CN115458830A - 一种液冷装置和电池包 - Google Patents

Abstract

本申请涉及动力电池技术领域，提供了一种液冷装置和电池包，液冷装置包括液冷壳，液冷壳围设形成容纳槽，液冷壳内部能够流通冷媒，容纳槽用于放置电芯。本申请提供的液冷装置和电池包，换热效率高，安全性好。

Description

一种液冷装置和电池包

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种液冷装置和电池包。

背景技术

电芯固定在平板式的液冷板上，电池包配有热管理系统，热管理系统通过对液冷板进行加热或降温控制以调节电芯的温度，例如，在电芯温度较低时对电芯进行加热提升电芯的性能，在电芯温度比较高，对电芯进行降温防止电芯过热导致的安全风险。相关技术中，电芯只有一面与平板式的液冷板进行换热，换热效率低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种液冷装置和电池包，以提高电芯的换热效率。

为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例一方面公开了一种液冷装置，所述液冷装置包括液冷壳，所述液冷壳围设形成容纳槽，所述液冷壳内部能够流通冷媒，所述容纳槽用于放置电芯。

一实施例中，所述液冷壳包括第一液冷件和第二液冷件，所述第一液冷件的内部和所述第二液冷件的内部均能够流通冷媒，所述第二液冷件围设形成所述容纳槽，所述容纳槽的上方具有取放口，所述电芯能够通过所述取放口放入所述容纳槽内，所述第一液冷件盖合所述取放口。

一实施例中，所述第一液冷件的内部形成有用于流通冷媒的第一流道，所述第二液冷件的内部形成有用于流通冷媒的第二流道，所述第一流道的尾端与所述第二流道的首端连通。

一实施例中，所述第一流道呈连续曲绕设置在所述第一液冷件上。

一实施例中，所述第二液冷件包括底板和两个侧板，两个所述侧板沿第一方向间隔设置在所述底板上，以共同限定出所述容纳槽，所述第二流道连续绕设在所述底板和两所述侧板上。

一实施例中，所述底板上形成有第一冷媒注入口，所述第一冷媒注入口连通所述第一流道的首端，所述第二流道的尾端形成有冷媒出口。

一实施例中，所述底板上形成有与所述第二流道相隔离的第三流道，所述底板上形成有第二冷媒注入口，所述第二冷媒注入口连通所述第三流道的首端。

一实施例中，所述第三流道与所述第二流道并行延伸。

一实施例中，所述第三流道中的冷媒用于制热，所述第一流道和所述第二流道中的冷媒用于制冷。

一实施例中，所述容纳槽沿上下方向的至少一个侧面通过导热紧固胶与所述电芯固定。

一实施例中，所述液冷装置包括位于所述容纳槽中的导热板，所述导热板沿上下方向的至少一个侧面与所述容纳槽的槽壁面接触，所述导热板沿第一方向的至少一个侧面用于与所述电芯接触，其中，第一方向与上下方向垂直。

一实施例中，所述导热板的数量为多个，多个所述导热板沿所述第一方向间隔设置以将所述容纳槽分隔成多个容纳子槽，每个所述容纳子槽用于设置一个所述电芯。

一实施例中，所述导热板用于与所述电芯接触的侧面设置有导热紧固胶。

本申请实施例另一方面公开了一种电池包，包括上述实施例中任意一项的液冷装置；

电芯，位于所述容纳槽中，所述电芯沿上下方向的至少一个侧面与所述容纳槽的槽壁面接触。

本申请实施例公开了一种液冷装置和电池包，液冷壳内流通冷媒，使得液冷壳能够调节温度。通过在液冷壳内形成有容纳槽，液冷壳内流通冷媒，将电芯放置在容纳槽内，一方面，可以对电芯的多个表面进行换热，换热效率高；另一方面，将电芯放置在容纳槽内可以在一定程度上对电芯进行保护，安全性高。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电池包的结构示意图；

