CN116404299A - 冷却装置及电池模组系统 - Google Patents

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CN116404299A CN202310381736.7A CN202310381736A CN116404299A CN 116404299 A CN116404299 A CN 116404299A CN 202310381736 A CN202310381736 A CN 202310381736A CN 116404299 A CN116404299 A CN 116404299A
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plastic insulating
insulating structure
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plastic
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陈剑伟
薛彤
李明会
郭元
李水源
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Farasis Energy Ganzhou Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种冷却装置及电池模组系统，该冷却装置包括相对且密封设置的第一可塑绝缘结构和第二可塑绝缘结构；第一可塑绝缘结构和第二可塑绝缘结构均具有柔性；所述第一可塑绝缘结构上具有与所述第一可塑绝缘结构的本体一体成型的第一凸起结构；所述第一凸起结构沿背离所述第二可塑绝缘结构的方向相对所述本体凸起；所述第一凸起结构的内侧与所述第二可塑绝缘结构表面围成的空间为冷却通道；所述第一凸起结构的一端具有与所述冷却通道连通的进水孔，另一端具有与所述冷却通道连通的出水孔。

Description

冷却装置及电池模组系统
技术领域
本申请涉及电池散热技术领域，特别涉及一种冷却装置及电池模组系统。
背景技术
随着新能源行业的快速发展，电池模组作为新能源行业中的主要能量元件，是新能源产品的关键部件，直接影响到新能源产品的主要性能。在不同工况中，电池模组会以不同的倍率放电，以不同的产热速率产生大量的热量，为了安全着想，需要对电池模组进行散热处理。
发明内容
本申请提供一种冷却装置及电池模组系统。
第一方面，本申请提供了一种冷却装置，该冷却装置包括相对且密封设置的第一可塑绝缘结构和第二可塑绝缘结构；所述第一可塑绝缘结构和第二可塑绝缘结构均具有柔性；
所述第一可塑绝缘结构上具有与所述第一可塑绝缘结构的本体一体成型的第一凸起结构；所述第一凸起结构沿背离所述第二可塑绝缘结构的方向相对所述本体凸起；所述第一凸起结构的内侧与所述第二可塑绝缘结构表面围成的空间为冷却通道；所述第一凸起结构的一端具有与所述冷却通道连通的进水孔，另一端具有与所述冷却通道连通的出水孔。
在一些实施例中，所述第一可塑绝缘结构和/或第二可塑绝缘结构为铝塑膜。
在一些实施例中，所述第一凸起结构是通过对所述第一可塑绝缘结构的本体进行冲压形成的。
在一些实施例中，所述进水孔和所述出水孔是通过对所述第一凸起结构进行冲孔形成的。
在一些实施例中，所述第二可塑绝缘结构朝向所述第一可塑绝缘结构的表面为平面，所述冷却通道是所述第一凸起结构的内侧与所述第二可塑绝缘结构朝向所述第一可塑绝缘结构的表面围成的空间；或者，
所述第二可塑绝缘结构上具有与所述第一凸起结构对称设置的第二凸起结构，所述第二凸起结构与所述第二可塑绝缘结构的本体一体成型；所述第二可塑绝缘结构的本体上对应所述第一凸起结构的部分沿背离所述第一可塑绝缘结构的方向凸起，形成所述第二凸起结构；所述冷却通道是所述第一凸起结构的内侧与所述第二凸起结构的内侧围成的空间。
在一些实施例中，所述第二凸起结构是通过对所述第二可塑绝缘结构的本体进行冲压形成的。
在一些实施例中，所述进水孔连接有第一水冷接头，所述第一水冷接头通过热压工艺与所述进水孔进行连接；所述出水孔连接有第二水冷接头，所述第二水冷接头通过热压工艺与所述出水孔进行连接。
在一些实施例中，所述密封设置为相对设置的所述第一可塑绝缘结构和所述第二可塑绝缘结构通过热压工艺进行密封。
