CN116666826A - 一种浸没式液冷电池包结构 - Google Patents

Abstract

本说明书公开一种浸没式液冷电池包结构，包括壳体、电芯、电芯母排、端板、进口管、出口管、上盖、冷却液分流板、进口汇流板、出口汇流板，其中冷却液分流板设置于两行电芯之间，在冷却液分流板上设置有开孔，开孔的位置对应于一行电芯中相邻两个电芯之间的间隙，绝缘冷却液从进口管进入进口汇流板到达进口腔体中，经过汇流缓冲后进入到冷却液分流板，经过冷却液分流板的开孔进入电芯的间隙形成的第一流道，流过第二流道、第三流道、第四流道，最后汇集到出口汇流板，穿过出口汇流板上的出口孔流入到出口腔体，通过出口管流出。通过液冷分流板的设计以及流道的设计，利用流动的冷却液实现对电芯的均匀冷却。

Description

一种浸没式液冷电池包结构

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种浸没式液冷电池包结构。

背景技术

无论是储能电池包和车用动力电池包，都需要冷却或者加热来控制电芯的温度在合理的巩固走温度范围内，同时都需要极高的安全性，在电芯热失控时不要发生热扩散。现有的冷却技术包括液冷板冷却技术和浸没式电池包设计。采用液冷板冷却技术的电池包在电池和液冷板之间有导热胶，冷却液需要先与冷板换热，冷板与导热胶换热，最后导热胶再与电芯换热，热量传递路径太长，散热影响慢，总体换热效率低。浸没式电池包设计，把电池浸泡在含有绝缘冷却液的箱体中，冷却液用量大，换热效率低，较大的电池包在不同区域，电芯温度仍有温度，即使有一些浸没式冷却电池包设计了流道，冷却液温度沿着流动路径不断提高，与冷却液最后接触的电芯温度会比先接触冷却液的温度高，不同位置处的电芯温度差会增大。

因此，亟待研究一种电池包结构，提高电池包整体的换热能力，降低电芯温度，提高温度均匀性和安全性。

发明内容

本说明书提供一种浸没式液冷电池包结构，用以克服相关技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例，提供一种浸没式液冷电池包结构，包括壳体、电芯、电芯母排、端板、进口管、出口管、上盖、冷却液分流板、进口汇流板、出口汇流板，其中

壳体包括一个底面和四个侧面，上盖与底面相对设置，在壳体左右侧面的内侧分别设置有端板，在一端板靠近壳体内部一侧设置有进口汇流板，在另一端板靠近壳体内部一侧设置有出口汇流板，在进口汇流板一侧设置有进口管，在出口汇流板一侧设置有出口管，端板与进口汇流板形成进口腔体，端板和出口汇流板之间形成出口腔体，出口汇流板上开有冷却液出口孔；

电芯按照行列排布于壳体内，电芯母排设置在电芯两端，电芯母排的排布方向与电芯垂直，每一行电芯的上下两端的两排电芯母排错位设置；

冷却液分流板设置于两行电芯之间，冷却液分流板的设置方向与电芯母排的设置方向一致，在冷却液分流板上设置有开孔，开孔的位置对应于一行电芯中相邻两个电芯之间的间隙；进口腔体和出口腔体上分别有对应的开口与冷却液分流板相连；

在电芯与电芯之间形成第一流道；壳体与电芯之间形成第二流道；冷却液分流板与电芯之间形成第三流道；电芯与上盖之间形成第四流道；

绝缘冷却液从进口管进入进口汇流板到达进口腔体中，经过汇流缓冲后进入到冷却液分流板，经过冷却液分流板的开孔进入电芯的间隙形成的第一流道，流过第二流道、第三流道、第四流道，最后汇集到出口汇流板，穿过出口汇流板上的出口孔流入到出口腔体，通过出口管流出。

