发明内容
基于此,有必要针对电池温差严重,影响循环寿命的问题,提供一种电池模组及储能系统。
一方面,本申请提供一种液冷板,其包括:
液冷板,所述液冷板的内部形成有冷却流道,所述冷却流道包括第一冷却区和第二冷却区,所述第一冷却区用于与电池单体的极耳和连接片的所在位置对应设置;
所述液冷板的板面设有朝向所述第一冷却区和所述第二冷却区内凸起的多个传热凸包;其中,位于所述第一冷却区内的所有所述传热凸包的凸出面积总和大于位于所述第二冷却区内的所有所述传热凸包的凸出面积总和。
上述方案液冷板用于与电池单体装配组合成电池模组,当电池模组工作时,液冷板能对电池单体进行热管理,以保证电池模组使用安全可靠。具体而言,由于极耳和连接片所在位置为电池单体的发热异常部位,本案通过在冷却流道中设计第一冷却区和第二冷却区,并使第一冷却区与极耳和连接片所在位置对应布置,同时在第一冷却区和第二冷却区内均加工出多个传热凸包,但控制第一冷却区内的所有传热凸包的凸出面积总和大于位于第二冷却区内的所有传热凸包的凸出面积总和,从而能够增加第一冷却区的换热面积,使流经第一冷却区内的冷却液单位时间内与电池单体之间的热传递量要大于第二冷却区内冷却液单位时间内与电池单体之间的热传递量,保证电池模组充放电工作时,极耳和片接片所在位置的温度能够与其它位置的温度更加接近或者趋于一致,降低电池单体温差,保证电池模组的循环寿命。
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,所述液冷板包括第一流道板和第二流道板,所述第一流道板或所述第二流道板设有朝向所述冷却流道内凸起的隔断凸筋,所述隔断凸筋沿所述液冷板的长度方向的一端向另一端延伸设置,所述隔断凸筋将所述冷却流道分隔形成为依次连通的第一直流段、迂回流段和第二直流段。
在其中一个实施例中,所述第一直流段和所述第二直流段在所述液冷板的高度方向并排设置,且所述第一直流段位于所述第二直流段的下方,所述液冷板还设有进水口和出水口,所述进水口与所述第一直流段远离所述迂回流段的一端连通,所述出水口与所述第二直流段远离所述迂回流段的一端连通;
所述液冷板具有与所述隔断凸筋相对设置的底侧,位于所述第一直流段内的多个所述传热凸包的尺寸沿所述底侧至所述隔断凸筋的方向呈先递减、后递增变化。
在其中一个实施例中,所述传热凸包具有相对设置的大端和小端,在所述液冷板的高度方向上,所述传热凸包的宽度沿所述大端至所述小端的方向呈递减过渡;
其中,所述大端朝向所述冷却流道内冷却液的来流方向设置。
在其中一个实施例中,所述第一流道板设有第一环形连接边,所述第二流道板设有第二环形连接边,所述第一环形连接边与所述第二环形连接边密封连接,以使所述第一流道板与所述第二流道板之间配合形成所述冷却流道;
所述传热凸包形成于所述第一流道板和所述第二流道板的其中之一上,所述第一流道板和所述第二流道板的其中另一上设有配合孔,所述传热凸包密封插接于所述配合孔内。
在其中一个实施例中,所述进水口和所述出水口均形成于所述第一流道板上;或者,
所述进水口和所述出水口均形成于所述第二流道板上;或者,
所述进水口和所述出水口的其中之一形成于所述第一流道板上,所述进水口和所述出水口的其中另一形成于所述第二流道板上;
所述液冷板还包括进水接头和出水接头,所述进水接头密封装设于所述进水口,所述出水接头密封装设于所述出水口。
在其中一个实施例中,所述液冷板还包括第一支撑板和第二支撑板,所述第一支撑板与所述第一流道板一体折弯连接,且朝背离所述第二流道板的方向弯折,所述第二支撑板与所述第二流道板一体折弯连接,且朝背离所述第一流道板的方向弯折,所述第一支撑板和所述第二支撑板位于所述液冷板的底侧。
在其中一个实施例中,所述第一支撑板和/或所述第二支撑板设有固定孔和/或定位孔。
在其中一个实施例中,所述电池模组还包括至少一个电池单体,所述至少一个电池单体装设于所述液冷板。
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。
本申请实施例提供一种储能系统,具体是一种能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存的设备。储能系统可以储存多余的热能、动能、电能、位能、化学能等,改变能量的输出容量、输出地点、输出时间等。
通常地,储能系统包括储能柜、至少一个电池模组100、液冷机组等功能模块。储能柜内分隔形成有不同的安装仓,电池模组、液冷机组等功能模块分别安装在各自不同的安装仓内,其中电池模组还与液冷机组连通,液冷机组能对电池模组进行热管理,以保证电池模组持续安全工作。
实际使用中,储能系统包括若干个电池模组100,若干个电池模组100以串联或并联方式组成为一个电池集合,由此来提高储能能力。
示例性地,电池模组100是指包括一个或多个电池单体200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模组100可以包括电池单体200或电池包等。电池模组100一般包括用于封装一个或多个电池单体200的箱体,箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体200的充电或放电。
如图1所示,此外,电池模组100还包括液冷板10,电池单体200装设在液冷板10上,液冷板10能对电池单体200实现冷却降温。
电池单体200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,本申请实施例对此不作具体限定。电池单体200可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此不作具体限定。电池单体200一般按封装的方式分成三种:圆柱电池、方形电池和软包电池。
例如,本申请所述的电池单体200采用方形电池,其具体包括壳体、电芯以及顶盖组件。壳体具有相连通的安装腔和进出口;电芯装设于安装腔内;顶盖组件密封盖合于进出口,且极柱与电芯电连接。工作时,电芯产生的电流能经由极柱输出。
其中,电芯(也叫电极组件、裸电芯)由正极极片、负极极片和隔膜组成。电池单体200主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。
以锂离子电池为例,正极集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。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的正极集流体,未涂敷负极活性物质层的正极集流体作为负极极耳。负极集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(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。此外,电芯可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。
参阅图2至图4,为本申请一实施例展示的一种电池模组100,其包括液冷板10,液冷板10的内部形成有冷却流道11,冷却流道11包括第一冷却区111和第二冷却区115,第一冷却区111用于与电池单体200的极耳和连接片的所在位置对应设置.
