CN207183466U - 热交换装置以及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热交换装置以及电池模组。热交换装置，用于电池模组，其包括：输入管道、输出管道以及连通输入管道与输出管道的至少两个冷却管道；其中，至少两个冷却管道沿第一方向并排间隔设置，每个冷却管道包括相互连通的第一导管和第二导管，第一导管和第二导管沿与第一方向相垂直的第二方向并排设置；输入管道和输出管道中的一者与所有第一导管相连通，另一者与所有第二导管相连通。本实用新型的热交换装置，能够用于与单体电池进行热量交换，从而保证单体电池保持于预定工作温度，提高使用安全性和可靠性。

Description

热交换装置以及电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种热交换装置以及电池模组。

背景技术

随着技术的发展，电池模组应用范围越来越广，涉及生产或生活。电池模组包括多个单体电芯。多个单体电芯依次串联或并联而组成大容量的电池模块。每个单体电芯工作状态下都会散发大量热量。会导致内部温升较大，不利于单体电芯的正常工作，长期安全性和可靠性将受到影响。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种热交换装置，能够用于与单体电池进行热量交换，从而保证单体电池保持于预定工作温度，提高使用安全性和可靠性。

一方面，本实用新型实施例提出了一种热交换装置，用于电池模组，其包括：输入管道、输出管道以及连通输入管道与输出管道的至少两个冷却管道；其中，至少两个冷却管道沿第一方向并排间隔设置，每个冷却管道包括相互连通的第一导管和第二导管，第一导管和第二导管沿与第一方向相垂直的第二方向并排设置；输入管道和输出管道中的一者与所有第一导管相连通，另一者与所有第二导管相连通。

根据本实用新型实施例的一个方面，输入管道和输出管道在第二方向上并排间隔设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，热交换装置进一步包括导热垫，至少两个冷却管道中相邻的两个冷却管道彼此相对的表面上设置有导热垫。

根据本实用新型实施例的一个方面，热交换装置进一步包括隔热垫，至少两个冷却管道中位于最外侧的两个冷却管道的外侧表面上设置有隔热垫。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一导管或第二导管包括多个独立通孔，多个独立通孔沿第二方向排列。

根据本实用新型实施例的一个方面，输入管道包括主管道以及与主管道连通的两个支管道，两个支管道均与第一导管或的第二导管相连通。

根据本实用新型实施例的一个方面，输出管道包括主管以及与主管连通的两个支管，两个支管均与第一导管或的第二导管相连通。

根据本实用新型实施例的一个方面，热交换装置进一步包括多个隔断导管，隔断导管的数量与冷却管道的数量相同，每个隔断导管包括相互独立的第一腔体和第二腔体，输入管道和输出管道中的一者通过第一腔体与第一导管相连通，另一者通过第二腔体与第二导管相连通。

根据本实用新型实施例提供的热交换装置，其包括输入管道、输出管道以及至少两个冷却管道。冷却管道包括第一导管和第二导管。热交换装置内充入冷却介质后，冷却介质会流经输入管道、输出管道以及第一导管和第二导管，从而冷却介质会吸收冷却管道邻近区域的热量，以降低冷却管道邻近区域的温度，冷却效果好。

另一个方面，本实用新型实施例提供一种电池模组，其包括：如上述的热交换装置；单体电池，与冷却管道相邻接触设置，冷却管道用于冷却单体电池；固定框，套设于热交换装置和单体电池组成的整体结构的外周侧，固定框包括相互连接的端板和侧板，输入管道和输出管道设置于端板侧或侧板侧。

根据本实用新型实施例的另一个方面，输入管道和输出管道设置于端板侧，侧板抵压于冷却管道的外侧面，侧板为条状的平板、弧形板，或者，侧板包括依次相继分布的第一平直段、中间弧形段以及第二平直段。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一实施例的热交换装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例的热交换装置的结构示意图；

图3是图2中A-A剖视结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的电池模组的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的侧板的结构示意图；

图6是本实用新型另一实施例的侧板的结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图6根据本实用新型实施例的热交换装置进行详细描述。

本实用新型实施例的热交换装置可用于电池模组，以对电池模组中各个单体电池进行散热冷却，保证电池模组中的各个单体电池处于正常工作温度范围内，提升电池模组使用过程中的性能稳定性。