第二方面，本申请提供了一种电池模组系统，该电池模组系统包括电池模组和上述的冷却装置，所述冷却装置用于对所述电池模组进行散热
在一些实施例中，所述电池模组包括壳体和设于壳体内的多个电芯；所述冷却装置设于壳体的内侧表面与所述电芯之间，且所述冷却装置中所述第二可塑绝缘结构背向所述第一可塑绝缘结构的表面与所述壳体的内侧表面贴合。
在一些实施例中，所述电池模组包括壳体和设于壳体内的多个电芯；每相邻两个电芯之间设置有所述冷却装置，所述冷却装置中所述第一可塑绝缘结构上的第一凸起结构背向第二可塑绝缘结构的表面与所述相邻两个电芯中一个电芯的表面贴附，所述第二可塑绝缘结构背向所述第一可塑绝缘结构的表面与所述相邻两个电芯中另一个电芯的表面贴附。
在一些实施例中，所述电池模组系统包括电池包，所述电池模组的数量为多个，所述电池包由多个所述电池模组组成，所述电池包还包括箱体，多个所述电池模组设于所述箱体中；
所述冷却装置设于电池模组的外侧表面与所述箱体之间，且所述冷却装置中所述第一可塑绝缘结构上的第一凸起结构背向第二可塑绝缘结构的表面与所述电池模组的外侧表面贴附，所述第二可塑绝缘结构背向所述第一可塑绝缘结构的表面与所述箱体表面贴附。
本申请所提供的冷却装置及电池模组系统的技术方案，一方面，冷却装置由可塑绝缘结构制成，可塑绝缘结构的质量较轻，有利于减轻电池模组的质量，有利于降低冷却装置的制作成本，以及有利于提高电池模组系统的能量密度；另一方面，可塑绝缘结构具有电绝缘特性，无需进行绝缘处理，有利于降低电池模组的漏电风险及制作成本，提高电池模组的安全性；此外，可塑绝缘结构具有良好的可塑性，可以贴合电池模组及电池模组的电芯设置，从而有利于吸收电池模组的装配公差，无需使用填缝剂或导热材料；本公开实施例的冷却装置，制作工艺简单，且制作成本较低。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。通过参考附图对详细示例实施例进行描述，以上和其他特征和优点对本领域技术人员将变得更加显而易见，在附图中：
图1A为本申请实施例提供的一种冷却装置的结构示意图；
图1B为本申请实施例提供的一种冷却装置的拆分结构示意图；
图2为一种第一可塑绝缘结构的结构示意图；
图3为一种第二可塑绝缘结构的结构示意图；
图4为另一种第二可塑绝缘结构的结构示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种电池模组系统的结构示意图；
图6为本申请实施例所提供的一种冷却装置的应用场景示意图；
图7为本申请实施例所提供的另一种电池模组系统的部分结构示意图；
图8为一种初始状态下的第一可塑绝缘结构的俯视示意图；
图9为形变状态下的第一可塑绝缘结构的俯视示意图；
图10为在受相邻两个电芯挤压前后相邻凸起结构之间的间隙变化示意图；
图11为在受相邻两个电芯挤压前后第一凸起结构的形状变化示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
在不冲突的情况下，本申请各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本申请。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本申请的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
目前，在新能源行业中的电池模组，普遍的散热方式为采用铝制液冷板(液冷管)对电池模组进行冷却，但铝制液冷板的质量较大，使得整个电池模组重量较大，并且金属铝制液冷板容易漏电，容易引起安全问题，需要进行绝缘处理，同时铝制液冷板在精细层面的尺寸成型难度较高，对于尺寸公差的吸收也不佳；且传统的铝制液冷板通常需要配合导热材料使用，同时在与电池模组进行装配时需要进行装配公差补偿，填充填缝剂，增加了制作成本。
图1A为本申请实施例提供的一种冷却装置的结构示意图，图1B为本申请实施例提供的一种冷却装置的拆分结构示意图，本申请实施例提供一种冷却装置，应用于电池模组，该冷却装置用于对电池模组进行散热，以将电池模组工作过程中所产生的热量及时导出，保证整个电池模组正常工作，延长电池模组的使用寿命。
参照图1A和图1B，该冷却装置10包括相对且密封设置的第一可塑绝缘结构11和第二可塑绝缘结构12，第一可塑绝缘结构11和第二可塑绝缘结构12均具有柔性。
