CN115020860A - 一种集成液冷板及一种电池包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池设备技术领域，公开了一种集成液冷板及一种电池包，包括：用于电池底部冷却的水冷底板，具有出水口和入水口，所述出水口和入水口内均安装有分水盒；用于电池侧面冷却的水冷侧板，数量有多个，竖直安装于水冷底板上，所述水冷侧板的流道之间通过多通装置互相连通并形成流道结构。本发明具有以下优点和效果：由于增加了水冷侧板，使得电池包的侧边也能接受也能，增大对电芯产热的换热效率，保证电池包在各严苛的使用工况下，电芯的充放电在一个相对较舒适的使用区间，从而提高电芯的使用效率以及增大电芯的循环寿命。同时，本申请利用分水盒将水流同时送向水冷底板和水冷侧板，结构简单，对应用场景无需做较大改变，应用成本低。

Description

一种集成液冷板及一种电池包

技术领域

本申请涉及电池设备技术领域，具体涉及一种集成液冷板及一种电池包。

背景技术

目前，随着国家对新能源产业的大力推广，新能源汽车的发展迎来前所未有的机遇。

然而新能源汽车的发展离不开电池包技术的发展，其中提高电池包的安全性能是作为电池包技术的一项指标，越来越受到人们的关注。适宜的工作温度是提高电池包性能和安全性的一个重要因素。当电池温度过高时，会降低电池性能，并会造成电池爆炸的危险，同时电池长时间在高温环境下工作寿命也会明显的缩短，因此增加合理的冷却系统显的尤为重要，市场上现主流的冷却系统一般位于，电池包体上部，模组底部，此冷却方式可以满足大多数使用情况，对于高容量电芯，往往1C充放的产热量大，在水泵的型号规格限制条件下，进水口流速一定，仅靠底部液冷无法起到快速带走热量的作用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种集成液冷板及一种电池包，增加了电池包侧面散热，提高了电池包散热效果。

为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：

本申请提供一种集成液冷板，包括：

用于电池底部冷却的水冷底板，具有出水口和入水口，所述出水口和入水口内均安装有分水盒，所述分水盒具有底板接口和侧板接口，所述水冷底板内的流道与两个分水盒的底板接口连通以形成第一冷却流道；

用于电池侧面冷却的水冷侧板，数量有多个，竖直安装于水冷底板上，所述水冷侧板的流道之间通过多通装置互相连通并形成流道结构，所述流道结构与两个分水盒的侧板接口连通以形成第二冷却流道。

优选的，所述多通装置包括：

入水管，其与位于所述入水口的分水盒相连通；

出水管，其与位于所述出水口的分水盒相连通；

用于向水冷侧板供水的分流装置，数量有一个或多个，其两端分别连通于入水管和出水管，当所述分流装置有多个时，所述分流装置在出水管和入水管之间并联排布，每个分流装置将同一列或同一排水冷侧板依次串联。

优选的，所述水冷侧板包括：

用于限制电池位移的贴合板，数量有一块或两块，其安装于水冷底板；

第一管路，其设置于每块贴合板远离电池的侧面。

优选的，每个所述分流装置包括：

连接管路组，数量有一组或两组，每组所述连接管路将连接于分流装置同一侧的水冷侧板依次串联；

当连接管路组的数量有两组时，每个所述分流装置还包括：

入水分流器，其一端连接于入水管，另一端分别连接于两组连接管路组的入口；

出水分流器，其一端连接于出水管，另一端分别连接于两组连接管路组的出口。

优选的，包括：

支撑中梁，安装于每个分流装置和水冷底板之间。

优选的，所述水冷底板包括：

边框，所述入水口和所述出水口设置于边框；

水冷板，所述第一冷却流道设置于水冷板内，且第一水冷流道的两端分别连通于两个分水盒的底板接口。

优选的，所述边框包括：

用于承载重量的结构边梁，靠近水冷侧板的端部；

用于集成液冷板安装的安装边梁，垂直于结构边梁的长度方向设置。

优选的，所述结构边梁包括：

梁身；

增强梁，安装于梁身靠电池的一侧。

优选的，所述水冷底板上出水口和入水口处分别开设有一个连通于第一水冷流道的流道孔；

所述底板接口连接于流道孔，且直径大于流道孔。

另一方面，本申请还提供一种电池包，包括如前述的集成液冷板。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的集成液冷板及一种电池包，由于增加了水冷侧板，使得电池包的侧边也能接受冷却，增大对电芯产热的换热效率，保证电池包在各严苛的使用工况下，电芯的充放电在一个相对较舒适的使用区间，从而提高电芯的使用效率以及增大电芯的循环寿命。同时，本申请利用分水盒将水流同时送向水冷底板和水冷侧板，结构简单，对应用场景无需做较大改变，应用成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本申请中一个实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施中去除电池后的结构示意图。