图1示意性地显示了本实施例的热交换装置的结构。如图1所示，本实施例的热交换装置包括输入管道10、输出管道20以及连通输入管道10和输出管道20的至少两个冷却管道30。至少两个冷却管道30沿第一方向X并排间隔设置，例如热交换装置包括沿第一方向X并排间隔设置的四个冷却管道30。本实施例的每个冷却管道30的至少一侧用于与待冷却物体接触而进行热交换，以降低待冷却物体的温度。

每个冷却管道30包括相互连通的第一导管301和第二导管302。第一导管301与第二导管302沿与第一方向X相垂直的第二方向Y并排设置。在一个示例中，第一导管301和第二导管302均为具有预定长度、宽度和厚度的条状结构。第一方向X指的是冷却管道30的厚度方向，第二方向Y指的是第一导管301或第二导管302的宽度方向。

输入管道10和输出管道20中的一者与所有第一导管301相连通，另一者与所有的第二导管302相连通，从而形成完整的循环回路。第一导管301和第二导管302并行设置，第一导管301和第二导管302各自的一端通过连通管相连通，各自的另一端分别与输入管道10或输出管道20相连通。在一个示例中，输入管道10与第一导管301相连通，输出管道20与第二导管302相连通。热交换装置使用的冷却介质为液态水。液态水从输入管道10进入热交换装置，并依次流经第一导管301和第二导管302，再从输出管道20排出热交换装置。液态水在第一导管301中的流动方向与第二导管302中的流动方向相反。由于液态水在流动过程中会不断吸收热量，因此第一导管301中的液态水的温度小于第二导管302中的液态水的温度。液态水流经第一导管301和第二导管302过程中能够吸收第一导管301和第二导管302邻近区域的热量，以降低第一导管301和第二导管302邻近区域的温度。本实施例的冷却介质还可以是液态油或气体。

可选地，第一导管301和第二导管302各自的数量或尺寸可以根据实际应用要求灵活选择。第一导管301和第二导管302可以是由铝或者镁合金制造，具有良好的导热性能和刚度。第一导管301和第二导管302为中空结构。第一导管301和第二导管302的横截面可以是矩形、三角形或梯形，以便于根据实际应用要求灵活选择。

本实施例的输入管道10和输出管道20在第二方向Y上并排间隔设置。输入管道10和输出管道20彼此间隔开，避免两者之间存在热传递而影响散热效果。输入管道10和输出管道20位于所有冷却管道30的同一侧，便于输入管道10和输出管道20各自与冷却管道30组装。输入管道10和输出管道20的排列方向与第一导管301和第二导管302的排列方向相同，从而方便输入管道10和输出管道20中的一者与第一导管301或第二导管302组装。可选地，输入管道10和输出管道20分别与所有冷却管道30垂直设置。

图2示意性地显示了设置有导热垫303和隔热垫304的热交换装置的结构。如图2所示，本实施例的热交换装置还包括导热垫303。导热垫303自身具有一定的变形能力。至少两个冷却管道30中相邻的两个冷却管道30彼此相对的表面上设置有导热垫303。至少两个冷却管道30中相邻两个冷却管道30之间用于设置待冷却物体。当热交换装置与冷却物体配合后，待冷却物体温度升高时会发生膨胀，待冷却物体的膨胀力会挤压导热垫303。导热垫303被压缩变形，以此吸收待冷却物体的膨胀量，避免待冷却物体发生膨胀后直接挤压冷却管道30而导致冷区管道发生变形。导热垫303具有良好的导热性能，不影响待冷却物体与冷却管道30进行热量交换。本实施例的导热垫303具有良好的绝缘性能，以使冷却管道30和待冷却物体之间保持绝缘状态。

本实施例的热交换装置还包括隔热垫304。至少两个冷却管道30中沿第一方向X上位于最外侧的两个冷却管道30的外侧表面上设置有隔热垫304。最外侧的两个冷却管道30的外侧表面上设置有隔热垫304后，隔热垫304能够防止最外侧的冷却管道30热量经过管壁流失，从而保证最外侧的冷却管道30将大部分热量带到输出管道20并排出热交换装置，提升冷却效果。

如图3所示，本实施例的第一导管301和第二导管302各自包括多个独立通孔305。第一导管301包括的多个独立通孔305沿第二方向Y排列。第二导管302包括的多个独立通孔305同样沿第二方向Y排列。多个独立通孔305各自与待冷却物体相邻设置，这样，冷却介质可以通过多个独立通孔305同时对待冷却物体进行冷却，以使待冷却物体整体散热均衡。

