CN116420265A - 热管理部件、电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种热管理部件(300)、电池和用电装置。热管理部件(300)包括一组第一换热表面(310),包括多个第一换热表(310)面;多个第一换热表面(310)用于与位于热管理部件(300)一侧的多个外侧电池单元(13)相配合进行温度调节;每个第一换热表面(310)用于与一个外侧电池单元(13)相配合进行温度调节;一组第二边缘换热表面(320),包括多个第二边缘换热表面(320);多个第二边缘换热表面(320)用于与位于热管理部件(300)另一侧的多个中间电池单元(14)相配合进行温度调节;每个第二边缘换热表面(320)用于与一个中间电池单元(14)相配合进行温度调节;每个第一换热表面(310)的换热面积为第一换热面积S1,每个第二边缘换热表面(320)的换热面积为第二换热面积S2,第一换热面积S1大于第二换热面积S2,能够增强电池空间适应性。
Description
本申请实施例涉及电池领域,并且更具体地,涉及一种热管理部件、电池和用电装置。
动力电池是电动汽车的核心部件之一,其充放电是以电化学反应为基础,因此电池的安全、性能和寿命与温度密切相关。而随着电动汽车技术的飞速发展,对动力电池的比能量、充放电速率和使用寿命要求越来越高,因此电池热管理也变得越来越重要。
由于电动汽车的电池组由大量电池单元串并联的方式排布成多层阵列,电池单元间的温度差会造成电池状态不一致,从而影响电池组的整体性能,需要设法减小电池单元间的最大温差。在一些情况下,会使用热管理部件对电池单元进行冷却,热管理部件通常为中空的板状结构,热管理部件内部用于容纳可流动的换热流体,通过换热流体对电池单元进行冷却。电池单元排布为多层,每一层电池单元的一侧与一块液冷板的一侧相配合进行换热,或者每一层电池单元的两侧分别设置一块液冷板,实现多个热管理部件与多层电池搭配使用组合成电池,整体体积很大,在这种情况下,如何提高电池的空间适应性以满足不同使用情况的需求,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供一种热管理部件、电池、用电装置、制备方法和装置,能够改善电池的空间适应性。
根据本申请的第一方面,提供了一种热管理部件,包括一组第一换热表面和一组第二边缘换热表面。其中一组第一换热表面,包括多个第一换热表面;多个第一换热表面用于与位于热管理部件一侧的多个外侧电池单元相配合进行温度调节;每个第一换热表面用于与一个外侧电池单元相配合进行温度调节;一组第二边缘换热表面,包括多个第二边缘换热表面;多个第二边 缘换热表面用于与位于热管理部件另一侧的多个中间电池单元相配合进行温度调节;每个第二边缘换热表面用于与一个中间电池单元相配合进行温度调节;其中,每个第一换热表面的换热面积为第一换热面积S1,每个第二边缘换热表面的换热面积为第二换热面积S2,第一换热面积S1大于第二换热面积S2。
该实施例中,热管理部件具有两组换热面积不同的换热表面,可以与电池单元灵活搭配使用,实现在一层中间电池单元的两侧设置两个热管理部件,一层中间电池单元中的每个中间电池单元由两个热管理部件的两个换热面积较小的第二边缘换热表面进行换热;而一层外侧电池单元中的每个外侧电池单元可与一个热管理部件的一个换热面积较大的第一换热表面进行换热,并使中间电池单元和外侧电池单元达到基本相同的换热效果。本实施例的热管理部件可满足具有奇数层电池单元的电池和具有偶数层电池单元的电池的均匀换热的要求,可更加灵活的调节电池的厚度,因此能够增强电池的空间适应性,改善电池成组灵活性。
在一些实施例中,热管理部件内形成有第一换热流道,第一换热流道用于提供换热流体的运动路径;热管理部件包括第一侧板和第二侧板,第二侧板与第一侧板相对设置,并在第一侧板和第二侧板之间形成第一换热流道;其中,一组第一换热表面形成在第一侧板上,换热流体通过第一换热表面对外侧电池单元进行温度调节;一组第二边缘换热表面形成在第二侧板上,换热流体还通过第二边缘换热表面对中间电池单元进行温度调节。
该实施例中,两组换热面积不同的换热表面分别形成在第一侧板和第二侧板上,第一侧板和第二侧板之间形成第一换热流道,第一换热流道用于提供换热流体的运动路径,这样可换热流体可通过第一换热表面和第二边缘换热表面与电池单元进行换热,通过换热流体的循环流动,可实现电池单元的持续温度调节。
在一些实施例中,第一侧板形成有第一侧流道,第一侧流道与多个外侧电池单元相配合的部位形成多个第一换热表面;第二侧板形成有第二侧流道,第二侧流道与多个中间电池单元相配合的部位形成多个第二边缘换热表面;第一侧流道和第二侧流道配合形成第一换热流道。
该实施例中,第一侧板和第二侧板分别形成有侧流道,在侧流道上分别形成第一换热表面和第二边缘换热表面,第一侧流道和第二侧流道组合形成 第一换热流道,这样第一换热表面和第二边缘换热表面可以实现与共同的第一换热流道内的换热流体进行换热,并通过换热面积的差异设置实现使第一换热表面相比第二边缘换热表面有更好的换热效果。
在一些实施例中,第一侧流道为一个,第一侧流道与一个外侧电池单元相配合的部位形成一个第一换热表面,第一换热面积S1为第一换热表面的表面积;第二侧流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热分面;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面的表面积之和。
该实施例中,第一侧流道为一个,第二侧流道被分为了多个第二侧分流道,第二换热面积为多个第二侧分流道的第二边缘换热分面的表面积之和;通过调节第二边缘换热分面的表面积和数量,不仅可实现第二换热面积小于第一换热面积,还可精准地调节第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例,实现更为准确的换热控制,并能改善换热的均匀性。
在一些实施例中,第一侧流道与多个第二侧分流道相互连通形成换热流道。
该实施例中,通过将第一侧流道和多个第二侧分流道设置为相互连通,使换热流道内的换热流体可同时对第一侧板和第二侧板进行换热,简化了换热流道的设计,便于热管理部件的制造。
在一些实施例中,每个第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,第一换热宽度W1大于第二换热宽度W2;其中,第一换热宽度W1为第一换热表面的宽度;第二换热宽度W2为多个第二边缘换热分面的宽度之和;第二换热宽度W2与第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
该实施例中,通过调节第一换热表面的第一换热宽度W1与第二边缘换热表面的第二换热宽度W2的比值来实现第一换热面积S1与第二换热面积S2的比例调节,其中第二边缘换热表面的第二换热宽度W2的调节是通过调节第二边缘换热分面的宽度和数量实现的,通过第一换热宽度W1和第二换热宽度W2比值的控制可以简单的实现第一换热面积S1与第二换热面积S2的比例调节。
在一些实施例中,第一侧流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第一侧分流道,每个第一侧分流道与一个外侧电池单元相配合的部分形成第一换热分面;每个第一换热表面包括多个第一换热分面;第一换热面积S1为多个第一换热分面的表面积之和;第二侧流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热分面;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面的表面积之和。
该实施例中,第一侧流道被分为了多个第一侧分流道,第一换热面积为多个第一换热分面的表面积之和;第二侧流道被分为了多个第二侧分流道,第二换热面积为多个第二侧分流道的第二边缘换热分面的表面积之和;通过调节第一换热分面和第二边缘换热分面的表面积和数量,不仅可实现第二换热面积S2小于第一换热面积S1,还可精准地调节第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例,实现更为准确的换热控制。
在一些实施例中,第一换热流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个子流道,每个子流道包括至少一个第一侧分流道和至少一个第二侧分流道,构成一个子流道的第一侧分流道和第二侧分流道相互连通。
该实施例中,通过将部分第一侧分流道和多个第二侧分流道设置为相互连通,使第一换热流道分为了多个子流道,每个子流道内的换热流体可同时对第一侧板和第二侧板进行换热,简化了第一换热流道的设计,便于热管理部件的制造。
在一些实施例中,每个第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,第一换热宽度W1大于第二换热宽度W2;其中,第一换热宽度W1为多个第一换热分面的宽度之和,第二换热宽度W2为多个第二边缘换热分面的宽度之和;第二换热宽度W2与第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
该实施例中,通过调节第一换热表面的第一换热宽度W1与第二边缘换热表面的第二换热宽度W2的比值来实现第一换热面积与第二换热面积的比例调节。其中第一换热表面的第一换热宽度W1的调节是通过调节第一换热分面的宽度和数量实现的,第二边缘换热表面的第二换热宽度W2的调节是 通过调节第二边缘换热分面的宽度和数量实现的。通过第一换热宽度W1和第二换热宽度比值W2的控制可以简单的实现第一换热面积S1与第二换热面积S2的比例调节。
在一些实施例中,还包括第一絮流部,第一絮流部设置在第一侧流道和/或第二侧流道中,第一絮流部用于对流经第一侧流道和/或第二侧流道中的换热流体产生絮流。
该实施例中,通过在第一侧流道和/或第二侧流道中设置第一絮流部,可对流经第一侧流道和/或第二侧流道中的换热流体进行絮流,使换热流体温度均匀,使电池单元的温度调节更均匀。
在一些实施例中,第一絮流部设置在第一侧流道中未与外侧电池单元相配合的部位和/或第一絮流部设置在第二侧流道中未与中间电池单元相配合的部位。
该实施例中,如果将第一絮流部设置在与电池单元相配合的部位,第一絮流部可能会占据第一换热表面和/或第二边缘换热表面的表面积,进而影响换热效果。将第一絮流部设置在未与电池单元相配合的部位,第一絮流部不会对第一换热面积S1和第二换热面积S2造成影响,并可在下游的第一换热表面和/或第二边缘换热表面处形成絮流,使换热流体温度分布更均匀,提高换热系数,加强换热流体与电池单元间的换热,提高换热效率。
在一些实施例中,第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。
该实施例中,第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间,可根据热管理部件两侧电池单元的换热性能需求的不同,调整第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值变化,进而满足不同的电池单元的换热性能需求。
在一些实施例中,每个第一换热表面沿热管理部件主的宽度方向布置,一组第一换热表面沿热管理部件的长度方向排列;以及每个第二边缘换热表面沿热管理部件的宽度方向布置,一组第二边缘换热表面沿热管理部件的长度方向排列。
该实施例中,第一换热表面和第二边缘换热表面沿热管理部件的宽度方向布置,这样外侧电池单元和中间电池单元以长度方向与热管理部件的宽度方向一致的方式布置在热管理部件的第一侧板和第二侧板上;一组第一换热 表面和一组第二边缘换热表面均沿热管理部件的的长度方向排列,这样在热管理部件的长度方向可布置多排外侧电池单元和中间电池单元,实现一个热管理部件对多个外侧电池单元和多个中间电池单元的换热。
第二方面,提供了一种电池,包括至少三层电池单元和温度调节系统。其中,至少三层电池单元,包括两层外侧电池单元和至少一层中间电池单元,至少一层中间电池单元位于两层外侧电池单元之间;每层外侧电池单元和每层中间电池单元均包括多个电池单元;温度调节系统,用于与外侧电池单元以及与中间电池单元进行热交换;温度调节系统包括两组第一换热表面和多组第二换热表面,每组第一换热表面包括多个第一换热表面,每组第二换热表面包括多个第二换热表面;第一换热表面和第二换热表面可与温度调节系统内部的换热流体进行热交换;其中,温度调节系统被配置为使得:每层外侧电池单元的一组侧面与一组第一换热表面配合进行温度调节;其中每个外侧电池单元的一个侧面与一个第一换热表面配合进行温度调节,每个第一换热表面具有第一换热面积S1;每层中间电池单元设置于两组第二换热表面之间,每层中间电池单元的相反的两组侧面分别与相邻的一组第二换热表面配合进行温度调节;每个中间电池单元的相反的两个侧面分别与相邻的一个第二换热表面配合进行温度调节;第一换热面积S1大于第二换热表面的换热面积。
该实施例中,温度调节系统包括两组第一换热表面和多组第二换热表面,对两层外侧电池单元和至少一层中间电池单元进行换热,其中,每层外侧电池单元的一个侧面与一组第一换热表面进行热交换,即每个外侧电池单元与温度调节系统通过第一换热面积S1进行热交换;每层中间电池单元的相反的两个侧面分别与相邻的一组第二换热表面进热交换,即每个中间电池单元与温度调节系统通过2个第二换热表面的换热面积的换热面积进行热交换。进而可以实现奇数层电池单元的电池和偶数层电池单元的电池的搭建,可以更加自由的设计电池的层数和厚度,具有更好的空间适应性。此外,由于第一换热面积大于第二换热表面的换热面积,可以实现中间电池单元与外侧电池单元冷却效果的自由调节。通过改变第一换热面积与第二换热表面的换热面积的比值,可以使外侧电池单元与中间电池单元获得较为接近的冷却效果,降低电池单元间的温度差,使电池状态一致,提高电池的整体性能。
在一些实施例中,第二换热表面的换热面积与第一换热面积S1的比值 在0.1-0.9之间。该实施例中,两个第二换热表面的换热面积与一个第一换热面积的比值为0.2-1.8之间,可以实现中间电池单元与外侧电池单元冷却面积在0.2-1.8之间自由调节。
在一些实施例中,电池单元为三层,包括两层外侧电池单元和一层中间电池单元;温度调节系统包括两个边缘热管理部件,边缘热管理部件内形成有第一换热流道,换热流道用于提供换热流体的运动路径;边缘热管理部件包括相反设置的第一侧板和第二侧板;在第一侧板上形成一组第一换热表面;多组第二换热表面包括两组第二边缘换热表面,每组第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热表面;在两个边缘热管理部件的第二侧板上分别形成一组第二边缘换热表面;每个第二边缘换热表面具有第二换热面积S2;两个边缘热管理部件的两个第二侧板相邻,且两个第一侧板相反向;在两个边缘热管理部件的第一侧板上分别设有一层外侧电池单元,每个外侧电池单元的一个侧面与对应的一个第一换热表面相配合;在两个边缘热管理部件之间设有一层中间电池单元,每个中间电池单元的两个相反的侧面分别与两个边缘热管理部件的一个第二边缘换热表面相配合。
该实施例中,温度调节系统包括两个边缘热管理部件,在每个边缘热管理部件的第一侧板上形成一组第一换热表面;多组第二换热表面包括两组第二边缘换热表面,在两个边缘热管理部件的第二侧板上分别形成一组第二边缘换热表面。两层外侧电池单元中分别与两个边缘热管理部件的一组第一换热表面相配合,一层中间电池单元布置在两个边缘热管理部件之间,每个中间电池单元的两个相反的侧面分别与两个边缘热管理部件的一个第二边缘换热表面相配合。通过两个边缘热管理部件实现了三层电池单元的换热,在实现奇数层电池单元布置的同时,减少了热管理部件的数量,结构更加紧凑,降低了整体的厚度,具有更好的空间适应性。
在一些实施例中,第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。该实施例中,两个第二换热面积2S2与一个第一换热面积S1的比值为0.2-1.8之间,可以实现中间电池单元与外侧电池单元冷却面积在0.2-1.8之间自由调节。