其中，第一可塑绝缘结构11上具有与第一可塑绝缘结构11的本体一体成型的第一凸起结构111；第一凸起结构111沿第一可塑绝缘结构11背离第二可塑绝缘结构12的方向相对第一可塑绝缘结构11的本体凸起；第一凸起结构111的内侧与第二可塑绝缘结构12表面围成的空间为冷却通道；第一凸起结构111的一端具有与冷却通道连通的进水孔112，另一端具有与冷却通道连通的出水孔113。
冷却装置10对电池模组进行散热的原理为：冷源(图中未示出)输出的冷却液经冷却装置10的进水孔112进入冷却通道，吸收电池模组工作过程中产生的热量后，经出水孔113流出，释放热量，完成对电池模组的冷却散热。
本实施例所提供的冷却装置的技术方案中，一方面，冷却装置由可塑绝缘结构制成，可塑绝缘结构的质量较轻，有利于减轻电池模组的质量，有利于降低冷却装置的制作成本，以及有利于提高电池模组系统的能量密度；另一方面，可塑绝缘结构具有电绝缘特性，无需进行绝缘处理，有利于降低电池模组的漏电风险及制作成本，提高电池模组的安全性；此外，可塑绝缘结构具有良好的可塑性，可以贴合电池模组及电池模组的电芯设置，从而有利于吸收电池模组的装配公差，无需使用填缝剂或导热材料；本公开实施例的冷却装置，制作工艺简单，且制作成本较低。
在一些实施例中，第一可塑绝缘结构11和/或第二可塑绝缘结构12为铝塑膜，铝塑膜具有极高的阻隔性、良好的冷冲压成型性、耐穿刺性、耐电解液稳定性、电绝缘性。
在一些实施例中，第一凸起结构111是通过对第一可塑绝缘结构11的本体进行冲压形成的，冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。
在一些实施例中，进水孔112和出水孔113是通过对第一凸起结构111进行冲孔形成的，冲孔是指在钢板、革、布、木板等材料上打出各种图形以适应不同的需求的加工工艺方法。
图2示例性示出了一种第一可塑绝缘结构的正视图和侧视图，在本公开实施例中，如图2所示，通过冲压工艺对第一可塑绝缘结构11的本体的部分位置进行冲压，以使该部分位置相对于第一可塑绝缘结构11背向第二可塑绝缘结构12的表面凸起，从而形成所需形状的第一凸起结构111，相应的，该部分位置相对于第一可塑绝缘结构11朝向第二可塑绝缘结构12的表面是凹陷的。
图3示例性示出了一种第二可塑绝缘结构的正视图和侧视图，在一些实施例中，参照图1B和图3，第二可塑绝缘结构12朝向第一可塑绝缘结构11的表面为平面，冷却通道是第一凸起结构111的内侧与第二可塑绝缘结构12朝向第一可塑绝缘结构11的表面围成的空间。
图4示例性示出了另一种第二可塑绝缘结构的正视图和侧视图，在一些实施例中，参照图1B和图4，第二可塑绝缘结构12上具有与第一凸起结构111对称设置的第二凸起结构121，第二凸起结构121与第二可塑绝缘结构12的本体一体成型；第二可塑绝缘结构12的本体上对应第一凸起结构111的部分沿第二可塑绝缘结构12背离第一可塑绝缘结构11的方向凸起，形成第二凸起结构121；冷却通道是第一凸起结构111的内侧与第二凸起结构121的内侧围成的空间。
在一些实施例中，第二凸起结构121是通过对第二可塑绝缘结构12的本体进行冲压形成的。
在一些实施例中，如图1A和图1B所示，进水孔112连接有第一水冷接头13，第一水冷接头13通过热压工艺与进水孔112进行连接，第一水冷接头13可以用于连接冷源的出水口，冷源输出的冷却液通过第一水冷接头13进入进水孔112。本申请实施例对于第一水冷接头13与进水孔112的连接工艺不作特殊限制，能安装、成型即可。
在一些实施例中，如图1A和图1B所示，出水孔113连接有第二水冷接头14，第二水冷接头14通过热压工艺与出水孔113进行连接，第二水冷接头14可以连接冷源的进水口，从出水孔流出的吸收热量后的冷却液可通过第二水冷接头14流回冷源进行冷却处理，以实现冷却液的重复利用。本申请实施例对于第二水冷接头14与出水孔113的连接工艺不作特殊限制，能安装、成型即可。
在一些实施例中，上述密封设置是指相对设置的第一可塑绝缘结构11和第二可塑绝缘结构12通过热压工艺进行密封。通过热压热压工艺，可以有效保证冷却装置密封性良好，且不易开裂。本申请实施例对于第一可塑绝缘结构11和第二可塑绝缘结构12的密封工艺不作特殊限制，能密封安装、成型即可，例如热压工艺采用PP热压工艺。
图5为本申请实施例所提供的一种电池模组系统的部分结构示意图，如图5所示，该电池模组系统50包括电池模组51和冷却装置52，该冷却装置52包括上述实施例所提供的冷却装置，电池模组51包括壳体511和设于壳体511内的多个电芯512，冷却装置52用于对电池模组51进行散热。