图3为图2所示实施例中，结构边梁的剖面示意图。

图4为图1所示实施例中分流装置的放大示意图。

图5为图1所示实施例中水冷板的入水口和出水口处的剖视图。

附图标记：

1、水冷底板；11、边框；111、结构边梁；1111、梁身；1112、增强梁；112、安装边梁；12、水冷板；13、入水口；14、出水口；15、支撑中梁；2、水冷侧板；21、贴合板；22、第一管路；3、多通装置；31、入水管；32、出水管；33、分流装置；331、连接管路组；332、入水分流器；333、出水分流器；4、分水盒；41、盒身；42、外接口；43、底板接口；44、侧板接口；45、连接嘴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

本申请中，提供一种集成液冷板的实施例，包括水冷底板1、水冷侧板2和分水盒4。在本申请中，为了叙述的方便，如图1所示，将相邻的多个电池称为一组电池。

如图3所示，水冷底板1一般为型材冲压形成，内部有多个型腔构成冷却液流通的通道，本申请中水冷底板1由铝合金制成，内部有接近方形的型腔，相邻的型腔之间有一个孔连通，使其形成一个弯曲来回的整体流道。而水冷底板1侧面设置有出水口14和入水口13，出水口14和入水口13均安装有分水盒4，分水盒4具有底板接口43和侧板接口44，位于入水口13的分水盒4的底板接口43与其中一个型腔连通，一般为最靠近边缘的一个型腔，位于出水口14的分水盒4的底板接口43与另一个型腔连通，这样就构成了一个回路供冷却液从入水口13进入，流经冷却底板后从出水口14流出，即为第一冷却流道。

水冷侧板2有多个，一般每排或者每列电池的两侧均有一对水冷侧板2，方向相同，以便于布置水路，一般的实施例中，水冷侧板2是紧贴着电池的，这样可以有效的提高水冷侧板2的降温效率。水冷侧板2之间通过多通装置3互相连通，并且形成流道结构，流道结构和两个分水盒4之间形成用来冷却电池包侧面的第二冷却流道。

多通装置3的结构有很多种，例如采用星形布置，即从入水管31的出口处呈放射状散布连接于每个水冷侧板2，再集中于连接于出水管32的入口，但是这种方法水路结构较为复杂，维护困难。

因此在一些优选的实施例中，上述多通装置3包括入水管31、出水管32和分流装置33。

其中入水管31和出水管32分别是入水和出水的总管路，一般贴设于水冷底板1的边沿设置，借助水冷底板1的侧壁进行防护。

而分流装置33是设置在出水管32和入水管31之间，有一个或多个，当有多个时，分流装置33互相之间为并联设置，有一些实施例中，在靠近入水口13的分流装置33处会设置一些阀门以限制靠近入水口13处的分流装置33进水量，避免靠后的分流装置33得不到足够的冷却水。分流装置33主要是将水分流向同一列或同一排的水冷侧板2内。一般而言，分流装置33的布置方式主要是按照欲将布置的电池进行设计的，电池在水冷底板1上排列好以后，根据电池所需要冷却的侧面来布置水冷侧板2，再根据水冷侧板2的端部来布置分流装置33。同时，一般的实施例中每个分流装置33连接有两排水冷侧板2，以减小用来控制的部件的数量。也有一些实施例中，为了提高冷却控制精度，也有每个分流装置33串联一排水冷侧板2的情况。

水冷侧板2的内部结构有很多种，例如将水冷侧板2的内部通路做成列板式的结构，或者毛细管式的结构，可以有效提高换热效率，但是流动阻力较大。

因此在一些优选的实施例中，上述水冷侧板2包括贴合板21和第一管路22，贴合板21紧贴在电池的侧面，一方面是保护第一管路22不直接受到电池的压迫，另一方面贴合板21的材料强度和导热性都比较强，例如一些金属，一些实施例在还利用导热性更强的导热材料来连接电池和贴合板21，可以起到均温的效果。其具体的，贴合板21的数量有一个或两个，其取决于水冷侧板2接触的电池有一组还是两组，可以参见图1，最外侧的水冷侧板2仅贴合于一组电池，相应的贴合板21也仅需要一组，另一面可以空出来增大对电池以及第一管路22的散热效率。而第一管路22是一个扁口管，其截面为一个长方形，可以贴合在贴合板21表面，增大传热效率。当有两个贴合板21时，两个贴合板21中间有两个第一管路22，两个第一管路22之间不直接接触，以避免两个管路之间产生大量的热交换，降低换热效率。

