发明内容
基于此,有必要针对散热效果差,导致热管理失效,影响电池模组使用寿命与可靠性的问题,提供一种液冷装置、电池模组及储能系统。
一方面,本申请提供一种液冷装置,所述液冷装置包括第一液冷管组、第二液冷管组和连接管,所述连接管的一端与所述第一液冷管组的一端连接,所述连接管的另一端与所述第二液冷管组的一端连接;其中,所述第一液冷管组和所述第二液冷管组的相对侧面分别设为第一接触侧和第二接触侧,所述第一接触侧所在平面与所述第二接触侧所在平面平行或相交。
上述方案的液冷装置使用时,将液冷装置安装到电池模块的外部并与外部的液冷机组相连,由液冷机组向液冷装置内通入冷却液,冷却液流经第一液冷管组、连接管和第二液冷管组的过程中与电池模块进行热交换,从而能将电池模块工作产生的大量热量带走,对电池模块实现散热降温效果,也即达到对电池模块热管理的目的。由于第一液冷管组的第一接触侧与第二液冷管组的第二接触侧是一体弯折成型的,且第一接触侧所在平面与第二接触侧所在平面以及连接管共同组成带有出口的管状支架结构,液冷装置对电池模块热管理的过程中,当电池模块(大容量、大尺寸型号)发生膨胀,导致电池壳壁发生较大程度形变凸起时,液冷装置被电池壳壁向外挤开,使得第一接触侧所在平面与第二接触侧所在平面会相交,
从而就能跟随电池膨胀出现的壳壁形变而自适应变形,保证第一接触侧和第二接触侧始终紧贴电池壳壁,避免出现脱落问题而产生空气间隙,液冷装置对电池模快的热管理效果好,进而能保证电池模块使用寿命与可靠性,消除因热管理失效而潜在的安全隐患。
下面对本申请的技术方案作进一步的说明:
在其中一个实施例中,所述第一液冷管组、所述第二液冷管组和所述连接管通过同一根管件经折弯方式一体成型。
在其中一个实施例中,所述第一液冷管组和所述第二液冷管组均包括至少两个液冷管单元和至少一个续接管单元,相邻两个所述液冷管单元的端部通过一个所述续接管单元连接,相邻两个所述液冷管单元之间具有间隙。
在其中一个实施例中,所述第一液冷管组和所述第二液冷管组还均包括导水管单元,所述导水管单元与所述续接管单元或所述液冷管单元连接,所述导水管单元沿着所述第一液冷管组和所述第二液冷管组的长度方向延伸设置;
所述导水管单元设有至少一个弯折段,所述第一液冷管组的所述弯折段从所述导水管单元的端部向所述第二液冷管组方向延伸后再弯折回至所述第一液冷管组所在平面,从而在所述第一液冷管组和所述第二液冷管组之间形成第一承托部,所述第二液冷管组的所述弯折段从所述导水管单元的端部向所述第一液冷管组方向延伸后再弯折回至所述第二液冷管组所在平面,从而在所述第一液冷管组和所述第二液冷管组之间形成第二承托部,所述第一承托部与所述第二承托部配合构成底部承托结构。
在其中一个实施例中,所述连接管包括支撑管段,所述支撑管段设置于所述第一液冷管组和所述第二液冷管组之间,且所述支撑管段的一端延伸至所述第一液冷管组所在平面,所述支撑管段的另一端延伸至所述第二液冷管组所在平面。
在其中一个实施例中,所述连接管还包括第一限位管和第二限位管,所述支撑管段用于连接所述第一限位管和所述第二限位管,所述第一限位管和所述第二限位管远离所述支撑管段的一端分别与两个所述液冷管单元一一对应连接。
在其中一个实施例中,所述液冷管单元包括第一直流管段、迂回管段和第二直流管段,所述第一直流管段、所述迂回管段和所述第二直流管段依序连接;
所有所述液冷管单元和所述续接管单元配合构成蛇形结构布置。
在其中一个实施例中,所述液冷装置还包括均温板,所述均温板内侧围成有容置腔,所述连接管、所述第一液冷管组和所述第二液冷管组均设置于所述均温板背离所述容置腔的外侧。
在其中一个实施例中,所述液冷管单元设有散热增强部,所述散热增强部包括散热管和至少一个散热隔板,至少一个所述散热隔板设置于所述散热管的内侧,以将所述散热管的管腔分隔形成至少两个散热补强流道。
另一方面,本申请还提供一种电池模组,其包括如上所述的液冷装置。
