CN115347269B - 电池包的散热紧固组件、嵌入式散热系统、电池包和车辆 - Google Patents

电池包的散热紧固组件、嵌入式散热系统、电池包和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池包的散热紧固组件、嵌入式散热系统、电池包和车辆。该电池包的散热紧固组件，所述散热紧固组件的至少一部分位于电芯安装槽内，所述散热紧固组件用于将单体电芯夹持在所述散热紧固组件和所述电芯安装槽的内壁之间，所述散热紧固组件内设有热管，所述热管内设有热传导介质。根据本发明实施例的电池包的散热紧固组件，紧固组件和单体电芯的至少一部分位于电芯安装槽内，散热紧固组件可将单体电芯与电芯安装槽固定，并且散热紧固组件内设有热管，热管内设有热传导介质，从而有利于提升散热紧固组件对单体电芯的散热效果，防止单体电芯的温度过高，进而有利于提升单体电芯的可靠性和使用寿命。

Description

电池包的散热紧固组件、嵌入式散热系统、电池包和车辆
技术领域
本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池包的散热紧固组件、嵌入式散热系统、电池包和车辆。
背景技术
随着电动车的高速发展，如何提高电池包的性能和使用寿命已面临巨大挑战，电池包内部温度是保证电池包性能和使用寿命的重要前提。
根据锂电池的循环寿命衰减曲线，在45℃的环境温度、1200次充放电的条件下，锂电池相对容量将衰减至65%，由此可见，高温条件下的锂电池寿命将大大衰减。因此，如何提升电池包的散热效果，防止电池包的温度过高是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明第一个目的在于提出一种电池包的散热紧固组件，以提升散热紧固组件对单体电芯的散热效果。
本发明第二个目的在于提出一种嵌入式散热系统。
本发明第三个目的在于提出一种电池包。
本发明第四个目的在于提出一种车辆。
根据本发明实施例的电池包的散热紧固组件，所述散热紧固组件的至少一部分位于电芯安装槽内，所述散热紧固组件用于将单体电芯夹持在所述散热紧固组件和所述电芯安装槽的内壁之间，所述散热紧固组件内设有热管，所述热管内设有热传导介质。
根据本发明实施例的电池包的散热紧固组件，紧固组件和单体电芯的至少一部分位于电芯安装槽内，散热紧固组件可将单体电芯与电芯安装槽固定，并且散热紧固组件内设有热管，热管内设有热传导介质，从而有利于提升散热紧固组件对单体电芯的散热效果，防止单体电芯的温度过高，进而有利于提升单体电芯的可靠性和使用寿命。
根据本发明的一些实施例，所述散热紧固组件包括热连接组件、夹持件和驱动件，所述夹持件可活动地设在所述热连接组件上，所述驱动件设在所述热连接组件上且与所述夹持件相连，以改变所述夹持件伸出所述热连接组件的部分的厚度，所述夹持件伸出的所述热连接组件的部分适于与所述单体电芯或所述电芯安装槽的一侧内壁接触以将所述电池夹持在所述夹持件和所述电芯安装槽的另一内壁之间。
进一步地，所述热连接组件的至少一部分位于所述电芯安装槽内，所述热连接组件内设有滑动槽，所述滑动槽上设有多个沿第一方向排布的第一配合斜面，所述第一配合斜面在第二方向倾斜延伸，所述夹持件上设有多个沿所述第一方向排布的第二配合斜面，所述驱动件推动所述夹持件沿第一方向移动，所述夹持件移动时所述多个第一配合斜面和所述多个第二配合斜面配合以改变所述夹持件在所述第二方向伸出所述滑动槽的部分的厚度，所述第一方向和所述第二方向正交。
进一步地，所述滑动槽的内壁设有多个沿第一方向排布的第一凹槽，多个所述第一凹槽的背离所述驱动件的侧壁为所述第一配合斜面；所述夹持件上设有多个沿第一方向排布的第一凸起部，多个所述第一凸起部的朝向驱动件的表面为所述第二配合斜面，每个所述第一凸起部的突出端设有第一平面，每个第一凹槽的底壁设有适于与相应的所述第一平面接触的第二平面。
进一步地，每个所述第一配合斜面和相应的所述第二配合斜面之间设有第一热界面材料。
进一步地，所述热连接组件上设置通孔，所述驱动件包括驱动杆，所述驱动杆穿过所述通孔和所述夹持件相连，通过转动所述驱动杆驱动所述夹持件移动。
进一步地，所述驱动件还包括套筒，所述套筒位于所述滑动槽内，所述驱动杆依次穿过所述通孔和所述套筒与所述夹持件相连，所述驱动杆与所述套筒螺纹配合。
进一步地，所述驱动件还包括垫片，所述垫片外套在所述驱动件上，所述垫片位于所述驱动杆和所述热连接组件的端面之间。
根据本发明的一些实施例，所述热管设在所述热连接组件内，所述热传导介质为在气液两相之间切换的热传导流体。
进一步地，所述热管包括彼此连通的多个竖直部分和多个水平部分。
进一步地，每个所述竖直部分形成为开口朝下的“U”形形状，每个所述水平部分形成为开口朝向所述竖直部分的“U”形形状，相邻的所述竖直部分通过一个所述水平部分连通。
根据本发明第二方面实施例嵌入式散热系统，包括：电芯安装基座，所述电芯安装基座设有适于放置单体电芯的电芯安装槽，所述电芯安装基座内设有冷却液的流动空间；散热紧固组件，所述散热紧固组件的至少一部分位于所述电芯安装槽内，所述散热紧固组件用于将所述单体电芯夹持在所述散热紧固组件和所述电芯安装槽的内壁之间。
根据本发明实施例的嵌入式散热系统，紧固组件和单体电芯的至少一部分位于电芯安装槽内，散热紧固组件可将单体电芯与电芯安装槽固定，并且电芯安装基座内设有冷却液的流动空间，从而有利于提升电芯安装槽的换热效率，以将电芯出的热量快速导出，从而有利于提升电芯安装槽和散热紧固组件对单体电芯的散热效果，防止单体电芯的温度过高，进而有利于提升单体电芯的可靠性和使用寿命。