在一些实施例中,电池单元为四层以上,包括两层外侧电池单元和至少两层中间电池单元;温度调节系统包括两个边缘热管理部件,每个边缘热管理部件包括边缘热管理部件,边缘热管理部件内形成有第一换热流道,第一 换热流道用于提供换热流体的运动路径;边缘热管理部件包括相反设置的第一侧板和第二侧板;在第一侧板上形成一组第一换热表面;多组第二换热表面包括两组第二边缘换热表面,每组第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热表面;在两个边缘热管理部件的第二侧板上分别形成一组第二边缘换热表面;每个第二边缘换热表面具有第二换热面积S2;温度调节系统还包括至少一个中间热管理部件,每个中间热管理部件包括中间热管理部件,中间热管理部件内形成有第二换热流道,第二换热流道也用于提供换热流体的运动路径;每个中间热管理部件包括位于相反侧的两个第三侧板;多组第二换热表面还包括多组第二中间换热表面,其中,在每个第三侧板上分别形成有一组第二中间换热表面,每组第二中间换热表面包括多个第二中间换热表面;每个第二中间换热表面具有第三换热面积S3;第一换热面积S1大于第三换热面积S3;中间热管理部件的个数为电池单元的层数减3;其中,至少一个中间热管理部件设置在两个边缘热管理部件之间;两个边缘热管理部件的两个第二侧板分别与一个中间热管理部件的一个第三侧板相邻;两个边缘热管理部件的两个第一侧板相反向;在两个边缘热管理部件的第一侧板上分别设有一层外侧电池单元,每个外侧电池单元与对应的第一侧板的一个第一换热表面相配合;其中,每个边缘热管理部件与相邻的一个中间热管理部件之间设有一层中间电池单元;在与边缘热管理部件相配合的一层中间电池单元中,每个中间电池单元的一个侧面与边缘热管理部件的第二侧面的一个第二边缘换热表面相配合,每个中间电池单元的另一个侧面与一个中间热管理部件的第三侧板的一个第二中间换热表面相配合,和/或在每相邻的两个中间热管理部件之间还设有一层中间电池单元,在两侧均与中间热管理部件配合的一层中间电池单元中,每个中间电池单元的两个侧面分别与两个中间热管理部件的相对的第三侧板的一个第二中间换热表面相配合。
该实施例中,电池单元为四层以上,包括两层外侧电池单元和至少两层中间电池单元。温度调节系统包括两个第一热管理和至少一个第二热管理部件,第二热管理部件的两个第三侧板上分别形成有一组第二中间换热表面,第二中间换热表面也属于第二换热表面,第二中间换热表面具有第三换热面积S3,第三换热面积S3也小于第一换热面积S1。这样,第一热管理的第一换热表面用于对外侧电池单元进行单侧冷却,邻近第一热管理的一层中间电池单元通过边缘热管理部件的第二侧面的第二边缘换热表面,以及一个中间 热管理部件的第三侧板的第二中间换热表面共同换热。其余层的中间电池单元的两个侧面与两侧的两个中间热管理部件的相对的第三侧板的第二中间换热表面相配合进行换热。这样可以实现任意层数的中间电池单元+两层外侧电池单元的电池布置结构,热管理部件的数量比电池单元的层数少一层,减少了热管理部件的数量,结构更加紧凑,降低了整体的厚度,具有更好的空间适应性。
在一些实施例中,第三换热面积S3与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间,和/或第二换热面积S2与第三换热面积S3之和与第一换热面积S1的比值在0.2-1.8之间。
在该实施例中,两个第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值2S2/S1在0.2-1.8之间,和/或第二换热面积S2与第三换热面积S3之和与第一换热面积S1的比值在0.2-1.8之间,这样使得温度调节系统与一个中间电池单元进行换热的总换热面积与一个外侧电池单元进行换热的换热面积的比值可在0.2-1.8之间变化,通过调节该比例变化可使得外侧电池单元与中间电池单元获得较为接近的冷却效果,降低电池单元间的温度差,使电池状态一致,提高电池的整体性能。
在一些实施例中,边缘热管理部件的第一侧板形成有第一侧流道,第一侧流道与一层外侧电池单元相配合的部位形成多个第一换热表面;边缘热管理部件的第二侧板形成有第二侧流道,第二侧流道与一层中间电池单元相配合的部位形成多个第二边缘换热表面;第一侧流道和第二侧流道组合形成第一换热流道。
该实施例中,边缘热管理部件的第一侧板和第二侧板分别形成有侧流道,在侧流道上形成第一换热表面和第二边缘换热表面,第一侧流道和第二侧流道组合形成第一换热流道,这样第一换热表面和第二边缘换热表面可以实现与共同的第一换热流道内的换热流体进行换热,并通过换热面积的差异实现使第一换热表面相比第二边缘换热表面有更好的换热效果。
在一些实施例中,第一侧流道为一个,第一侧流道与一个外侧电池单元相配合的部位形成一个第一换热表面,第一换热面积S1为第一换热表面的的表面积;第二侧流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;一个第二边缘换热表面包括与一个中间电池单元相配合的多 个第二边缘换热分面;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面的表面积之和。
该实施例中,第一侧流道为一个,第二侧流道被分为了多个第二侧分流道,第二换热面积为多个第二侧分流道的第二边缘换热分面的表面积之和;通过调节第二边缘换热分面的表面积和数量,不仅可实现第二换热面积小于第一换热面积,还可精准地调节第二换热面积与第一换热面积之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积与第一换热面积之间的比例,实现更为准确的换热控制。
在一些实施例中,第一侧流道与多个第二侧分流道相互连通形成第一换热流道。
该实施例中,通过将第一侧流道和多个第二侧分流道设置为相互连通,使第一换热流道内的换热流体可同时对第一侧板和第二侧板进行换热,简化了第一换热流道的设计,便于边缘热管理部件的制造。
在一些实施例中,第一侧流道包括多个第一侧分流道,每个第一侧分流道与一个外侧电池单元相配合的部分形成第一换热分面;一个第一换热表面包括与一个外侧电池单元相配合的多个第一换热分面;第一换热面积S1为多个第一换热分面的表面积之和;第二侧流道包括间隔设置的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;一个第二边缘换热表面包括与一个中间电池单元相配合的多个第二边缘换热分面;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面的表面积之和。
在一些实施例中,每个第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,第一换热宽度W1大于第二换热宽度W2;其中,第一换热宽度W1为第一侧流道与一个外侧电池单元相配合的部位的宽度;第二换热宽度W2为多个第二边缘换热分面的宽度之和;第二换热宽度W2与第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
该实施例中,通过调节第一换热表面的第一换热宽度W1与第二边缘换热表面的第二换热宽度W2的比值来实现第一换热面积与第二换热面积的比例,其中第二换热宽度W2的调节是通过调节第二边缘换热分面的宽度和数量实现的,通过第一换热宽度W1和第二换热宽度W2比值的控制可以简单的实现第一换热面积S1与第二换热面积S2的比例调节。
在一些实施例中,第一侧流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排 列的多个第一侧分流道,每个第一侧分流道与一个外侧电池单元相配合的部分形成第一换热分面;每个个第一换热表面包括与一个外侧电池单元相配合的多个第一换热分面;第一换热面积S1为多个第一换热分面的表面积之和;第二侧流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个第二边缘换热表面包括与一个中间电池单元相配合的多个第二边缘换热分面;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面的表面积之和。
该实施例中,第一侧流道被分为了多个第一侧分流道,第一换热面积S1为多个第一换热分面的表面积之和;第二侧流道被分为了多个第二侧分流道,第二换热面积S2为多个第二侧分流道的第二边缘换热分面的表面积之和;通过调节第一换热分面和第二边缘换热分面的表面积和数量,不仅可实现第二换热面积S2小于第一换热面积S1,还可精准地调节第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例,实现更为准确的换热控制。
在一些实施例中,每个第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,第一换热宽度W1大于第二换热宽度W2;其中,第一换热宽度W1为多个第一换热分面的宽度之和,第二换热宽度W2为多个第二边缘换热分面的宽度之和;第二换热宽度W2与第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
该实施例中,通过调节第一换热表面的第一换热宽度W1与第二边缘换热表面的第二换热宽度W2的比值来实现第一换热面积S1与第二换热面积S2的比例。其中第一换热表面的第一换热宽度W1的调节是通过调节第一换热分面的宽度和数量实现的,第二边缘换热表面的第二换热宽度W2的调节是通过调节第二边缘换热分面的宽度和数量实现的。通过第一换热宽度W1和第二换热宽度W2比值的控制可以简单的实现第一换热面积S1与第二换热面积S2的比例调节。
在一些实施例中,第一换热流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第一子流道,每个第一子流道包括至少一个第一侧分流道和至少一个第二侧分流道,构成一个第一子流道的第一侧分流道和第二侧分流道相互连通。
该实施例中,通过将第一侧分流道和多个第二侧分流道设置为相互连 通,使第一换热流道分为了多个分流道,每个分流道内的换热流体可同时对第一侧板和第二侧板进行换热,简化了第一换热流道的设计,便于热管理部件的制造。
在一些实施例中,边缘热管理部件还包括第一絮流部,第一絮流部设置在第一侧流道和/或第二侧流道中,第一絮流部用于使流经第一侧流道和/或第二侧流道中的换热流体产生絮流。
该实施例中,通过在第一侧流道和/或第二侧流道中设置第一絮流部,可对流经第一侧流道和/或第二侧流道中的换热流体进行絮流,提高换热流体的换热效果。
在一些实施例中,第一絮流部设置在第一侧流道未与外侧电池单元相配合的部位和/或第一絮流部设置在第二侧流道中未与中间电池单元相配合的部位。
该实施例中,如果将第一絮流部设置在与电池单元相配合的部位,第一絮流部可能会占据第一换热表面和/或第二边缘换热表面的表面积,进而影响换热效果。将第一絮流部设置在未与电池单元相配合的部位,第一絮流部不会对第一换热面积S1和第二换热面积S2造成影响,并可在下游的第一换热表面和/或第二边缘换热表面处形成絮流,使换热流体温度分布更均匀,提高换热系数,加强换热流体与电池单元间的换热,提高换热效率。
在一些实施例中,每个第一换热表面沿边缘热管理部件的宽度方向分布,每一组第一换热表面沿边缘热管理部件的长度方向排列;以及每个第二边缘换热表面沿边缘热管理部件的宽度方向分布,一组第二边缘换热表面沿第一热管理部件的长度方向排列。
该实施例中,第一换热表面和第二边缘换热表面沿边缘热管理部件的宽度方向分布,这样外侧电池单元和中间电池单元以长度方向与边缘热管理部件的宽度方向一致的方式布置在边缘热管理部件的第一侧板和第二侧板上;一组第一换热表面和一组第二边缘换热表面均沿边缘热管理部件的长度方向排列,这样在边缘热管理部件的长度方向可布置多排外侧电池单元和中间电池单元,实现一个边缘热管理部件对多个外侧电池单元和多个中间电池单元的换热。
在一些实施例中,中间热管理部件的每个第三侧板形成有第三侧流道,每个第三侧流道与一层中间电池单元相配合的部位形成一组第二中间换热表 面;两个相对的第三侧板的第三侧流道组合形成第二换热流道。
该实施例中,中间热管理部件的两个第三侧板分别形成有第三侧流道,两侧的第三侧流道组合形成第二换热流道,这样两个第二中间换热表面可以实现与共同的第二换热流道内的换热流体进行换热。
在一些实施例中,第三侧流道包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第三侧分流道,每个第三侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成一个第二中间换热分面;每个第二中间换热表面包括与一个中间电池单元相配合的多个第二中间换热分面;第三换热面积S3为多个第二中间换热分面的表面积之和。
该实施例中,第三侧流道被分为了多个第三侧分流道,第三换热面积S3为多个第三侧分流道的第二中间换热分面的表面积之和;通过调节第二中间换热分面的表面积和数量,不仅可实现第三换热面积S3小于第一换热面积S1,还可精准地调节第三换热面积S3与第一换热面积S1、以及与第二换热面积S2之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积S2和第三换热面积S3之和与第一换热面积S1之间的比例,以及两个第三换热面积S3与第一换热面积S1之间的比例,实现更为准确的换热控制。
在一些实施例中,第三热管理部件还包括第二絮流部,第二絮流部设置在第三侧流道中,第二絮流部用于对流经第三侧流道中的换热流体产生絮流。
该实施例中,通过在第三侧流道中设置第二絮流部,可对流经第三侧流道中的换热流体进行絮流,提高换热流体的换热效果。
在一些实施例中,第二絮流部设置在第三侧流道中未与中间电池单元相配合的部位。
该实施例中,如果将第二絮流部设置在与中间电池单元相配合的部位,第二絮流部可能会占据第二中间换热表面的表面积,进而影响换热效果。将第二絮流部设置在未与中间电池单元相配合的部位,第二絮流部不会对第三换热面积S3造成影响,并可在下游的第二中间换热表面处形成絮流,提高换热效果。
在一些实施例中,每个第二中间换热表面沿中间热管理部件的宽度方向布置,一组第二中间换热表面沿中间热管理部件的长度方向排列。
该实施例中,第二中间换热表面沿中间热管理部件的宽度方向布置,这 样中间电池单元以长度方向与中间热管理部件的宽度方向一致的方式布置在中间热管理部件的第三侧板上;一组第二中间换热表面沿中间热管理部件的长度方向排列,这样在中间热管理部件的长度方向可布置多排中间电池单元,实现一个中间热管理部件在两侧对两层中间电池单元的换热。
第三方面,一种用电装置,包括:第二方面的电池。
本申请提供的热管理部件、电池及与其相关的用电装置,可满足具有奇数层电池单元的电池和具有偶数层电池单元的电池的均匀换热的要求,可更加灵活的调节电池的厚度,因此能够增强电池的空间适应性。
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为现有技术中的一种电池结构的示意图;
图2为现有技术的热管理部件的A-A横截面结构示意图;
图3为现有技术的电池单元与热管理部件相接触换热部位的俯视图;
图4为现有技术的电池单元与热管理部件相接触换热部位的A-A剖面示意图;
图5为现有技术的两个热管理部件如果共同与中间一层电池单元进行换热的示意图;
图6为图5中中间一层电池单元与热管理部件相接触换热部位的B-B剖面示意图;
图7为本申请一些实施例的边缘热管理部件的结构示意图;
图8为本申请一些实施例的边缘热管理部件两侧分别布置有电池单元时的侧视图;
图9为图8中边缘热管理部件与电池单元进行换热的换热表面的K部位的局部放大示意图;
图10为本申请一些实施例的边缘热管理部件的第一侧板的局部放大图;
图11为本申请一些实施例的边缘热管理部件的第一侧板的局部俯视图;
图12为图11中边缘热管理部件的第一侧板的一个第一换热表面1分段的局部放大示意图;
图13为本申请一个实施例的边缘热管理部件的第二侧板的局部放大图;
图14为本申请一些实施例的边缘热管理部件的第二侧板的局部俯视图;
图15为图14中边缘热管理部件的第二侧板的一个第二边缘换热表面1分段的局部放大示意图;
图16为图11所示的边缘热管理部件沿C-C的剖面示意图;
图17为图11所示的边缘热管理部件沿D-D的剖面示意图;
图18为图11中所示的电池单元与边缘热管理部件的第二边缘换热表面1分段相换热部位的C-C剖视图;
图19为图11中所示的电池单元与边缘热管理部件的第一换热表面1分段相换热部位的D-D剖视图;
图20为本申请一个实施例的具有三层电池单元结构的电池的示意图;
图21为图20中的E-E部位的电池单元与热管理部件的换热表面分段相换热部位的剖面示意图;
图22为图20中的F-F部位的电池单元与热管理部件的换热表面分段相换热部位的剖面示意图;
图23为本申请一个实施例的电池的热管理部件的组合结构立体示意图;
图24为图23的电池的Y方向示意图;
图25为本申请一个实施例的具有四层电池单元结构的电池的示意图;
图26为图25中的G-G部位的电池单元与热管理部件的换热表面分段相换热部位的剖面示意图;
图27为本申请一个实施例的中间热管理部件的结构示意图;
图28为图27所示的中间热管理部件沿L-L的剖面示意图;
图29为图27所示的中间热管理部件的一个第二中间换热表面1分段的示意图;
图30为本申请一个实施例的具有五层电池单元结构的电池的示意图;
图31为图30中的H-H部位的电池单元与热管理部件的换热表面分段 相换热部位的剖面示意图;
图32为本申请一个实施例的采用截面为四边形的柱状电池单元的电池的示意图;
图33为本申请一个实施例的采用截面为六边形的柱状电池单元的电池的示意图;
图34为本申请另一实施例的一种用电装置的结构示意图。
