CN116053648A - 冷却装置和电池包 - Google Patents

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CN116053648A CN202310095930.9A CN202310095930A CN116053648A CN 116053648 A CN116053648 A CN 116053648A CN 202310095930 A CN202310095930 A CN 202310095930A CN 116053648 A CN116053648 A CN 116053648A
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Abstract

本发明公开一种冷却装置和电池包，其中，冷却装置包括冷却板及形成于所述冷却板上的冷却流道，所述冷却流道具有进液口与出液口，所述冷却流道还包括连通所述进液口与所述出液口的第一分流道与第二分流道，所述第一分流道排布于所述冷却板的外侧，所述第二分流道排布于所述冷却板的内侧，且所述第二分流道至少部分排布于所述第一分流道的内围。本发明技术方案能够降低冷却板在不同区域之间的冷却效果差异，提高冷却板冷却的均匀性。

Description

冷却装置和电池包
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种冷却装置和电池包。
背景技术
液冷是目前最主要的动力电池冷却方案，而平板式冷却板是液冷中应用最广泛的。在现有的平板式冷却板方案中，冷却板通常布置在电芯上，冷却板中设计有冷却流道。
冷却开启过程中，冷却液的温度沿着流动方向递增，使得冷却效果逐渐降低。但现有技术中，由于冷却流道在冷却板上的布局不够合理，从而增大了位于不同冷却区域的电芯的温差，通常会使得靠近冷却液入口区域的水温低，而靠近出口区域水温高，若冷却水进出口区域之间的电芯温差超过预设值，可能降低电池包的充放电性能和使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的是提出冷却装置，旨在降低冷却板在不同区域之间的冷却效果差异，提高冷却板冷却的均匀性。
为实现上述目的，本发明提出的冷却装置，包括：
冷却板；
冷却流道，形成于所述冷却板上，所述冷却流道具有进液口与出液口，所述冷却流道还包括连通所述进液口与所述出液口的第一分流道与第二分流道，所述第一分流道排布于所述冷却板的外侧，所述第二分流道排布于所述冷却板的内侧，且所述第二分流道至少部分排布于所述第一分流道的内围。
可选地，所述第一分流道包括依次连通的第一流入段、中间段和第一流出段，所述第二分流道包括依次连通的第二流入段和第二流出段，所述第二流入段靠近所述中间段排布，所述第二流出段靠近所述第一流入段排布。
可选地，所述冷却流道还包括进液流道，所述进液流道的一端连通所述进液口，另一端连通所述第一分流道与所述第二分流道，且所述第一分流道的内径大于或等于所述第二分流道的内径。
可选地，所述第一分流道排布的排布面积大于或等于所述第二分流道的排布面积。
可选地，所述冷却板上具有第一区与第二区，所述第一区靠近所述进液口，所述进液流道与所述第一分流道与所述第二分流道的连接处位于所述第一区，所述第二区远离所述进液口设置，所述第一分流道部分排布于所述第二区，所述第一区的冷却流道的排布面积小于所述第二区的冷却流道的排布面积。
可选地，所述冷却流道还包括出液流道，所述出液流道的一端连通所述出液口，另一端连通所述第一分流道与所述第二分流道，且所述出液流道排布于所述第一分流道与所述第二分流道之间。
可选地，所述冷却板具有依次连接的第一侧边、第二侧边与第三侧边，所述第一侧边与所述第三侧边相对设置，所述第二侧边均与所述第一侧边与所述第三侧边呈夹角设置，所述第一分流道依次沿所述第一侧边、所述第二侧边与所述第三侧边的延伸方向往复延伸。
可选地，所述第一分流道包括相互连通的第一段与第二段，所述第一段排布于所述第二段的外侧，且所述第一段的内径大于或等于第二段的内径。
可选地，所述第二分流道往复排列于所述第一分流道的内侧。
本发明还提出一种电池包，包括电芯及如上所述的冷却装置，所述冷却板设于所述电芯的底部。
可选地，所述电芯与所述冷却板通过导热胶粘接固定。