根据本发明的一些实施例，所述散热紧固组件包括热连接组件、夹持件和驱动件，所述夹持件可活动地设在所述热连接组件上，所述驱动件设在所述热连接组件上且与所述夹持件相连，以改变所述夹持件伸出所述热连接组件的部分的厚度，所述夹持件伸出的所述热连接组件的部分适于与所述单体电芯或所述电芯安装槽的一侧内壁接触以将所述电池夹持在所述夹持件和所述电芯安装槽的另一侧内壁之间。
进一步地，所述热连接组件内设有滑动槽，所述滑动槽上设有多个沿第一方向排布的第一配合斜面，所述第一配合斜面在第二方向倾斜延伸，所述夹持件上设有多个沿所述第一方向排布的第二配合斜面，所述驱动件推动所述夹持件沿第一方向移动，所述夹持件移动时所述多个第一配合斜面和所述多个第二配合斜面配合以改变所述夹持件在所述第二方向伸出所述滑动槽的部分的厚度，所述第一方向和所述第二方向正交。
进一步地，所述滑动槽的内壁设有多个沿第一方向排布的第一凹槽，多个所述第一凹槽的背离所述驱动件的侧壁为所述第一配合斜面；所述夹持件上设有多个沿第一方向排布的第一凸起部，多个所述第一凸起部的朝向驱动件的表面为所述第二配合斜面，每个所述第一凸起部的突出端设有第一平面，每个第一凹槽的底壁设有适于与相应的所述第一平面接触的第二平面。
进一步地，每个所述第一配合斜面和相应的所述第二配合斜面之间设有第一热界面材料。
进一步地，所述热连接组件上设置通孔，所述驱动件包括驱动杆，所述驱动杆穿过所述通孔与所述夹持件相连，通过转动所述驱动杆驱动所述夹持件移动。
进一步地，所述驱动件还包括套筒，所述套筒位于所述滑动槽内，所述驱动杆依次穿过所述通孔和所述套筒与所述夹持件相连，所述驱动杆与所述套筒螺纹配合。
进一步地，述驱动件还包括垫片，所述垫片外套在所述驱动件上，所述垫片位于所述驱动杆和所述热连接组件的端面之间。
根据本发明的一些实施例，所述热连接组件和所述电芯安装槽的内壁之间设有第二热界面材料。
根据本发明的一些实施例，所述的嵌入式散热系统还包括热管，所述热管设在所述热连接组件内，所述热管内设有在气液两相之间切换的热传导介质。
进一步地，所述热管包括彼此连通的多个竖直部分和多个水平部分。
进一步地，每个所述竖直部分形成为开口朝下的“U”形形状，每个所述水平部分形成为开口朝向所述竖直部分的“U”形形状，相邻的所述竖直部分通过一个所述水平部分连通。
根据本发明的一些实施例，所述电芯安装基座设有多个所述电芯安装槽，多个所述电芯安装槽分布在所述电芯安装基座的上侧和/或下侧。
根据本发明第三方面实施例的电池包，包括：嵌入式散热系统，所述嵌入式散热系统为上述的嵌入式散热系统；单体电芯，所述单体电芯的至少一部分伸入到所述电芯安装槽内，所述夹持件伸出的所述热连接组件的部分与所述单体电芯或所述电芯安装槽的内壁接触以将所述单体电芯夹持在所述夹持件和所述电芯安装槽的内壁之间。
根据本发明实施例的电池包，其内的散热紧固组件可将单体电芯与电芯安装槽夹紧固定，并且电芯安装基座内设有冷却液的流动空间，从而有利于提升电芯安装槽的换热效率，以将电芯出的热量快速导出，从而有利于提升电芯安装槽和散热紧固组件对单体电芯的散热效果，防止单体电芯的温度过高，进而有利于提升单体电芯的可靠性和使用寿命。
根据本发明第四方面实施例的车辆，包括：电池包，所述电池包为上述的电池包；空调系统，所述空调系统用于冷却所述流动空间内的冷却液。
根据本发明实施例的车辆，可在车辆处于炎热地区时，保证电池包可以有效地散热。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的散热紧固组件的立体图；
图2是本发明实施例的散热紧固组件的透视图；
图3是本发明实施例单体电芯散热的示意图；
图4是本发明实施例的热连接组件的立体图；
图5是本发明实施例的夹持件的立体图；
图6是本发明一个实施例的嵌入式散热系统的示意图；
图7是本发明另一个实施例的嵌入式散热系统的示意图；
图8是本发明其他一个实施例的嵌入式散热系统的示意图；
图9是本发明实施例的空调系统的示意图。
附图标记：
单体电芯1、
电芯安装基座2、电芯安装槽21、冷却液管路22、
散热紧固组件3、热连接组件31、滑动槽311、第一配合斜面312、第一凹槽313、第二平面314、通孔315、
夹持件32、第二配合斜面321、第一凸起部322、第一平面323、
驱动件33、驱动杆331、套筒332、垫片333、
热管34、竖直部分341、水平部分342、
空调系统20、蒸发器201、冷凝器202、压缩机203、节流装置204。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或可以互相通讯；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1-图9详细描述根据本发明实施例的电池包的散热紧固组件3、嵌入式散热系统、电池包和车辆。
参照图1-图5所示，根据本发明第一方面实施例的电池包的散热紧固组件3，散热紧固组件3的至少一部分位于电芯安装槽21内，也就是说，散热紧固组件3可以全部位于电芯安装槽21内，或散热紧固组件3的一部分位于电芯安装槽21内，散热紧固组件3的另一部分伸出电芯安装槽21。散热紧固组件3用于将单体电芯1夹持在散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁之间，从而实现散热紧固组件3将单体电芯1与电芯安装槽21固定，也就是说，单体电芯1被固定夹持在散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁之间。
散热紧固组件3内设有热管34，当单体电芯1发热时，散热紧固组件3可通过热管34将从单体电芯1传出的热量快速导出，以防止散热紧固组件3影响单体电芯1的散热。热管34内设有热传导介质，热传导介质的换热效率较高，从而有利于提升热管34及散热紧固组件3的换热效率，进而有利于提升散热紧固组件3对单体电芯1的散热效果。