在一些实施例中，如图5所示，冷却装置52设于壳体511的内侧表面与电芯512之间，且冷却装置52中第二可塑绝缘结构背向第一可塑绝缘结构的表面与壳体511的内侧表面贴合。
在一些实施例中，冷却装置52由可塑绝缘结构制成，具有良好的可塑性，因此，可根据电池模组51的形状对冷却装置52的形态进行改变，以适配电池模组51的形状，使得冷却装置52能够较好地与电池模组51贴合，当模组51中壳体511存在凹槽避让位置或凸起时，可根据凹槽避让位置或凸起对冷却装置52中第一可塑绝缘结构和第二可塑绝缘结构进行冲压冲出相应形状的凹槽或凸起，以适配电池模组51中壳体的形状，从而使得冷却装置52能够较好地与电池模组51贴合。
图6为本申请实施例所提供的一种冷却装置的应用场景示意图，如图6所示，电池模组51中壳体511的内侧表面具有多个间隔的凹槽，则在冷却装置52中第一可塑绝缘结构11上相应位置进行冲压形成相应的多个间隔的凹槽，相应的，在第二可塑绝缘结构12上相应位置形成相应的多个间隔的凹槽，而后，将冷却装置52贴合至电池模组51的壳体511上相应位置。
图7为本申请实施例所提供的另一种电池模组系统的部分结构示意图，如图7所示，在一些实施例中，在电池模组系统中，在电池模组中每相邻两个电芯512之间设置冷却装置52，冷却装置52中第一可塑绝缘结构上的第一凸起结构背向第二可塑绝缘结构的表面与相邻两个电芯512中一个电芯512的表面贴附，第二可塑绝缘结构背向第一可塑绝缘结构的表面与相邻两个电芯512中另一个电芯512的表面贴附。
冷却装置52由可塑绝缘结构制成，具有良好的可塑性，因此，当冷却装置52置于相邻两个电芯512之间时，该相邻两个电芯512对冷却装置52进行压缩，使得第一可塑绝缘结构上第一凸起结构的形状发生变化。图8示出一种初始状态下的第一可塑绝缘结构的俯视示意图，图9为形变状态下的第一可塑绝缘结构的俯视示意图，如图7和图8所示，第一可塑绝缘结构11上第一凸起结构111的形状被构造为回形，在受相邻两个电芯512挤压前(初始状态)，回形的第一凸起结构111中相邻凸起结构之间相互存在间距；如图7和图9所示，在受相邻两个电芯512挤压变形后(形变状态)，回形的第一凸起结构111中相邻凸起结构相互接触平衡，与电芯512接触面形成一个类平面，从而可以有利于使得电芯512与冷却装置52的接触面受力均匀，提高了电芯512的循环寿命和安全性，同时冷却装置52与电芯512的紧密接触可以在系统工作过程中带走电芯512产生的热量，使得电芯512维持恒定温度。
图10示出了在受相邻两个电芯挤压前后相邻凸起结构之间的间隙变化，图11示出了在受相邻两个电芯挤压前后第一凸起结构的形状变化，如图7和图10所示，在受相邻两个电芯512挤压前(初始状态)，回形的第一凸起结构111中相邻凸起结构之间相互存在间距，在受相邻两个电芯512挤压变形后(形变状态)，回形的第一凸起结构111中相邻凸起结构之间的间隙变小，回形的第一凸起结构111中相邻凸起结构相互接触平衡；如图7和图11所示，在受相邻两个电芯512挤压前(初始状态)，第一凸起结构111的截面形状为梯形，相应的，第一凸起结构111内部的冷却通道的形状为梯形，在受相邻两个电芯512挤压变形后(形变状态)，第一凸起结构111的截面形状为椭圆形，相应的，第一凸起结构111内部的冷却通道的形状为椭圆形，第一凸起结构111与电芯512之间的接触面的面积增大。
需要说明的是，本申请实施例对于第一凸起结构111的形状以及第一凸起结构111内部的冷却通道的形状不作特殊限制，第一凸起结构111的形状可以是回形结构，也可以是其他形状结构，初始状态下第一凸起结构111内部的冷却通道的形状可以是梯形也可以是其他形状。
在一些实施例中，电池模组系统包括电池包(PACK)，电池模组的数量为多个，电池包由多个电池模组组成，电池包还包括箱体，多个电池模组设于箱体中。
在一些实施例中，冷却装置设于电池模组的外侧表面与箱体之间，且冷却装置中第一可塑绝缘结构上的第一凸起结构背向第二可塑绝缘结构的表面与电池模组的外侧表面贴附，第二可塑绝缘结构背向第一可塑绝缘结构的表面与箱体表面贴附。