可选的，所述冷却液分流板上的开孔为长型孔，长型孔的数量和位置与一行电芯之间的第一流道的数量和位置相对应。

可选的，所述电池包结构还包括挡板，所述挡板用于电芯数量增多后不同模组之间的排列。

可选的，所述的第一流道、第二流道、第三流道、第四流道的宽度均采用小尺寸设计。

可选的，当所述的电芯数量增加以电池模组或电池包的形式串联或并联时，在电池模组之间增设冷却液分流板。

本说明书实施例的有益效果如下：

本说明书实施例，提供一种浸没式液冷电池包结构，通过壳体、腔体、冷夜分流板的组合以及流道结构的设计使得每一个电芯表面流经的冷却液流量和速度均匀，提高电芯的温度均匀性，每一个电芯的大面都会被冷却液冷却，极大极高了电芯的换热效率和能力。该电池包内部的冷却液是流动的，电芯发生热失控时，产生的热量被冷却液带走，杜绝了热失控电芯的热量传递给其他的电芯，不会发生热扩散，进一步提高了电池包安全性。与现有技术相比，不仅避免了液冷板冷却电池包的换热效率低，温度不均匀，充分发挥浸没式冷却技术的优势，使得电芯尽可能多的面与绝缘冷却液接触，且采用电池包内流动的方式，使得绝缘冷却液在电池包内的流动可以均匀流经在不同位置电芯的各个面，及时快速且均匀的带走电芯表面热量，提高电池包整体的换热能力，降低电芯温度，提高温度均匀性和安全性。

本说明书实施例的创新点包括：

1、本说明书中，冷却液在电池包或模组内的流道和流动方式以及保证该种流动方式的结构设计，是本说明书实施例的创新点之一。绝缘冷却液从进口管进入，先流入到一个回流的腔体中，该腔体与液冷分流板连接，冷却液只能从开有孔的冷却液分流板中流出，并流入到对应的电芯之间的间隙形成的流道中，最后汇集到靠近出口的汇流腔体并流出。电池包或模组被装有冷却液分流板的设计，冷却液分流板的开孔设计，不同开孔对应两边电芯之间间隙的设计，多个数量的开孔设计，进口管与冷却液分流板直接连接冷却液只能先进入冷却液分流板的设计。出口汇流板以及上的开孔和出口腔体的保证了最后冷却液只能从靠近出口处流出的结构设计。以上设计保证了每一个电芯之间都可以直接且均匀的冷却电芯的大面，极大提高了冷却面积和散热能力，快速带走电芯充放电时和热失控时的热量，提高了安全性。电芯之间保留的间隙形成的流道与液冷分流板开孔设计及对应保证冷却液在内部流动，且保证了流经电芯的冷却液均匀。

2、本说明书中，液冷分流板与其两边电芯测面保留的间隙形成的小流道，使得冷却液刚从液冷分流板出口具有小的空间可以缓冲分流，并结合电芯之间的间隙流入电芯之间。两边电芯测面与壳体之间保留的间隙形成的小流道保证了绝缘冷却液流经电芯冷却电芯后，可以汇集到起已并从出口流出，上盖与电芯顶部保留的间隙形成的小流道使得冷却液从液冷分流板流出后不仅冷却电芯大面，同时还可以冷却电芯的顶面和电芯连接母排，进一提高了总的散热面积，增加电池包或模组的电池能力，在热失控时冷却液可以全方位带走热量，极大提高安全性。利用电芯，壳体和液冷分流板形成的流道结构设计充分利用了空间，同时还减少了冷却液使用量，是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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获得其他的附图。

图1为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的结构示意图；

图2为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的结构示意图；

图3为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的内部冷却液流动示意图；

图4为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的内部冷却液流动示意图。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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付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。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书实施例公开了一种浸没式液冷电池包结构，以下进行详细说明。

图1为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的结构示意图。如图1所示，一种浸没式液冷电池包结构1，包括壳体2、电芯3、电芯母排4、端板5、进口管6、出口管7、上盖8、冷却液分流板40、进口汇流板21、出口汇流板31，其中

壳体2包括一个底面和四个侧面，上盖8与底面相对设置，在壳体2左右侧面的内侧分别设置有端板5，在一端板5靠近壳体2内部一侧设置有进口汇流板21，在另一端板5靠近壳体2内部一侧设置有出口汇流板31，在进口汇流板21一侧设置有进口管6，在出口汇流板31一侧设置有出口管7，端板5与进口汇流板21形成进口腔体22，端板5和出口汇流板31之间形成出口腔体32，出口汇流板32上开有冷却液出口孔33。