此外,本申请还提供一种储能系统,其包括至少一个如上所述的电池模组。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等,这些术语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申请和简化描述,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申请的限制。
此外,若有出现这些术语“第一”、“第二”,这些术语仅用于描述目的,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至少一个该特征。在本申请的描述中,若有出现术语“多个”,“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。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等,这些术语应做广义理解。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;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,除非另有明确的限定。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。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述,其含义可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在,本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1,图3和图6,本申请提供的一种电池模组,其包括电池模块200和液冷装置100。液冷装置100安装在电池模块200的外部,并通过与液冷机组相连,从而能实现对电池模块200散热降温,完成电池模块200的热管理作业。
其中,电池模块200包括若干个电池单体210,若干个电池单体210采用串联方式实现电连接。此时电池模块200的电池容量为若干个电池单体210的电池容量之和,以此达到增大电池模块200能量密度和提高续航能力的目的。
示例性地,请继续参阅图2,为本申请一实施例展示的一种液冷装置100,用于与电池模块200组装以实现对其热管理,液冷装置100用于设置在电池模块200的侧面上。例如,液冷装置100可以直接贴设在电池模块200的侧面,或者液冷装置100也可以采用结构胶、导热胶等粘胶粘贴于电池模块200的侧面,以提高连接强度与可靠性。具体安装方式根据实际需要进行灵活选择即可。
液冷装置100包括第一液冷管组10a、第二液冷管组10b和连接管20,连接管20的一端与第一液冷管组10a的一端连接,连接管20的另一端与第二液冷管组10b的一端连接;其中,第一液冷管组10a和第二液冷管组10b的相对侧面分别设为第一接触侧和第二接触侧,第一接触侧所在平面与第二接触侧所在平面平行或相交。
综上,实施本实施例技术方案将具有如下有益效果:上述方案的液冷装置100使用时,将液冷装置100安装到电池模块200的侧面上并与外部的液冷机组相连,由液冷机组向液冷装置100内通入冷却液,冷却液流经第一液冷管组10a、连接管20和第二液冷管组10b的过程中与电池模块200进行热交换,从而能将电池模块200工作产生的大量热量带走,对电池模块200实现散热降温效果,也即达到对电池模块200热管理的目的。
由于第一液冷管组10a的第一接触侧与第二液冷管组10b的第二接触侧是一体弯折成型的,且第一接触侧所在平面与第二接触侧所在平面以及连接管20共同组成带有出口的管状支架结构,液冷装置100对电池模块200热管理的过程中,当电池模块200(大容量、大尺寸型号)发生膨胀,导致电池壳壁发生较大程度形变凸起时,液冷装置100被电池壳壁向外挤开,使得第一接触侧所在平面与第二接触侧所在平面会相交,从而就能跟随电池膨胀出现的壳壁形变而自适应变形,保证第一接触侧和第二接触侧始终紧贴电池壳壁,避免出现脱落问题而产生空气间隙,液冷装置100对电池模块200的热管理效果好,进而能保证电池模块200使用寿命与可靠性,消除因热管理失效而潜在的安全隐患。