需要说明的是，散热紧固组件3可提升散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力，从而有利于减小单体电芯1与电芯安装槽21之间的间隙，以及减小单体电芯1与散热紧固组件3之间的间隙，防止间隙中的空气降低单体电芯1向散热紧固组件3和单体电芯1安装传递热量的速度，换言之，散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力的提升，可减小单体电芯1与散热紧固组件3之间的间隙热阻，以及减小单体电芯1与电芯安装槽21的内壁之间的间隙热阻。
在本发明的一些实施例中，单体电芯1为刀片电池。
根据本发明实施例的电池包的散热紧固组件3，紧固组件和单体电芯1的至少一部分位于电芯安装槽21内，散热紧固组件3可将单体电芯1与电芯安装槽21固定，并且散热紧固组件3内设有热管34，热管34内设有热传导介质，从而有利于提升散热紧固组件3对单体电芯1的散热效果，防止单体电芯1的温度过高，进而有利于提升单体电芯1的可靠性和使用寿命。
参照图1-图5所示，散热紧固组件3包括热连接组件31、夹持件32和驱动件33，夹持件32可活动地设在热连接组件31上，驱动件33设在热连接组件31上且与夹持件32相连，以改变夹持件32伸出热连接组件31的部分的厚度，从而实现调整散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力，夹持件32伸出的热连接组件的部分适于与单体电芯1或电芯安装槽21的一侧内壁接触以将电池夹持在夹持件32和电芯安装槽21的另一侧内壁之间，其中，电芯安装槽21的一侧内壁与电芯安装槽21的另一侧的内壁相对，以保证单体电芯1被夹持后的稳定性。可以控制夹持件32伸出的热连接主件组件部分的厚度，从而实现调整散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力。
在本发明的一些实施例中，热连接组件31的至少一部分位于所述电芯安装槽21内，热连接组件31内设有滑动槽311，滑动槽311上设有一个沿第一方向排布的第一配合斜面312，第一配合斜面312在第二方向倾斜延伸，换言之，第一配合斜面312沿第一方向和第二方向之间的一个方向延伸，夹持件32上设有一个沿第一方向排布的第二配合斜面321，第一配合斜面312和第二配合斜面321的倾斜方向可以相同，第二配合斜面321适于与第一配合斜面312配合，驱动件33推动夹持件32沿第一方向移动，夹持件32移动时第一配合斜面312和第二配合斜面321配合以改变夹持件32在第二方向伸出滑动槽311的部分的厚度，也就是说，当夹持件32沿第一方向移动时，由于第一配合斜面312和第二配合斜面321配合，夹持件32将同时向第二方向移动，以改变夹持件32伸出滑动槽311的部分的厚度。可选地，第一方向和第二方向正交。
参照图1-图5所示，热连接组件31的至少一部分位于所述电芯安装槽21内，热连接组件31内设有滑动槽311，滑动槽311上设有多个沿第一方向排布的第一配合斜面312，第一配合斜面312在第二方向倾斜延伸，换言之，第一配合斜面312沿第一方向和第二方向之间的一个方向延伸，夹持件32上设有多个沿第一方向排布的第二配合斜面321，第一配合斜面312和第二配合斜面321的倾斜方向可以相同，第二配合斜面321适于与第一配合斜面312配合，驱动件33推动夹持件32沿第一方向移动，夹持件32移动时多个第一配合斜面312和多个第二配合斜面321配合以改变夹持件32在第二方向伸出滑动槽311的部分的厚度，也就是说，当夹持件32沿第一方向移动时，由于多个第一配合斜面312和多个第二配合斜面321配合，夹持件32将同时向第二方向移动，以改变夹持件32伸出滑动槽311的部分的厚度。可选地，第一方向和第二方向正交。
参照图1-图5所示，滑动槽311的内壁设有多个沿第一方向排布的第一凹槽313，多个第一凹槽313的背离驱动件33的侧壁为第一配合斜面312，夹持件32上设有多个沿第一方向排布的第一凸起部322，多个第一凸起部322的朝向驱动件33的表面为第二配合斜面321，每个第一凸起部322的突出端设有第一平面323，每个第一凹槽313的底壁设有适于与相应的第一平面323接触的第二平面314，从而有利于降低第一凸起部322的突出端与第一凹槽313的底壁的配合精度，防止由于第一配合斜面312和第二配合斜面321由于加工误差导或热胀冷缩等原因致第一凸起部322的突出端与第一凹槽313的底壁无法贴合，从而有利于避免夹持件32固定单体电芯1后夹持件32不能向滑动槽311缩回到位，以防止无法从电芯安装槽21内拆卸出单体电芯1。
需要说明的是，驱动件33还可以通过其他方式驱动夹持件32，例如，驱动件33为充气膨胀的气囊，调整向驱动件33的充气量，以改变夹持件32伸出热连接组件31的部分的厚度。
在本发明的一些实施中，每个第一配合斜面312和相应的第二配合斜面321之间设有第一热界面材料，第一热界面材料可以附着在第一配合斜面312和第二配合斜面321上，第一热界面材料可以随着第一配合斜面312和第二配合斜面321间压力的增大而降低接触热阻，也就是说，随着夹持件32伸出滑动槽311的部分的厚度增加，散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力增大，同时，反作用力使第一配合斜面312和第二配合斜面321间压力的增大，进而通过第一热界面材料使第一配合斜面312和第二配合斜面321的接触热阻降低，从而有利于提升第一配合斜面312和第二配合斜面321的传热效率，进而有利于更好地将单体电芯1传向热连接主件组件的热量通过夹持件32传向电芯安装槽21，以提升对单体电芯1的散热效果。