进一步的实施例中，上述分流装置33包括连接管路组331、入水分流器332和除水分流器。

连接管路组331如图4所示，每个第一管路22的入口和出口均设置有一个用于水流转向的转向机构，不同位置之间的转向机构互相依照一定次序连接，使得一排水冷侧板2依次串联。具体的，在本实施例中，冷却水从入水分流器332出发，通过一个U型的管道进入位于上方的转向机构。然后转向机构将水导向第一管路22，第一管路22中的水从位于下方的转向机构送出，经过一根直管，送入下一个水冷侧板2的转向机构，这个转向机构位于下方，然后经过对应水冷侧板2的第一管路22后从上方的转向机构送出，通过U型管路进入位于上方的转向机构，如此经历多组后，经过一个U型管路汇集到出水分流器333，从出水管32送出，即为第二水冷流道。

在本实施例中，出水分流器333和入水分流器332仅水流方向不同，结构是完全相同的，所以使用人员可以根据需要将出水口14和入水口13任意调换，相应的出水分流器333和入水分流器332也可以调换，从目前的出水口14处进水，经过出水分流器333后进入连接管路组331，最后汇集到目前的入水分流器332后从入水口13流出。

在实践过程中，因为一般在水冷侧板2里管路比较平稳，结构较少，重量较低，所以通常水冷底板1自身可以支撑，而分流装置33处通常有较多的转向、固定和密封的机构，自重较大，且水流转向时在上下方向上的冲击较大，常使得此处的水冷底板1损坏。

一些优选实施例中，为了保证此处的水冷底板1的安全，水冷底板1上还设置有支撑中梁15，支撑中梁15位于每个分流装置33和水冷底板1之间。其具体的，为了延长水冷底板1的使用寿命，一般分流装置33是均匀分布在水冷底板1上，本实施例中分流装置33仅有一个，支撑中梁15也安排在水冷底板1的中间。

一些优选的实施例中，上述水冷底板1包括边框11和水冷板12。

其中边框11有入水口13和出水口14，水冷板12安装在边框11内，水冷板12内部设置有流道，流道的作用是供冷却液流动，前述分水盒4安装在出水口14和入水口13内，也相应嵌设在边框11内。分水盒4的底板接口43与流道的两端连通。

进一步的，为了方便将本申请安装在车辆或其他需要安装电池的位置上，一些优选的实施例中，上述边框11包括用于承载重量的结构边梁111、用于集成液冷板及一种电池包安装的安装边梁112。具体的，结构边梁111主要位于一组电池的端部，这样电池有轻微滑动时，位于两个多通装置3之间的一组电池可以借助多通装置3进行限位，而靠近边沿的电池则需要结构边梁111来进行支撑。如图2、图4所示，安装边梁112则是在表面设置有多个孔用来安装诸如电池的遮罩、防护栏之类的结构，同时也设置有一些较大的孔，用来安装更坚固的连接件，用来将安装边梁112安装在车辆上。

进一步的，一般因为安装边梁112上有很多孔以及连接部件，所以自身强度不及结构边梁111，所以一组电池的长度方向一般是朝向结构边梁111的，也即本身一组电池的排布方向与安装边梁112平行，但是这样在车辆颠簸时，会对结构边梁111施加弯矩或扭矩。

为了减小影响，一些进一步的实施例中，上述结构边梁111还包括梁身1111和增强梁1112。具体的，一般的实施例中仅有一个梁身1111作为结构边梁111就足够，而在本实施例中，还在梁身1111上附加了一个增强梁1112，增强梁1112的结构类似于阶梯型，且朝向电池，这样可以有效的抗弯抗扭。应当注意的是，如图2所示，有一些实施例中入水口13和出水口14设置在结构边梁111内，为了避让管路，增强梁1112会被截断成多段。管路从多段增强梁1112之间的缝隙内伸出。

一些实施过程中，上述分水盒4在底板接口43处和第一冷却流道之间固定连接，在侧板结构处和第二冷却流道固定连接，而分水盒4和外界水管固定连接，这样在环境颠簸或者产生晃动时，所形成的晃动、折弯或者扭转需要分水盒4自身结构承载，长此以往，会使得分水盒4结构变形，减少了分水盒4的使用寿命。