在一些实施例中，冷却装置设置于电池包中相邻两个电池模组之间；其中，在相邻两个电池模组之间，冷却装置中第一可塑绝缘结构上的第一凸起结构背向第二可塑绝缘结构的表面与相邻两个电池模组中一个电池模组的外侧表面贴附，第二可塑绝缘结构背向第一可塑绝缘结构的表面与另一个电池模组的外侧表面贴附。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，上述具体实施方式并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (12)

1.一种冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括相对且密封设置的第一可塑绝缘结构和第二可塑绝缘结构；所述第一可塑绝缘结构和第二可塑绝缘结构均具有柔性；
所述第一可塑绝缘结构上具有与所述第一可塑绝缘结构的本体一体成型的第一凸起结构；所述第一凸起结构沿背离所述第二可塑绝缘结构的方向相对所述本体凸起；所述第一凸起结构的内侧与所述第二可塑绝缘结构表面围成的空间为冷却通道；所述第一凸起结构的一端具有与所述冷却通道连通的进水孔，另一端具有与所述冷却通道连通的出水孔。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一可塑绝缘结构和/或第二可塑绝缘结构为铝塑膜。
3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一凸起结构是通过对所述第一可塑绝缘结构的本体进行冲压形成的。
4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述进水孔和所述出水孔是通过对所述第一凸起结构进行冲孔形成的。
5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第二可塑绝缘结构朝向所述第一可塑绝缘结构的表面为平面，所述冷却通道是所述第一凸起结构的内侧与所述第二可塑绝缘结构朝向所述第一可塑绝缘结构的表面围成的空间；或者，
所述第二可塑绝缘结构上具有与所述第一凸起结构对称设置的第二凸起结构，所述第二凸起结构与所述第二可塑绝缘结构的本体一体成型；所述第二可塑绝缘结构的本体上对应所述第一凸起结构的部分沿背离所述第一可塑绝缘结构的方向凸起，形成所述第二凸起结构；所述冷却通道是所述第一凸起结构的内侧与所述第二凸起结构的内侧围成的空间。
6.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述第二凸起结构是通过对所述第二可塑绝缘结构的本体进行冲压形成的。
7.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述进水孔连接有第一水冷接头，所述第一水冷接头通过热压工艺与所述进水孔进行连接；
所述出水孔连接有第二水冷接头，所述第二水冷接头通过热压工艺与所述出水孔进行连接。
8.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述密封设置为相对设置的所述第一可塑绝缘结构和所述第二可塑绝缘结构通过热压工艺进行密封。
9.一种电池模组系统，其特征在于，包括电池模组和如权利要求1-8所述的冷却装置，所述冷却装置用于对所述电池模组进行散热。
10.根据权利要求9所述的电池模组系统，其特征在于，所述电池模组包括壳体和设于壳体内的多个电芯；
所述冷却装置设于壳体的内侧表面与所述电芯之间，且所述冷却装置中所述第二可塑绝缘结构背向所述第一可塑绝缘结构的表面与所述壳体的内侧表面贴合。
11.根据权利要求9所述的电池模组系统，其特征在于，所述电池模组包括壳体和设于壳体内的多个电芯；
每相邻两个电芯之间设置有所述冷却装置，所述冷却装置中所述第一可塑绝缘结构上的第一凸起结构背向第二可塑绝缘结构的表面与所述相邻两个电芯中一个电芯的表面贴附，所述第二可塑绝缘结构背向所述第一可塑绝缘结构的表面与所述相邻两个电芯中另一个电芯的表面贴附。
12.根据权利要求9所述的电池模组系统，其特征在于，所述电池模组系统包括电池包，所述电池模组的数量为多个，所述电池包由多个所述电池模组组成，所述电池包还包括箱体，多个所述电池模组设于所述箱体中；
所述冷却装置设于电池模组的外侧表面与所述箱体之间，且所述冷却装置中所述第一可塑绝缘结构上的第一凸起结构背向第二可塑绝缘结构的表面与所述电池模组的外侧表面贴附，所述第二可塑绝缘结构背向所述第一可塑绝缘结构的表面与所述箱体表面贴附。
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