CN115000578A - 一种电池模组、电池包及热管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车动力电池技术领域，公开一种电池模组、电池包及热管理系统，该电池模组包括电芯组件、冷却板组件及水管组件，电芯组件包括若干个电芯，电芯阵列式间隔布置为N行，M列；相邻两行电芯之间形成间隔空间，每个间隔空间中均设置有冷却板组件，每组冷却板组件均包括一个冷却板以及两个导热垫，两个导热垫对称设置于冷却板的两侧，导热垫的一侧面贴附于冷却板的长度方向的侧面，同一导热垫的另一侧面贴附于位于同一行的M个电芯的长度方向的侧面；冷却板的内部开设有流水通道，水管组件与冷却板连接，水管组件用于将冷却水引导至流水通道内。本发明能够提高电芯的散热面积，加快电芯的散热速度。

Description

一种电池模组、电池包及热管理系统

技术领域

本发明涉及汽车动力电池技术领域，尤其涉及一种电池模组、电池包及热管理系统。

背景技术

随着市场上电动汽车保有量的大幅度增加，对动力电池的充电速度的要求越来越高，而动力电池的充电速度越快，电芯的产热也越大，动力电池的热失控事故也越频繁，为了减少热失控事故的发生，通常需要在动力电池设置冷却装置，以将热量转移。在现有的汽车动力电池中，电池包大多采用电芯底面冷却的方式解决散热问题，但电芯的自身热阻占总传热热阻的90％以上，难以满足快速充电的要求。

因此，亟需一种电池模组、电池包及热管理系统，以提高电芯的散热面积，加速电芯的散热速度。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种电池模组、电池包及热管理系统，以提高电芯的散热面积，加快电芯的散热速度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种电池模组，包括：

电芯组件，所述电芯组件包括若干个电芯，所述电芯阵列式间隔布置为N行，M列；

冷却板组件，相邻两行所述电芯之间形成间隔空间，每个所述间隔空间中均设置有所述冷却板组件，每组所述冷却板组件均包括一个冷却板以及两个导热垫，两个所述导热垫对称设置于所述冷却板的两侧，所述导热垫的一侧面贴附于所述冷却板的长度方向的侧面，同一所述导热垫的另一侧面贴附于位于同一行的M个所述电芯的长度方向的侧面；

水管组件，所述冷却板的内部开设有流水通道，所述水管组件与所述冷却板连接，所述水管组件用于将冷却水引导至所述流水通道内。

作为一种可选的技术方案，位于所述冷却板内部的所述流水通道沿长度方向延伸。

作为一种可选的技术方案，所述水管组件包括进水管和出水管，所述进水管连接于所述冷却板的一端，所述出水管连接于所述冷却板的另一端。

作为一种可选的技术方案，所述进水管和所述出水管均设置为两根，位于所述电芯的一侧的所述冷却板与其中一根所述进水管以及其中一根所述出水管连接，位于同一所述电芯的另一侧的所述冷却板与另一根所述进水管以及另一根所述出水管连接。

作为一种可选的技术方案，两根所述进水管沿高度方向间隔设置，两根所述出水管沿高度方向间隔设置。

作为一种可选的技术方案，位于同一行的相邻两个所述电芯之间设置有隔热垫。

第二方面，提供一种电池包，包括箱体、注水管总成、排水管总成以及如上所述的电池模组，所述电池模组设置于所述箱体内，所述电池模组中的进水管与所述注水管总成连接，所述电池模组中的出水管与所述排水管总成连接。

第三方面，提供一种热管理系统，所述热管理系统包括水泵、如上所述的电池包、制冷装置以及三通阀，所述电池包的水管组件与所述水泵的输入端连接，所述水泵的输出端与所述三通阀连接，所述三通阀与所述制冷装置连接，所述制冷装置与所述水管组件连接。