本发明技术方案通过于冷却板上设置冷却流道，冷却流道具有进液口与出液口，冷却流道还包括连通进液口与出液口的第一分流道与第二分流道，第一分流道排布于冷却板的外侧，第二分流道排布于冷却板的内侧，且第二分流道至少部分排布于第一分流道的内围。使得冷却板的上半区与下半区，既具有第一分流道又具有第二分流道，从而降低冷却板上半区冷却液与下半区的冷却液的温差；冷却板的左半区与右半区，既具有第一分流道又具有第二分流道，从而降低冷却板左半区冷却液与右半区的冷却液的温差，从而降低冷却板的整体温差，提高冷却板的冷却均匀性。且第一分流道内的冷却液温度与第二分流道的冷却液温度一般有差异，使得同一半区的冷却液温度具有差异，进一步中和同一半区的冷却效果，提高冷却板的冷却均匀性，进而提高电池包的充放电性能和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为现有技术中液冷通道在液冷板的分布的结构示意图；
图2为图1中冷却液在液冷板的流动方向示意图；
图3为本发明冷却装置一实施例的结构示意图；
图4为图3中冷却液在冷却板的流动方向示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 液冷板 205 第三侧边
101 左半区 300 冷却流道
102 右半区 301 进液口
103 第一区域 302 出液口
104 第二区域 310 第一分流道
105 上半区 311 第一流入段
106 下半区 312 中间段
110 液冷通道 313 第一流出段
111 入水口 314 第一段
112 出水口 315 第二段
200 冷却板 320 第二分流道
201 第一区 321 第二流入段
202 第二区 322 第二流出段
203 第一侧边 330 进液流道
204 第二侧边 340 出液流道
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现有技术中，液冷板100上布置有液冷通道110，但液冷通道110在液冷板100上的布局往往不够合理，如图1与图2所示，图1为现有技术中液冷通道110在液冷板100的分布，图2为图1中冷却液在液冷板100的流动示意图，图2中箭头所指的方向即为冷却液的流动方向，且对应线条的粗细可以表示冷却液的流量的大小。液冷通道110具有进水口与出水口112，冷却水从入水口111进入液冷通道110后一分为二，分别进入左半区101与右半区102中，并分别水对液冷板100上对应区域的电芯进行冷却，且分流后的冷却液流量随之减少，然后分流后的冷却液汇集并从出水口112流出。如此设置使得液冷板100上右半区102靠近入口区域的第一区域103的水温较低且流量较大，则第一区域103对应的液冷板100的换热效果好，而右半区102位于两分流道汇集之前的第二区域104的水温较高且流量较小，则第二区域104区域冷却效果差，且电芯温度沿冷却水流动方向递增，使得液冷板100上半区105的冷却效果普遍高于下半区106的冷却效果，且液冷板100上液冷通道110较长，无疑进一步增大了不同区域的电芯之间的温差，进而降低了电池包的充放电性能和使用寿命。
有鉴于此，本发明提出一种冷却装置，旨在降低冷却板200在不同区域之间的冷却效果差异，提高冷却板200冷却的均匀性。
在本发明实施例中，如图3和图4所示，冷却装置包括冷却板200及形成于冷却板200上的冷却流道300，冷却流道300具有进液口301与出液口302，冷却流道300还包括连通进液口301与出液口302的第一分流道310与第二分流道320，第一分流道310排布于冷却板200的外侧，第二分流道320排布于冷却板200的内侧，且第二分流道320至少部分排布于第一分流道310的内围。
具体地，冷却液经由进液口301进入冷却流道300，而后进行分流分别流入第一分流道310与第二分流道320，第一分流道310排布于冷却板200的外侧，使得进入第一分流道310的冷却液主要用于为位于冷却板200的外侧区域的电芯降温；第二分流道320排布于冷却板200的内侧，使得进入第二分流道320的冷却液主要用于为位于冷却板200的内侧区域的电芯降温。且第二分流道320至少部分排布于第一分流道310的内围，即第一分流道310全包围排布于第二分流道320的外围，或者第一分流道310半包围排布于第二分流道320的外围，即第一分流道310围合与第二分流道320的至少两个外侧边。如此设置，使得冷却板200的上半区105与下半区106，既具有第一分流道310又具有第二分流道320，从而降低冷却板200上半区105冷却液与下半区106的冷却液的温差；冷却板200的左半区101与右半区102，既具有第一分流道310又具有第二分流道320，从而降低冷却板200左半区101冷却液与右半区102的冷却液的温差，从而降低冷却板200的整体温差，提高冷却板200的冷却均匀性。且第一分流道310内的冷却液温度与第二分流道320的冷却液温度一般有差异，使得同一半区的冷却液温度具有差异，进一步中和同一半区的冷却效果，提高冷却板200的冷却均匀性。