可选地，第一热界面材料为铟箔，铟箔是一种软金属合金热界面材料，第一热界面材料还可以是金属涂层或石墨涂层等粉末状的导热涂层或薄片。
参照图1所示，热连接组件31上设置通孔315，驱动件33包括驱动杆331，驱动杆331穿过通孔315与夹持件32相连，通过转动驱动杆331驱动夹持件32移动，以使夹持件32可向第一方向和第二方向移动，驱动杆331在滑动槽311外的一端可设置有适于与施力工具卡接的内六角结构，以便于通过施力工具旋转驱动杆331，以便于调整散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力。驱动杆331可与夹持件32螺纹配合，当驱动杆331转动时，夹持件32件在被滑动槽311限位的情况下向第一方向和第二方向移动，需要说明的是，通孔315的中心轴与夹持件32的移动方向相同，以防止驱动杆331与夹持件32发生运动干涉。
参照图1所示，驱动件33还包括套筒332，套筒332位于滑动槽311内，驱动杆331依次穿过通孔315和套筒332与夹持件32相连，驱动杆331与套筒332螺纹配合，套筒332可防止驱动杆331由通孔315内脱出，另外，套筒332还可以限制驱动杆331沿其轴向运动。
参照图1所示，驱动件33还包括垫片333，垫片333外套在驱动件33上，垫片333位于驱动杆331和热连接组件31的端面之间，垫片333可防止驱动件33与热连接主机之间发生磨损，从而有利于提升散热紧固组件3的使用寿命。
参照图1-图3所示，热连接组件31可与电芯安装槽21和单体电芯1接触，热管34设在热连接组件31内，以增强单体电芯1通过热连接组件31向电芯安装槽21的传热效率，热传导介质为在气液两相之间切换的热传导流体，通过导热流体在气液两相之间的相变，可以增加热连接组件31的传热效率，也就是说，可通过热传导流体在热管34内的闭式循环，使热传导流体气液两相之间切换，从而实现高效的热传递。可选地，热管34的上端和侧端设置有注液口，以便于热传导介质注入到热管34内。
参照图1-图3所示，热管34包括彼此连通的多个竖直部分341和多个水平部分342，多个竖直部分341和多个水平部分342在热连接组件31内形成“L”形结构，并且“L”形结构在热连接组件31内向第一方向延伸，其中，多个竖直部分341可对应热连接组件31与单体电芯1接触的平面，多个水平部分342可对应热连接组件31与电芯安装槽21底壁接触的平面，以增加热连接组件31的传热效率，保证单体电芯1发出的热量可及时地通过热连接组件31向电芯安装槽21导出。
参照图2所示，每个竖直部分341形成为开口朝下的“U”形形状，每个水平部分342形成为开口朝向竖直部分341的“U”形形状，相邻的竖直部分341通过一个水平部分342连通，“U”形形状可增大热管34的表面积，以提升热管34的换热效率，可选地，热管34为直径1mm并由40环“U”形形状组成相互连通的“L”形闭合通道。
在本发明的一些实施例中，竖直部分341的气液两相之间切换过程如下：在最初的竖直部分341单相区域，热传导流体为液体，液体被加热到饱和温度，并且在热管34壁上形成热边界层，在竖直部分341内的流体通道上方的某些位置，热管34壁温将超过饱和温度，并满足在热管34壁上形成核的条件，在流体通道表面上的优选位置处形成蒸气，蒸气以气泡形式从这些位置生长出来，最终分离形成气泡流，在气泡流中，气相或气相作为离散气泡分布在连续液相中，随着产生更多的蒸气，气泡的数量随着长度的增加而增加，并且发生聚结以形成团状流，该团状流又被沿着该通道的环形流所取代，在环形流动中，液膜在热管34壁处形成，并带有连续的中心气体或蒸气核，大振幅的相干波通常出现在薄膜表面，这些波的连续破裂形成了夹杂在其中的微小液滴，夹杂在气泡中的微小液滴以不同的量出现在中央气芯中，液滴继续存在并缓慢蒸发，直到仅存在单相蒸气。
水平部分342的气液两相之间切换过程如下：在水平部分342内的气泡流与垂直流相似，除了气泡倾向于在管道的上半部分传播，气塞流类似于垂直方向上的气弹状流，蒸气速度的增加导致在界面处的波被拾取以形成泡沫状团块，该泡沫状团块沿通道高速传播，随着蒸汽速度的增加，气液界面会受到沿流动方向传播的波的干扰，更高的蒸气速度将导致在管子周围形成带有液膜的气芯。
参照图3所示，单体电芯1所产生的一部分热量向电芯安装槽21的侧壁和底壁传递（图3中箭头a所示），单体电芯1所产生的另一部分热量向散热紧固组件3传递（图3中箭头b所示），同时，散热紧固组件3将热量传递给电芯安装槽21的底壁和另一侧的侧壁（图3中箭头c所示）。
参照图1-图8所示，根据本发明第二方面实施例的嵌入式散热系统，包括：电芯安装基座2和散热紧固组件3，电芯安装基座2设有适于放置单体电芯1的电芯安装槽21，电芯安装基座2内设有冷却液的流动空间，冷却液在流动空间内流动可带走电芯安装槽21处的热量，实现对电芯安装槽21的降温，进而实现对单体电芯1的降温。可选地，电芯安装基上还设置有冷却液管路22，以便于冷却液的的循环流动，从而对冷却液进行降温。散热紧固组件3的至少一部分位于电芯安装槽21内，也就是说，散热紧固组件3可以全部位于电芯安装槽21内，或散热紧固组件3的一部分位于电芯安装槽21内，散热紧固组件3的另一部分伸出电芯安装槽21。散热紧固组件3用于将单体电芯1夹持在散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁之间，从而实现散热紧固组件3将单体电芯1与电芯安装槽21固定，也就是说，单体电芯1被固定夹持在散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁之间。