电芯3按照行列排布于壳体2内，电芯母排4设置在电芯3两端，电芯母排4的排布方向与电芯3垂直，每一行电芯3的上下两端的两排电芯4母排错位设置。

图2为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的结构示意图。如图2所示，冷却液分流板40设置于两行电芯3之间，冷却液分流板40的设置方向与电芯母排4的设置方向一致，在冷却液分流板40上设置有开孔41，开孔41的位置对应于一行电芯3中相邻两个电芯3之间的间隙。进口腔体和出口腔体上分别有对应的开口与冷却液分流板相连。

一个具体实施例中，所述冷却液分流板40上的开孔41为长型孔，长型孔的数量和位置与一行电芯3之间的第一流道11的数量和位置相对应。

冷却液分流板40设计的长型孔41可以是为了保证每一个电芯之间的流道均有均匀的冷却液流过，开孔的形状，尺寸可以是各类形状，核心目的就是为了保证冷却液流出每一个开孔的流体均匀，极大提高不同位置处电芯的温度均匀性，避免了开孔流出的冷却液量不一致导致不同电芯温差。

在电芯3与电芯3之间形成第一流道11。电芯3与电芯之间保留间隙形成第一流道11，绝缘冷却液可以流经该流道并冷却电芯大面。两排电芯之间同样也保留了间隙，用于放入冷却液分流板40，冷却液分流板20与两排电芯侧壁也保留了间隙，冷却液分流板20上的开孔可以流出绝缘冷却液，并分别进入电芯之间的第一流道11，达到冷却电芯大面的作用。

壳体2与电芯3之间形成第二流道42。壳体2与冷却液分流板40两边的电芯3形成的第二流道42。

冷却液分流板40与电芯3之间形成第三流道43。电芯3与上盖8之间形成第四流道44。冷却液分流板40与电芯小面之间留有间隙形成了第三流道43。上盖8与电芯顶部仍设计有间隙，上盖8与电芯顶部之间留有间隙形成了第四流道44，除了电芯的大面能被冷却，这两部分流道使得电芯的侧小面和顶部在冷却液从冷却液分流板40流出时也会同时被冷却到，尤其是电芯母排(busbar)4的冷却。因此进一步增加了冷却面积，提高散热能力，也提高了单电芯的温度均匀性，有利用电芯寿命的延长。

所述的第一流道11、第二流道42、第三流道43、第四流道44的宽度均采用小尺寸设计。

所有的流道，第一流道11，第二流道42，第三流道43、第四流道44均采用小尺寸设计宽度，不但保证了冷却液可以流动，同时也兼顾了减少电池包的整个体积，降低绝缘冷却液的使用量，降低成本并提高浸没式电池包或模组的能量密度。

绝缘冷却液从进口管6进入进口汇流板21到达进口腔体22中，经过汇流缓冲后进入到冷却液分流板40，经过冷却液分流板40的开孔41进入电芯3的间隙形成的第一流道，流过第二流道、第三流道、第四流道，最后汇集到出口汇流板31，穿过出口汇流板31上的出口孔33流入到出口腔体32，通过出口管7流出。

本说明书实施例中，绝缘冷却液从进口管6进入到进口汇流板21和进口腔体22中，进口腔体22起到了汇集冷却液的作用，保证冷却液只能进入冷却液分流板40。冷却液分流板40开有长型孔41，这些长型孔与电芯之间保留的间隙形成的第一流道11对应，这使得冷却液进入冷却液分流板40后分别从各个长型孔41中流出，并流入到冷却液分流板40两边的电芯第一流道11中，汇流到流出第二流道42，穿过出口汇流板31上的出口孔33流入到出口腔体32，最后从出口管7流出。进口汇流板21，进口腔体22的结构保证了绝缘冷却液只能流入到冷却液分流板40。

冷却液分流板40结构及其出口孔，电芯之间和壳体的流道保证了冷却液必须先从冷却液分流板40的流出流道42流出分别进入流道来冷却电芯大面，提高冷却面积，增大电池模组或者电池包的散热能力。出口汇流板31，出口腔体32结构保证了绝缘冷却液最后汇集到一起并从出口管7流出。