其中，冷却流道300可一体成型于冷却板200，即直接在冷却板200上开设冷却流道300，从而提高冷却板200的冷却效果，或者冷却流道300焊接或粘接在冷却板200上。
本发明技术方案通过于冷却板200上设置冷却流道300，冷却流道300具有进液口301与出液口302，冷却流道300还包括连通进液口301与出液口302的第一分流道310与第二分流道320，第一分流道310排布于冷却板200的外侧，第二分流道320排布于冷却板200的内侧，且第二分流道320至少部分排布于第一分流道310的内围。使得冷却板200的上半区105与下半区106既具有第一分流道310，又具有第二分流道320，从而降低冷却板200上半区105冷却液与下半区106的冷却液的温差；冷却板200的左半区101与右半区102，既具有第一分流道310又具有第二分流道320，从而降低冷却板200左半区101冷却液与右半区102的冷却液的温差，从而降低冷却板200的整体温差，提高冷却板200的冷却均匀性。且第一分流道310内的冷却液温度与第二分流道320的冷却液温度一般有差异，使得同一半区的冷却液温度具有差异，进一步中和同一半区的冷却效果，提高冷却板200的冷却均匀性，进而提高电池包的充放电性能和使用寿命。
进一步的，第一分流道310包括依次连通的第一流入段311、中间段312和第一流出段313，第二分流道320包括依次连通的第二流入段321和第二流出段322，第二流入段321靠近中间段312排布，第二流出段322靠近第一流入段311排布。具体地，所述第一流入段311表示第一分流道310的初始段，其主要靠近冷却板200的一侧设置，第一流出段313表示第一分流道310的末尾段，其主要靠近出液口302或者出液流道340设置，连接所述第一流入段311与第一流出段313的即为中间段312。所述第二流入段321表示第二分流道320的初始段，其主要位于冷却板200的一侧，且相较于第一分流道310更靠近冷却板200的中心设置；第二流出段322表示第二分流道320的末尾段，其主要靠近出液口302或者出液流道340设置。第二流入段321靠近中间段312排布，使得第一分流道310的排布方向与第二分流道320内冷却液的流动方向不一致，且第二流出段322靠近第一流入段311排布，即第一分流道310内冷却液的流动方向与第二分流道320内冷却液的流动方向相反设置，若第一分流道310内冷却液的流动方向整体为顺时针，则第一分流道310内冷却液的流动方向整体为逆时针。若位于上半区105的第一分流道310内的冷却液的温度较低，第二分流道320内的冷却液的温度较高，则位于下半区106的第一分流道310内的冷却液的温度较高，第二分流道320内的冷却液的温度较低，从而在冷却板200上每一半区均形成冷热交替的冷却流道300，进一步降低不同半区内的冷却液的温度差异，进一步提高冷却板200的冷却均匀性。
在一实施例，冷却流道300还包括进液流道330，进液流道330的一端连通进液口301，另一端连通第一分流道310与第二分流道320，且第一分流道310的内径大于或等于第二分流道320的内径。具体地，第一分流道310的内径大于或等于第二分流道320的内径，使得第一分流道310的冷却液流量大于第二分流道320的冷却液流量，因第一分流道310主要排布于分流道的外围，故第一分流道310的长度一般大于或等于第二分流道320的长度，故而增加第一分流道310的冷却液流量的流量，以进一步平衡冷却板200的整体冷却效果。当然，在其它实施例中，第一分流道310的内径也可以小于第二分流道320的内径。
进一步的，第一分流道310排布的排布面积大于或等于第二分流道320的排布面积。具体地，因使得第一分流道310的冷却液流量大于第二分流道320的冷却液流量，故而第一分流道310排布的排布面积大于或等于第二分流道320的排布面积，从而使得第一分流道310起主要的冷却效果，第二分流道320辅助第一分流道310的冷却调节，从而提高冷却板200的冷却效果。在其它实施例中，第一分流道310排布的排布面积也可以小于第二分流道320的排布面积。优选地，此时第一分流道310的内径小于第二分流道320的内径。