根据本发明实施例的嵌入式散热系统，紧固组件和单体电芯1的至少一部分位于电芯安装槽21内，散热紧固组件3可将单体电芯1与电芯安装槽21固定，并且电芯安装基座2内设有冷却液的流动空间，从而有利于提升电芯安装槽21的换热效率，以将电芯出的热量快速导出，从而有利于提升电芯安装槽21和散热紧固组件3对单体电芯1的散热效果，防止单体电芯1的温度过高，进而有利于提升单体电芯1的可靠性和使用寿命。
参照图1-图5所示，散热紧固组件3包括热连接组件31、夹持件32和驱动件33，夹持件32可活动地设在热连接组件31上，驱动件33设在热连接组件31上且与夹持件32相连，以改变夹持件32伸出热连接组件31的部分的厚度，从而实现调整散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力，夹持件32伸出的热连接组件31的部分适于与单体电芯1或电芯安装槽21的一侧内壁接触以将电池夹持在夹持件32和电芯安装槽21的另一侧内壁之间，其中，电芯安装槽21的一侧内壁与电芯安装槽21的另一侧的内壁相对，以保证单体电芯1被夹持后的稳定性。可以控制夹持件32伸出的热连接主件组件部分的厚度，从而实现调整散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力。
需要说明的是，散热紧固组件3可提升散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力，从而有利于减小单体电芯1与电芯安装槽21之间的间隙，以及减小单体电芯1与散热紧固组件3之间的间隙，防止间隙中的空气降低单体电芯1向散热紧固组件3和单体电芯1安装传递热量的速度，换言之，散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力的提升，可减小单体电芯1与散热紧固组件3之间的间隙热阻，以及减小单体电芯1与电芯安装槽21的内壁之间的间隙热阻。
在本发明的一些实施例中，热连接组件31内设有滑动槽311，滑动槽311上设有一个沿第一方向排布的第一配合斜面312，第一配合斜面312在第二方向倾斜延伸，换言之，第一配合斜面312沿第一方向和第二方向之间的一个方向延伸，夹持件32上设有一个沿第一方向排布的第二配合斜面321，第一配合斜面312和第二配合斜面321的倾斜方向可以相同，第二配合斜面321适于与第一配合斜面312配合，驱动件33推动夹持件32沿第一方向移动，夹持件32移动时第一配合斜面312和第二配合斜面321配合以改变夹持件32在第二方向伸出滑动槽311的部分的厚度，也就是说，当夹持件32沿第一方向移动时，由于第一配合斜面312和第二配合斜面321配合，夹持件32将同时向第二方向移动，以改变夹持件32伸出滑动槽311的部分的厚度。可选地，第一方向和第二方向正交。参照图1-图5所示，热连接组件31内设有滑动槽311，滑动槽311上设有多个沿第一方向排布的第一配合斜面312，第一配合斜面312在第二方向倾斜延伸，换言之，第一配合斜面312沿第一方向和第二方向之间的一个方向延伸，夹持件32上设有多个沿第一方向排布的第二配合斜面321，第一配合斜面312和第二配合斜面321的倾斜方向可以相同，第二配合斜面321适于与第一配合斜面312配合，驱动件33推动夹持件32沿第一方向移动，夹持件32移动时多个第一配合斜面312和多个第二配合斜面321配合以改变夹持件32在第二方向伸出滑动槽311的部分的厚度，也就是说，当夹持件32沿第一方向移动时，由于多个第一配合斜面312和多个第二配合斜面321配合，夹持件32将同时向第二方向移动，以改变夹持件32伸出滑动槽311的部分的厚度。可选地，第一方向和第二方向正交。
需要说明的是，驱动件33还可以通过其他方式驱动夹持件32，例如，驱动件33为充气膨胀的气囊，调整向驱动件33的充气量，以改变夹持件32伸出热连接组件31的部分的厚度。
参照图1-图5所示，滑动槽311的内壁设有多个沿第一方向排布的第一凹槽313，多个第一凹槽313的背离驱动件33的侧壁为第一配合斜面312，夹持件32上设有多个沿第一方向排布的第一凸起部322，多个第一凸起部322的朝向驱动件33的表面为第二配合斜面321，每个第一凸起部322的突出端设有第一平面323，每个第一凹槽313的底壁设有适于与相应的第一平面323接触的第二平面314，从而有利于降低第一凸起部322的突出端与第一凹槽313的底壁的配合精度，防止由于第一配合斜面312和第二配合斜面321由于加工误差导或热胀冷缩等原因致第一凸起部322的突出端与第一凹槽313的底壁无法贴合，从而有利于避免夹持件32固定单体电芯1后夹持件32不能向滑动槽311缩回到位，以防止无法从电芯安装槽21内拆卸出单体电芯1。
在本发明的一些实施中，每个第一配合斜面312和相应的第二配合斜面321之间设有第一热界面材料，第一热界面材料可以附着在第一配合斜面312和第二配合斜面321上，第一热界面材料可以随着第一配合斜面312和第二配合斜面321间压力的增大而降低接触热阻，也就是说，随着夹持件32伸出滑动槽311的部分的厚度增加，散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力增大，同时，反作用力使第一配合斜面312和第二配合斜面321间压力的增大，进而通过第一热界面材料使第一配合斜面312和第二配合斜面321的接触热阻降低，从而有利于提升第一配合斜面312和第二配合斜面321的传热效率，进而有利于更好地将单体电芯1传向热连接主件组件的热量通过夹持件32传向电芯安装槽21，以提升对单体电芯1的散热效果。