图2为图1中第一液冷件的爆炸示意图；

图3为图1中第二液冷件的爆炸示意图；

图4为图1另一视角下的结构示意图，其中，该视角下能够观看到底板与右侧板上的第二流道；

图5为本申请实施例提供的另一种电池包的结构示意图，其中，液冷装置上连接有加热冷媒注入管道、制冷冷媒注入管道和回流管道。

附图标记说明

电池包100；液冷装置1；液冷壳11；容纳槽11a；容纳子槽11a1；取放口11b；第一液冷件111；第一流道111a；第一流道的首端111a1；第一流道的尾端111a2；卡槽111b；第一板体1111；第一盖板1112；第一接口11121；第二液冷件112；第二流道112a；第二流道的首端112a1；第二流道的尾端112a2；第二板体1121；第二盖板1122；第二接口1122a；底板1123；第一冷媒注入口1123a；第三流道1123b；第三流道的首端1123b1；第三流道的尾端1123b2；第二冷媒注入口1123c；冷媒出口1123d；第二子盖板11231；第二子板体11232；侧板1124；左侧板1124a；第一注入通道1124a1；右侧板1124b；第二副盖板11241；第二副板体11242；电控三通阀12；加热冷媒注入管道13；制冷冷媒注入管道14；回流管道15；导热板16；固定件17；电芯2。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

下面结合附图及具体实施例对本申请再做进一步详细的说明。本申请实施例中的“第一”、“第二”等描述，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个特征。在本申请实施例的描述中，“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。

本申请实施例一方面提供了一种液冷装置，请参阅图1，液冷装置1包括液冷壳11，液冷壳11围设有容纳槽11a，液冷壳11内部能够流通冷媒，容纳槽11a用于放置电芯2。

本实施例提供的液冷装置1，液冷壳11内流通冷媒，使得液冷壳11能够调节温度。通过在液冷壳11内形成有容纳槽11a，液冷壳11内流通冷媒，将电芯2放置在容纳槽11a内，一方面，可以对电芯2的多个表面进行换热，换热效率高；另一方面，将电芯2放置在容纳槽11a内可以在一定程度上对电芯2进行保护，安全性高。

一实施例中，请参阅图，液冷壳11包括第一液冷件111和第二液冷件112。示例性的，第一液冷件111可以设置在第二液冷件112的上方。第一液冷件111的内部和第二液冷件112的内部均能够流通冷媒，第二液冷件112围设形成有容纳槽11a。示例性的，容纳槽11a的形状不限，例如，可以为正方体、长方体或者其他形状。容纳槽11a的上方具有取放口11b，电芯2能够通过取放口11b放入容纳槽11a内，第一液冷件111盖合取放口11b。也就是说，第一液冷件111和第二液冷件112可以为相互独立结构。即第一液冷件111和第二液冷件112可以分开独立制造，再组装至一起。这样，可以便于电芯2的安装。

一实施例中，第一液冷件111的内部形成有用于流通冷媒的第一流道111a。示例性的，第一液冷件111包括第一板体1111和第一盖板1112，第一流道111a形成在第一板体1111内，并向上贯穿第一板体1111的表面，第一盖板1112密封连接第一板体1111的上表面，以防止冷媒从第一流道111a内泄露影响换热效率，安全性高。第一盖板1112与第一板体1111的连接方式可以是焊接，这样，在对第一流道111a进行加工时避免直接在第一液冷件111上直接打孔形成第一流道111a，可以通过在第一板体1111形成有槽，然后将第一盖板1112盖合密封方式形成第一流道111a，加工较为简单。可以理解的是，电芯2的一部分热量会向上对流至第一液冷件111上，可以提高换热效率。

第二液冷件112的内部形成有用于流通冷媒的第二流道112a。示例性的，第二液冷件112包括第二板体1121和第二盖板1122，第二流道112a形成在第二板体1121内并向外贯穿第二板体1121的表面，第二盖板1122密封连接第二板体1121的外表面，以防止冷媒从第二流道112a内泄露影响换热效率，安全性高。第二盖板1122与第二板体1121的连接方式可以是焊接，这样，在对第二流道112a进行加工时避免直接在第二液冷件112上直接打孔形成第二流道112a，通过在第二板体1121形成有槽，然后将第二盖板1122盖合密封方式形成第二流道112a，加工较为简单。