再次参照图3和图4，冷却板200上具有第一区201与第二区202，第一区201靠近进液口301，进液流道330与第一分流道310与第二分流道320的连接处位于第一区201，第二区202远离进液口301设置，第一分流道310部分排布于第二区202，第一区201的冷却流道300的排布面积小于第二区202的冷却流道300的排布面积。具体地，因第一区201靠近进液口301，进液流道330与第一分流道310与第二分流道320的连接处位于第一区201，故而流经第一区201的冷却液温度低，冷却效果好；而第二区202远离进液口301设置，故而流经第二区202的冷却液温度稿，冷却效果差；因此第一区201为冷却板200上冷却液温度高区，第二区202为冷却板200上冷却液温度高区，二者之间的温差，决定冷却板200上冷却效果差异极限。故而第一区201的冷却流道300的排布面积小于第二区202的冷却流道300的排布面积，也即增大第二区202的冷却流道300面积，或者减少第一区201的冷却流道300面积，使得不同电芯对应的冷却流道300面积不同，从而平衡第一区201与第二区202的冷却液的温度差，减少冷却板200上冷却效果差异极限，提高冷却板200的冷却均匀性。
在一实施例中，冷却流道300还包括出液流道340，出液流道340的一端连通出液口302，另一端连通第一分流道310与第二分流道320，且出液流道340排布于第一分流道310与第二分流道320之间。具体地，出液流道340排布于第一分流道310与第二分流道320之间，即第一分流道310与第二分流道320在进入出液口302之前汇集形成同一流道，第一分流道310与第二分流道320随着延伸距离的延长，冷却液的温度逐渐升高，形成出液流道340一方面可以增大出液流道340的冷却液流量，从而增大提高冷却效果，另一方面增大出液流道340的冷却液流量也能增大冷却液流速，为冷却液的继续流动提供动力。
为改善冷却流道300在冷却板200上的排布，在一实施中，冷却板200具有依次连接的第一侧边203、第二侧边204与第三侧边205，第一侧边203与第三侧边205相对设置，第二侧边204均与第一侧边203与第三侧边205呈夹角设置，第一分流道310依次沿第一侧边203、第二侧边204与第三侧边205的延伸方向往复延伸。具体地，第一分流道310依次沿第一侧边203、第二侧边204与第三侧边205的延伸方向往复延伸，及第一分流道310经由第一侧边203向第二侧边204，而后向第三侧边205延伸，然后返回再次由第三侧边205向第二侧边204延伸，而后延伸至第一侧边203，从而不断循环往复排布在热冷板上，从而既能保证第一分流道310在冷却板200上排布的均匀性，又能保证第一分流道310的长度。
进一步，第一分流道310包括相互连通的第一段314与第二段315，第一段314排布于第二段315的外侧，且第一段314的内径大于或等于第二段315的内径。具体地，第一段314即为位于冷却板200最外侧的一段第一分流道310，第二段315即为位于冷却板200较内侧的一段第二分流道320，因冷却液在流动过程中，首先流经第一段314，而后经过第二段315，因随着冷却液在第一分流道310内的流动其流速逐渐减少，故而缩小第二段315的内径，从而增大冷却液在第二段315的流动速度，为冷却液的继续流动提供动力。
在另一实施例中，第二分流道320往复排列于第一分流道310的内侧。具体地，第二分流道320由进液流道330流出后，首先向右流向远离进液流道330的一侧，而后向左回复至靠近进液流道330的一侧，而后不断由下向上或者由上向下阵列，从而往复排列于第一分流道310的内侧；或者第二分流道320首先向下流向远离进液流道330的一侧，而后向上回复至靠近进液流道330的一侧，而后不断由左向右或者由右向左阵列；或者第二分流道320首先向右流向远离进液流道330的一侧，不断由下向上或者由下向上往复延伸，并向左回复至靠近进液流道330的一侧；或者第二分流道320首先不断由下向上或者由下向上往复延伸，并同时向右流向远离进液流道330的一侧，后向左回复至靠近进液流道330的一侧，从而从而往复排列于第一分流道310的内侧，既能保证第二分流道320在冷却板200上排布的均匀性，又能保证第二分流道320的长度。
本发明还提出一种电池包，该电池包包括电芯和冷却装置，该冷却装置的具体结构参照上述实施例，由于本电池包采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，冷却板200设于电芯的底部。当然，在其它实施例中，冷却板200也可以放置于电芯的顶部，或者电芯的侧边。
