CN113725518A - 冷却装置和冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冷却装置和冷却系统，包括冷板、第一流道、多个易熔装置、第二流道和触发装置。第一流道设置于冷板。多个易熔装置间隔设置于第一流道。易熔装置用于当温度达到预设值时使第一流道与外界连通。第二流道设置于冷板，并与第一流道间隔设置。触发装置设置于冷板。触发装置连接于第一流道和第二流道之间。触发装置被触发时，第一流道和第二流道连通。当温度达到预设值时，易熔装置中的易熔材料熔化。第一流道中的冷却液通过易熔装置释放。触发装置被触发后，第二流道中的冷却液可以补充第一流道中的冷却液，能够确保有足够的冷却液向外释放。冷却液能够对热失控的电池单体进行降温灭火处理，保证电池包的安全使用。

Description

冷却装置和冷却系统

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种冷却装置和冷却系统。

背景技术

随着科学技术的发展，动力电池在生活中的应用越来越广泛。尤其在车载或者船载领域，动力电池已经成为重要的动力源。然而，动力电池的发热导致的热失控是影响安全的重要因素。现有技术中，针对动力电池采取的冷却降温手段效果并不理想。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种冷却装置和冷却系统。

本申请实施例提供一种冷却装置，包括：

冷板；

第一流道，设置于所述冷板；

多个易熔装置，间隔设置于所述第一流道，所述易熔装置用于当温度达到预设值时使所述第一流道与外界连通；

第二流道，设置于所述冷板，并与所述第一流道间隔设置；以及

触发装置，设置于所述冷板，所述触发装置连接于所述第一流道和所述第二流道之间，所述触发装置被触发时，所述第一流道和所述第二流道连通。

在一个实施例中，所述冷却装置还包括：

第三流道，所述第三流道设置于所述冷板，所述第三流道与所述第一流道和所述第二流道间隔设置，所述第三流道的两端均设置有消防接口。

在一个实施例中，所述触发装置包括压差比例阀门，所述差比例阀门的两端分别与所述第一流道和所述第二流道连接。

在一个实施例中，所述触发装置包括：

壳体，所述壳体设置于所述第一流道的侧壁，所述壳体包围形成容纳通道，所述容纳通道的两端分别与所述第一流道的内腔和所述冷板的表面连通；

易熔材料，填充于所述容纳通道，当温度达到所述易熔材料的熔点时，所述易熔材料熔化使所述第一流道通过所述壳体与外界连通。

在一个实施例中，所述冷板包括相对的第一端和第二端，所述第一流道的入口设置于所述第二端，所述第一流道的出口设置于所述第一端，所述第二流道的出口设置于所述第二端，所述第二流道的入口设置于所述第一端。

在一个实施例中，所述第一流道在所述冷板呈折线排布，所述易熔装置设置于所述折线的拐角。

在一个实施例中，所述第一流道在所述冷板呈曲线排布，所述易熔装置设置于所述曲线的曲率最大处。

本申请实施例还提供一种冷却系统，包括：

所述的冷却装置；

第一泵体，所述第一泵体与所述第一流道连接。

在一个实施例中，所述冷却系统还包括第二泵体，所述第二泵体与所述第二流道连接。

在一个实施例中，所述冷却系统还包括消防系统，所述第三流道两端的消防接口分别与所述消防系统连接。

本申请实施例提供的所述冷却装置包括冷板、第一流道、多个易熔装置、第二流道和触发装置。所述第一流道设置于所述冷板。所述多个易熔装置间隔设置于所述第一流道。所述易熔装置用于当温度达到预设值时使所述第一流道与外界连通。所述第二流道设置于所述冷板，并与所述第一流道间隔设置。所述触发装置设置于所述冷板。所述触发装置连接于所述第一流道和所述第二流道之间。所述触发装置被触发时，所述第一流道和所述第二流道连通。当温度达到所述预设值时，所述易熔装置中的易熔材料熔化。所述第一流道中的冷却液通过所述易熔装置释放。所述触发装置被触发后，所述第二流道中的冷却液可以补充所述第一流道中的冷却液，能够确保有足够的冷却液向外释放。所述冷却液能够对热失控的电池单体进行降温灭火处理，保证电池包的安全使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例提供的冷却装置和冷却系统示意图；