可选地，第一热界面材料为铟箔，铟箔是一种软金属合金热界面材料，第一热界面材料还可以是金属涂层或石墨涂层等粉末状的导热涂层或薄片。
参照图1所示，热连接组件31上设置通孔315，驱动件33包括驱动杆331，驱动杆331穿过通孔315与夹持件32相连，通过转动驱动杆331驱动夹持件32移动，以使夹持件32可向第一方向和第二方向移动，驱动杆331在滑动槽311外的一端可设置有适于与施力工具卡接的内六角结构，以便于通过施力工具旋转驱动杆331，以便于调整散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁对单体电芯1的夹持力。驱动杆331可与夹持件32螺纹配合，当驱动杆331转动时，夹持件32件在被滑动槽311限位的情况下向第一方向和第二方向移动，需要说明的是，通孔315的中心轴与夹持件32的移动方向相同，以防止驱动杆331与夹持件32发生运动干涉。
参照图1所示，驱动件33还包括套筒332，套筒332位于滑动槽311内，驱动杆331依次穿过通孔315和套筒332与夹持件32相连，驱动杆331与套筒332螺纹配合，套筒332可防止驱动杆331由通孔315内脱出，另外，套筒332还可以限制驱动杆331沿其轴向运动。
参照图1所示，驱动件33还包括垫片333，垫片333外套在驱动件33上，垫片333位于驱动杆331和热连接组件31的端面之间，垫片333可防止驱动件33与热连接主机之间发生磨损，从而有利于提升散热紧固组件3的使用寿命。
在本发明的一些实施例中，热连接组件31和电芯安装槽21的内壁之间设有第二热界面材料，第二热界面材料可以附着在热连接组件31和电芯安装槽21的内壁上，第二热界面材料可以随着热连接组件31和电芯安装槽21的内壁间压力的增大而降低接触热阻，也就是说，随着夹持件32伸出滑动槽311的部分的厚度增加，热连接组件31和电芯安装槽21的内壁支架的压力增大，进而通过第二热界面材料使热连接组件31和电芯安装槽21的内壁的接触热阻降低，从而有利于提升热连接组件31和电芯安装槽21的内壁之间的传热效率，进而有利于更好地将单体电芯1传向热连接主件组件的热量传向电芯安装槽21，以提升对单体电芯1的散热效果。
可选地，第二热界面材料为铟箔，铟箔是一种软金属合金热界面材料，第二热界面材料还可以是金属涂层或石墨涂层等粉末状的导热涂层或薄片。
参照图2所示，嵌入式散热系统还包括热管34，热管34设在热连接组件31内，当单体电芯1发热时，散热紧固组件3可通过热管34将从单体电芯1传出的热量快速导出，以防止散热紧固组件3影响单体电芯1的散热。热管34内设有在气液两相之间切换的热传导介质，热传导介质的换热效率较高，从而有利于提升热管34及散热紧固组件3的换热效率，进而有利于提升散热紧固组件3对单体电芯1的散热效果。
需要说明的是，热传导介质壳体是在气液两相之间切换的热传导流体，通过导热流体在气液两相之间的相变，可以增加热连接组件31的传热效率，也就是说，可通过热传导流体在热管34内的闭式循环，使热传导流体气液两相之间切换，从而实现高效的热传递。可选地，热管34的上端和侧端设置有注液口，以便于热传导介质注入到热管34内。
参照图2所示，热管34包括彼此连通的多个竖直部分341和多个水平部分342，多个竖直部分341和多个水平部分342在热连接组件31内形成“L”形结构，并且“L”形结构在热连接组件31内向第一方向延伸，其中，多个竖直部分341可对应热连接组件31与单体电芯1接触的平面，多个水平部分342可对应热连接组件31与电芯安装槽21底壁接触的平面，以增加热连接组件31的传热效率，保证单体电芯1发出的热量可及时地通过热连接组件31向电芯安装槽21导出。
参照图2所示，每个竖直部分341形成为开口朝下的“U”形形状，每个水平部分342形成为开口朝向竖直部分341的“U”形形状，相邻的竖直部分341通过一个水平部分342连通，“U”形形状可增大热管34的表面积，以提升热管34的换热效率，可选地，热管34为直径1mm并由40环“U”形形状组成相互连通的“L”形闭合通道。
在本发明的一些实施中，电芯安装基座2设有多个电芯安装槽21，多个电芯安装槽21分布在电芯安装基座2的上侧和/或下侧。
参照图6所示，多个电芯安装槽21分布在电芯安装基座2的上侧。参照图7所示，多个电芯安装槽21分布在电芯安装基座2的下侧。参照图8所示，多个电芯安装槽21分布在电芯安装基座2的上下两侧。
在本发明的一些实施例中，位于电芯安装基座2的上侧的电芯安装槽21的开口可朝上设置，位于电芯安装基座2的下侧的电芯安装槽21的开口可朝下设置，这样设置的好处在于，由于单体电芯1被夹持在散热紧固组件3和电芯安装槽21的内壁之间，朝下设置的电芯安装槽21内的单体电芯1也不会脱出电芯安装槽21，同时可以有效地抑制由于电芯安装基座2振动导致单体电芯1散落的问题。
另外，位于电芯安装基座2的下侧的电芯安装槽21内的单体电芯1，单体电芯1发的高温也会加热周围的空气，使得热空气向上流动，最后被电芯安装槽21吸收，以降低单体电芯1周围空气的温度，进而有利于提高对单体电芯1的冷却效果。
参照图1-图9所示，根据本发明第三方面实施例的电池包，包括：单体电芯1和上述的嵌入式散热系统，单体电芯1的至少一部分伸入到电芯安装槽21内，夹持件32伸出的热连接组件31的部分与单体电芯1或电芯安装槽21的内壁接触以将单体电芯1夹持在夹持件32和电芯安装槽21的内壁之间。其中，单体电芯1可以是刀片电池。