在一实施例中，电芯与冷却板200通过导热胶粘接固定。具体地，为提高冷却板200的冷却效果，冷却板200通常贴合于电芯设置，而后通过导热胶粘接固定。当然，在其它实施例中，电芯与冷却板200也可以间隙设置，并由导热胶填充固定。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：
冷却板(200)；
冷却流道(300)，形成于所述冷却板(200)上，所述冷却流道(300)具有进液口(301)与出液口(302)，所述冷却流道(300)还包括连通所述进液口(301)与所述出液口(302)的第一分流道(310)与第二分流道(320)，所述第一分流道(310)排布于所述冷却板(200)的外侧，所述第二分流道(320)排布于所述冷却板(200)的内侧，且所述第二分流道(320)至少部分排布于所述第一分流道(310)的内围。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一分流道(310)包括依次连通的第一流入段(311)、中间段(312)和第一流出段(313)，所述第二分流道(320)包括依次连通的第二流入段(321)和第二流出段(322)，所述第二流入段(321)靠近所述中间段(312)排布，所述第二流出段(322)靠近所述第一流入段(311)排布。
3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却流道(300)还包括进液流道(330)，所述进液流道(330)的一端连通所述进液口(301)，另一端连通所述第一分流道(310)与所述第二分流道(320)，且所述第一分流道(310)的内径大于或等于所述第二分流道(320)的内径。
4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述第一分流道(310)排布的排布面积大于或等于所述第二分流道(320)的排布面积。
5.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却板(200)上具有第一区(201)与第二区(202)，所述第一区(201)靠近所述进液口(301)，所述进液流道(330)与所述第一分流道(310)与所述第二分流道(320)的连接处位于所述第一区(201)，所述第二区(202)远离所述进液口(301)设置，所述第一分流道(310)部分排布于所述第二区(202)，所述第一区(201)的冷却流道(300)的排布面积小于所述第二区(202)的冷却流道(300)的排布面积。
6.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却流道(300)还包括出液流道(340)，所述出液流道(340)的一端连通所述出液口(302)，另一端连通所述第一分流道(310)与所述第二分流道(320)，且所述出液流道(340)排布于所述第一分流道(310)与所述第二分流道(320)之间。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却板(200)具有依次连接的第一侧边(203)、第二侧边(204)与第三侧边(205)，所述第一侧边(203)与所述第三侧边(205)相对设置，所述第二侧边(204)均与所述第一侧边(203)与所述第三侧边(205)呈夹角设置，所述第一分流道(310)依次沿所述第一侧边(203)、所述第二侧边(204)与所述第三侧边(205)的延伸方向往复延伸。
8.如权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述第一分流道(310)包括相互连通的第一段(314)与第二段(315)，所述第一段(314)排布于所述第二段(315)的外侧，且所述第一段(314)的内径大于或等于第二段(315)的内径。
9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述第二分流道(320)往复排列于所述第一分流道(310)的内侧。
10.一种电池包，其特征在于，包括电芯及如权利要求1至9中任意一项所述的冷却装置，所述冷却板(200)设于所述电芯的底部。
11.如权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述电芯与所述冷却板(200)通过导热胶粘接固定。
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