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地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,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,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”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。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以 存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
本申请中,电池单元可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单元可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单元一般按封装的方式分成三种:柱形电池单元、方体方形电池单元和软包电池单元,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单元以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单元的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单元的充电或放电。
在电池技术的发展中,除了提高电池的性能外,使用寿命和安全问题也是不可忽视的问题。如果电池的使用寿命达不到预期的时间,那电池的维护和使用成本就很大。如果电池的安全问题不能保证,那该电池就无法使用。电池的缺点之一就是性能受温度影响较大,电池需要工作在一定的温度范围内,温度过低和过高都会对电池造成不可逆的伤害,削弱电池性能,严重时引起电池内部短路甚至热失控,造成严重事故。因此,保证电池在合适温度范围内,是保证电池使用寿命的必要条件。
相比于空气冷却,现有技术中采用液体冷却的电池的结构更加紧凑,冷却效果更好。如图1至图4中所示,以由圆柱体电池单元组成的电池单元为例,电池单元10的冷却通常采用蛇形扁管的冷却板20,蛇形扁管的冷却板20的上下两块板之间完全分隔,以形成能够对电池10有效冷却的较大的流道。
图2中示出了现有技术的冷却板20的A-A截面示意图,冷却板20内部形成有多个流道201,冷却板20的上侧表面和下侧表面202形成与电池单元换热的换热表面200。每层电池单元20的一个侧面与一个冷却板的一个侧表面相接触进行热交换。如图3和图4中示出了现有技术的冷却板20的换热表面200在电池单元20上与电池单元20相接触部位的示意图。本申请的 发明人发现图1至图4的电池中,一个冷却板搭配两层电池单元,电池中的电池单元的层数只能以偶数层的方式存在,电池的厚度设计受到很大限制,空间适应性不好。如果想实现奇数层的电池单元,就会有一块冷却板的一个侧面不搭载电池单元,存在浪费的问题。或者如图5中所示的三层电池单元的电池结构中,位于上侧和下侧的电池单元只有一个侧面与液冷板进行换热,位于中间层的电池单元其上下两个侧面均与液冷板进行换热,那么中间层电池单元的冷却效果,如图6的B-B视图所示(中间层电池单元与液冷板接触的换热面积双倍于上侧和下侧的电池单元),就会大大强于上侧和下侧的电池单元(参考图4)的冷却效果,从而使得不同层电池单元间存在很大的温度差,会造成电池状态不一致,从而影响电池的整体性能。因此,现有技术的冷却板20不适于实现奇数层电池单元的冷却。
现有技术中还存在另一种电池结构(图中未示出),每层电池单元的两侧均设置采用蛇形扁管的液冷板,可以实现任意层数的电池单元的结构。但本申请的发明人发现该种方式中,最边缘的两个液冷板的一个侧面都不搭载电池单元,存在浪费的问题;并且液冷板的数量要多于电池单元的层数,会增加电池整体的厚度。
为了解决或至少部分地解决现有技术中的电池存在的上述问题以及其他潜在问题,本申请的发明人提出了一种热管理部件和电池,可以实现任意层电池单元的组合,使每层电池单元均匀冷却,还可以节省空间,减少厚度,提高了电池的空间适应性。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的装置,例如,手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等,例如,航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
图7至图17中示出了本申请的一些实施例的热管理部件的结构。
如图1所示,本申请的实施例所提到的热管理部件是用于容纳换热流体以给多个电池单元进行温度调节。这里的换热流体可以是液体或气体,温度调节是指给多个电池单元加热或者冷却。在给电池单元冷却或降温的情况下,该热管理部件用于容纳冷却换热流体以给多个电池单元降低温度,此时,热管理部件也可以称为冷却部件、冷却系统或冷却板等,其容纳的换热流体也可以称为冷却介质或冷却换热流体,更具体的,可以称为换热流体或冷却气体。另外,热管理部件也可以用于加热以给多个电池单元升温,本申 请实施例对此并不限定。可选的,换热流体可以是循环流动的,以达到更好的温度调节的效果。可选的,换热流体可以为水、水和乙二醇的混合液或者空气或者冷媒等。
本申请的实施例所提到的热管理部件的波浪形是由凹凸面连接而成的与电池单元的表面相配合的用于容纳电池单元的表面形状。这里需要说明的是,由于电池单元可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,因此,当涉及到其他形状的电池单元时,热管理部件的波浪形可作出适应性地改变,以与电池单元的表面相适配。其中,热管理部件内的换热流体通道的截面形状也可适应性的改变。
本申请的实施例的热管理单元可以与电池单元表面直接接触进行温度调节。也可以在热管理单元与电池单元表面之间布置导热层,热管理单元通过导热层与电池单元表面间接接触以调节温度。导热层具有良好的导热、绝缘性能,便于热量的传递和绝缘作用,在保证电池单元性能的前提下实现更好的换热。其次由于导热层通常具有一定柔性,可减少电池单元与热管理单元之间的碰撞。导热层可采用弹性橡胶、导热凝脂、导热硅胶等材料。
本申请的实施例所提到的电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单元、方体方形电池单元和软包电池单元,本申请实施例对此也不限定。电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集换热流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集换热流体的表面,未涂敷正极活性物质层的集换热流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集换热流体,未涂敷正极活性物质层的集换热流体作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集换热流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集换热流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集换热流体的表面,未涂敷负极活性物质层的集换热流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集换热流体,未涂敷负极活性物质层的集换热流体作为负极极耳。负极集换热流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正 极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质可以为PP或PE等。此外,电极组件可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。
本申请的实施例所提到的电池单元是指电池正常使用时位于竖直方向同一层的排列布置的多个电池单元。具体地,同一层的多个电池单元11可以沿热管理部件的长度方向Y并列排列设置,在热管理部件的宽度方向X上可以布置一个电池单元。每个电池单元可包括一个电池单体,或包括同轴布置的多个电池单体。属于一个电池单元的多个电池单体之间可以电连接,例如可以串联或者并联连接;属于一个电池单元的多个电池单体之间也可以不电连接。同轴布置的多个电池单体为一排,其轴线方向平行于热管理部件的宽度方向X。每层电池单元的相邻列的电池单元可通过汇流部件进行串联或并联。至少两层电池单元即是指本申请的实施例的电池至少包括沿竖直方向层叠布置的上文中描述的两层电池单元,即还可包括大于两层的电池单元。当然,电池单元也可以为电池单元相对于热管理部件的长度Y方向或宽度方向X倾斜布置的情况等,本申请在此并不做限定。
本申请的实施例所提到的热管理部件为波浪形是指热管理部件沿长度方向Y,通过相邻的弧形外壁拼接形成的波浪形,构造波浪形的凹凸面的大小由相邻列的电池单元的距离进行限定,波浪形的形状随电池单元的外表面形状而定。本申请的实施例所提到的热管理部件的弧形外壁是便于本领域的技术人员更好的理解本申请方案,该弧形可以是任意曲线或直线连续或不连续地组合而成,例如椭圆形、多棱柱形等。
本申请的实施例所提到的温度调节系统指的是用于对电池中的电池单元进行温度调节的系统,通常温度调节系统会作为整车热管理系统或者电池热管理系统的一部分,通过换热流体循环流动对电池单元进行温度调节。
在一些实施例中,结合图7至图17所示,本申请实施例的第一方面,提供一种热管理部件300,包括一组第一换热表面310和一组第二边缘换热表面320。其中一组第一换热表面310包括多个第一换热表面310;多个第一换热表面310用于与位于热管理部件300一侧的多个外侧电池单元13相配合进行温度调节;每个第一换热表面310用于与一个外侧电池单元13相配合进行温度调节;一组第二边缘换热表面320,包括多个第二边缘换热表面320;多个第二边缘换热表面320用于与位于热管理部件300另一侧的多 个中间电池单元14相配合进行温度调节;每个第二边缘换热表面320用于与一个中间电池单元14相配合进行温度调节;其中,每个第一换热表面310的换热面积为第一换热面积S1,每个第二边缘换热表面320的换热面积为第二换热面积S2,第一换热面积S1大于第二换热面积S2。
该实施例中,热管理部件300具有两组换热面积不同的换热表面310、320,可以与电池单元13和14灵活搭配使用,实现在一层中间电池单元14的两侧设置两个热管理部件,一层中间电池单元14中的每个中间电池单元14由两个热管理部件300的两个换热面积较小的第二边缘换热表面320进行换热;而一层外侧电池单元13中的每个外侧电池单元13可与一个热管理部件300的一个换热面积较大的第一换热表面310进行换热,并使中间电池单元14和外侧电池单元13达到基本相同的换热效果。本实施例的热管理部件300可满足具有奇数层电池单元的电池和具有偶数层电池单元的电池的均匀换热的要求,可更加灵活的调节电池的厚度,因此能够增强电池的空间适应性。
在一些实施例中,热管理部件300内形成有第一换热流道34,第一换热流道34用于提供换热流体的运动路径;热管理部件300包括第一侧板31和第二侧板32,第二侧板32与第一侧板31相对设置,并在第一侧板31和第二侧板32之间形成第一换热流道34;其中,一组第一换热表面310形成在第一侧板31上,换热流体通过第一换热表面310对外侧电池单元13进行温度调节;一组第二边缘换热表面320形成在第二侧板32上,换热流体还通过第二边缘换热表面320对中间电池单元14进行温度调节。
通过上述设置,热管理部件300的第一侧板31上设有多个第一换热表面310,至少一个第一换热表面310具有第一换热面积S1;第二侧板32上设有多个第二边缘换热表面320,至少一个第二边缘换热表面320具有第二换热面积S2,第一换热面积S1大于第二换热面积S2,即热管理部件300的第一侧板31和第二侧板32与电池单元进行换热的部位具有不同的换热面积,可实现在一层中间电池单元14的两侧设置两个热管理部件300,一层中间电池单元14由两个热管理部件300的两个换热面积较小的第二边缘换热表面320进行换热;而外侧电池单元13可与一个热管理部件300的一个换热面积较大的第一换热表面310进行换热,并使中间电池单元14和外侧电池单元13达到基本相同的换热效果。这样,本实施例的热管理部件300针 对不同位置的电池单元,可搭配一个热管理部件300的一个第一换热表面310或者两个热管理部件的两个第二边缘换热表面320对一层电池单元进行换热,并达到基本相同的冷却效果,这样可实现任意层电池单元的均匀换热,具有良好的空间适应性,可满足不同的空间使用需求。
在一些实施例中,第一侧板31上的多个第一换热表面310的第一换热面积S1可以彼此相同或者不同;第二侧板32上的多个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2可以彼此相同或者不同。在第一侧板31上的多个第一换热表面310的第一换热面积S1彼此相同,且第二侧板32上的多个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2彼此相同的情况下,前面实施例中所说的第一换热面积S1大于第二换热面积S2,具体指第一侧板31上的多个第一换热表面310的第一换热面积S1均大于第二侧板32上的多个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2。在第一侧板31上的多个第一换热表面310的第一换热面积S1彼此不同,或者第二侧板32上的多个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2彼此不同的情况下,前面实施例中所说的第一换热面积S1大于第二换热面积S2,具体可以为第一侧板31上的多个第一换热表面310中的至少一个第一换热表面310的第一换热面积S1大于第二侧板32上的多个第二边缘换热表面320中的至少一个第二边缘换热表面的第二换热面积S2,或者第一侧板31上的多个第一换热表面310的第一换热面积S1中的平均值大于第二侧板32上的多个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2的平均值。
具体地,以图7和图10中的热管理部件300为例,热管理部件300沿长度方向Y,通过相邻的弧形外壁拼接形成的波浪形。一组第一换热表面310布置在第一侧板31的向热管理部件300的内部凹陷的弧形外壁部分,一组第一换热表面310沿长度方向Y排列,每个第一换热表面310沿宽度方向X布置。一组第二边缘换热表面320布置在第二侧板32的向热管理部件300的内部凹陷的弧形外壁部分,一组第二边缘换热表面320沿长度方向Y排列,每个第二边缘换热表面320沿宽度方向X布置。
在一些实施例中,结合图7所示,本申请实施例的热管理部件300还包括第一进液口36和第一出液口37,第一进液口36和第一出液口37均与热管理部件300内的第一换热流道34相连通。
在一些实施例中,结合图8、图9、图16和图17所示,本申请实施例 的热管理部件300的第一侧板31上的多个第一换热表面310形成于第一侧板31上弧形外壁的一部分,第二边缘换热表面320形成于第二侧板32上弧形外壁的一部分。
下面对换热表面的定义进行说明,以第一换热表面310为例,本申请实施例中其他换热表面如第二边缘换热表面320的定义可参考第一换热表面310。当一个外侧电池单元13与第一侧板31通过直接接触的方式进行热传导式换热时,一个第一换热表面310为第一侧板31与一个外侧电池单元13直接接触的部位。当一个外侧电池单元13与第一侧板31之间布置有导热层时,第一换热表面310为第一侧板31与一个外侧电池单元13通过导热层间接接触进行传导式换热的部位。第一换热表面310可以为一个连续表面,也可以为多个间隔的换热分面组成,换热分面为第一侧板31的局部与一个外侧电池单元13的局部通过导热层间接接触进行传导式换热的部位。具体方式会结合后面的实施例进行具体说明。