作为一种可选的技术方案，所述热管理系统还包括水箱，所述水箱连接于所述电池包的输入端。

作为一种可选的技术方案，所述热管理系统还包括散热器和风扇，所述散热器的一端与所述三通阀连接，所述散热器的另一端与所述电池包的输入端连接，所述风扇设置于所述散热器的一侧。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种电池模组、电池包及热管理系统，热管理系统运行时，电芯发热，在电芯的长度方向的两个侧面均贴附导热垫，电芯的散热面积得到增加，且电芯的散热距离被缩短，从而提高导热效率，导热垫将电芯运行时产生的热量引导至冷却板上，水管组件将冷却水导入流水通道，通过冷却水将热量带走，加快散热速度。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明；

图1为实施例所述的电池模组的第一视角的结构示意图；

图2为图1中A位置的局部放大图；

图3为实施例所述的电池模组的第二视角的结构示意图；

图4为实施例所述的电池模组的第一视角的结构爆炸图；

图5为实施例所述的冷却板的结构示意图；

图6为图5中B位置的局部放大图；

图7为实施例所述的电池包的结构示意图；

图8为实施例所述的热管理系统的结构布置图。

图中：

100、电池包；101、箱体；102、注水管总成；103、排水管总成；104、电池模组；200、水泵；300、制冷装置；400、三通阀；500、水箱；600、散热器；700、风扇；

1、电芯组件；11、电芯；

2、冷却板组件；21、冷却板；211、流水通道；22、导热垫；

3、水管组件；31、进水管；32、出水管；

4、隔热垫。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供一种车辆，该车辆包括热管理系统，如图8所示，热管理系统包括电池包100，电池包100包括电池模组104。如图1至图6所示，本实施例的电池模组104包括电芯组件1、冷却板组件2以及水管组件3，电芯组件1包括若干个电芯11，电芯11阵列式间隔布置为N行，M列；相邻两行电芯11之间形成间隔空间，每个间隔空间中均设置有冷却板组件2，每组冷却板组件2均包括一个冷却板21以及两个导热垫22，两个导热垫22对称设置于冷却板21的两侧，导热垫22的一侧面贴附于冷却板21的长度方向的侧面，同一导热垫22的另一侧面贴附于位于同一行的M个电芯11的长度方向的侧面；冷却板21的内部开设有流水通道211，水管组件3与冷却板21连接，水管组件3用于将冷却水引导至流水通道211内。

具体的，热管理系统运行时，电芯11发热，在电芯11的长度方向的两个侧面均贴附导热垫22，电芯11的散热面积得到增加，且电芯11的散热距离被缩短，从而提高导热效率，导热垫22将电芯11运行时产生的热量引导至冷却板21上，水管组件3将冷却水导入流水通道211，通过冷却水将热量带走，加快散热速度。

在本实施例中，通过采用不同大小的导热垫22即可调整电芯11的散热面积，例如采用大面积的导热垫22，大面积的导热垫22贴附于电芯11的长度方向的侧面，从而增加电芯11的散热面积。通过采用不同厚度的导热垫22即可调整电芯11与冷却板21之间的距离，例如采用较薄的导热垫22即可缩短电芯11到冷却板21之间的散热距离。

本实施例以电芯11设置为10行，6列为参考，电芯组件1共有9个间隔空间，冷却板组件2可以设置为9组，也可以设置为10组，还可以设置为11组，当冷却板组件2设置为9组时，9组冷却板组件2一一对应设置于9个间隔空间中，当冷却板组件2设置为10组时，其中9组冷却板组件2一一对应设置于9个间隔空间中，另外1组冷却板组件2设置于电芯组件1的其中一侧并与电芯11的外侧壁抵接，当冷却板组件2设置为11组时，其中9组冷却板组件2一一对应设置于9个间隔空间中，另外2组冷却板组件2分别设置于电芯组件1的两侧并与电芯11的外侧壁抵接。