图2为本申请另一个实施例提供的冷却装置和冷却系统示意图；

图3为本申请一个实施例提供的触发装置结构图；

图4为本申请一个实施例提供的冷却系统示意图。

附图标记说明：

冷却装置10、冷板100、第一端110、第二端120、第一流道210、第二流道220、易熔装置310、触发装置320、壳体322、易熔材料324、容纳通道326、第三流道230、第一泵体410、第二泵体420、消防系统430、冷却系统20。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请实施例提供一种冷却装置10。所述冷却装置10包括冷板100、第一流道210、多个易熔装置310、第二流道220和触发装置320。所述第一流道210设置于所述冷板100。所述多个易熔装置310间隔设置于所述第一流道210。所述易熔装置310用于当温度达到预设值时使所述第一流道210与外界连通。所述第二流道220设置于所述冷板100，并与所述第一流道210间隔设置。所述触发装置320设置于所述冷板100。所述触发装置320连接于所述第一流道210和所述第二流道220之间。所述触发装置320被触发时，所述第一流道210和所述第二流道220连通。

所述冷板100可以设置于电池包中。所述冷板100可以与电池包中的电池单体接触。所述冷板100可以通过热传导为所述电池单体降温。所述冷板100可以由导电材料制成。在一个实施例中，所述冷板100可以为金属材料。所述冷板100可以为矩形结构。

所述第一流道210和所述第二流道220可以形成于所述冷板100内。所述冷板100可以包括多个层结构。每个层结构的表面可以设置有形成所述第一流道210或所述第二流道220的沟槽。两个所述层结构相对扣合，使得沟槽相对形成所述第一流道210和所述第二流道220。在一个实施例中，所述第一流道210和所述第二流道220可以由形成在所述冷板100内的空腔构成。

在温度达到预设值时，所述易熔装置310内的至少部分易熔材料324熔化，可以使得所述第一流道210与外界连通。在电池单体热失控的初期，温度一般在60℃到90℃。所述预设值可以为65℃到70℃。所述预设值可以为所述易熔装置310内的易熔材料324的熔点。在一个实施例中，所述易熔装置310穿过所述第一流道210的侧壁，并延伸到所述冷板100的表面。当所述易熔装置310中的易熔材料324温度较低、没有达到所述预设值时，所述易熔材料324保持固态。所述第一流道210设置所述易熔装置310的位置被所述易熔材料324堵塞。因此所述第一流道210无法与外界连通。当所述易熔材料324的温度达到预设值时，所述易熔材料324熔化。所述第一流道210中的冷却液通过所述易熔材料324所在的位置从所述冷板100表面喷出。

可以理解，所述冷板100的表面可以设置所述电池单体。所述电池单体热失控时温度升高。温度升高会将热量传导给所述冷板100。所述冷板100温度升高使得所述易熔材料温度升高。因此当所述易熔材料324熔化时，说明所述电池单体发生热失控。因此所述第一流道210中的冷却液通过所述易熔装置310能够对所述电池单体起到降温灭火的作用。

多个所述易熔装置310可以布置于所述第一流道210的不同位置。因此，当某个所述电池单体热失控时，位于该位置的所述电池单体附近的易熔装置310中的易熔材料324首先熔化。所述第一流道210中的冷却液可以及时喷出对所述电池单体降温，能够避免所述电池单体热失控范围进一步扩大。在一个实施例中，所述易熔装置310设置的位置可以根据需要选择。因此能够达到定点释放冷却液的目的。

在一个实施例中，所述触发装置320可以为开关元件。所述触发装置320可以嵌入所述冷板100。并位于所述第一流道210和所述第二流道220之间。所述触发装置320的两端可以分别与所述第一流道210和所述第二流道220连接。所述触发装置320被触发时，所述触发装置320可以将所述第一流道210和所述第二流道220连通。当所述触发装置320没有被触发时，所述第一流道210和所述第二流道220无法连通。当所述第一流道210中的冷却液通过所述冷板100向外释放时，所述第一流道210中的压力减小。当所述第一流道210中的压力减小到一定程度时，所述触发装置320被触发，并将所述第一流道210和所述第二流道220连通。所述第二流道220中的冷却液可以补充所述第一流道210中的冷却液，因此能够保证有足够的冷却液喷射向发生热失控的所述电池单体。