在一些实施例中,结合图10所示,热管理部件包括与第一换热流道34连通的第一进液口36和第一出液口37。一个第一换热流道34包括迂回设置的多段流道分段,与在相邻的两段流道分段之间设有隔离部33;第一换热流道34还包括中间流道分段342,相邻的两段流道分段之间通过中间流道分段342相连通。具体如图10中所示,本实施例中一个第一换热流道34设有与第一进液口36相连通的第一段流道分段341,以及与第一出液口37相连通的第二段流道分段343,第一段流道分段341和第二段流道分段343沿热管理部件的长度方向Y延伸,在第一段流道分段341和第二段流道分段343之间设有隔离部33,隔离部33将第一段流道分段341和第二段流道分段343分隔开。中间流道分段342位于隔离部33的边缘,中间流道分段342沿热管理部件的宽度方向X延伸,相邻的第一段流道分段341和第二段流道分段343之间通过中间流道分段342相连通。整体上第一换热流道34形成了迂回的结构,相邻的第一段流道分段341和第二段流道分段343进行180°折叠,使得用于冷却电池单元的冷却空间比较紧凑。一个第一换热流道34的段数根据实际需要冷却的电池尺寸以及实际使用环境决定,一段流道分段的具体数量和具体长度尺寸均不做限制。由于靠近第一进液口36处换热流体温度比较低,靠近第一出液口37处换热流体温度比较高,与一个电池单元(包括外侧电池单元13、中间电池单元14)进行换热的一个换热表面(包括第 一换热表面310和第二边缘换热表面320)中既包括靠近第一进液口36的温度较低的换热分面,又包括靠近第一出液口37的温度较高的换热分面,可以温度中和使得电池单元温度不至于出现极端情况,同时可使靠近第一进液口36、第一出液口37处的电池单元温度和靠近中间流道分段342(位于热管理部件300端部)的电池单元温度不至于相差很多,提升电池单元的温度均匀性。
在一些实施例中,结合图7和图10所示,第一进液口36和第一出液口37之间连线的两侧分别设有一个第一换热流道34。具体的,第一进液口36和第一出液口37设置在热管理部件沿长度方向Y的中间位置,第一进液口36和第一出液口37之间连线的两侧分别布置一个第一换热流道34,两侧的第一换热流道34均与第一进液口36和第一出液口37连通,这样第一进液口36和第一出液口37可以同时为两个第一换热流道34供液。第一进液口36和第一出液口37布置在热管理部件300的中间,在第一进液口36和第一出液口37之间连线的两侧分别布置一个第一换热流道34,可以缩短换热流体的流动距离,而且增加换热流体的并联回路可有效流阻,同时有利于提升热管理部件300的第一进液口36和第一出液口37之间连线的两侧的电池单元的温度一致性。
在一些实施例中,结合图10至图17,对第一换热流道34、第一侧板31和第二侧板32进行说明。
在一些实施例中,如图10中所示,热管理部件300内的一个第一换热流道34被分为了第一段流道分段341、第二段流道分段343和中间流道分段342。其中第一段流道分段341、第二段流道分段343主要用于与电池单元配合进行温度调节。第一段流道分段341与第二段流道分段343具有基本相同的结构,以第一流道分段341为例进行说明。
在一些实施例中,如图10、图11、图16和图17所示,在设有第一段流道分段341的部位,热管理部件300的第一侧板31在第一段流道1分段341对应的位置形成有第一侧流道1分段314,第一侧流道1分段314与外侧电池单元13相配合的部位形成沿长度Y方向排列的多个第一换热表面1分段311。在设有第二段流道分段343的部位,热管理部件300的第一侧板31在第二段流道分段343对应的位置形成有第一侧流道2分段315,第一侧流道2分段315与外侧电池单元13相配合的部位形成沿长度Y方向排列的 多个第一换热表面2分段312。
如图10和图11所示,第一侧流道3100包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第一侧分流道3141-3144和3151-3154,每个第一侧分流道3141-3144和3151-3154与一个外侧电池单元相配合的部分形成第一换热分面3111-3114和3121-3124,第一换热分面3111-3114组成第一换热表面1分段311,第一换热分面3121-3124组成第一换热表面2分段312;第一换热表面1分段311和第一换热表面2分段312共同构成第一换热表面310。即每个第一换热表面310包括多个第一换热分面3111-3114和3121-3124;第一换热面积S1为多个第一换热分面3111-3114和3121-3124的表面积之和。但并不限于此,若第一换热表面1分段311或者更小的第一换热分面3111-3114被用于对一个电池单元进行温度调节,则第一换热表面310也可以为一个第一换热表面1分段311或者更小的第一换热分面3111-3114。
如图14中所示,第二侧流道3200包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道3241-3246和3251-3256,每个第二侧分流道3241-3246和3251-3256与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面3211-3216和3221-3226。第二换热分面3211-3216组成第二换热表面1分段321,第二换热分面3221-3226组成第二换热表面2分段322;第二换热表面1分段321和第二换热表面2分段322共同构成第二换热表面320。即每个第二边缘换热表面320包括多个第二边缘换热分面3211-3216和3221-3226;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面3211-3216和3221-3226的表面积之和。但不限于此,若第二换热表面1分段321或更小的多个第二边缘换热分面3211-3216被用于对一个电池单元进行温度调节,第二边缘换热表面320也可以为第二换热表面1分段321或更小的多个第二边缘换热分面3211-3216。
该实施例中,通过调节第一换热分面3111-3114、3121-3124和第二边缘换热分面3211-3216、3221-3226的表面积和数量,不仅可实现第二换热面积S2小于第一换热面积S1,还可精准地调节第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例,实现更为准确的换热控制。
具体地,如图10、图11、图16和图17中所示。第一侧流道3100包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的两个第一侧流道分段,为第一侧流 道1分段314和第一侧流道2分段315。
第一侧流道1分段314包括多个第一侧分流道,在一些实施例中,第一侧分流道分段314包括四个第一侧分流道,分别为第一侧1分流道3141、第一侧2分流道3142、第一侧3分流道3143和第一侧4分流道3144;四个第一侧分流道3141、3142、3143、3144之间通过若干第一侧分隔部315分隔开来。第一侧分隔部315向热管理部件300的内部凹陷,并距离外侧电池单元一定距离,第一侧分隔部315不与外侧电池单元13形成直接或间接的接触。四个第一侧分流道突出于第一侧板31,每个第一侧分流道与一个外侧电池单元13相配合的部分形成第一换热分面,也就是在每个第一侧分流道的向热管理部件300的内部凹陷的弧形外壁中与外侧电池单元13相配合的部分形成一个第一换热分面,第一换热分面与外侧电池单元13的外形相适配,第一换热分面与外侧电池单元13直接接触或通过导热层间接接触以进行换热。相邻的第一换热分面之间通过第一侧分隔部315彼此间隔开,这样在每个第一侧分流道的向热管理部件300的内部凹陷的弧形外壁中,只有第一换热分面与外侧电池单元13直接接触或通过导热层间接接触以进行换热,而第一侧分隔部315不与外侧电池单元13形成直接或间接的接触,这样通过改变第一换热分面和第一侧分隔部的面积和数量可以调节第一换热表面的换热面积。第二侧分流道分段315也包括四个第一侧分流道,分别为第一侧5分流道3151、第一侧6分流道3152、第一侧7分流道3153和第一侧8分流道3154。即,第一侧流道3100包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的8个第一侧分流道,第一侧1分流道3141、第一侧2分流道3142、第一侧3分流道3143和第一侧4分流道3144和第一侧5分流道3151、第一侧6分流道3152、第一侧7分流道3153和第一侧8分流道3154。
具体地,如图10中所示,一个第一换热表面1分段311包括位于第一侧1分流道3141的第一换热1分面3111、位于第一侧2分流道3142的第一换热2分面3112、位于第一侧3分流道3143的第一换热3分面3113和位于第一侧4分流道3144的第一换热4分面3114。第一换热1分面3111、第一换热2分面3112、第一换热3分面3113和第一换热4分面3114位于第一外侧壁31的同一个凹陷的弧形外壁上,第一换热1分面3111、第一换热2分面3112、第一换热3分面3113和第一换热4分面3114沿宽度X方向排列。 同样地,在设有第二段流道分段343的部位,热管理部件300的第一侧板31在第二段流道分段343对应的位置也形成有第一侧流道2分段315,第一侧流道2分段315与外侧电池单元13相配合的部位形成沿长度Y方向排列的多个第一换热表面2分段312。每个在宽度X方向与一个第一换热表面1分段311并列排列。每个第一换热表面2分段312也包括沿宽度X方向排列的四个第一换热分面3121-3124。第一换热表面2分段312的结构可参考第一换热表面1分段311的结构。
具体地,如图10中所示,宽度X方向并列排列的一个第一换热表面1分段311和一个第一换热表面2分段312组成了一个第一换热表面310。也就是说第一换热表面310布置在第一段流道分段341和第二段流道分段343上。一个第一换热表面310由8个第一换热分面3111-3114、3121-3124组成。但并不限于此,第一换热表面的分段数量和分面数量取决于流道分段的数量和每个流道分段中的第一侧流道分段的数量,可根据实际需要冷却的电池尺寸以及实际使用环境决定,均不作具体限制。一个第一换热表面310与一个外侧电池单元13配合进行温度调节,一个外侧电池单元13可包括一个电池单体,或包括同轴布置的多个电池单体。
由以上实施例可知,如图10中所示,一个第一换热表面310的第一换热面积S1为与一个外侧电池单元13相配合进行温度调节的多个第一换热分面的表面积之和。具体地,一个第一换热表面310的第一换热面积S1为一个第一换热表面1分段311的四个第一换热分面3111-3114和一个第一换热表面2分段312的四个第一换热分面3121-3124的表面积之和。
在一些实施例中,每个第一换热表面310具有第一换热宽度W1,每个第二边缘换热表面320具有第二换热宽度W2,第一换热宽度W1大于第二换热宽度W2;其中,第一换热宽度W1为多个第一换热分面的宽度之和,第二换热宽度W2为多个第二边缘换热分面的宽度之和;第二换热宽度W2与第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
该实施例中,通过调节第一换热表面320的第一换热宽度W1与第二边缘换热表面320的第二换热宽度W2的比值来实现第一换热面积与第二换热面积的比例调节。其中第一换热表面310的第一换热宽度W1的调节是通过调节第一换热分面的宽度和数量实现的,第二边缘换热表面320的第二换热宽度W2的调节是通过调节第二边缘换热分面的宽度和数量实现的。通过第 一换热宽度W1和第二换热宽度比值W2的控制可以简单的实现第一换热面积S1与第二换热面积S2的比例调节。下面结合附图具体说明。
在一些实施例中,如图11和图12中所示,在一个第一换热表面1分段311中,在长度Y方向上,第一侧1分流道3141、第一侧2分流道3142、第一侧3分流道3143和第一侧4分流道3144的宽度均保持不变。第一换热1分面3111具有第一分宽度W11,第一换热2分面3112具有第二分宽度W12、第一换热3分面3113具有第三分宽度W13,第一换热4分面3114具有第四分宽度W14。第一分宽度W11、第二分宽度W12、第三分宽度W13和第四分宽度W14可以相同,也可以不同,不做限制。例如,图12中,第二分宽度W12、第三分宽度W13可大于第一分宽度W11和第四分宽度W14。这样,一个第一换热表面310的宽度为多个第一换热分面的宽度之和。第一换热表面2分段312的结构与第一换热1分面3111的结构相同或者对称。具体地,图10中,一个第一换热表面310的宽度为一个第一换热表面1分段311的四个换热分面3111-3114和一个第一换热表面2分段312的四个换热分面3121-3124的宽度之和。通过改变第一换热分面和第一侧分隔部的宽度和数量可以调节第一换热表面310的宽度。
在一些实施例中,一个换热表面分段对应的侧分流道沿长度Y方向上其宽度可能会是变化的,不是固定值。此时一个第一换热分面的第一宽度为其在长度Y方向上的平均宽度,一个第一换热表面310的宽度为多个第一换热分面的平均宽度之和。
如图14中所示,第二侧流道3200包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的两个第二侧流道分段,为第二侧流道1分段324和第二侧流道2分段325。第二侧流道3200与第一侧流道3100相配合形成第一换热流道34。
具体地,如图13至图17中所示。每个第二侧流道1分段324包括多个第二侧分流道,在一些实施例中,一个第二侧分流道1分段324包括六个第二侧分流道,分别为第二侧1分流道3241、第二侧2分流道3242、第二侧3分流道3243、第二侧4分流道3244、第二侧5分流道3245、第二侧6分流道3246;六个第二侧分流道之间通过若干第二侧分隔部325和326分隔开来。第二侧分隔部325、326向热管理部件的内部凹陷,并距离中间电池单元14一定距离,第二侧分隔部325、326不与中间电池单元14形成直接或间接的接触。六个第二侧分流道突出于第二侧板32,每个第二侧分流道与一 个中间电池单元14相配合的部分形成第二边缘换热分面,也就是在每个第二侧分流道的向热管理部件300的内部凹陷的弧形外壁中与中间电池单元14相配合的部分形成一个第二边缘换热分面。相邻的第二边缘换热分面之间通过第二侧分隔部325、326彼此间隔开,这样在每个第一侧分流道的向边缘热管理部件的内部凹陷的弧形外壁中,只有第二边缘换热分面与中间电池单元14直接接触或通过导热层间接接触以进行换热,而第二侧分隔部325、326不与中间电池单元14形成直接或间接的接触,这样通过改变第二边缘换热分面和第二侧分隔部的面积和数量可以调节第二边缘换热表面的换热面积。同样的,一个第二侧分流道2分段325也包括六个第二侧分流道,分别为第二侧7分流道3251、第二侧8分流道3252、第二侧9分流道3253、第二侧10分流道3254、第二侧11分流道3255、第二侧12分流道3256。也就是说,第二侧流道3200包括包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的第二侧1分流道3241、第二侧2分流道3242、第二侧3分流道3243、第二侧4分流道3244、第二侧5分流道3245、第二侧6分流道3246、第二侧7分流道3251、第二侧8分流道3252、第二侧9分流道3253、第二侧10分流道3254、第二侧11分流道3255、第二侧12分流道3256这12个第二侧分流道。
在一些实施例中,如图13至图17所示,在设有第一段流道分段341的部位,热管理部件300的第二侧板32在第一段流道分段341对应的位置形成有第二侧流道1分段324,第二侧流道1分段324与一个中间电池单元14相配合的部位形成沿长度Y方向排列的多个第二边缘换热表面1分段321。在设有第二段流道分段343的部位,热管理部件300的第二侧板32在第二段流道分段343对应的位置形成有第二侧流道2分段325,第二侧流道2分段325与一个中间电池单元14相配合的部位形成沿长度Y方向排列的多个第二边缘换热表面2分段322。
如图14中所示,并列排列的一个第二边缘换热表面1分段321和一个第二边缘换热表面2分段322组成了一个第二边缘换热表面320。
具体地,如图14中所示,一个第二边缘换热表面1分段321包括位于第二侧1分流道3241的第二换热1分面3211、位于第二侧2分流道3242的第二换热2分面3212、位于第二侧3分流道3243的第二换热3分面3213、位于第二侧4分流道3244的第二换热4分面3214、位于第二侧5分流道 3245的第二换热5分面3215、位于第二侧6分流道3246的第二换热6分面3216。第二换热1分面3211、第二换热2分面3212、第二换热3分面3213、第二换热4分面3214、第二换热5分面3215、第二换热6分面3216位于第二外侧壁32的同一个凹陷的弧形外壁上,第二换热1分面3211、第二换热2分面3212、第二换热3分面3213、第二换热4分面3214、第二换热5分面3215、第二换热6分面3216沿宽度X方向排列。同样地,在设有第二段流道分段343的部位,热管理部件300的第二侧板32在第二段流道分段343对应的位置也形成有第二侧流道2分段325,第二侧流道2分段325与中间电池单元14相配合的部位形成沿长度Y方向排列的多个第二边缘换热表面2分段322。每个第二边缘换热表面2分段322也包括沿宽度X方向排列的六个第二边缘换热分面3221-3226。第二边缘换热表面2分段322的结构可参考第二边缘换热表面1分段321的结构。