液冷板10的板面设有朝向第一冷却区111和第二冷却区115内凸起的多个传热凸包12;其中,位于第一冷却区111内的所有传热凸包12的凸出面积总和大于位于第二冷却区115内的所有传热凸包12的凸出面积总和。
从图1中可以看到,单个液冷板10同时与两个电池单体200安装配合,液冷板10被夹设在两个电池单体200的大面(即侧面)之间,使得液冷板10能同时对左右两侧的两个电池单体200同时进行冷却降温。
综上,实施本实施例技术方案将具有如下有益效果:上述方案液冷板10用于与电池单体200装配组合成电池模组100,当电池模组100工作时,液冷板10通过与外部的液冷机组连通,液冷机组为液冷板10注入循环流动的冷却液,冷却液将电池单体200的热量带走,从而实现对电池单体200进行热管理,以保证电池模组100使用安全可靠。
具体而言,由于极耳和连接片所在位置为电池单体200的发热异常部位,本案通过在冷却流道11中设计第一冷却区111和第二冷却区115,并使第一冷却区111与极耳和连接片所在位置对应布置,同时在第一冷却区111和第二冷却区115内均加工出多个传热凸包12,但控制第一冷却区111内的所有传热凸包12的凸出面积总和大于位于第二冷却区115内的所有传热凸包12的凸出面积总和,从而能够增加第一冷却区111的换热面积,使流经第一冷却区111内的冷却液单位时间内与电池单体200之间的热传递量要大于第二冷却区115内冷却液单位时间内与电池单体200之间的热传递量,保证电池模组100充放电工作时,极耳和连接片所在位置的温度能够与其它位置的温度更加接近或者趋于一致,降低电池单体200温差,保证电池模组100的循环寿命。
容易理解的,冷却流道11的第一冷却区111以外的区域内布置的传热凸包12呈现均匀分布,以保证温度均匀。
请继续参阅图3和图4,在一些实施例中,液冷板10包括第一流道板16和第二流道板17,第一流道板16和第二流道板17均为矩形板体,且尺寸相同或相近,从而能保证组装后液冷板10外形规整和密封性。
第一流道板16的外周向设有第一环形连接边161,第二流道板17的外周向设有第二环形连接边171,第一环形连接边161与第二环形连接边171密封连接,以使第一流道板16与第二流道板17之间配合形成冷却流道11。例如,第一环形连接边161与第二环形连接边171可在连接之前预先喷涂钎焊剂或涂覆钎焊层,之后将两者完全对合后置入钎焊炉内高温加热,便可完成钎焊,连接强度高,密封性好。
本实施例中,传热凸包12形成于第一流道板16和第二流道板17的其中之一上,第一流道板16和第二流道板17的其中另一上设有配合孔,传热凸包12密封插接于配合孔内。容易理解的,传热凸包12为冲压成型的凸起结构,相较于平直的板面,传热凸包12具有更大的表面积,也即与冷却液和电池单体200之间的换热面积更大,从而具备更高的换热效能。
本实施例中,第二流道板17被第二环形连接边171包围的板体部分采用冲压等方式形成为内凹结构,以形成冷却流道11的腔室。传热凸包12位于内凹结构的板体部分上,第一流道板16上具有配合孔,当第一流道板16与第二流道板17焊接拼合后,传热凸包12的端部恰好插入配合孔内并紧密贴合,可防止漏液发生。
在又一些实施例中,液冷板10还设有进水口14和出水口15,进水口14和出水口15分别与冷却流道11连通,用以实现冷却液流入和流出冷却流道11。
本实施例中,进水口14和出水口15的设置方式可以有多种,例如,进水口14和出水口15均形成于第一流道板16上;或者,进水口14和出水口15均形成于第二流道板17上;或者,进水口14和出水口15的其中之一形成于第一流道板16上,进水口14和出水口15的其中另一形成于第二流道板17上。从而能根据实际产品需要、安装场合条件等灵活选择,提高产品设计灵活性。
进一步地,液冷板10还包括进水接头20和出水接头30,进水接头20密封装设于进水口14,出水接头30密封装设于出水口15。进水接头20和出水接头30方便与外部冷却液供给装置的管路连接。例如,进水接头20和出水接头30均采用快插式接头结构、螺接式接头结构等其中的任意一种。