图3为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的内部冷却液流动示意图。如图3所示，在进入经过汇流缓冲后进入到冷却液分流板，从冷却液分流板出来后分别进入到两边电芯的间隙形成的第一流道，最后汇集到出口汇流板和出口腔体并通过出口管流出。冷却液在电池包或模组内部均匀流动。

一个具体实施例中，所述电池包结构还包括挡板，所述挡板用于电芯数量增多后不同模组之间的排列。

当所述的电芯数量增加以电池模组或电池包的形式串联或并联时，在电池模组之间增设冷却液分流板。电芯数量的增加会增大电池包的尺寸，流道也会相应增加。

因此本说明书实施例设计同样覆盖和针对于在电芯排布长度和宽度方向增肌数量的情况的结构。

图4为本说明书一实施例提供的一种浸没式液冷电池包结构的内部冷却液流动示意图。如图4所示，为增加电芯数量后内部结构和流道示意图。

进口管进入电池包内先进入进口汇流板与壳体形成的进口汇流腔体，该腔体与液冷板分流板直接连接，使得冷却液进入口使得进入到液冷分流板，不能进入其他空间，主要是冷却液进入壳体后，先进入到某一个腔体然后再通过该腔体分配流量到电芯之间。同理，冷却液冷却后先汇集到一起，最后从出口汇流板及汇流板上的开孔，及其与壳体形成的进口汇流腔体，保证了冷却液回流一起后从出口管流出，也充分利用了壳体。根据本说明书实施例中的设计思路，若改变出口汇流板尺寸，形状，出口汇流板上的开孔尺寸，形状，其原理也与本说明书实施例相同。

综上所述，本说明书实施例提供一种浸没式液冷电池包结构，通过电池包内部的腔体和冷却液分流板对冷却液流道进行合理设计，从而实现了以流动的冷却液均匀地对电芯以及电芯母排的进行冷却，提高了电池包整体的换热能力，降低了电芯温度，能够提高温度均匀性和安全性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种浸没式液冷电池包结构，其特征在于，包括壳体、电芯、电芯母排、端板、进口管、出口管、上盖、冷却液分流板、进口汇流板、出口汇流板，其中

壳体包括一个底面和四个侧面，上盖与底面相对设置，在壳体左右侧面的内侧分别设置有端板，在一端板靠近壳体内部一侧设置有进口汇流板，在另一端板靠近壳体内部一侧设置有出口汇流板，在进口汇流板一侧设置有进口管，在出口汇流板一侧设置有出口管，端板与进口汇流板形成进口腔体，端板和出口汇流板之间形成出口腔体，出口汇流板上开有冷却液出口孔；

电芯按照行列排布于壳体内，电芯母排设置在电芯两端，电芯母排的排布方向与电芯垂直，每一行电芯的上下两端的两排电芯母排错位设置；

冷却液分流板设置于两行电芯之间，冷却液分流板的设置方向与电芯母排的设置方向一致，在冷却液分流板上设置有开孔，开孔的位置对应于一行电芯中相邻两个电芯之间的间隙；进口腔体和出口腔体上分别有对应的开口与冷却液分流板相连；

在电芯与电芯之间形成第一流道；壳体与电芯之间形成第二流道；冷却液分流板与电芯之间形成第三流道；电芯与上盖之间形成第四流道；

绝缘冷却液从进口管进入进口汇流板到达进口腔体中，经过汇流缓冲后进入到冷却液分流板，经过冷却液分流板的开孔进入电芯的间隙形成的第一流道，流过第二流道、第三流道、第四流道，最后汇集到出口汇流板，穿过出口汇流板上的出口孔流入到出口腔体，通过出口管流出。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述冷却液分流板上的开孔为长型孔，长型孔的数量和位置与一行电芯之间的第一流道的数量和位置相对应。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述电池包结构还包括挡板，所述挡板用于电芯数量增多后不同模组之间的排列。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的第一流道、第二流道、第三流道、第四流道的宽度均采用小尺寸设计。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，当所述的电芯数量增加以电池模组或电池包的形式串联或并联时，在电池模组之间增设冷却液分流板。