具体地,如图14中所示,并列排列的一个第二边缘换热表面1分段321和一个第二边缘换热表面2分段322组成了一个第二边缘换热表面320。也就是说第二换热表面320布置在第一段流道分段341和第二段流道分段343上。一个第二边缘换热表面320由12个第二边缘换热分面3211-3216、3221-3226组成。但并不限于此,第二边缘换热表面320的分段数量和分面数量取决于流道分段的数量和每个流道分段中的第二侧流道分段的数量,可根据实际需要冷却的电池尺寸以及实际使用环境决定,均不作具体限制。一个第二边缘换热表面320与一个中间电池单元14配合进行温度调节,一个中间电池单元14可包括一个电池单体,或包括多个电池单体。
由以上实施例可以得知,一个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2为与一个中间电池单元14相配合进行温度调节的多个第二边缘换热分面的表面积之和。具体地,一个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2为一个第二边缘换热表面1分段321的六个第二边缘换热分面3211-3216和一个第二边缘换热表面2分段322的六个第二边缘换热分面3221-3226的表面积之和。
在一些实施例中,如图15中所示,在一个第二边缘换热表面1分段321中,在长度Y方向上,第二侧1分流道3241、第二侧2分流道3242、第二侧3分流道3243、第二侧4分流道3244、第二侧5分流道3245、第二侧6分流道3246的宽度保持不变。第二换热1分面3211具有第一分宽度W21, 第二换热2分面3212具有第二分宽度W22、第二换热3分面3223具有第三分宽度W23,第二换热4分面3214具有第四分宽度W24,第二换热5分面3225具有第五分宽度W25,第二换热6分面3216具有第六分宽度W26。第一分宽度W21、第二分宽度W22、第三分宽度W23、第四分宽度W24、第五分宽度W25、第六分宽度W26可以相同,也可以不同,不做限制。这样,一个第二边缘换热表面320的宽度为多个第二边缘换热分面的宽度之和。具体地,图15中,一个第二边缘换热表面320的宽度为一个第二边缘换热表面1分段321的六个换热分面3211-3216和一个第二边缘换热表面2分段的六个换热分面3221-3226的宽度之和。通过改变第二边缘换热分面和第二侧分隔部325、326的宽度和数量可以调节第二边缘换热表面320的宽度。
在一些实施例中,一个换热表面分段的侧分流道沿长度Y方向上其宽度可能会是变化的,而非固定值。此时一个第二边缘换热分面的宽度为第二边缘换热分面在长度Y方向上的平均宽度,一个第二边缘换热表面的宽度为多个第二边缘换热分面的平均宽度之和。
在一些实施例中,第一换热流道34包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个子流道,每个子流道包括至少一个第一侧分流道和至少一个第二侧分流道,构成一个子流道的第一侧分流道和第二侧分流道相互连通。
该实施例中,通过将部分第一侧分流道和多个第二侧分流道设置为相互连通,使第一换热流道34分为了多个子流道,每个子流道内的换热流体可同时对第一侧板和第二侧板进行换热,简化了第一换热流道34的设计,便于热管理部件的制造。
图16、图17中以第一流道分段341为例进行说明。第二流道分段343与第一流道分段具有相同的结构。通过将部分第一侧分流道3100和多个第二侧分流道3200设置为相互连通,使第一换热流道34分为了多个子流道,每个子流道内的换热流体可同时对第一侧板31和第二侧板32进行换热,简化了第一换热流道34的设计,便于热管理部件300的制造。在一些实施例中,构成一个子流道的至少一个第一侧分流道3100的换热面积之和大于至少一个第二侧分流道3200的换热面积之和。在一些实施例中,构成一个子流道的至少一个第一侧分流道3100的宽度之和大于至少一个第二侧分流道3200的宽度之和。
具体地,第一侧板31上设有第一侧隔离部313,第二侧板32上设有第二侧隔离部323,第一侧隔离部313与第二侧隔离部323向热管理部件300内部凹陷并相连接组成隔离部33,将热管理部件300分成隔开的第一段流道分段341和第二流道分段343。
在一些实施例中,如图16和图17中所示,第一侧板31的第一侧流道3100,和第二侧板32的第二侧流道3200组合成了第一换热流道34。具体地,第一换热流道34可包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个子流道。第一流道分段341为例,第一流道分段341包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个子流道,分别为第1子流道3411、第2子流道3412、第3子流道3413、第4子流道3414。第二流道分段343的结构可参考第一流道分段341的结构。构成一个子流道的第一侧分流道3100和第二侧分流道3200相互连通。
在一些实施例中,第一侧流道3100包括包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第一侧分流道,每个第一侧分流道与一个外侧电池单元相配合的部分形成第一换热分面;每个第一换热表面包括多个第一换热分面。第二侧流道3200包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热分面;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面的表面积之和。
该实施例中,第一侧流道3100被分为了多个第一侧分流道,第一换热面积S1为多个第一换热分面的表面积之和;第二侧流道3200被分为了多个第二侧分流道,第二换热面积S2为多个第二侧分流道的第二边缘换热分面的表面积之和;通过调节第一换热分面和第二边缘换热分面的表面积和数量,不仅可实现第二换热面积S2小于第一换热面积S1,还可精准地调节第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例,实现更为准确的换热控制。
具体如图16和图17中所示,以第一侧板31的第一段流道分段341为例,第二流道分段343与第一流道分段341具有相似的结构。
第一侧板31的第一段流道分段341上设有沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的四个第一侧分流道,分别为第一侧1分流道3141、第一侧2分 流道3142、第一侧3分流道3143和第一侧4分流道3144。第二侧板32的第一段流道分段341上设有六个第二侧分流道,分别为第二侧1分流道3241、第二侧2分流道3242、第二侧3分流道3243、第二侧4分流道3244、第二侧5分流道3245、第二侧6分流道3246。
当第一外侧版31与第二侧板32组装到一起后,将第一段流道分段341分为了四个子流道,分别为第1子流道3411、第2子流道3412、第3子流道3413、第4子流道3414。其中,第1子流道3411为第一侧1分流道3141和第二侧1分流道3241相互连通组合而成,且第一侧1分流道3141的宽度W11大于或等于第二侧1分流道3241的宽度W21,第一侧1分流道3141的换热面积也大于或等于第二侧1分流道3241的换热面积;第2子流道3412由第一侧2分流道3142与第二侧2分流道3242和第二侧3分流道3243分别连通组成。需要说明的是,如图17中所示,虽然第二侧分隔部326将第二侧2分流道3242和第二侧3分流道3243分隔开,但第二侧分隔部326并未全部连接到第一侧板31上,并且第一侧2分流道3142的宽度W12要大于第二侧2分流道3242和第二侧3分流道3243的宽度之和W22+W23,所以第一侧2分流道3142、第二侧2分流道3242、第二侧3分流道3243三者均相互连通组成第2子流道3412;第一侧2分流道3142的换热面积也要大于第二侧2分流道3242和第二侧3分流道3243的换热面积之和。
同理,第3子流道3413由第一侧3分流道3143与第二侧4分流道3244和第二侧5分流道3245彼此连通组成,且第一侧3分流道3143的宽度W13要大于第二侧4分流道3244和第二侧5分流道3245的宽度之和W24+W25;第4子流道3414为第一侧4分流道3144和第二侧6分流道3246相互连通组合而成,且第一侧4分流道3144的宽度W14大于第二侧6分流道3246的宽度W26。也就是说构成一个子流道的第一侧分流道和第二侧分流道相互连通。
通过对比图16和图17可以看出,一个第一换热表面310的总宽度即第一换热宽度W1为一个第一换热表面1分段311的四个换热分面3111-3114和一个第一换热表面2分段312的四个换热分面3121-3124的宽度之和,在一些实施例中,第一换热宽度W1可以认为是2倍的第一换热表面1分段311的四个换热分面3111-3114的宽度之和,W1=2*(W11+W12+W13+W14)。
一个第二边缘换热表面320的总宽度即第二换热宽度W2为一个第二边缘换热表面1分段321的六个换热分面3211-3216和一个第二边缘换热表面2分段的六个换热分面3221-3226的宽度之和,在一些实施例中,第二换热宽度W2可以认为是2倍的第二边缘换热表面1分段321的六个换热分面3211-3216的宽度之和,W2=2*(W21+W22+W23+W24+W25+W26)。在W11+W12+W13+W14>W21+W22+W23+W24+W25+W26情况下,至少一个第一换热表面310的第一换热宽度W1大于至少一个第二边缘换热表面320的第二换热宽度W2,W1>W2。
而在每个电池单元与热管理部件300的第一换热表面310和第二边缘换热表面320在长度Y方向的直接接触或者间接接触的长度基本相同的情况下,一个第一换热表面310的第一换热面积S1为一个第一换热表面1分段311的四个换热分面3111-3114和一个第一换热表面2分段312的四个换热分面3121-3124的换热面积之和。一个第二边缘换热表面320的第二换热面积S2为一个第二边缘换热表面1分段321的六个换热分面3211-3216和一个第二边缘换热表面2分段的六个换热分面3221-3226的换热面积之和。在第一换热表面310的总宽度大于第二边缘换热表面320的总宽度的情况下,第一换热面积S1也大于第二换热面积S2,S1>S2。
此外,参考图18和19,图18中示出了沿Y方向侧视图所示,外侧电池单元13表面与第一换热表面310与进行传导式换热的局部示意图;图19中示出了沿Y方向侧视图所示,中间电池单元14表面与第二边缘换热表面320与进行传导式换热的局部示意图;由图18和19也可看出,第一换热宽度W1大于第二换热宽度W2,W1>W2;第一换热面积S1也大于第二换热面积S2,S1>S2。
在本实施例中,通过调节第一侧板31和第二侧板32上的分流道的宽度/面积和分流道的数量,可精准地调节第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积与第一换热面积之间的比例,实现更为准确的换热控制,进而实现了热管理部件的两个侧板31和32即使搭配相同型号的电池单元,在第一侧板31和第二侧板32处对电池单元也能形成不同的冷却效果。此外,通过将部分第一侧分流道和第二侧分流道设置为连通使第一换热流道34内的换热流体可同时对第一侧板31和第二侧板32外的电池单元进行换热,简化了第一换热流道34的设计,便于 热管理部件的制造。当然,如果在第一侧板31和第二侧板32之间再设置隔板使得第一侧流道和第二侧流道不连通,各自形成独立的第一换热流道34也是可以的。
在一些实施例中,第二换热宽度W2与第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间,例如,W2/W1可以在0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85之间选择,但并不限于这些具体数值。
在一些实施例中,第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。S2/S1可以在0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85之间选择,但并不限于这些具体数值。
在一些图中未示出实施例中,在第一侧板31也可以只形成一个第一侧流道3100,第一侧流道3100内不再设置分流道。第二侧板32的第二侧流道3200还可如前面实施例中所示包括间隔设置的多个第二侧分流道,一个第一侧流道3100连通所有的第二侧分流道。每个第二侧分流道与一个中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热分面;第二换热面积S2为多个第二边缘换热分面的表面积之和。第一侧流道3100为一个,第二侧流道3200被分为了多个第二侧分流道,第二换热面积S2为多个第二侧分流道的第二边缘换热分面的表面积之和;通过调节第二边缘换热分面的表面积和数量,不仅可实现第二换热面积小于第一换热面积,还可精准地调节第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第二换热面积S2与第一换热面积S1之间的比例,实现更为准确的换热控制。
在一些实施例中,一个第一侧流道3100与多个第二侧分流道相互连通形成第一换热流道34。该实施例中,通过将一个第一侧流道3100和多个第二侧分流道设置为相互连通,使第一换热流道34内的换热流体可同时对第一侧板31和第二侧板32进行换热,简化了第一换热流道34的设计,便于热管理部件300的制造。
在一些实施例中,每个第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,第一换热宽度W1大于第二换热宽度W2;其中,第一换热宽度W1为第一换热表面的宽度;第二换热宽度W2为多个第二边缘换热分面的宽度之和;第二换热宽度W2与第一换热宽度W1 的比值在0.1-0.9之间。这样设置也可以实现每个第一换热表面的第一换热宽度W1大于每个第二边缘换热表面的第二换热宽度W2,W1>W2;第一换热面积S1也大于第二换热面积S2,S1>S2。这样可以简化第一换热流道34的设计,便于热管理部件的制造。当然,如果在第一侧板31和第二侧板32之间再设置隔板使得第一侧流道和第二侧流道不连通,各自形成独立的第一换热流道34也是可以的。
在一些实施例中,热管理部件300上还设有第一絮流部316,第一絮流部316设置在第一侧流道3100和/或第二侧流道3200中,第一絮流部316用于对流经第一侧流道3100和/或第二侧流道3200中的换热流体产生絮流。通过在第一侧流道3100和/或第二侧流道中设置第一絮流部316,可对流经第一侧流道3100和/或第二侧流道3200中的换热流体进行絮流,提高换热流体的换热效果。
具体地,如图10、11、12和17中所示的一个实施例中,在第2子流道3412、第3子流道3413对应的第一侧板31上,设有多个第一絮流部316,第一絮流部316自第一侧2分流道3142、第一侧3分流道3143向热管理部件300的内部突出,第一絮流部316可以与相对的第二侧板32上的第二侧分隔部326相接触,也可以与第二侧分隔部326之间存在一定间隙。第一絮流部316可以对第2子流道3412、第3子流道3413进行充分的絮流,使第一换热流道34内的换热流体温度均匀,从而使电池单元的温度调节更均匀。第一絮流部316在第2子流道3412、第3子流道3413的长度方向Y上设置多个,在一些实施例中,多个第一絮流部316在宽度方向X上还可以错开设置。第一絮流部316也可设在第二侧板的第二侧分流道中。
在一些实施例中,第一絮流部316设置在第一侧流道和/或第二侧流道中未与电池单元相配合的部位。如果将第一絮流部316设置在与电池单元相配合的部位,第一絮流部316可能会占据第一换热表面和/或第二边缘换热表面的表面积,进而影响换热效果。将第一絮流部316设置在未与电池单元相配合的部位,第一絮流部316不会对第一换热面积S1和第二换热面积S2造成影响,并可在下游的第一换热表面310和/或第二边缘换热表面320处形成絮流,提高换热效果。具体地,如图10中所示,第一絮流部316设置在第一侧板31的弧形外壁的向远离热管理部件300方向突出的部分,该部分不与电池单元配合,这样,第一絮流部316不会对第一换热面积S1和第二换 热面积S2造成影响。
图20-图29示出了本申请实施例的第二方面所提供的电池结构。其中,图20-图29所示的实施例中的边缘热管理部件400和500与本申请实施例第一方面提供的热管理部件300的结构相同,其具体结构参见上面实施例的描述。