在一个实施例中，当所述冷板100的温度降低到安全温度后，所述触发装置320可以自动关闭。所述第一流道210和所述第二流道220被阻隔，所述第二流道220中的冷却液无法进入所述第一流道210。在一个实施例中，所述冷板100温度可以通过设置于所述冷板100表面的温度传感器得到。

在一个实施例中，所述触发装置320可以为压力控制元件。当所述第一流道210和所述第二流道220中的压差达到一定范围时，所述触发装置320可以被触发。所述第二流道220中的冷却液可以补充所述第一流道210中的冷却液。在一个实施例中，所述触发装置320也可以通过人为的控制指令触发。

需要说明的是，在初始状态，所述第一流道210中的冷却液可以保持一定的压力，因此便于当所述易熔装置310中的易熔材料324熔化后，所述第一流道210中的冷却液具有足够的动力向电池包内释放。所述触发装置320被触发后，所述第二流道220中的冷却液可以弥补所述第一流道210中释放的冷却液。所述第一流道210中储存的冷却液减少导致所述第一流道210中的压力减小后，所述第二流道220中的冷却液可以对所述第一流道210中的冷却液进行补充。

本申请实施例提供的所述冷却装置10包括冷板100、第一流道210、多个易熔装置310、第二流道220和触发装置320。所述第一流道210设置于所述冷板100。所述多个易熔装置310间隔设置于所述第一流道210。所述易熔装置310用于当温度达到预设值时使所述第一流道210与外界连通。所述第二流道220设置于所述冷板100，并与所述第一流道210间隔设置。所述触发装置320设置于所述冷板100。所述触发装置320连接于所述第一流道210和所述第二流道220之间。所述触发装置320被触发时，所述第一流道210和所述第二流道220连通。当温度达到所述预设值时，所述易熔装置310中的易熔材料324熔化。所述第一流道210中的冷却液通过所述易熔装置310释放。所述触发装置320被触发后，所述第二流道220中的冷却液可以补充所述第一流道210中的冷却液，能够确保有足够的冷却液向外释放。所述冷却液能够对发生热失控的电池单体进行降温灭火处理，保证电池包的安全使用。

请参见图2，在一个实施例中，所述冷却装置10还包括第三流道230。所述第三流道230设置于所述冷板100。所述第三流道230与所述第一流道210和所述第二流道220间隔设置。所述第三流道230的两端均设置有消防接口。

所述第三流道230可以由位于所述冷板100中的腔体构成。所述第三流道230也可以为独立形成于收缩时冷板100中的管道。所述第一流道210、所述第二流道220和所述第三流道230均独立设置。在一个实施例中，所述第三流道230设置于所述第一流道210远离所述第二流道220的一侧。所述第三流道230的两端均设置有消防接口。因此，所述第三流道230可以串联于外界的消防设施中。当所述第一流道210和所述第二流道220配合仍无法控制电池单体的热失控时，可以通过所述消防设施向所述第三流道230通入冷却液，通过所述第三流道230中的冷却液对冷板100进一步降温，确保电池包安全。

在一个实施例中，所述触发装置320包括压差比例阀门。所述差比例阀门的两端分别与所述第一流道210和所述第二流道220连接。所述压差比例阀门可以为电磁式阀门。所述压差比例阀门可以是不需要人为控制，依靠被调介质自身压力变化进行自动调节的阀门。也就是说，当所述第一流道210和所述第二流道220中的压力差达到一定范围时，所述压差比例阀门可以自动开启。所述第二流道220中的冷却液可以通入到所述第一流道210中，对所述第一流道210的冷却液进行补充。