在本实施例中，导热垫22采用具有压缩性的胶体材料制成，例如硅胶，硅胶可制成导热硅胶片。导热垫22采用具有压缩性的胶体材料制成，电芯11受到外界冲击时可缓冲冲击力，避免电芯11与冷却板21刚性碰撞而损坏。

可选的，位于冷却板21内部的流水通道211沿长度方向延伸。水管组件3提供的冷却水沿电芯11的长度方向流动，能够提高冷却水转移热量的效率。在其他的一些实施例中，冷却板21内的流水通道211设置为环状或者曲线状，以增加流水通道211内的储水体积，增加热量的传导效率。

可选的，水管组件3包括进水管31和出水管32，进水管31连接于冷却板21的一端，出水管32连接于冷却板21的另一端。冷却水从进水管31进入到冷却板21的流水通道211，最后由出水管32排出。在其他的一些实施方式中，冷却水也可以从出水管32进入到冷却板21的流水通道211，最后由进水管31排出。本实施例的进水管31和出水管32的功能相同。

可选的，进水管31和出水管32均设置为两根，位于电芯11的一侧的冷却板21与其中一根进水管31以及其中一根出水管32连接，位于同一电芯11的另一侧的冷却板21与另一根进水管31以及另一根出水管32连接。

本实施例以电芯11设置为10行，6列，冷却板组件2设置为10组为参考，两根进水管31分别为第一水管和第二水管，与第一水管连接的5个冷却板组件2为第一冷却板组件，与第二水管连接的另外5个冷却板组件2为第二冷却板组件，5个第一冷却板组件与5个第二冷却板组件依次交错设置，即采用“第一冷却板组件-第二冷却板组件-第一冷却板组件”的布置方式进行设置，第一水管输入第一冷却板组件的冷却水在流水通道211中沿正方向流动，第二水管输入第二冷却板组件的冷却水在流水通道211中沿反方式流动，由此提高电芯11的散热效率，且由于同一电芯11的两侧的冷却水流动方向相反，因此能够缩小电芯11的两侧的温差，以保证电芯11的使用寿命。

在本实施例中，两根进水管31沿高度方向间隔设置，两根出水管32沿高度方向间隔设置。

在本实施例中，位于同一行的相邻两个电芯11之间设置有隔热垫4。隔热垫4采用具有压缩性的隔热材料制成，例如气凝胶毡，电芯11受到外界冲击时可缓冲冲击力，避免相邻两个电芯11之间刚性碰撞而损坏，并通过隔热方式保证安全性。

如图7所示，本实施例的电池包100包括箱体101、注水管总成102、排水管总成103以及电池模组104，电池模组104设置于箱体101内，电池模组104中的进水管31与注水管总成102连接，电池模组104中的出水管32与排水管总成103连接。

具体的，两根进水管31均与注水管总成102连接，两根出水管32均于排水管总成103连接。

如图8所示，本实施例的热管理系统，热管理系统包括水泵200、电池包100、制冷装置300以及三通阀400，电池包100的水管组件3与水泵200的输入端连接，水泵200的输出端与三通阀400连接，三通阀400与制冷装置300连接，制冷装置300与水管组件3连接。

可选的，热管理系统还包括水箱500，水箱500连接于电池包100的输入端，水箱500用于补充冷却水。

可选的，热管理系统还包括散热器600和风扇700，散热器600的一端与三通阀400连接，散热器600的另一端与电池包100的输入端连接，风扇700设置于散热器600的一侧。

具体的，热管理系统进行一级冷却模式时，三通阀400与水泵200连接的阀口打开，三通阀400与制冷装置300连接的阀口打开，三通阀400与散热器600连接的阀口关闭，水泵200启动，电芯11产生的热量转移到冷却水中，水泵200将携带热量的冷却水泵送流过三通阀400并进入制冷装置300中进行换热，冷却水中的热量通过制冷装置300转移至车辆外界，之后冷却水回流进入水管组件3并再次转移电芯11产生的热量，如此重复循环工作。