第一流道的尾端111a2与第二流道的首端112a1连通。示例性的，第一盖板1112靠近第一流道的尾端111a2处形成有第一接口11121，第二盖板1122靠近第二流道的首端112a1处形成有第二接口1122a，第一接口11121与第二接口1122a在上下方向连通。这样，冷媒在流经完第一流道111a后通过第一接口11121和第二接口1122a可以向下流入第二流道112a内，延长冷媒与电芯2的换热时间，换热效率高。

一实施例中，第一液冷件111和第二液冷件112中的一个形成有第一安装孔，第一液冷件111和第二液冷件112中的另一个形成有第二安装孔，通过紧固件穿设在第一安装孔(图中未示意)和第二安装孔(图中未示意)以固定第一液冷件111和第二液冷件112。示例性的，第一盖板1112形成有第一安装孔，第二盖板1122形成有第二安装孔，紧固件可以是螺栓或螺柱等穿过第一安装孔和第二安装孔将第一液冷件111固定在第二液冷件112上以盖合取放口11b，这样，第一流道111a与第二流道112a就连通成一个完整的流道，冷媒可以在电芯2的周围对其进行换热，换热效率高。

一实施例中，第一流道111a呈连续曲绕设置在第一液冷件111上。示例性的，第一流道111a呈连续曲绕设置是指第一流道111a可以从首端出发连续弯曲最后达到尾端，例如，第一流道111a可以呈螺旋形设置在第一板体1111上。一方面，第一流道111a为整体结构，结构简单，可以降低第一流道111a的加工难度；另一方面，可以增长冷媒在第一流道111a的流动时间，提高冷媒与电芯2的换热效率。

一实施例中，第二液冷件112包括底板1123和两个侧板1124，两个侧板1124沿第一方向间隔设置在底板1123上，以共同限定出容纳槽11a。示例性的，底板1123包括第二子盖板11231和第二子板体11232，侧板1124包括第二副盖板11241和第二副板体11242，两个第二副盖板11241和第二子盖板11231形成第二盖板1122，两个第二副板体11242和第二子板体11232形成第二板体1121。两个第二副板体11242沿第一方向分别设置在第二子板体11232的两侧上，两个第二副盖板11241沿第一方向分别设置在第二子盖板11231的两侧上。第二子盖板11231与两个第二副盖板11241可以是单独的零件，然后通过焊接形成第二盖板1122；第二子板体11232与两个第二副板体11242可以是单独的零件，然后通过焊接形成第二板体1121；当然，第二子板体11232与两个第二副板体11242可以是一个整体板件，然后通过冲压等方式将两第二副板体11242向靠近第二子板体11232方向弯折形成第二板体1121，第二子盖板11231与两个第二副盖板11241可以是一个整体板件，然后通过冲压等方式将两第二副盖板11241向靠近第二子盖板11231方向弯折形成第二盖板1122。

需要说明的是，第一方向可以为图中所示左右方向，第二方向可以为图中前后方向，上下方向为图中所示方向。

第二流道112a连续绕设在底板1123和两个侧板1124上。示例性的，两个侧板1124分别为左侧板1124a和右侧板1124b，第二流道112a绕设路线为左侧板1124a-底板1123-右侧板1124b，第二流道的首端112a1设置在左侧板1124a上，第二流道的首端112a1与第二接口1122a连通，这样，来自第一流道111a的冷媒就可以从左侧板1124a上的第二流道的首端112a1出发，依次经过左侧板1124a-底板1123-右侧板1124b-底板1123。这样，可以对电芯2的左、右和底部对其进行换热，换热效率高。

一实施例中，底板1123上形成有第一冷媒注入口1123a，第一冷媒注入口1123a连通第一流道的首端111a1。示例性的，左侧板1124a靠近边缘处形成有第一注入通道1124a1，第一注入通道1124a1连通第一冷媒注入口1123a和第一流道的首端111a1，这样，将冷媒从液冷装置1的下方向上注入第一流道111a内，有利于冷媒注入管道的安装和检修。可以理解的是，液冷装置1的上方有诸多结构装置阻挡，如从上方注入则需要避让诸多装置，安装难度大，同时也不便于后续的对冷媒注入管道的检修。