请参见图3，在一个实施例中，所述触发装置320包括壳体322和易熔材料324。所述壳体322设置于所述第一流道210的侧壁。所述壳体322包围形成容纳通道326。所述容纳通道326的两端分别与所述第一流道210的内腔和所述冷板100的表面连通。所述易熔材料324填充于所述容纳通道326。当温度达到所述易熔材料324的熔点时，所述易熔材料324熔化使所述第一流道210通过所述壳体322与外界连通。所述第一流道210的侧壁可以由所述冷板100的结构形成。因此所述壳体322可以嵌入或者旋入所述冷板100。所述壳体322构成的所述容纳通道326的一端可以与所述第一流道210的内腔连通。所述容纳通道326的另一端延伸到所述冷板100的表面。所述第一流道210的内腔中填充所述易熔材料324后，所述第一流道210被阻断。因此所述第一流道210中的冷却液无法向外释放。当所述易熔材料324熔化后，所述第一流道210中的冷却液可以经过所述第一流道210向外界释放，对热失控的所述电池单体降温。

在一个实施例中，所述易熔材料可以为易熔合金。所述易熔合金可以为以铋元素为基的一类易熔合金。

在一个实施例中，所述容纳通道326中部的直径大于所述容纳通道326两端的直径。因此，所述容纳通道326的两端直径较小，能够将所述易熔材料324限制在所述容纳通道326内。所述容纳通道326的上述结构能够防止所述易熔材料324脱落。另外，所述容纳通道326靠近所述冷板100的表面的端部直径较小，可以使冷却液向外释放时具有较大的速度。

在一个实施例中，所述冷板100包括相对的第一端110和第二端120。所述第一流道210的入口设置于所述第二端120。所述第一流道210的出口设置于所述第一端110。所述第二流道220的出口设置于所述第二端120。所述第二流道220的入口设置于所述第一端110。

因此，在所述第一流道210，冷却液从所述第二端120流向所述第一端110。在所述第二流道220，冷却液从所述第一端110流向所述第二端120。所述第一流道210和所述第二流道220在所述冷板100中的可以均由所述第一端110向所述第二端120延伸。冷却液在所述第一流道210和所述第二流道220中的流动方向相反。因此，能够提高所述第一流道210和所述第二流道220中的冷却液与冷板100表面换热的效率。这是因为，在所述第一流道210中，当冷却液由所述第二端120流向所述第一端110时，随着冷却液流经的距离的增加，冷却液与所述冷板100的换热量也随之增加，因此在流动的过程中流道内的冷却液的温度会逐渐升高，换热能力逐渐降低，导致靠近所述第一流道210的第一端110出口的冷却液温度越高，从而削弱所述冷板100的散热均温性能。当所述第二流道220中的冷却液从所述冷板100第一端110流入时，所述第二流道220内流入的冷却液可以与所述第一流道210中的冷却液产生换热，并吸收所述第一流道210中冷却液的热量，降低冷却液的温度，从而能够使得所述第一流道210中的冷却水能够更好的吸收电池热量，提高表面换热效率，同时能够保证所述冷板100的各处温度差值不会过大。

冷却液在所述第一流道210和所述第二流道220中的流动方向相反，还能够使所述冷板100整体受到冷却液的冲击力相互抵消，保证所述冷板100的受力平衡。

在一个实施例中，所述第一流道210在所述冷板100呈折线排布。也就是说，所述第一流道210在所述冷板100的走势呈现折线结构。所述易熔装置310设置于所述折线的拐角。在所述拐角部位，所述第一流道210由于结构形状发生突变。因此，在拐角部位所述冷板100的材料的强度较小，便于旋拧或插入所述易熔装置310。冷却液流动到所述拐角部位后，由于路径突变造成流速突变。因此会对所述第一流道210的侧壁造成冲击，便于冲击所述易燃材料。冷却液容易向所述电池单体扩散。在一个实施例中，所述折线的折角为直角。直角结构设计简单。

在一个实施例中，所述第一流道210在所述冷板100呈曲线排布。所述易熔装置310设置于所述曲线的曲率最大处。在所述曲线的曲率最大处，所述第一流道210的结构形状发生突变。因此，在拐角部位所述冷板100材料的强度降低，便于旋拧或插入所述易熔装置310。在所述曲线的曲率最大处，冷却液对所述第一流道210的侧壁冲击力较大。因此，对所述易熔装置310的易熔材料324也产生较大的冲击力，因此便于冲击所述易燃材料。冷却液容易向所述电池单体扩散。

请参见图4，本申请实施例还提供一种冷却系统20。所述冷却系统20包括上述实施例所述的冷却装置10。所述冷却系统20还包括第一泵体410。所述第一泵体410与所述第一流道210连接。