本实施例的输入管道10包括主管道101以及与主管道101连通的两个支管道102。两个支管道102均与第一导管301或者第二导管302相连通。在一个示例中，两个支管道102同轴设置。两个支管道102分别与主管道101垂直设置。

本实施例的输出管道20包括主管201以及与主管201连通的两个支管202。两个支管202均与第一导管301或者第二导管302相连通。在一个示例中，两个支管道102同轴设置。两个支管202分别与主管201垂直设置。

当输入管道10的两个支管道102均与第一导管301相连通时，输出管道20的两个支管202均与第二导管302相连通。当输入管道10的两个支管道102均与第二导管302相连通时，输出管道20的两个支管202均与第一导管301相连通。

可选地，输入管道10的支管道102与输出管道20的支管202平行设置。

本实施例的热交换装置进一步包括多个隔断导管40。隔断导管40的数量与冷却管道30的数量相同。每个隔断导管40包括相互独立的第一腔体和第二腔体。第一腔体和第二腔体彼此独立，互不连通。输入管道10和输出管道20中的一者通过第一腔体与第一导管301相连通，另一者通过第二腔体与第二导管302相连通。本实施例的隔断导管40包括中心孔以及设置于中心孔内的隔板。隔板将中心孔分隔成第一腔体和第二腔体。在一个示例中，输入管道10通过第一腔体与第一导管301相连通。输出管道20通过第二腔体与第二导管302相连通。输入管道10与输出管道20沿第二方向Y间隔设置，多个隔断导管40沿第一方向X间隔设置于输入管道10和输出管道20之间。输入管道10、输出管道20以及多个隔断导管40形成紧凑的框架结构，满足冷却介质循环要求，同时也降低热交换装置的重量。

在一个示例中，本实施例的热交换装置用于电池模组。电池模组包括单体电池。上述实施例的待冷却物体是单体电池。热交换装置包括四个冷却管道30、位于四个冷却管道30同一侧的输入管道10和输出管道20以及四个隔断导管40。四个冷却管道30和四个隔断导管40均沿第一方向X平行间隔设置。输入管道10的支管道102为条状结构。支管道102与四个冷却管道30相垂直设置。输出管道20的支管为条状结构。支管与支管道102在第二方向Y上相平行。支管202与四个冷却管道30相垂直设置。相邻两个冷却管道30之间设置有多个单体电池。冷却管道30与单体电池的外表面之间设置有导热垫303。当单体电池发热产生膨胀时，导热垫303会吸收单体电池的膨胀量，以缓冲单体电池的体积变化，避免冷却管道30被发生膨胀的单体电池挤压变形。位于最外侧的两个冷却管道30的外侧表面设置隔热垫304，降低冷却管道30的热损失，提升冷却效果。

图4示意性地显示了本实施例的电池模组的结构。如图4所示，本实用新型实施例还提供一种电池模组。本实施例的电池模组包括多个电池组、端板50、侧板60以及上述实施例的热交换装置。每个电池组包括多个单体电池70。热交换装置中相邻两个冷却管道30之间设置一个电池组。端板50和侧板60相互连接形成一个固定框。固定框套设于热交换装置和单体电池70组成的整体结构的外周侧。固定框保证冷却管道30与单体电池70之间紧密贴合，以使两者充分进行热交换。冷却管道30与侧板60沿第一方向X并排间隔设置，与端板50相垂直。

输入管道10和输出管道20可以均设置于端板50的同一侧。隔断导管40上设置有固定耳。使用螺钉将端板50和固定耳连接固定。端板50上设置有两个间隔设置的通孔。输入管道10和输出管道20中的一者从一个通孔中穿出，另一者从另一个通孔中穿出。

输入管道10和输出管道20也可以均设置于侧板60的同一侧。侧板60上设置有两个间隔设置的通孔。输入管道10和输出管道20中的一者从一个通孔中穿出，另一者从另一个通孔中穿出。

当电池模组完成封装后，冷却介质可以从输入管道10进入热交换装置，再流经冷却管道30的第一导管301、第二导管302后从输出管道20排出热交换装置。这样，热交换装置能够对各个单体电池70进行冷却，以保证单体电池70的温度处于正常的工作温度，使得整个电池模组工作稳定。