具体的，热管理系统进行二级冷却模式时，三通阀400与水泵200连接的阀口打开，三通阀400与制冷装置300连接的阀口关闭，三通阀400与散热器600连接的阀口打开，水泵200启动，电芯11产生的热量转移到冷却水中，水泵200将携带热量的冷却水泵送流过三通阀400并进入散热器600中进行换热，风扇700将热量吹到车辆外界，经过散热器600散热后的冷却水回流进入水管组件3并再次转移电芯11产生的热量，如此重复循环工作。

在本实施例中，制冷装置300与散热器600的制冷效果不同，制冷装置300对应一级制冷模式，散热器600对应二级制冷模式，一级制冷模式的制冷速度更快，同时能耗也相对更高，当电芯11的产热速度较快时，采用一级制冷模式更合理，二级制冷模式的制冷速度相对较慢，能耗也相对较小，当电芯11的产热速度较慢时，采用二级制冷模式更合理。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

电芯组件(1)，所述电芯组件(1)包括若干个电芯(11)，所述电芯(11)阵列式间隔布置为N行，M列；

冷却板组件(2)，相邻两行所述电芯(11)之间形成间隔空间，每个所述间隔空间中均设置有所述冷却板组件(2)，每组所述冷却板组件(2)均包括一个冷却板(21)以及两个导热垫(22)，两个所述导热垫(22)对称设置于所述冷却板(21)的两侧，所述导热垫(22)的一侧面贴附于所述冷却板(21)的长度方向的侧面，同一所述导热垫(22)的另一侧面贴附于位于同一行的M个所述电芯(11)的长度方向的侧面；

水管组件(3)，所述冷却板(21)的内部开设有流水通道(211)，所述水管组件(3)与所述冷却板(21)连接，所述水管组件(3)用于将冷却水引导至所述流水通道(211)内。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，位于所述冷却板(21)内部的所述流水通道(211)沿长度方向延伸。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述水管组件(3)包括进水管(31)和出水管(32)，所述进水管(31)连接于所述冷却板(21)的一端，所述出水管(32)连接于所述冷却板(21)的另一端。

4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述进水管(31)和所述出水管(32)均设置为两根，位于所述电芯(11)的一侧的所述冷却板(21)与其中一根所述进水管(31)以及其中一根所述出水管(32)连接，位于同一所述电芯(11)的另一侧的所述冷却板(21)与另一根所述进水管(31)以及另一根所述出水管(32)连接。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，两根所述进水管(31)沿高度方向间隔设置，两根所述出水管(32)沿高度方向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，位于同一行的相邻两个所述电芯(11)之间设置有隔热垫(4)。

7.一种电池包，其特征在于，包括箱体(101)、注水管总成(102)、排水管总成(103)以及如权利要求1-6任一项所述的电池模组(104)，所述电池模组(104)设置于所述箱体(101)内，所述电池模组(104)中的进水管(31)与所述注水管总成(102)连接，所述电池模组(104)中的出水管(32)与所述排水管总成(103)连接。

8.一种热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括水泵(200)、如权利要求7所述的电池包(100)、制冷装置(300)以及三通阀(400)，所述电池包(100)的水管组件(3)与所述水泵(200)的输入端连接，所述水泵(200)的输出端与所述三通阀(400)连接，所述三通阀(400)与所述制冷装置(300)连接，所述制冷装置(300)与所述水管组件(3)连接。

9.根据权利要求8所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括水箱(500)，所述水箱(500)连接于所述电池包(100)的输入端。

10.根据权利要求8所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括散热器(600)和风扇(700)，所述散热器(600)的一端与所述三通阀(400)连接，所述散热器(600)的另一端与所述电池包(100)的输入端连接，所述风扇(700)设置于所述散热器(600)的一侧。

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