因此在一些实施例中在水冷底板1的出水口14和入水口13处分别开设有连通于第一水冷流道的流道孔，位于分水盒4底部的底板接口43的尺寸大于流道孔，这样分水盒4无需被固定，自身有一定的活动空间，即使少量左右摆动也不会对水循环有什么影响，同时整个晃动被管路和分水盒4共同承受，减弱了单个部件所需要承受的形变，延长了使用寿命。具体的，如图5所示，整个分水盒4的底部被挖空形成底板接口43，而与第一水冷流道连通的分流孔尺寸小于底板接口43，在前后左右方向上均有少量可活动空间，用来消除振动。

进一步的，所述出水口14和入水口13外均设置有用于增强连接力的连接嘴45。具体的，在本实施例中，在分水盒4的盒身41上设置了一个外接口42，用来安装连接嘴45，连接嘴45的形状为两阶的变径形，其中直径较小的一阶与外接口42插接，连接嘴45是为了防止外界水管滑脱，特别是在本类实施例中，因为分水盒4可以有轻微晃动，对于与外界水管的连接不利。

本申请还提供一种电池包的实施例，其包括如上述任一所述的集成液冷板。

其中，电池包的电池所安装的位置紧贴于水冷侧板2，借助水冷侧板2来冷却电池的侧面，提高冷却效率。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种集成液冷板，其特征在于，包括：

用于电池底部冷却的水冷底板(1)，具有出水口(14)和入水口(13)，所述出水口(14)和入水口(13)内均安装有分水盒(4)，所述分水盒(4)具有底板接口(43)和侧板接口(44)，所述水冷底板(1)内的流道与两个分水盒(4)的底板接口(43)连通以形成第一冷却流道；

用于电池侧面冷却的水冷侧板(2)，数量有多个，竖直安装于水冷底板(1)上，所述水冷侧板(2)的流道之间通过多通装置(3)互相连通并形成流道结构，所述流道结构与两个分水盒(4)的侧板接口(44)连通以形成第二冷却流道。

2.根据权利要求1所述的一种集成液冷板，其特征在于，所述多通装置(3)包括：

入水管(31)，其与位于所述入水口(13)的分水盒(4)相连通；

出水管(32)，其与位于所述出水口(14)的分水盒(4)相连通；

用于向水冷侧板(2)供水的分流装置(33)，数量有一个或多个，其两端分别连通于入水管(31)和出水管(32)，当所述分流装置(33)有多个时，所述分流装置(33)在出水管(32)和入水管(31)之间并联排布，每个分流装置(33)将同一列或同一排水冷侧板(2)依次串联。

3.根据权利要求2所述的一种集成液冷板，其特征在于，所述水冷侧板(2)包括：

用于均温的贴合板(21)，数量有一块或两块，其安装于水冷底板(1)；

第一管路(22)，其设置于每块贴合板(21)远离电池的侧面。

4.根据权利要求3所述的一种集成液冷板，其特征在于，每个所述分流装置(33)包括：

连接管路组(331)，数量有一组或两组，每组所述连接管路将连接于分流装置(33)同一侧的水冷侧板(2)依次串联；

当连接管路组(331)的数量有两组时，每个所述分流装置(33)还包括：

入水分流器(332)，其一端连接于入水管(31)，另一端分别连接于两组连接管路组(331)的入口；

出水分流器(333)，其一端连接于出水管(32)，另一端分别连接于两组连接管路组(331)的出口。

5.根据权利要求2所述的一种集成液冷板，其特征在于，包括：

支撑中梁(15)，安装于每个分流装置(33)和水冷底板(1)之间。

6.根据权利要求1所述的一种集成液冷板，其特征在于，所述水冷底板(1)包括：

边框(11)，所述入水口(13)和所述出水口(14)设置于边框(11)；

水冷板(12)，所述第一冷却流道设置于水冷板内，且第一水冷流道的两端分别连通于两个分水盒(4)的底板接口(43)。

7.根据权利要求6所述的一种集成液冷板，其特征在于，所述边框(11)包括：

用于承载重量的结构边梁(111)，靠近水冷侧板(2)的端部；

用于集成液冷板安装的安装边梁(112)，垂直于结构边梁(111)的长度方向设置。

8.根据权利要求7所述的一种集成液冷板，其特征在于，所述结构边梁(111)包括：

梁身(1111)；

增强梁(1112)，安装于梁身(1111)靠电池的一侧。

9.根据权利要求1所述的一种集成液冷板，其特征在于，所述水冷底板(1)上出水口(14)和入水口(13)处分别开设有一个连通于第一水冷流道的流道孔；

所述底板接口(43)连接于流道孔，且直径大于流道孔。

10.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的集成液冷板。

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