其他所述单体电池为非对象电池；其中，所述液冷管还包含第二连接部，仅与所述对象电池至少部分重叠的所述冷却区域为对象电池冷却区域，所述第二连接部将沿所述第二方向排列的所述对象电池冷却区域对应的冷却部连接在一起。
5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述冷却部设置于所述电池列的顶部和底部的至少其中之一。
6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，至少两个所述单体电池的至少部分区域分别与所述冷却区域重叠。
7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述对象电池完全位于所述非对象电池冷却区域之外。
8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述液冷管还包含第一连接部，所述第一连接部将所述非对象电池冷却区域对应的所述冷却部连接在一起。
9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池列包含至少两个电池单元，所述电池单元包含至少一个所述单体电池；在同一所述电池单元中，与相邻电池单元相邻的所述单体电池为对象电池，其他所述单体电池为非对象电池；其中，所述对象电池设置有冷却区域仅与所述对象电池至少部分重叠的所述冷却部。
10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池列包含至少两个电池单元，所述电池单元包含至少一个所述单体电池；每个所述电池单元均设置有所述冷却部。
11.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，在一个所述电池列中，至少一个所述单体电池位于所述冷却区域的范围外。
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