本申请实施例的电池,包括至少三层电池单元和温度调节系统。其中,至少三层电池单元,包括两层外侧电池单元和至少一层中间电池单元,至少一层中间电池单元位于两层外侧电池单元之间;每层外侧电池单元和每层中间电池单元均包括多个电池单元;温度调节系统,用于与外侧电池单元以及与中间电池单元进行热交换;温度调节系统包括两组第一换热表面和多组第二换热表面,每组第一换热表面包括多个第一换热表面,每组第二换热表面包括多个第二换热表面;第一换热表面和第二换热表面可与温度调节系统内部的换热流体进行热交换;其中,温度调节系统被配置为使得:每层外侧电池单元的一个侧面与一组第一换热表面配合进行温度调节;其中每个外侧电池单元的一个侧面与一组第一换热表面中的一个第一换热表面配合进行温度调节,至少一个第一换热表面具有第一换热面积S1;每层中间电池单元设置于两组第二换热表面之间,每层中间电池单元的相反的两个侧面分别与相邻的一组第二换热表面配合进行温度调节;每个中间电池单元的相反的两个侧面分别与相邻的一个第二换热表面配合进行温度调节;第一换热面积S1大于至少一个第二换热表面的换热面积。
该实施例中,温度调节系统包括两组第一换热表面和多组第二换热表面,对两层外侧电池单元和至少一层中间电池单元进行换热,其中,每层外侧电池单元的一个侧面与一组第一换热表面进行热交换,即每个外侧电池单元与温度调节系统通过第一换热面积进行换热;每层中间电池单元的相反的两个侧面分别与相邻的一组第二换热表面进热交换,即每个中间电池单元与温度调节系统通过2个第二换热表面的换热面积的换热面积进行热交换。进而可以实现奇数层电池单元的电池和偶数层电池单元的电池的搭建,进而可以更加自由的设计电池的层数和厚度,具有更好的空间适应性。此外,由于第一换热面积大于第二换热表面的换热面积,可以实现中间电池单元与外侧电池单元冷却效果的自由调节。通过改变第一换热面积与第二换热表面的换热面积的比值,可以使外侧电池单元与中间电池单元获得较为接近的冷却效 果,降低电池单元间的温度差,使电池状态一致,提高电池的整体性能。
在一些实施例中,同一层的多个外侧电池单元可以沿热管理部件的长度方向Y并列排列设置,在热管理部件的宽度方向X上可以布置一个外侧电池单元。每个外侧电池单元可包括一个电池单体,或包括同轴布置的多个电池单体。属于一个外侧电池单元的多个电池单体之间可以电连接,也可以不电连接。每层外侧电池单元的相邻列的电池单元可通过汇流部件进行串联或并联。每层中间电池单元的结构可参考每层外侧电池单元的结构。
在一些实施例中,第二换热表面的换热面积与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。
在一些实施例中,如图20-24中所示,本实施例的电池包括三层电池单元和温度调节系统1000。如图20所示,其中,三层电池单元包括两层外侧电池单元13、15和一层中间电池单元14,两层外侧电池单元13、15和一层中间电池单元14相平行;每层外侧电池单元13、15均包括多个外侧电池单元13、15;1层中间电池单元14包括多个中间电池单元14;温度调节系统1000包括两个平行设置的边缘热管理部件400、500。图20-24中所示的边缘热管理部件400、500结构与图7-17中的热管理部件300的结构相同,不再重复说明。
具体地,在边缘热管理部件400的第一侧板41上形成一组前述的温度调节系统1000的第一换热表面410,边缘热管理部件500的第一侧板51上也形成一组前述的温度调节系统1000的第一换热表面510,边缘热管理部件400、500的第一换热表面410、510与图7-图11、16、17中的第一换热表面310的结构相同,具有第一换热面积S1。前述的温度调节系统1000的多组第二换热表面包括两组分别形成在两个边缘热管理部件400、500的第二侧板42、52上的第二边缘换热表面420、520;第二边缘换热表面420、520与图13-17中的第二边缘换热表面320的结构相同;第二边缘换热表面420、520具有第二换热面积S2。
两个边缘热管理部件400、500的两个第二侧板42、52相邻,且两个第一侧板41、51相反向;在两个边缘热管理部件400、500的第一侧板41、51上分别设有一层的外侧电池单元13、15,每个外侧电池单元15、13的一个侧面与对应的一个第一换热表面410、510相配合;在两个边缘热管理部件400、500之间设有一层中间电池单元14,每个中间电池单元14的两个相反 的侧面分别与两个边缘热管理部件400、500的一个第二边缘换热表面420、520相配合。
这样,参考图21和图22,图21中示出了沿Y方向侧视图所示中间电池单元14与两个热管理部件400、500进行温度调节配合部位的局部示意图,中间电池单元14的上侧面与上面的边缘热管理部件400的第二侧板42的第二边缘换热表面420进行换热,换热面积为第二换热面积S2;中间电池单元14的下侧面与上面的边缘热管理部件500的第二侧板52的第二边缘换热表面520进行换热,换热面积也为第二换热面积S2,所以中间电池单元14与两个边缘热管理部件400、500的总换热面积为两倍的第二换热面积2S2;图19中示出了沿Y方向侧视图所示外侧电池单元13与一个热管理部件500进行温度调节配合部位的局部示意图,外侧电池单元13表面与下部的边缘热管理部件500的第一侧板51的第一换热表面510与进行传导式换热,总换热面积为第一面积为S1。最上面一层外侧电池单元中,一个外侧电池单元15与边缘热管理部件400的总换热面积同外侧电池单元13的总换热面积相同,也为S1。
根据第一方面实施例,第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。S2/S1可以在0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85之间。因此在本实施例的电池中,中间电池单元与外侧电池单元的总换热面积比2S2/S1可在0.2-1.8之间。在一些实施例中,2S2/S1可以为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7等,但并不限于这些具体值。中间电池单元14与外侧电池单元13、15的总换热面积比2S2/S1可以根据实际需要选择合适的范围。例如,当中间电池单元14与外侧电池单元13、15采用相同型号的电池时,2S2/S1可以在0.3-1.2之间,例如例如0.4-1.0之间或者0.3-0.6之间,或者0.6-0.8之间,这样可以使中间电池单元14与外侧电池单元13、15得到基本相同的冷却效果,使中间电池单元14与外侧电池单元13、15的温度和性能保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。再例如,当中间电池单元14的散热效果较差,或者中间电池单元14与外侧电池单元13、15型号不一致等情况,中间电池单元14需要更强的冷却效果时,2S2/S1也可以在1.2-1.8之间,例如1.3-1.6或1.4-1.5之间,这样中间电池得到更强的温度调节性能,进而使中间电池单元14与外侧电池单元13、15的温度和性能 保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。因此,本实施例的电池,通过调节2S2/S1的比例,可以实现中间电池单元14与外侧电池单元13、15冷却效果的自由调节,可以兼容不同类型的电池,满足不同部位电池的不同的温度调节性能需求。此外,还能实现奇数层电池的搭配,并使每个热管理部件的两个侧板都用于对电池单元进行温度调节,并且热管理部件的数量比电池单元的层数要少一层,减少了电池的整体厚度,具有更好的空间适应性。
在一些实施例中,如图23、24中所示,两个边缘热管理部件400、500换热流体连通。具体地,边缘热管理部件400上设有第一进液口46、第一出液口47。第一进液口46、第一出液口47与图10中的进液口36和出液口37结构相同,在此基础上,边缘热管理部件400还设有第二出液口48、第二进液口49,其中,第二出液口48与第一进液口46连通,第二进液口49与第一出液口47相连通。下方的边缘热管理部件500上设有第三进液口56和第三出液口57,然后第三进液口56与第二出液口48相连通,第三出液口57与第二进液口49相连通,进而将两个边缘热管理部件400、500换热流体连通。这样两个热管理部件400、500连入相同的热管理系统,可简化管路,降低成本,使电池结构更紧凑。但将两个边缘热管理部件400、500换热流体连通的方式并不限于图23、图24的方式,两个边缘热管理部件400、500换热流体连通的方式可以是串联连接也可以是并联连接,本申请均不做限制。
在一些实施例中,如图25中所示,电池单元为四层以上,包括两层外侧电池单元13、15和至少两层中间电池单元。温度调节系统2000包括两个平行设置的边缘热管理部件400、500,和至少一个中间热管理部件600。其中,至少一个中间热管理部件600设置在两个边缘热管理部件400、500之间,中间热管理部件600与边缘热管理部件400、500均平行设置;两个边缘热管理部件400、500的两个第二侧板41、51分别与一个中间热管理部件600的一个第三侧板61、62相邻;两个边缘热管理部件400、500的两个第一侧板41、51相反向;
在两个边缘热管理部件400、500的第一侧板41、51上分别设有一层外侧电池单元13、15,外侧电池单元13、15与对应的第一侧板41、51的第一换热表面相配合410和510,具体配合方式同图20、图22,在此不再重复说 明。
每个边缘热管理部件400、500与相邻的一个中间热管理部件600之间设有一层中间电池单元;在与边缘热管理部件400相配合的一层中间电池单元中,每一个中间电池单元的两个侧面分别与边缘热管理部件400、500的第二侧面42、52的第二边缘换热表面420、520相配合,以及一个中间热管理部件600的第三侧板61的第二中间换热表面610相配合,和/或
在每相邻的两个中间热管理部件600之间还设有一层中间电池单元17,在两侧均与中间热管理部件600配合的一层中间电池单元17中,每一个中间电池单元17的两个侧面分别与两个中间热管理部件600的相对的第三侧板62的第二中间换热表面610相配合。
相比较于图20的实施例,图25中实施例的区别在于增加了至少一个中间热管理部件600和至少一层中间电池单元。中间热管理部件600的个数为电池单元的层数减3。
下面对具有中间热管理部件600的电池的结构进行具体说明。
在一些实施例中,如图25中所示,电池具有四层电池单元,包括两层外侧电池单元13、15和两层中间电池单元14、16,温度调节系统2000包括两个边缘热管理部件400、500和一个中间热管理部件600。其中,一个中间热管理部件600设置在两个边缘热管理部件400、500之间,中间热管理部件与边缘热管理部件均平行设置;两个边缘热管理部件400、500的两个第二侧板42、52分别与一个中间热管理部件600的一个第三侧板61、62相邻;两个边缘热管理部件400、500的两个第一侧板41、51相反向;在两个边缘热管理部件400、500的第一侧板41、51上分别设有一层外侧电池单元13、15,外侧电池单元13、15与对应的第一侧板41、51的第一换热表面相配合,具体结构和配合方式同图20、图22,在此不再重复说明。
另一方面,如图25所示,每个边缘热管理部件400、500与相邻的一个中间热管理部件600之间设有一层中间电池单元14、16;在与边缘热管理部件400、600相配合的一层中间电池单元14、16中,每一个中间电池单元14、16的一个侧面分别与边缘热管理部件400、500的第二侧面42、52的第二边缘换热表面420、520相配合,以及每一个中间电池单元14、16的另一个侧面分别与一个中间热管理部件600的第三侧板61的第二中间换热表面610相配合。
如图26所示,具体以中间电池单元16为例,中间电池单元16的上侧面与上面的边缘热管理部件400的第二侧板42的第二边缘换热表面420进行换热,换热面积为第二换热面积S2;中间电池单元14的下侧面与上面的中间热管理部件600的第三侧板61的第二中间换热表面610进行换热,换热面积为第三换热面积S3,所以中间电池单元16与一个边缘热管理部件400和一个中间热管理部件600的总换热面积为第二换热面积S2与第三换热面积S3的和S2+S3。而外侧电池单元13、15与边缘热管理部件的换热面积为S1。中间电池单元14的情况可参考中间电池单元16。
由于第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间,第三换热面积S3与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。因此在本实施例的电池中,中间电池单元14、16与外侧电池单元13、15的总换热面积比为第一换热面积S2与第二换热面积S3之和与第一换热面积S1的比值(S2+S3)/S1可在0.2-1.8之间。在一些实施例中,(S2+S3)/S1可以为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7等,但并不限于这些具体值。中间电池单元14、16与外侧电池单元13、15的总换热面积比(S2+S3)/S1可以根据实际需要选择合适的范围。例如,当中间电池单元14与外侧电池单元13、15采用相同型号的电池时,(S2+S3)/S1可以在0.3-1.2之间,例如0.4-1.0之间或者0.3-0.6之间,或者0.6-0.8之间,这样可以使中间电池单元14、16与外侧电池单元13、15得到基本相同的冷却效果,使中间电池单元14、16与外侧电池单元13、15的温度和性能保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。再例如,当中间电池单元14、16的散热效果较差,或者中间电池单元14、16与外侧电池单元13、15型号不一致等情况,中间电池单元14、16需要更强的冷却效果时,(S2+S3)/S1也可以在1.2-1.8之间,例如1.3-1.6或1.4-1.5之间,这样中间电池得到更强的温度调节性能,进而使中间电池单元14与外侧电池单元13、15的温度和性能保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。
因此,本实施例的电池,通过调节(S2+S3)/S1的比例,可以实现中间电池单元14、16与外侧电池单元13、15冷却效果的自由调节,可以兼容不同类型的电池,满足不同部位电池的不同的温度调节性能需求。此外,通过使用中间热管理部件,电池可以实现四层以上的奇数层或偶数层电池单元的温度调节,电池成组方式更灵活,并使每个热管理部件的两个侧板都用于对 电池单元进行温度调节,并且热管理部件的数量比电池单元的层数要少一层,减少了电池的整体厚度,具有更好的空间适应性。此外,第二换热面积S2与第三换热面积S3可以相同,也可以不同,这样通过搭配不同的边缘热管理部件和中间管理部件,调整第一换热面积S1、第二换热面积S2、第三换热面积S3的大小和比例关系,可以满足各种形式的电池单元搭配组合的方式,并可针对各层电池冷却单元的温度调节性能需求的不同,以及热管理部件中换热流体在各个位置的温度差异,进行差异化的设计和更精准的温度调节控制,进而使中间电池单元14与外侧电池单元13、15的温度和性能保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。
在一些实施例中,两个边缘热管理部件400、500和中间热管理部件600换热流体连通,换热流体连通的方式可以是串联连接也可以是并联连接,本申请实施例均不做限制。当然,两个边缘热管理部件400、500和中间热管理部件也可以互不连通,独立工作。
具体地,如图27所示,示出了本申请实施例的一种中间热管理部件600的结构。中间热管理部件的两侧的第三侧板61和62与图13中的热管理部件300的第二侧板32具有相似的结构。两个第三侧板61、62相对于中间热管理部件600的厚度Z方向的中线对称设置。
中间热管理部件600内形成有换热流体流动的第二换热流道64,中间热管理部件包括与第二换热流道64连通的第四进液口66和第四出液口67。一个第二换热流道64包括迂回设置的多段流道分段,与在相邻的两段流道分段之间设有第三隔离部63;第二换热流道64还包括第二中间流道分段642,相邻的两段流道分段之间通过第二中间流道分段642相连通。
具体如图27中所示,本实施例中一个第二换热流道64设有与第三进液口66相连通的第三流道分段641,以及与第三出液口67相连通的第四流道分段643,第三流道分段641和第四流道分段643沿中间热管理部件600的长度方向Y延伸,在第三流道分段641和第四流道分段643之间设有第三隔离部63,第三隔离部63将第三流道分段641和第四流道分段643分隔开。第二中间流道分段642位于第三隔离部633的边缘,第二中间流道分段642沿中间热管理部件的宽度方向X延伸,相邻的第三流道分段641和第四流道分段643之间通过第二中间流道分段642相连通。整体上第二换热流道64形成了迂回的结构,相邻的第三流道分段641和第三流道分段643进行180° 折叠,使得用于冷却电池单元的冷却空间比较紧凑。一个第二换热流道64的段数根据实际需要冷却的电池尺寸以及实际使用环境决定,一段流道分段的具体数量和具体长度尺寸均不做限制。由于靠近第三进液口66处换热流体温度比较低,靠近第三出液口67处换热流体温度比较高,与一个电池单元进行换热的一个第三换热表面610中既包括靠近第三进液口66的温度较低的换热分面,又包括靠近第三出液口67的温度较高的换热分面,可以温度中和使得电池单元温度不至于出现极端情况,同时可使靠近第三进液口66、第三出液口67处的电池单元温度和靠近第二中间流道分段642(位于中间热管理部件600端部)的电池单元温度不至于相差很多,提升电池单元的温度均匀性。