第二流道的尾端112a2形成有冷媒出口1123d。示例性的，冷媒出口1123d形成在底板1123远离第一冷媒注入口1123a的一侧，这样，在冷媒流经完第一流道111a第二流道112a内后，可以通过冷媒出口1123d及时流出，换热效率高。

现有技术中，液冷件的流道有挤压成型、压铸成型和冲压成型等方式，当液冷件成型后，流阻就固定了，换热效率也就相对固定了，而现有技术中是通过调整水泵的转速，调节冷媒与液冷件的换热速率，由于热管理必须具备加热和制冷的功能，而热管理系统的流道、流阻和流动方向都是固定的，对于液冷件而言，加热和制冷的唯一区别就是冷媒的温度不一样，而液冷件对电芯制冷和加热会随着液冷件结构不同，效果差异很大，具体到液冷件的流道设计时，不能兼顾加热和制冷时效率都最优。

一实施例中，底板1123上形成有与第二流道112a相隔离的第三流道1123b，底板1123上形成有第二冷媒注入口1123c。示例性的，第二冷媒注入口1123c形成在底板1123上远离冷媒出口1123d的一侧上。第二冷媒注入口1123c连通第三流道的首端1123b1。这样，可以针对液冷装置1的工作模式如加热和制冷时换用不同的流道，以将换热效率均提升至最优。

一实施例中，第三流道的尾端1123b2连通冷媒出口1123d。这样，可以减少对底板1123上的开口，减少对底板1123的加工时间。

一实施例中，第三流道1123b与第二流道112a并行延伸。示例性的，第三流道1123b呈连续曲绕设置与第二流道112a并行延伸，这样，可以优化底板1123的设计空间，结构紧凑，空间利用率高。

一实施例中，液冷装置1包括电控三通阀12、加热冷媒注入管道13、制冷冷媒注入管道14、回流管道15和电池包外部液冷回路，加热冷媒注入管道13和制冷冷媒注入管道14分别与电控三通阀12连接，加热冷媒注入管道13与第二冷媒注入口1123c连通，制冷冷媒注入管道14与第一冷媒注入口1123a连通，回流管道15连通冷媒出口1123d与电池包外部液冷回路。

一实施例中，请参阅图，第三流道1123b中的冷媒用于制热。示例性的，当液冷装置1工作在加热模式下时，加热后的冷媒经电控三通阀12的进液接口流进加热冷媒注入管道13，经第二冷媒注入口1123c后流入第三流道1123b内，在流经完第三流道1123b后从冷媒出口1123d流出，然后通过回流管道15流到电池包外部液冷回路中。这样，通过将第三流道1123b作为加热流道，一方面，由于第三流道1123b的流道短且第三流道1123b都集中在底板1123上，这样，可以优化第三流道1123b的数量和换热面积，以降低水泵的转速，以将加热的效率提升到最优；另一方面，由于液冷装置1与外界的热辐射的面积较大，在给电芯2进行加热时，热损耗会变大，因此，在加热时可以通过设置在底板1123中的第三流道1123b中冷媒流动，以降低热损耗，热量的利用率高。在一些实施例中，第三流道1123b也可以设置在底板1123和两个侧板1124上，进一步提高加热效率。

第一流道111a和第二流道112a中的冷媒用于制冷。示例性的，当液冷装置1工作在制冷模式下时，制冷后的冷媒经电控三通阀12的进液接口流入制冷冷媒注入管道14，经第一冷媒注入口1123a流入第一流道111a内，然后经第二流道112a后从冷媒出口1123d流出，最后通过回流管道15流入电池包外部液冷回路中。这样，通过将第一流道111a和第二流道112a作为制冷流道，一方面，第一流道111a和第二流道112a的流道长，与电芯2的换热面积大，且第一流道111a和第二流道112a的双流道的设计使得第一液冷件111和第二液冷件112的均温效果好，这样可以适当升高水泵的转速，将电芯2的均温性调整至最优。