此外,在上述任一实施例的基础上,液冷板10还包括第一支撑板40和第二支撑板50,第一支撑板40与第一流道板16一体折弯连接,且朝背离第二流道板17的方向弯折,第二支撑板50与第二流道板17一体折弯连接,且朝背离第一流道板16的方向弯折,第一支撑板40和第二支撑板50位于液冷板10的底侧。如此一来,背向弯折的第一支撑板40和第二支撑板50形成支撑座的作用,对液冷板10能够支撑固定,且第一支撑板40和第二支撑板50分别与液冷板10的左右两个侧面配合形成开放式的台阶槽,方便电池单体200直接安装到液冷板10上,以使液冷板10与电池单体200的大面传热配合,第一支撑板40和第二支撑板50与电池单体200的底面支撑接触,保证液冷板10与电池单体200安装紧凑稳固且对电池单体200散热效果好。
可以理解的,电池单体200的大面与液冷板10的侧面可以是直接接触的,或者通过导热结构胶等导热介质间接接触的,具体根据实际需要进行灵活选择即可。
进一步地,第一支撑板40和/或第二支撑板50设有固定孔60和/或定位孔70。较佳地,本实施例中第一支撑板40和第二支撑板50均设有固定孔60和定位孔70,固定孔60位于第一支撑板40和第二支撑板50的长度方向的一端,方便电池模组100安装固定;定位孔70用于电池模组100安装时对位置定位,保证安装精度。
进一步地,液冷板10的板面还设有朝向冷却流道11内凸起的多个引流凸包,多个引流凸包沿着冷却流道11的延伸方向分散排布。引流凸包对冷却液起到引流和导向作用,使冷却液在冷却流道11内流动更加顺畅和高效,有助于加强冷却液对电池单体200的冷却效能。例如,本实施例中引流凸包形成于第二流道板17,相应地第一流道板16上设有与引流凸包对位配合的密封孔。
请继续参阅图4,在又一些实施例中,第一流道板16或第二流道板17设有朝向冷却流道11内凸起的隔断凸筋13,隔断凸筋13沿液冷板10的长度方向的一端向另一端延伸设置,隔断凸筋13将冷却流道11分隔形成为依次连通的第一直流段112、迂回流段113和第二直流段114。
相较于传统的直型冷却流道11而言,本实施例通过设置隔断凸筋13而形成第一直流段112、迂回流段113和第二直流段114,使得第一直流段112、迂回流段113和第二直流段114配合构成U型或C型结构布置,大大延长了冷却流道11长度,增加了冷却液在冷却流道11内的流动时长,使冷却液可以更充分的与电池单体200之间进行热交换,以便将更多的热量及时带走,强化液冷板10对电池单体200冷却效果。
例如,本实施例中,隔断凸筋13采用冲压方式成形于第二流道板17,相应地第一流道板16上设有与隔断凸筋13形状和尺寸均相适配的密封槽。
当然,其他实施例中也可以通过调整隔断凸筋13的形状、数量等获得其它结构形状的冷却流道11,也都在本申请的保护范围内,在此不进行赘述。
进一步地,第一直流段112和第二直流段114在液冷板10的高度方向并排设置,且第一直流段112位于第二直流段114的下方,进水口14与第一直流段112远离迂回流段113的一端连通,出水口15与第二直流段114远离迂回流段113的一端连通;液冷板10具有与隔断凸筋13相对设置的底侧,位于第一直流段112内的多个传热凸包12的尺寸沿底侧至隔断凸筋13的方向先递减、后递增变化。如此设置后,当冷却液从外部通过进水口14流入冷却流道11内后,会在重力作用下首先聚集于第一直流段112的底部,然后再慢慢往上漫起来,在此过程中传热凸包12除了能增加与冷却液接触面积,进而增大散热面积之外,冷却液首先接触尺寸更大的传热凸包12一端,使得冷却液会被排挤开,在同样时间下冷却液会更快的往上方漫上去,即达到增加冷却液流速的效果,加强冷却液对电池单体200的冷却散热效能。
更进一步地,传热凸包12具有相对设置的大端和小端,在液冷板10的高度方向上,传热凸包12的宽度沿大端至小端的方向呈递减过渡;其中,大端朝向冷却流道11内冷却液的来流方向设置。在冷却液的流动方向上,冷却液会首先受到大端的排挤作用,使冷却液由传热凸包12的两侧流过时具有更高的速度,进而就能提高冷却液在冷却流道11内流动的整体速度,使冷却液能将热量更快更多的带走。
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。