在一些实施例中,第三进液口66和第三出液口67的两侧分别设有一个第二换热流道64。具体的,第三进液口66和第三出液口67设置在中间热管理部件沿长度方向Y的中间位置,两侧分别布置一个第二换热流道64,两侧的第二换热流道64均与第三进液口66和第三出液口67连通,这样第三进液口66和第三出液口67可以同时为两个第二换热流道64供液,第三进液口66和第三出液口67布置在中间热管理部件600的中间,在第三进液口66和第三出液口67之间连线的两侧分别布置一个第二换热流道64,可以缩短换热流体的流动距离,而且增加换热流体的并联回路可有效流阻,同时有利于提升中间热管理部件600的第三进液口66和第三出液口67之间连线的两侧的电池单元的温度一致性。
具体地,如图27、28中所示,中间热管理部件600的两个第三侧板61、62分别在在第三流道分段641对应的位置形成有第三侧流道分段,第三侧流道分段614与一个中间电池单元相配合的部位形成沿长度Y方向排列的多个第二中间换热表面1分段611。每个第三侧流道分段包括多个第三侧分流道,在一些实施例中,一个第三侧分流道分段包括六个第三侧分流道,分别为第三侧1分流道6141、第三侧2分流道6142、第三侧3分流道6143、第三侧4分流道6144、第三侧5分流道6145、第三侧6分流道6146;六个第三侧分流道之间通过若干第三侧分隔部625和626分隔开来。六个第三侧分流道突出于第三侧板61,每个第三侧分流道与一个中间电池单元14相配合的部分形成第三换热分面,也就是在每个第三侧分流道的向中间热管理部件600的内部凹陷的弧形外壁中与中间电池单元14相配合的部分形成一个 第三换热分面。第四流道分段643的结构可参考第三流道分段641的结构。
具体地,如图29中所示,一个第二中间换热表面1分段611包括位于第三侧1分流道6141的第三换热1分面6111、位于第三侧2分流道6142的第三换热2分面6112、位于第三侧3分流道6143的第三换热3分面6113、位于第三侧4分流道6144的第三换热4分面6114、位于第三侧5分流道6145的第三换热5分面6115、位于第三侧6分流道6146的第三换热6分面6116。第三换热1分面6111、第三换热2分面6112、第三换热3分面6113、第三换热4分面6114、第三换热5分面6115、第三换热6分面6116位于第三侧板61的同一个凹陷的弧形外壁上,第三换热1分面6111、第三换热2分面6112、第三换热3分面6113、第三换热4分面6114、第三换热5分面6115、第三换热6分面6116沿宽度X方向排列。同样地,在设有第三流道分段643的部位,中间热管理部件600的第三侧板61在第三流道分段643对应的位置也形成有第三侧流道分段,第三侧流道分段与第三电池单元14相配合的部位形成沿长度Y方向排列的多个第二中间换热表面2分段612。每个在宽度X方向与一个第二中间换热表面1分段611并列排列。每个第二中间换热表面2分段612也包括沿宽度X方向排列的六个第三换热分面。第二中间换热表面2分段612的结构可参考第二中间换热表面1分段611的结构,第二中间换热表面2分段612的结构可以与第二中间换热表面1分段611的结构相同,或者相对于第三隔离部63镜像对称。
具体地,如图27中所示,并列排列的一个第二中间换热表面1分段611和一个第二中间换热表面2分段612组成了一个第二中间换热表面610。一个第二中间换热表面610由12个第三换热分面组成。但并不限于此,若第二中间换热表面1分段611或者更小的第三换热分面6111-6116被用于对一个电池单元进行温度调节,第二中间换热表面也可以为第二中间换热表面1分段611或者更小的第三换热分面。第二中间换热表面610的分段数量和分面数量取决于流道分段的数量和每个流道分段中的第三侧流道分段的数量,可根据实际需要冷却的电池尺寸以及实际使用环境决定,均不作具体限制。一个第二中间换热表面610与一个中间电池单元14配合进行温度调节,一个中间电池单元14可包括一个电池单体,或包括多个电池单体。
具体地,每一个第二中间换热表面610沿中间热管理部件600的宽度方向X分布,一组第二中间换热表面610沿中间热管理部件600的长度方向Y 排列。
具体地,至少一个第二中间换热表面610的第三换热面积S3为与一个中间电池单元14相配合进行温度调节的多个第三换热分面的表面积之和。具体地,一个第二中间换热表面610的第三换热面积S3为一个第二中间换热表面1分段611的六个第三换热分面6111-6116和一个第二中间换热表面2分段612的六个第三换热分面的表面积之和。
在一些实施例中,如图29中所示,在一个第二中间换热表面1分段611中,在长度Y方向上,第三侧1分流道6141、第三侧2分流道6142、第三侧3分流道6143、第三侧4分流道6144、第三侧5分流道6145、第三侧6分流道6146的宽度保持不变。第三换热1分面6111具有第一分宽度W31,第三换热2分面6112具有第三分宽度W32、第三换热3分面6123具有第三分宽度W33,第三换热4分面6114具有第四分宽度W34,第三换热5分面6125具有第五分宽度W35,第三换热6分面6116具有第六分宽度W36。第一分宽度W31、第三分宽度W32、第三分宽度W33、第四分宽度W34、第五分宽度W35、第六分宽度W36可以相同,也可以不同,不做限制。这样,一个第二中间换热表面610的宽度为多个第三换热分面的宽度之和。具体地,图25中,一个第二中间换热表面610的总宽度即第三换热宽度W3为一个第二中间换热表面1分段611的六个换热分面6111-6116和一个第二中间换热表面2分段612的六个换热分面的宽度之和。
在一些实施例中,一个第二中间换热表面分段的侧分流道沿长度Y方向上其宽度可能会是变化的,非固定值。此时一个第三换热分面的宽度为第三换热分面在长度Y方向上的平均宽度,一个第二中间换热表面的总宽度即第三换热宽度W3为多个第三换热分面的平均宽度之和。
在一些实施例中,如图28中所示,两个第三侧板61、62的第三侧流道组合成了第二换热流道64。具体地,第二换热流道64可包括多个子流道,每个第三侧板61、62上的侧流道可包括多个侧分流道。每个子流道包括一个第三侧板61的至少一个分流道和另一个第三侧板62的至少一个侧分流道,构成一个子流道的侧分流道相互连通。这样设置使第二换热流道64分为了多个子流道,每个子流道内的换热流体可同时对两个第三侧板进行换热,简化了第二换热流道64的设计,便于热管理部件的制造。
具体地,参见图28和图29,第三侧板61上设有第三侧隔离部613,第 三侧板62上设有第四侧隔离部623,第三侧隔离部613与第四侧隔离部623相连接组成第三隔离部63,将中间热管理部件600分成隔开的第三流道分段641和第四流道分段642。第三侧板61上设有六个第三侧分流道,分别为第三侧1分流道6141、第三侧2分流道6142、第三侧3分流道6143、第三侧4分流道6144、第三侧5分流道6145、第三侧6分流道6146。第三侧板62与第三侧板61对称设置,也设有六个第四侧分流道6241-6246。第三侧分流道6141-6146和第四侧分流道6241-6246沿中间热管理部件600的厚度Z方向的中线镜像对称,相对的两个第三侧分流道和第四侧分流道相连通组成六个第二子流道6411-6416。在第三侧板61、62上分别设有若干第三侧分隔部625和626分隔,将六个第二子流道6411-6416分隔开来。第四流道分段643与第三流道分段641具有相同的结构。第二换热流道64包括沿垂直于换热流体的流动方向并列排列的多个第二子流道,每个第二子流道包括至少两个第三侧分流道,构成一个第二子流道的至少两个第三侧分流道相互连通。
结合图27、图29可以看出,第三侧板61和62的一个第二中间换热表面610的总宽度即第三换热宽度W3为一个第二中间换热表面1分段611的六个换热分面和一个第二中间换热表面2分段612的六个换热分面的宽度之和(可以认为是2倍的第二中间换热表面1分段611的六个换热分面6111-6116的宽度之和,第三换热宽度W3=2*(W31+W32+W33+W34+W35+W36))。其中,中间热管理部件600的第三侧板61、62的至少一个第二中间换热表面610的第三换热宽度W3小于边缘热管理部件400的至少一个第一换热表面410的第一换热宽度W1,W3<W1。边缘热管理部件500的第一换热表面510的第一换热宽度也为W1。
进一步地,中间热管理部件600的第三侧板61、62的至少一个第二中间换热表面610的第三换热面积S3也小于边缘热管理部件400的至少一个第一换热表面410的第一换热面积S1,S3<S1。边缘热管理部件500的第一换热表面510的换热面积也为第一换热面积S1。
在一些实施例中,第三换热宽度W3与第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间,例如,W3/W1可以在0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85之间选择,但并不限于这些具体数值。第三换热宽度W3与第二换热宽度W2可以相同也可以不同,可根据实 际需要选择W3、W2和W1的组合。
在一些实施例中,第三换热面积S3与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。S3/S1可以在0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85之间选择,但并不限于这些具体数值。第三换热面积S3与第二换热面积S2可以相同也可以不同,可根据实际需要选择S3、S2和S1的组合。
在一些图中未示出的实施例中,中间热管理部件600上还设有第二絮流部,第二絮流部设置在第三侧流道中。在一些实施例中,第二絮流部设置在第三侧流道中未与中间电池单元14相配合的部位,第二絮流部用于对流经第三侧流道中的换热流体产生絮流。第二絮流部的设置位置和方式可参考前述的实施例。
在一些实施例中,如图30所示,温度调节系统3000与图20中的温度调节系统2000的区别在于,中间热管理部件600为两个以上,除每个边缘热管理部件400、500与相邻的一个中间热管理部件600之间设有一层中间电池单元14、16之外,相邻的两个中间热管理部件600之间也设有一层中间电池单元17;外侧电池单元13、15和中间电池单元14、16的温度调节方式同图28中的调节方式,不再重复说明,下面对中间电池单元17的温度调节方式予以说明。
具体以中间电池单元17为例,中间电池单元17的上下侧面均与两侧的中间热管理部件600的第三侧板61的第二中间换热表面610进行换热,换热面积为第三换热面积S3,所以中间电池单元16与两个中间热管理部件600的总换热面积为两倍的第三换热面积S3,即2S3。
由于第三换热面积S3与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。因此在本实施例的电池中,中间电池单元17与外侧电池单元13、15的总换热面积比为两倍的第二换热面积S3之和与第一换热面积S1的比值2S3/S1可在0.2-1.8之间。在一些实施例中,2S3/S1可以为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7等,但并不限于这些具体值。中间电池单元17与外侧电池单元13、15的总换热面积比2S3/S1可以根据实际需要选择合适的范围。例如,当中间电池单元17与外侧电池单元13、15采用相同型号的电池时,2S3/S1可以在0.3-1.2之间,例如0.4-1.0之间或者0.3-0.6之间,或者0.6-0.8之间,这样可以使中间电池单元17与外侧 电池单元13、15得到基本相同的冷却效果,使中间电池单元17与外侧电池单元13、15的温度和性能保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。再例如,当中间电池单元17的散热效果较差,或者中间电池单元17与外侧电池单元13、15型号不一致等情况,中间电池单元17需要更强的冷却效果时,2S3/S1也可以在1.2-1.8之间,例如1.3-1.6或1.4-1.5之间,这样中间电池17得到更强的温度调节性能。通过调节S1、S2和S3的具体比例,进而使中间电池单元14和中间电池单元14、16与外侧电池单元13、15的温度和性能保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。
因此,本实施例的电池,通过调节S1、S2和S3的比例,可以实现中间电池单元17、14、16与外侧电池单元13、15冷却效果的自由调节,进而可以兼容不同类型的电池,满足不同部位电池的不同的温度调节性能需求。此外,通过使用中间热管理部件,电池可以实现四层以上电池单元的温度调节,并使每个热管理部件的两个侧板都用于对电池单元进行温度调节,并且热管理部件的数量比电池单元的层数要少一层,减少了电池的整体厚度,具有更好的空间适应性。此外,第二换热面积S2与第三换热面积S3可以相同,也可以不同,这样通过搭配不同的边缘热管理部件和中间管理部件,调整第一换热面积S1、第二换热面积S2、第三换热面积S3的大小和比例关系,可以满足各种形式的电池单元搭配组合的方式,并可针对各层电池冷却单元的温度调节性能需求的不同,以及热管理部件中换热流体在各个位置的温度差异,进行差异化的设计和更精准的温度调节控制,进而使中间电池单元14与外侧电池单元13、15的温度和性能保持一致,使电池性能更稳定,可靠性好,寿命更长。
在本实施例中,通过调节第三侧板61、62上的分流道的宽度/面积和分流道的数量,可精准地调节第三换热面积S3与第一换热面积S1之间的比例关系,根据实际需要搭配出适当的第三换热面积S3与第一换热面积S1之间的比例,进而调节(S2+S3)/S1以及2S3/S1的比例。
在一些实施例中,两个边缘热管理部件400、500和中间热管理部件600换热流体连通,换热流体连通的方式可以是串联连接也可以是并联连接,本申请均不做限制。当然,两个边缘热管理部件400、500和中间热管理部件也可以互不连通,独立工作。
在一些实施例中,如图32中所示,电池单元130、140、150为截面为 四边形的柱状电池,热管理部件81、82形成为平板形以与电池单元130、140、150的形状像适配。热管理部件81、82的横截面结构与图23中的边缘热管理部件400、500的横截面结构相同。
在一些实施例中,如图33中所示,电池单元131、141、151为截面为六边形的柱状电池,热管理部件91、92形成为三角波形以与电池单元131、141、151的形状像适配。热管理部件91、92的横截面结构与图23中的边缘热管理部件400、500的横截面结构相同。
在图32和图33所示的实施例中,热管理部件沿长度方向成平板形或者波浪形,以与电池单元的形状相适配,可以较好的与电池单元相贴合,获得较高的换热效率,实现更好的换热效果。
本发明实施例第三方面还提出了一种用电装置,包括上述实施例描述的电池,电池用于提供电能。本申请实施例描述的电池适用于各种使用电池的用电装置,例如,手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等,例如,航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等,电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。
例如,如图34所示,为本申请另一实施例的一种用电装置的结构示意图,用电装置可以为汽车,汽车可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。汽车包括电池2101、控制器2102和马达2103。电池2101用于向控制器2102和马达2103供电,作为汽车的操作电源和驱动电源,例如,电池2101用于汽车的启动、导航和运行时的工作用电需求。例如,电池2101向控制器2102供电,控制器2102控制电池2101向马达2103供电,马达2103接收并使用电池2101的电力作为汽车的驱动电源,替代或部分的替代燃油或天然气为汽车提供驱动动力。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或 者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (35)