可以理解的是，在制冷模式下让电芯2处于均温状态，电芯2在第一冷媒注入口1123a处的温度与冷媒出口1123d的温度有温差，而温差会导致电芯2的一致性变差，容易导致电芯2的使用寿命降低。

一实施例中，液冷装置1包括位于容纳槽11a中的导热板16。示例性的，导热板16的形状不限，例如，可以为长方形或者正方形等。导热板16沿上下方向的至少一个侧面与容纳槽11a的槽壁面接触。示例性的，导热板16的底侧面可以与容纳槽11a的底壁面连接接触。导热板16沿第一方向的至少一个侧面用于电芯2接触，其中，第一方向与上下方向垂直。这样，一方面，当液冷装置1处于制冷模式时，电芯2的热量可以通过与之接触的导热板16传递到液冷壳11上，以提高传热效率，致使整个液冷壳11的均温效果好；当液冷装置1处于加热模式时，第三流道1123b中冷媒的热量可以通过导热板16传导在电芯2的侧面上，以对电芯2的多个侧面进行加热，提高电芯2的加热速率；另一方面，通过导热板16与电芯2的侧面接触，可以在一定程度上从侧面加强对电芯2的固定和保护，安全性高。

可以理解的是，现有的电池管理系统电量越来越大，电芯2的数量越来越多，造成电芯2的重量也越来越重，而在电动汽车的行驶过程中，电芯2振幅是不一致的，靠近中间的电芯2振幅较大，电芯2的挣脱力也较大，电芯2仅依靠底部固定，损坏的风险较大。

一实施例中，导热板16与液冷壳11的连接方式可以是，导热板16底部的侧面可以通过焊接的方式连接在容纳槽11a的底壁面上，第一液冷件111远离第一流道111a的侧面上设置卡槽111b，卡槽111b的宽度大于或者等于导热板16的沿第一方向的厚度，这样，将电芯2放置在容纳槽11a后，然后将导热板16远离底板1123的一侧放入第一液冷件111的卡槽111b内，最后在通过紧固件固定第一液冷件111和第二液冷件112，以提高导热板16的稳定性和强度。

示例性的，一实施例中，导热板16的材料可以为铝合金。

一实施例中，导热板16的数量为多个，多个导热板16沿第一方向间隔设置以将容纳槽11a分隔成多个容纳子槽11a1。示例性的，导热板16的数量不限，例如，导热板16的数量可以为四个，四个导热板16沿第一方向间隔设置在容纳槽11a内，以将容纳槽11a分隔成五个容纳子槽11a1。每个容纳子槽11a1用于设置一个电芯2。这样，在进一步提高电芯2的换热效率的同时，也提高了电芯2的紧固强度，避免电动汽车运行过程中电芯2发生晃动造成损坏的情况，安全性高和使用寿命长。

一实施例中，容纳槽11a沿上下方向的至少一个侧面通过导热紧固胶与电芯2固定。示例性的，容纳槽11a的底壁上涂有导热紧固胶，然后将电芯2粘连在容纳槽11a的底壁面上，以增加电芯2与第二液冷件112的紧固强度，避免电动汽车运行过程发生晃动，稳定性好。在一实施例中，五个容纳子槽11a1中位于两侧的容纳子槽11a1，除了底壁面涂有导热紧固胶外，在底壁面相邻的侧面也涂有导热紧固胶，以进一步提高电芯2的紧固强度。

一实施例中，导热板16用于与电芯2接触的侧面设置有导热紧固胶。示例性的，可以在导热板16的沿第一方向的两个侧面均涂有导热紧固胶，以增加电芯2在两侧的紧固力，使得电芯2的紧固强度得到了进一步的提升。

一实施例中，液冷装置1包括固定件17，每个容纳子槽11a1内固定设置有两个固定件17，两个固定件17分别抵接于电芯2沿第二方向的两个侧面，以进一步提高电芯2的稳固能力和换热能力。可以理解的是，在导热板16的两侧面和容纳槽11a的底壁面上涂导热紧固胶，然后将电芯2放入容纳子槽11a1，此时的电芯2会在导热紧固胶凝固之前发生小幅度的移动，导致电芯2与各个侧面的胶厚不一致以致电芯2换热不均匀，且与导热紧固胶的连接强度变低。