其中,第一接触侧为第一液冷模组10a与电池模块200的发热侧面直接接触的侧面,第二接触侧为第二液冷模组10b与电池模块200的发热侧面直接接触的侧面。
较佳地,第一液冷管组10a、第二液冷管组10b和连接管20通过同一根管件经折弯方式一体成型。使得液冷装置100加工制造更加简单,结构整体性更好,减少冷却液潜在渗漏点。
此外,在一些实施例中第一液冷管组10a和第二液冷管组10b均包括至少两个液冷管单元11和至少一个续接管单元12,相邻两个液冷管单元11的端部通过一个续接管单元12连接,相邻两个液冷管单元11之间具有间隙40。
其中,液冷管单元11包括第一直流管段111、迂回管段112和第二直流管段113,第一直流管段111、迂回管段112和第二直流管段113依序连接。可以理解的,一个液冷管单元11构成最小规模的第一液冷管组10a和第二液冷管组10b。第一直流管段111、迂回管段112和第二直流管段113形成为C型或U型结构布置,从而满足电池单体210的侧面面积较小时的安装需要。可以理解的,冷却液在第一直流管段111和第二直流管段113内的流动方向相反。
相较于相邻两个液冷管单元11位于同一个板体面上,当电芯膨胀板体面被膨胀力挤开的时候,两个液冷管单元11都会随着板体面被挤开而一同被挤开而言,由于在竖直方向相邻的两个液冷管单元11之间具有间隙40,间隙40使相邻两个液冷管单元11具有相对活动的自由度,且彼此互不干扰,当板体面受膨胀力形变隆起时,不同的液冷管单元11能适应板体面不同部位的不同隆起高度进而产生不同程度的形变,从而就能保证各个液冷管单元11都能始终紧贴板体面,避免第一液冷管组10a和第二液冷管组10b与电池模块200之间形成空隙而影响冷却效果。
有必要说明的是,第一直流管段111、迂回管段112和第二直流管段113可以为铜管等金属圆管件或扁管件。借助其材料和形状特征,使得呈C型或U型结构下的第一直流管段111、迂回管段112和第二直流管段113具备一定的韧性和弹性,也即三者自身以及三者之间能够在一定幅度内摆动扭转或弯折变形。这种特性成为液冷装置100能自适应电池壳壁的大幅度变形而又不脱离电池壳壁的重要条件。
此外,相较于现有技术中一体式结构的液冷板而言,分体设置的第一直流管段111与第二直流管段113还能大幅节省液冷装置100的制造用材,同时减轻重量,降低成本的同时实现电池模组的轻量化设计。
在上述实施例的基础上,所有液冷管单元11和续接管单元12配合构成蛇形结构布置。续接管单元12能将相邻两个液冷管单元11连接为一体并实现流体连通,从而使蛇形结构的第一液冷管组10a和第二液冷管组10b的表面积大幅增加,使有更多的液冷管壁能与电池模块200接触而参与换热降温,强化对电池模块200的降温效果,提升热管理效能。
本申请中所述的电池模块200为大容量、大尺寸型号,因此电池模块200的宽度方向两个相对侧面均为其大面(即面积最大的侧面),而液冷装置100就需要安装在该大面上,以保证更好的换热降温效果。
出于实际制造、成本等因素考虑,第一液冷管组10a和第二液冷管组10b的结构应当是完全相同的;当然,根据实际需要第一液冷管组10a和第二液冷管组10b的结构也可以是存在区别的。这些根据实际需要进行灵活选择即可。
如图4所示,在上述实施例的基础上,连接管20具体包括第一限位管21、第二限位管22以及用于连接第一限位管21和第二限位管22的支撑管段23,第一限位管21和第二限位管22远离支撑管段23的一端分别与两个液冷管单元11一一对应连接;其中,第一限位管21和第二限位管22分别设置于电池模块200的相对应的侧面,支撑管段23设置于电池模块200的底面。支撑管段23设置于第一液冷管组10a和第二液冷管组10b之间,且支撑管段23的一端延伸至第一液冷管组10a所在平面,支撑管段23的另一端延伸至第二液冷管组10b所在平面。也即支撑管段23的延伸长度与电池模块的200的底面宽度区域一致,使支撑管段23与电池模块200的底面获得最大的接触面积,提高支撑效果,同时增加换热效能。