根据本发明实施例中的电池包，其内的散热紧固组件3可将单体电芯1与电芯安装槽21夹紧固定，并且电芯安装基座2内设有冷却液的流动空间，从而有利于提升电芯安装槽21的换热效率，以将电芯出的热量快速导出，从而有利于提升电芯安装槽21和散热紧固组件3对单体电芯1的散热效果，防止单体电芯1的温度过高，进而有利于提升单体电芯1的可靠性和使用寿命。
根据本发明第四方面实施例的车辆，包括：空调系统20和上述实施例的电池包，空调系统20用于冷却流动空间内的冷却液，通过空调系统20对冷却液进行降温。空调系统20包：组成冷媒循环流路的蒸发器201、冷凝器202、压缩机203和节流装置204，其中，蒸发器201可设在流动空间内，蒸发器201也可设在流动空间外，蒸发器201可对冷却液内的热量提取出来，以降低冷却液的温度，蒸发器201可以是相变管，相变管浸泡在冷却液内。由于空调系统20中运行的冷媒可以在高温环境（例如45℃-55℃）下正常工作，从而可保证蒸发器201对单体电芯1的冷却效果，以在车辆处于炎热地区时，保证电池包可以有效地散热。
需要说明的是，对于通过利用外界环境的空气对冷却液进行降温的常规的风冷式循环而言，当外界温度高于45℃时，冷却液与外界空气温差较小，冷却液降温效果较差，从而导致电池包内的热量堆积，影响电池材料的寿命和可靠性，甚至导致电池包过热而无法工作。
在本发明的一些实施例中，通过计算得到单体电芯1与冷却液直接的总热阻为可以降低至0.115ºC/W，蒸发器201的相变管路长度和内径可分别设计为9317.46mm和5mm,相变管可呈螺旋形设计，对电池包的总传热系数可以达到6000W/m2•K。可有效地在外界高温环境下散出至少20kW的电池包内热量，保证车辆处在炎热地区时，电池包可以正常运行。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (24)

1.一种电池包的散热紧固组件，其特征在于，所述散热紧固组件(3)的至少一部分位于电芯安装槽(21)内，所述散热紧固组件(3)用于将单体电芯(1)夹持在所述散热紧固组件(3)和所述电芯安装槽(21)的内壁之间，所述散热紧固组件(3)内设有热管(34)，所述热管(34)内设有热传导介质；
所述散热紧固组件(3)包括热连接组件(31)、夹持件(32)和驱动件(33)，所述夹持件(32)可活动地设在所述热连接组件(31)上，所述驱动件(33)设在所述热连接组件(31)上且与所述夹持件(32)相连，所述夹持件(32)伸出的所述热连接组件(31)的部分适于与所述单体电芯(1)或所述电芯安装槽(21)的一侧内壁接触以将所述单体电芯(1)夹持在所述夹持件(32)和所述电芯安装槽(21)的另一内壁之间；
所述热连接组件(31)内设有滑动槽(311)，所述滑动槽(311)上设有多个沿第一方向排布的第一配合斜面(312)，所述第一配合斜面(312)在第二方向倾斜延伸，所述夹持件(32)上设有多个沿所述第一方向排布的第二配合斜面(321)，所述驱动件(33)推动所述夹持件(32)沿第一方向移动，所述夹持件(32)移动时所述多个第一配合斜面(312)和所述多个第二配合斜面(321)配合以改变所述夹持件(32)在所述第二方向伸出所述滑动槽(311)的部分的厚度。
2.根据权利要求1所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，所述热连接组件(31)的至少一部分位于所述电芯安装槽(21)内，所述第一方向和所述第二方向正交。
3.根据权利要求1所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，所述滑动槽(311)的内壁设有多个沿第一方向排布的第一凹槽(313)，多个所述第一凹槽(313)的背离所述驱动件(33)的侧壁为所述第一配合斜面(312)；
所述夹持件(32)上设有多个沿第一方向排布的第一凸起部(322)，多个所述第一凸起部(322)的朝向驱动件(33)的表面为所述第二配合斜面(321)，每个所述第一凸起部(322)的突出端设有第一平面(323)，每个第一凹槽(313)的底壁设有适于与相应的所述第一平面(323)接触的第二平面(314)。
4.根据权利要求1所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，每个所述第一配合斜面(312)和相应的所述第二配合斜面(321)之间设有第一热界面材料。
5.根据权利要求1所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，所述热连接组件(31)上设置通孔(315)，所述驱动件(33)包括驱动杆(331)，所述驱动杆(331)穿过所述通孔(315)和所述夹持件(32)相连，通过转动所述驱动杆(331)驱动所述夹持件(32)移动。
6.根据权利要求5所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，还包括套筒(332)，所述套筒(332)位于所述滑动槽(311)内，所述驱动杆(331)依次穿过所述通孔(315)和所述套筒(332)与所述夹持件(32)相连，所述驱动杆(331)与所述套筒(332)螺纹配合。
7.根据权利要求5所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，还包括垫片(333)，所述垫片(333)外套在所述驱动件(33)上，所述垫片(333)位于所述驱动杆(331)和所述热连接组件(31)的端面之间。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，所述热管(34)设在所述热连接组件(31)内，所述热传导介质为在气液两相之间切换的热传导流体。