本申请实施例另一方面提高了一种电池包，包括上述任意一项实施例中的液冷装置1和电芯2。电芯2位于容纳槽11a中，电芯2沿上下方向的至少一个侧面与容纳槽11a的槽壁面接触。

本实施例提供的电池包100，通过将电芯2放置在形成有容纳槽11a的液冷装置1内，使其电芯2的壁面与槽壁面接触，一方面，可以对电芯2的多个表面进行换热，换热效率高；另一方面，将电芯2放置在容纳槽11a内可以在一定程度上对电芯2进行保护，安全性高。

本申请实施例提供的电池包100可以为CTP(Cell to pack)结构。CTP(Cell topack)是电芯2直接集成为电池包100，省去了中间模组环节。相较于由电芯2(Cell)组装成为模组(Module)，再把模组安装电池包100(Pack)里，形成了“电芯2-模组-电池包100”的三级装配模式。CTP结构更加简单。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种液冷装置，其特征在于，所述液冷装置包括液冷壳，所述液冷壳围设形成容纳槽，所述液冷壳内部能够流通冷媒，所述容纳槽用于放置电芯。

2.根据权利要求1所述的液冷装置，其特征在于，所述液冷壳包括第一液冷件和第二液冷件，所述第一液冷件的内部和所述第二液冷件的内部均能够流通冷媒，所述第二液冷件围设形成所述容纳槽，所述容纳槽的上方具有取放口，所述电芯能够通过所述取放口放入所述容纳槽内，所述第一液冷件盖合所述取放口。

3.根据权利要求2所述的液冷装置，其特征在于，所述第一液冷件的内部形成有用于流通冷媒的第一流道，所述第二液冷件的内部形成有用于流通冷媒的第二流道，所述第一流道的尾端与所述第二流道的首端连通。

4.根据权利要求3所述的液冷装置，其特征在于，所述第一流道呈连续曲绕设置在所述第一液冷件上。

5.根据权利要求3所述的液冷装置，其特征在于，所述第二液冷件包括底板和两个侧板，两个所述侧板沿第一方向间隔设置在所述底板上，以共同限定出所述容纳槽，所述第二流道连续绕设在所述底板和两所述侧板上。

6.根据权利要求5所述的液冷装置，其特征在于，所述底板上形成有第一冷媒注入口，所述第一冷媒注入口连通所述第一流道的首端，所述第二流道的尾端形成有冷媒出口。

7.根据权利要求5所述的液冷装置，其特征在于，所述底板上形成有与所述第二流道相隔离的第三流道，所述底板上形成有第二冷媒注入口，所述第二冷媒注入口连通所述第三流道的首端。

8.根据权利要求7所述的液冷装置，其特征在于，所述第三流道与所述第二流道并行延伸。

9.根据权利要求7所述的液冷装置，其特征在于，所述第三流道中的冷媒用于制热，所述第一流道和所述第二流道中的冷媒用于制冷。

10.根据权利要求1所述的液冷装置，其特征在于，所述容纳槽沿上下方向的至少一个侧面通过导热紧固胶与所述电芯固定。

11.根据权利要求1所述的液冷装置，其特征在于，所述液冷装置包括位于所述容纳槽中的导热板，所述导热板沿上下方向的至少一个侧面与所述容纳槽的槽壁面接触，所述导热板沿第一方向的至少一个侧面用于与所述电芯接触，其中，第一方向与上下方向垂直。

12.根据权利要求11所述的液冷装置，其特征在于，所述导热板的数量为多个，多个所述导热板沿所述第一方向间隔设置以将所述容纳槽分隔成多个容纳子槽，每个所述容纳子槽用于设置一个所述电芯。

13.根据权利要求11所述的液冷装置，其特征在于，所述导热板用于与所述电芯接触的侧面设置有导热紧固胶。

14.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1～13中的任意一项所述的液冷装置；

电芯，位于所述容纳槽中，所述电芯沿上下方向的至少一个侧面与所述容纳槽的槽壁面接触。

Images