如此一来,设置于电池模块200的底面的支撑管段23能对电池模块200起到支撑作用,以保证电池模块200安装稳定;此外,第一限位管21和第二限位管22与支撑管段23呈U型结构,第一限位管21与支撑管段23的连接处以及第二限位管22与支撑管段23的连接处具有弹性,这使得布置在电池模块200的侧面的第一限位管21和第二限位管22具备适应电池模块200的侧面发生伸缩扩张形变的能力,使整个液冷装置100能够更好的适应电池模块200膨胀。
请继续参阅图2和图4,进一步地,第一液冷管组10a和第二液冷管组10b还均包括导水管单元13,导水管单元13与续接管单元12或者液冷管单元11连接,导水管单元13沿着第一液冷管组10a和第二液冷管组10b的长度方向延伸设置。导水管单元13的设置目的在于方便与外部的液冷机组的附属管件相连接,以实现冷却液的流入和排出。
导水管单元13设有至少一个弯折段131,第一液冷管组10a的弯折段131从导水管单元13的端部向第二液冷管组10b方向延伸后再弯折回至第一液冷管组10a所在平面,从而在第一液冷管组10a和第二液冷管组10b之间形成第一承托部,第二液冷管组10b的弯折段131从导水管单元13的端部向第一液冷管组10a方向延伸后再弯折回至第二液冷管组10b所在平面,从而在第一液冷管组10a和第二液冷管组10b之间形成第二承托部,第一承托部与第二承托部配合构成底部承托结构。
因而第一承托部和第二承托部(即两个弯折段131)同时与电池模块200的底面抵接,不仅可以增大与电池模块200的换热面积,同时对电池模块200形成双侧托举支撑,从而增大电池模组的整体结构强度。
可选地,弯折段131为一截C型、U型、W型等其中任意一种形状的管段。
具体而言,液冷机组的附属管件包括进液管和回液管,其中第一液冷管组10a的导水管单元13通过其上安装的连接头与进液管连接,第二液冷管组10b的导水管单元13通过其上安装的连接头与回液管连接。
请继续参阅图5,此外,在另一些实施例中,液冷装置100还包括均温板30,均温板30内侧围成有容置腔31,连接管20、第一液冷管组10a和第二液冷管组10b均设置于均温板30背离容置腔31的外侧。安装时,电池模块200插置在容置腔31内。
当电池模块200的尺寸较大,且电池模块200需要做壳体防护时,可以将液冷装置100先与均温板30焊接为一体,然后再将均温板30采用粘接等方式安装到电池模块200的外部并贴合电池模块200的底面和宽度方向两个侧面,在起到对电池模块200安全防护作用之外,还有助于降低温差,提高电池模组循环寿命。
在电池模块200实际工作中,其通过极柱220与汇流排相连,极柱220与汇流排的连接处产生的热量较之其它部位更高,特别是越大容量的电池产热越明显。所以电池模块200的极柱220、连接片230部位是发热异常部位,有必要进行重点热量管控。请继续参阅图7和图8,在一些实施例中,至少靠近电池模块200的极柱220与连接片230布置的一个液冷管单元11设有散热增强部114。设置散热增强部114能提高参与散热的面积,达到更快、更高效使冷却液与电池模块200进行热量传导,强化热管理效能的效果。
具体地,在少一些实施例中,散热增强部114包括散热管114a和至少一个散热隔板114b,至少一个散热隔板114b设置于散热管114a的内侧,以将散热管114a的管腔分隔形成至少两个散热补强流道114c。相较于现有的只具有三个方向管壁的散热管114a而言,散热管114a及其内壁上安装的散热隔板114b能够显著增加能够参与散热的管壁面积,使单位时间内流经于散热补强流道114c内的冷却液能将更多的热量带走,实现增强液冷散热效果。散热增强部114可看做附加管件,安装时穿设在第一液冷直管111和/或第二液冷直管113内部。
综上之外,本申请还提供一种储能系统,其包括至少一个如上任一实施例所述的电池模组。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。