- 一种热管理部件,其特征在于,包括:一组第一换热表面,包括多个第一换热表面;所述多个第一换热表面用于与位于所述热管理部件一侧的多个外侧电池单元相配合进行温度调节;每个所述第一换热表面用于与一个所述外侧电池单元相配合进行温度调节;一组第二边缘换热表面,包括多个第二边缘换热表面;所述多个第二边缘换热表面用于与位于所述热管理部件另一侧的多个中间电池单元相配合进行温度调节;每个所述第二边缘换热表面用于与一个所述中间电池单元相配合进行温度调节;其中,每个所述第一换热表面的换热面积为第一换热面积S1,每个所述第二边缘换热表面的换热面积为第二换热面积S2,所述第一换热面积S1大于所述第二换热面积S2。
- 根据权利要求1所述的热管理部件,其特征在于,所述热管理部件内形成有第一换热流道,所述第一换热流道用于提供换热流体的运动路径;所述热管理部件包括第一侧板和第二侧板,所述第二侧板与所述第一侧板相对设置,并在所述第一侧板和所述第二侧板之间形成所述第一换热流道;其中,所述一组第一换热表面形成在所述第一侧板上,所述换热流体通过所述第一换热表面对所述外侧电池单元进行温度调节;所述一组第二边缘换热表面形成在所述第二侧板上,所述换热流体还通过所述第二边缘换热表面对所述中间电池单元进行温度调节。
- 根据权利要求2所述的热管理部件,其特征在于,所述第一侧板形成有第一侧流道,所述第一侧流道与多个所述外侧电池单元相配合的部位形成多个所述第一换热表面;所述第二侧板形成有第二侧流道,所述第二侧流道与多个所述中间电池单元相配合的部位形成多个所述第二边缘换热表面;所述第一侧流道和所述第二侧流道配合形成所述第一换热流道。
- 根据权利要求3所述的热管理部件,其特征在于,所述第一侧流道为一个,所述第一侧流道与一个所述外侧电池单元相配合的部位形成一个所述第一换热表面,所述第一换热面积S1为所述第一换热表面的表面积;所述第二侧流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧 分流道,每个第二侧分流道与一个所述中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个所述第二边缘换热表面包括多个所述第二边缘换热分面;所述第二换热面积S2为多个所述第二边缘换热分面的表面积之和。
- 根据权利要求4所述的热管理部件,其特征在于,所述第一侧流道与所述多个第二侧分流道相互连通形成所述第一换热流道。
- 根据权利要求4或5所述的热管理部件,其特征在于,每个所述第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个所述第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,所述第一换热宽度W1大于所述第二换热宽度W2;其中,所述第一换热宽度W1为所述第一换热表面的宽度;所述第二换热宽度W2为所述多个第二边缘换热分面的宽度之和;所述第二换热宽度W2与所述第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
- 根据权利要求3所述的热管理部件,其特征在于,所述第一侧流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第一侧分流道,每个第一侧分流道与一个所述外侧电池单元相配合的部分形成第一换热分面;每个所述第一换热表面包括多个第一换热分面;所述第一换热面积S1为所述多个第一换热分面的表面积之和;所述第二侧流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个所述中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个所述第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热分面;所述第二换热面积S2为所述多个第二边缘换热分面的表面积之和。
- 根据权利要求7所述的热管理部件,其特征在于,所述第一换热流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个子流道,每个子流道包括至少一个所述第一侧分流道和至少一个所述第二侧分流道,构成一个所述子流道的所述第一侧分流道和所述第二侧分流道相互连通。
- 根据权利要求7或8所述的热管理部件,其特征在于,每个所述第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个所述第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,所述第一换热宽度W1大于所述第二换热宽度W2;其中,所述第一换热宽度W1为所述多个第一换热分面的宽度之和,所述第二换热宽度W2为所述多个第二边缘换热分面的宽度之和;所述第二换热宽度W2与所述第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
- 根据权利要求3-9中任一项所述的热管理部件,其特征在于,还包 括第一絮流部,所述第一絮流部设置在所述第一侧流道和/或所述第二侧流道中,所述第一絮流部用于对流经所述第一侧流道和/或所述第二侧流道中的换热流体产生絮流。
- 根据权利要求10所述的热管理部件,其特征在于,所述第一絮流部设置在所述第一侧流道中未与所述外侧电池单元相配合的部位,和/或所述第一絮流部设置在所述第二侧流道中未与所述中间电池单元相配合的部位。
- 根据权利要求1-11中任一项所述的热管理部件,其特征在于,所述第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。
- 根据权利要求1-11中任一项所述的热管理部件,其特征在于,每个所述第一换热表面沿所述热管理部件的宽度方向布置,所述一组第一换热表面沿所述热管理部件的长度方向排列;以及每个所述第二边缘换热表面沿所述热管理部件的宽度方向布置,所述一组第二边缘换热表面沿所述热管理部件的长度方向排列。
- 一种电池,其特征在于,包括:至少三层电池单元,包括两层外侧电池单元和至少一层中间电池单元,所述至少一层中间电池单元位于所述两层外侧电池单元之间;所述每层外侧电池单元和每层中间电池单元均包括多个电池单元;温度调节系统,用于与所述外侧电池单元以及与所述中间电池单元进行热交换;所述温度调节系统包括两组第一换热表面和多组第二换热表面,每组第一换热表面包括多个所述第一换热表面,每组第二换热表面包括多个所述第二换热表面;所述第一换热表面和所述第二换热表面可与所述温度调节系统内部的换热流体进行热交换;其中,所述温度调节系统被配置为使得:每层外侧电池单元的一组侧面与一组第一换热表面配合进行温度调节;其中每个外侧电池单元的一个侧面与一个所述第一换热表面配合进行温度调节,每个所述第一换热表面具有第一换热面积S1;所述每层中间电池单元设置于两组第二换热表面之间,所述每层中间电池单元的相反的两组侧面分别与相邻的一组第二换热表面配合进行温度调节;所述每个中间电池单元的相反的两个侧面分别与相邻的一个第二换热表面配合进行温度调节;所述第一换热面积S1大于所述第二换热表面的换热面积。
- 根据权利要求14所述的电池,其特征在于,所述第二换热表面的换热面积与所述第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。
- 如权利要求14或15所述的电池,其特征在于,所述电池单元为三层,包括两层外侧电池单元和一层中间电池单元;所述温度调节系统包括两个边缘热管理部件,所述边缘热管理部件内形成有第一换热流道,所述换热流道用于提供换热流体的运动路径;所述边缘热管理部件包括相反设置的第一侧板和第二侧板;在所述第一侧板上形成一组所述第一换热表面;所述多组第二换热表面包括两组第二边缘换热表面,每组第二边缘换热表面包括多个第二边缘换热表面;在两个边缘热管理部件的所述第二侧板上分别形成一组所述第二边缘换热表面;每个所述第二边缘换热表面具有第二换热面积S2;两个所述边缘热管理部件的两个所述第二侧板相邻,且两个所述第一侧板相反向;在所述两个边缘热管理部件的所述第一侧板上分别设有一层所述外侧电池单元,每个所述外侧电池单元的一个侧面与对应的一个所述第一换热表面相配合;在所述两个边缘热管理部件之间设有一层所述中间电池单元,每个所述中间电池单元的两个相反的侧面分别与两个边缘热管理部件的一个所述第二边缘换热表面相配合。
- 根据权利要求16所述的电池,其特征在于,所述第二换热面积S2与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间。
- 如权利要求14或15所述的电池,其特征在于,所述电池单元为四层以上,包括两层外侧电池单元和至少两层中间电池单元;所述温度调节系统包括两个边缘热管理部件,所述边缘热管理部件内形成有第一换热流道,所述第一换热流道用于提供换热流体的运动路径;所述边缘热管理部件包括相反设置的第一侧板和第二侧板;在所述第一侧板上形成一组所述第一换热表面;所述多组第二换热表面包括两组第二边缘换热表面,每组第二边缘换热 表面包括多个第二边缘换热表面;在两个边缘热管理部件的所述第二侧板上分别形成一组所述第二边缘换热表面;每个所述第二边缘换热表面具有第二换热面积S2;所述温度调节系统还包括至少一个中间热管理部件,所述中间热管理部件内形成有第二换热流道,所述第二换热流道也用于提供换热流体的运动路径;每个所述中间热管理部件包括位于相反侧的两个第三侧板;所述多组第二换热表面还包括多组第二中间换热表面,其中,在每个所述第三侧板上分别形成有一组所述第二中间换热表面,每组所述第二中间换热表面包括多个所述第二中间换热表面;每个所述第二中间换热表面具有第三换热面积S3;所述第一换热面积S1大于所述第三换热面积S3;所述中间热管理部件的个数为所述电池单元的层数减3;其中,所述至少一个中间热管理部件设置在两个所述边缘热管理部件之间;所述两个边缘热管理部件的两个所述第二侧板分别与一个所述中间热管理部件的一个所述第三侧板相邻;所述两个边缘热管理部件的所述两个第一侧板相反向;在所述两个所述边缘热管理部件的所述第一侧板上分别设有一层所述外侧电池单元,每个所述外侧电池单元与对应的所述第一侧板的一个所述第一换热表面相配合;其中,每个所述边缘热管理部件与相邻的一个所述中间热管理部件之间设有一层中间电池单元;在与所述边缘热管理部件相配合的一层中间电池单元中,每个所述中间电池单元的一个侧面与所述边缘热管理部件的所述第二侧面的一个所述第二边缘换热表面相配合,每个所述中间电池单元的另一个侧面与所述一个中间热管理部件的所述第三侧板的一个所述第二中间换热表面相配合,和/或在每相邻的两个所述中间热管理部件之间还设有一层中间电池单元,在两侧均与所述中间热管理部件配合的一层中间电池单元中,每个所述中间电池单元的两个侧面分别与两个所述中间热管理部件的相对的所述第三侧板的一个所述第二中间换热表面相配合。
- 根据权利要求18所述的电池,其特征在于,所述第三换热面积S3与第一换热面积S1的比值在0.1-0.9之间,和/或所述第二换热面积S2与所述第三换热面积S3之和与所述第一换热面积 S1的比值在0.2-1.8之间。
- 根据权利要求16-19中任一项所述的电池,其特征在于,所述边缘热管理部件的所述第一侧板形成有第一侧流道,所述第一侧流道与一层所述外侧电池单元相配合的部位形成所述多个第一换热表面;所述边缘热管理部件的所述第二侧板形成有第二侧流道,所述第二侧流道与一层所述中间电池单元相配合的部位形成所述多个第二边缘换热表面;所述第一侧流道和所述第二侧流道组合形成所述第一换热流道。
- 根据权利要求20所述的电池,其特征在于,所述第一侧流道为一个,所述第一侧流道与一个所述外侧电池单元相配合的部位形成所述一个第一换热表面,所述第一换热面积S1为所述第一换热表面的的表面积;所述第二侧流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个所述中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;所述一个第二边缘换热表面包括与一个所述中间电池单元相配合的多个第二边缘换热分面;所述第二换热面积S2为所述多个第二边缘换热分面的表面积之和。
- 根据权利要求21所述的电池,其特征在于,所述第一侧流道与所述多个第二侧分流道相互连通形成所述第一换热流道。
- 根据权利要求21或22所述的电池,其特征在于,每个所述第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个所述第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,所述第一换热宽度W1大于所述第二换热宽度W2;其中,所述第一换热宽度W1为所述第一侧流道与一个所述外侧电池单元相配合的部位的宽度;所述第二换热宽度W2为所述多个第二边缘换热分面的宽度之和;所述第二换热宽度W2与所述第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
- 根据权利要求20所述的电池,其特征在于,所述第一侧流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第一侧分流道,每个第一侧分流道与一个所述外侧电池单元相配合的部分形成第一换热分面;每个个所述第一换热表面包括与一个所述外侧电池单元相配合的多个第一换热分面;所述第一换热面积S1为所述多个第一换热分面的表面积之和;所述第二侧流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第二侧分流道,每个第二侧分流道与一个所述中间电池单元相配合的部分形成第二边缘换热分面;每个所述第二边缘换热表面包括与一个中间电池单元相配合的多 个第二边缘换热分面;所述第二换热面积S2为所述多个第二边缘换热分面的表面积之和。
- 根据权利要求24所述的电池,其特征在于,每个所述第一换热表面具有第一换热宽度W1,每个所述第二边缘换热表面具有第二换热宽度W2,所述第一换热宽度W1大于所述第二换热宽度W2;其中,所述第一换热宽度W1为所述多个第一换热分面的宽度之和,所述第二换热宽度W2为所述多个第二边缘换热分面的宽度之和;所述第二换热宽度W2与所述第一换热宽度W1的比值在0.1-0.9之间。
- 根据权利要求24或25所述的电池,其特征在于,所述第一换热流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第一子流道,每个第一子流道包括至少一个所述第一侧分流道和至少一个所述第二侧分流道,构成一个所述第一子流道的第一侧分流道和第二侧分流道相互连通。
- 根据权利要求20-26中任一项所述的电池,其特征在于,所述边缘热管理部件还包括第一絮流部,所述第一絮流部设置在所述第一侧流道和/或所述第二侧流道中,所述第一絮流部用于使流经所述第一侧流道和/或所述第二侧流道中的所述换热流体产生絮流。
- 根据权利要求27所述的电池,其特征在于,所述第一絮流部设置在所述第一侧流道未与所述外侧电池单元相配合的部位,和/或所述第一絮流部设置在所述第二侧流道中未与所述中间电池单元相配合的部位。
- 根据权利要求16-28中任一项所述的电池,其特征在于,每个所述第一换热表面沿所述边缘热管理部件的宽度方向分布,每一组所述第一换热表面沿所述边缘热管理部件的长度方向排列;以及每个所述第二边缘换热表面沿所述边缘热管理部件的宽度方向分布,一组所述第二边缘换热表面沿第一所述热管理部件的长度方向排列。
- 根据权利要求18-29中任一项所述的电池,其特征在于,所述中间热管理部件的每个所述第三侧板形成有第三侧流道,每个所述第三侧流道与一层所述中间电池单元相配合的部位形成一组所述第二中间换热表面;两个相对的所述第三侧板的所述第三侧流道组合形成所述第二换热流道。
- 根据权利要求30所述的电池,其特征在于,所述第三侧流道包括沿垂直于所述换热流体的流动方向并列排列的多个第三侧分流道,每个第三 侧分流道与一个所述中间电池单元相配合的部分形成一个第二中间换热分面;每个所述第二中间换热表面包括与一个中间电池单元相配合的多个第二中间换热分面;所述第三换热面积S3为所述多个第二中间换热分面的表面积之和。
- 根据权利要求30或31所述的电池,其特征在于,所述第三热管理部件还包括第二絮流部,所述第二絮流部设置在所述第三侧流道中,所述第二絮流部用于对流经所述第三侧流道中的所述换热流体产生絮流。
- 根据权利要求32所述的电池,其特征在于,所述第二絮流部设置在所述第三侧流道中未与所述中间电池单元相配合的部位。
- 根据权利要求19-33中任一项所述的电池,其特征在于,每个所述第二中间换热表面沿所述中间热管理部件的宽度方向分布,每一组所述第二中间换热表面沿所述中间热管理部件的长度方向排列。
- 一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求14-34中任一项所述的电池。
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