所述第一泵体410可以使冷却液在所述第一流道210内循环。所述第一泵体410可以给所述冷却液较大的压力。因此当所述易熔装置310中的易熔材料324熔化后，所述冷却液可以以较大的速度向外扩散，对电池单体降温。

在一个实施例中，所述冷却系统20还包括第二泵体420。所述第二泵体420与所述第二流道220连接。所述第二泵体420可以使冷却液在所述第二流道220中循环。正常状态下，所述第一流道210和所述第二流道220中的冷却液均可以对冷板100起到降温的作用。所述第二流道220冷却液的流速可以根据需要调整。当所述冷板100表面的温度较高时，所述第二泵体420可以驱动冷却液在所述第二流道220中具有较大的流速。当所述冷板100表面温度较低时，所述第二泵体420可以驱动冷却液在所述第二流道220中具有较小的流速。

在一个实施例中，所述冷却系统20还包括消防系统430。所述消防系统430可以与使用电池包的电动运输工具或者电器配套使用。所述电池包可以包括所述冷却装置10。所述电动运输工具可以为电动汽车等。所述消防系统430可以储存冷却液。所述第三流道230的两端的消防接口分别与所述消防系统430连接。因此，当所述第一流道210和所述第二流道220配合仍无法控制电池单体的热失控时，可以控制所述消防系统430向所述第三流道230中充入冷却液。冷却液可以协助所述第一流道210和所述第二流道220共同对电池单体降温，提高了电池包的安全性能。

在一个实施例中，所述冷板100表面还可以设置温度传感器(图未示)。当所述第一流道210和所述第二流道220启动后的一段时间，所述温度传感器感应的温度没有降到安全温度时，所述消防系统430可以自动向所述第三流道230输入冷却液体。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：

冷板(100)；

第一流道(210)，设置于所述冷板(100)；

多个易熔装置(310)，间隔设置于所述第一流道(210)，所述易熔装置(310)用于当温度达到预设值时使所述第一流道(210)与外界连通；

第二流道(220)，设置于所述冷板(100)，并与所述第一流道(210)间隔设置；以及

触发装置(320)，设置于所述冷板(100)，所述触发装置(320)连接于所述第一流道(210)和所述第二流道(220)之间，所述触发装置(320)被触发时，所述第一流道(210)和所述第二流道(220)连通。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，还包括：

第三流道(230)，所述第三流道(230)设置于所述冷板(100)，所述第三流道(230)与所述第一流道(210)和所述第二流道(220)间隔设置，所述第三流道(230)的两端均设置有消防接口。

3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述触发装置(320)包括压差比例阀门，所述差比例阀门的两端分别与所述第一流道(210)和所述第二流道(220)连接。

4.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述触发装置(320)包括：

壳体(322)，所述壳体(322)设置于所述第一流道(210)的侧壁，所述壳体(322)包围形成容纳通道(326)，所述容纳通道(326)的两端分别与所述第一流道(210)的内腔和所述冷板(100)的表面连通；

易熔材料(324)，填充于所述容纳通道(326)，当温度达到所述易熔材料(324)的熔点时，所述易熔材料(324)熔化使所述第一流道(210)通过所述壳体(322)与外界连通。

5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷板(100)包括相对的第一端(110)和第二端(120)，所述第一流道(210)的入口设置于所述第二端(120)，所述第一流道(210)的出口设置于所述第一端(110)，所述第二流道(220)的出口设置于所述第二端(120)，所述第二流道(220)的入口设置于所述第一端(110)。

6.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一流道(210)在所述冷板(100)呈折线排布，所述易熔装置(310)设置于所述折线的拐角。

7.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一流道(210)在所述冷板(100)呈曲线排布，所述易熔装置(310)设置于所述曲线的曲率最大处。

8.一种冷却系统，其特征在于，包括：

如权利要求2-7任一项所述的冷却装置；

第一泵体(410)，所述第一泵体(410)与所述第一流道(210)连接。

9.如权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，还包括第二泵体(420)，所述第二泵体(420)与所述第二流道(220)连接。

10.如权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，还包括消防系统(430)，所述第三流道(230)两端的消防接口分别与所述消防系统(430)连接。

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