9.根据权利要求8所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，所述热管(34)包括彼此连通的多个竖直部分(341)和多个水平部分(342)。
10.根据权利要求9所述的电池包的散热紧固组件(3)，其特征在于，每个所述竖直部分(341)形成为开口朝下的“U”形形状，每个所述水平部分(342)形成为开口朝向所述竖直部分(341)的“U”形形状，相邻的所述竖直部分(341)通过一个所述水平部分(342)连通。
11.一种嵌入式散热系统，其特征在于，包括：
电芯安装基座(2)，所述电芯安装基座(2)设有适于放置单体电芯(1)的电芯安装槽(21)，所述电芯安装基座(2)内设有冷却液的流动空间；
散热紧固组件(3)，所述散热紧固组件(3)的至少一部分位于所述电芯安装槽(21)内，所述散热紧固组件(3)用于将所述单体电芯(1)夹持在所述散热紧固组件(3)和所述电芯安装槽(21)的内壁之间；
所述散热紧固组件(3)包括热连接组件(31)、夹持件(32)和驱动件(33)，所述夹持件(32)可活动地设在所述热连接组件(31)上，所述驱动件(33)设在所述热连接组件(31)上且与所述夹持件(32)相连，所述夹持件(32)伸出的所述热连接组件(31)的部分适于与所述单体电芯(1)或所述电芯安装槽(21)的一侧内壁接触以将所述电芯(1)夹持在所述夹持件(32)和所述电芯安装槽(21)的另一侧内壁之间；
所述热连接组件(31)内设有滑动槽(311)，所述滑动槽(311)上设有多个沿第一方向排布的第一配合斜面(312)，所述第一配合斜面(312)在第二方向倾斜延伸，所述夹持件(32)上设有多个沿所述第一方向排布的第二配合斜面(321)，所述驱动件(33)推动所述夹持件(32)沿第一方向移动，所述夹持件(32)移动时所述多个第一配合斜面(312)和所述多个第二配合斜面(321)配合以改变所述夹持件(32)在所述第二方向伸出所述滑动槽(311)的部分的厚度。
12.根据权利要求11所述的嵌入式散热系统，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向正交。
13.根据权利要求11所述的嵌入式散热系统，其特征在于，所述滑动槽(311)的内壁设有多个沿第一方向排布的第一凹槽(313)，多个所述第一凹槽(313)的背离所述驱动件(33)的侧壁为所述第一配合斜面(312)；
所述夹持件(32)上设有多个沿第一方向排布的第一凸起部(322)，多个所述第一凸起部(322)的朝向驱动件(33)的表面为所述第二配合斜面(321)，每个所述第一凸起部(322)的突出端设有第一平面(323)，每个第一凹槽(313)的底壁设有适于与相应的所述第一平面(323)接触的第二平面(314)。
14.根据权利要求11所述的嵌入式散热系统，其特征在于，每个所述第一配合斜面(312)和相应的所述第二配合斜面(321)之间设有第一热界面材料。
15.根据权利要求11所述的嵌入式散热系统，其特征在于，所述热连接组件(31)上设置通孔(315)，所述驱动件(33)包括驱动杆(331)，所述驱动杆(331)穿过所述通孔(315)与所述夹持件(32)相连，通过转动所述驱动杆(331)驱动所述夹持件(32)移动。
16.根据权利要求15所述的嵌入式散热系统，其特征在于，还包括套筒(332)，所述套筒(332)位于所述滑动槽(311)内，所述驱动杆(331)依次穿过所述通孔(315)和所述套筒(332)与所述夹持件(32)相连，所述驱动杆(331)与所述套筒(332)螺纹配合。
17.根据权利要求15所述的嵌入式散热系统，其特征在于，还包括垫片(333)，所述垫片(333)外套在所述驱动件(33)上，所述垫片(333)位于所述驱动杆(331)和所述热连接组件(31)的端面之间。
18.根据权利要求11所述的嵌入式散热系统，其特征在于，所述热连接组件(31)和所述电芯安装槽(21)的内壁之间设有第二热界面材料。
19.根据权利要求11-18中任一项所述的嵌入式散热系统，其特征在于，还包括热管(34)，所述热管(34)设在所述热连接组件(31)内，所述热管(34)内设有在气液两相之间切换的热传导介质。
20.根据权利要求19所述的嵌入式散热系统，其特征在于，所述热管(34)包括彼此连通的多个竖直部分(341)和多个水平部分(342)。
21.根据权利要求20所述的嵌入式散热系统，其特征在于，每个所述竖直部分(341)形成为开口朝下的“U”形形状，每个所述水平部分(342)形成为开口朝向所述竖直部分(341)的“U”形形状，相邻的所述竖直部分(341)通过一个所述水平部分(342)连通。
22.根据权利要求11-18中任一项所述的嵌入式散热系统，其特征在于，所述电芯安装基座(2)设有多个所述电芯安装槽(21)，多个所述电芯安装槽(21)分布在所述电芯安装基座(2)的上侧和/或下侧。
23.一种电池包，其特征在于，包括：
嵌入式散热系统，所述嵌入式散热系统为根据权利要求11-22中任一项所述的嵌入式散热系统；
单体电芯(1)，所述单体电芯(1)的至少一部分伸入到所述电芯安装槽(21)内，所述夹持件(32)伸出的所述热连接组件(31)的部分与所述单体电芯(1)或电芯安装槽(21)的内壁接触以将所述单体电芯(1)夹持在所述夹持件(32)和所述电芯安装槽(21)的内壁之间。
24.一种车辆，其特征在于，包括：
电池包，所述电池包为根据权利要求23所述的电池包；
空调系统(20)，所述空调系统(20)用于冷却所述流动空间内的冷却液。
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