可选地，冷却管道30与单体电池70的外表面之间设置有导热垫303。当单体电池70发热产生膨胀时，导热垫303会吸收单体电池70的膨胀量，以缓冲单体电池70的体积变化，避免冷却管道30被发生膨胀的单体电池70挤压变形。位于最外侧的两个冷却管道30的外侧表面设置隔热垫304，降低冷却管道30的热损失，提升冷却效果。

在一个实施例中，电池模组包括两个端板50和两个侧板60。两个端板50和两个侧板60组成一个矩形固定框。输入管道10和输出管道20设置于一个端板50的同一侧。侧板60抵压在最外侧的冷却管道30的外侧面。当冷却管道30的外侧面设置有隔热垫304时，侧板60抵压在隔热垫304的外侧面。隔热垫304能够阻止侧板60和冷却管道30之间的热量交换，提高冷却管道30的冷却效果。侧板60的数量与第一导管301和第二导管302的总数量相同。每个第一导管301对应设置一个侧板60。每个第二导管302对应设置一个侧板60。

可选地，如图4所示，本实施例的侧板60为平板。侧板60结构简单，易于加工制造。

可选地，如图5所示，本实施例的侧板60为弧形板。侧板60的凸面抵压在冷却管道30的外侧面。侧板60与端板50连接固定后，侧板60能够更好地对冷却管道30和单体电池70施加压力，提高整体成组强度，保证冷却管道30和单体电池70的相对位置稳定。

可选地，如图6所示，本实施例的侧板60包括依次相继分布的第一平直段601、中间弧形段602以及第二平直段603。侧板60的第一平直段601和第二平直段603分别与端板50相连接。侧板60的中间弧形段602能够更好地对冷却管道30和单体电池70施加压力，提高整体成组强度，保证冷却管道30和单体电池70的相对位置稳定。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种热交换装置，用于电池模组，其特征在于，包括：

输入管道、输出管道以及连通所述输入管道与所述输出管道的至少两个冷却管道；

其中，

至少两个所述冷却管道沿第一方向并排间隔设置，每个所述冷却管道包括相互连通的第一导管和第二导管，所述第一导管和第二导管沿与所述第一方向相垂直的第二方向并排设置；

所述输入管道和所述输出管道中的一者与所有所述第一导管相连通，另一者与所有所述第二导管相连通。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述输入管道和所述输出管道在所述第二方向上并排间隔设置。

3.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，进一步包括导热垫，至少两个所述冷却管道中相邻的两个所述冷却管道彼此相对的表面上设置有所述导热垫。

4.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，进一步包括隔热垫，至少两个所述冷却管道中位于最外侧的两个所述冷却管道的外侧表面上设置有所述隔热垫。

5.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述第一导管和/或所述第二导管包括沿所述第二方向排列的多个独立通孔。

6.根据权利要求1至5任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述输入管道包括主管道以及与所述主管道连通的两个支管道，两个所述支管道均与所述第一导管或所述的第二导管相连通。

7.根据权利要求1至5任一项所述的热交换装置，其特征在于，所述输出管道包括主管以及与所述主管连通的两个支管，两个所述支管均与所述第一导管或所述的第二导管相连通。

8.根据权利要求1至5任一项所述的热交换装置，其特征在于，进一步包括多个隔断导管，所述隔断导管的数量与所述冷却管道的数量相同，每个所述隔断导管包括相互独立的第一腔体和第二腔体，所述输入管道和所述输出管道中的一者通过所述第一腔体与所述第一导管相连通，另一者通过所述第二腔体与所述第二导管相连通。

9.一种电池模组，其特征在于，包括：

如权利要求1至8所述的热交换装置；

单体电池，与所述冷却管道相邻接触设置，所述冷却管道用于冷却所述单体电池；

固定框，套设于由所述热交换装置和所述单体电池组成的整体结构的外周侧，所述固定框包括相互连接的端板和侧板，所述输入管道和所述输出管道设置于所述端板侧或所述侧板侧。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述输入管道和所述输出管道设置于所述端板侧，所述侧板抵压于所述冷却管道的外侧面，所述侧板为条状的平板、弧形板，或者，所述侧板包括依次相继分布的第一平直段、中间弧形段以及第二平直段。