CN209447990U - 一种用于电池模组的冷却结构和电池模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于电池模组的冷却结构和电池模组。该电池模组在电池单体之间设有用于为电池单体散热的冷却结构，该冷却结构包括用于沿电池单体排布方向延伸的管体，该管体由用于吸收电池单体热量的相变材料制成，在所述管体内嵌设有沿管体长度方向延伸的至少两个用于通入冷却液为管体散热的散热管，该散热管沿电池单体的高度方向排布而构成所述管体的支承骨架，构成管体的相变材料包括围绕包裹在散热管外壁面的部分和填充于相邻散热管之间的部分，这部分相变材料能够对通入冷却液的散热管起到很好的缓冲保护作用，当电池模组在工作的过程中受到外力撞击时可降低散热管开裂的可能，从而减小电池模组因为漏液而无法正常工作的可能性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电池模组的冷却结构和电池模组。
背景技术
动力电池作为新能源汽车的动力来源，在工作的过程中会产生大量的热量，温度过高会直接影响动力电池的续航里程、安全性能以及使用寿命，因此需要及时将电池组产生的热量排除。授权公告号为CN208045578U的一篇实用新型专利文件中公开了一种新型锂电池承装箱，该锂电池承装箱包括箱体外壳，箱体外壳内包括前置槽和后散热风扇安装槽，在前置槽内设有多个锂电池，在相邻两个锂电池之间设置有密封的相变材料承装腔，相变材料承装腔内由上至下间隔设置有多个散热铜套，散热铜套与承装腔的腔体侧避面接触，在相邻散热铜套之间填充有相变材料，散热铜套两端被支撑在前置槽的槽壁上，散热铜套的内部可通过由后散热风扇安装槽内的散热风扇吹出的冷却气流从而主动带走电池经相变材料传递到散热铜套上的热量。
上述锂电池承装箱中，散热铜套内通入散热风扇吹出的冷却气流，能够及时主动的带走散热铜套上的热量，这种设置散热风扇利用风冷系统对电池散热的方式，导致锂电池承装箱整体的换热效率较低，散热铜套入口风温难以控制。若采用在散热铜套内通入冷却液体的方式，散热铜套入口温度可以控制，能够较大程度上提高锂电池承装箱的散热效率。但是采用液冷方式散热的锂电池承装箱中，散热铜套与承装腔的腔体侧避面直接接触，当锂电池承装箱在工作的过程中受到外力撞击后，在外力的挤压作用下较容易使承装腔侧壁变形从而挤压散热铜套使铜套变形或者开裂，使散热铜套内的冷却液泄露，进而影响锂电池承装箱的正常工作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于电池模组的冷却结构，用于解决现有技术中通过液冷方式散热的冷却结构在受到外力撞击后较容易发生冷却液泄露的技术问题；相应的本实用新型的目的还在于提供一种电池模组，用于解决现有技术中电池模组在受到外力撞击后，较容易使电池模组内的冷却液泄露，导致电池模组无法正常工作的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型用于电池模组的冷却结构的技术方案是：该冷却结构包括用于布置在电池单体之间、沿电池单体排布方向延伸的管体，该管体由用于吸收电池单体热量的相变材料制成，在所述管体内嵌设有沿管体长度方向延伸的至少两个用于通入冷却液为所述管体散热的散热管，所述散热管沿电池单体的高度方向排布而构成所述管体的支承骨架，构成所述管体的相变材料包括围绕包裹在散热管外壁面的部分和填充于相邻散热管之间的部分。
本实用新型的有益效果是：在相变材料中嵌入散热管，且在散热管内通入冷却液的这种冷却方式，能够及时地将电池单体传递给相变材料的热量带走，提高了该冷却结构对电池单体的散热效率；而且构成管体的相变材料包括围绕包裹在散热管外壁面的部分和填充于相邻散热管之间的部分，这部分相变材料能够对通入冷却液的散热管起到很好的缓冲保护作用，在冷却结构受到外力撞击时可降低散热管开裂的可能，从而减小通过液冷方式散热的冷却结构发生漏液的可能性。
作为对上述管体的进一步限定，所述管体为横截面沿电池单体高度方向延伸的带状扁管，该带状扁管的两竖直侧面均与带状扁管所接触的电池单体表面相切。两竖直侧面均与电池单体表面相切的带状扁管结构使管体与电池单体之间的接触面积最大，有助于电池单体的热量及时有效的传给管体。
作为对上述散热管的进一步限定，所述散热管包括金属管道和附在该金属管道外的绝缘层。在金属管道外附绝缘层有助于增加金属管道与电池单体之间的绝缘距离，增加冷却结构与电池单体之间的电气安全性能。
作为对上述金属管道的进一步限定，所述金属管道为毛细铜管，所述绝缘层为涂覆在毛细铜管外表面的绝缘漆层。铜具有良好的导热性，毛细铜管结构的金属管道有助于提高冷却结构的导热效率，绝缘漆层结构形式简单，能够较好的起到毛细铜管与电池单体之间绝缘隔离的作用。
为实现上述目的，本实用新型电池模组的技术方案是：该电池模组包括至少两个均匀排布的电池单体，以及固定该电池单体的模组固定支架，在电池单体之间设有用于为电池单体散热的冷却结构，该冷却结构包括用于布置在电池单体之间、沿电池单体排布方向延伸的管体，该管体由用于吸收电池单体热量的相变材料制成，在所述管体内嵌设有沿管体长度方向延伸的至少两个用于通入冷却液为所述管体散热的散热管，所述散热管沿电池单体的高度方向排布而构成所述管体的支承骨架，构成所述管体的相变材料包括围绕包裹在散热管外壁面的部分和填充于相邻散热管之间的部分。
本实用新型的有益效果是：具有上述冷却结构的电池模组，可通过冷却液主动地将电池模组经相变材料传递为散热管的热量带走，能够及时地将电池模组内的热量带走，提高电池模组的散热效率，有助于增加电池模组的续航能力、安全性能以及使用寿命；而且冷却结构中构成管体的相变材料包括围绕包裹在散热管外壁面的部分和填充于相邻散热管之间的部分，这部分相变材料能够对通入冷却液的散热管起到很好的缓冲保护作用，当电池模组在工作的过程中受到外力撞击时可降低散热管开裂的可能，从而减小电池模组因为漏液而无法正常工作的可能性。
作为对上述管体的进一步限定，所述管体为横截面沿电池单体高度方向延伸的带状扁管，该带状扁管的两竖直侧面均与带状扁管所接触的电池单体表面相切。两竖直侧面均与电池单体表面相切的带状扁管结构使管体与电池单体之间的接触面积最大，有助于电池单体的热量及时有效的传给管体，提高冷却组件对电池模组的散热效率。
作为对上述散热管的进一步限定，所述散热管包括金属管道和附在该金属管道外的绝缘层。在金属管道外附绝缘层有助于增加金属管道与电池单体之间的绝缘距离，增加电池模组的电气安全性能。
作为对上述金属管道的进一步限定，所述金属管道为毛细铜管，所述绝缘层为涂覆在毛细铜管外表面的绝缘漆层。铜具有良好的导热性，毛细铜管结构的金属管道有助于提高冷却结构的导热效率，提高整个电池模组的散热性能，绝缘漆层结构形式简单，能够较好的起到毛细铜管与电池单体之间绝缘隔离的作用，增加整个电池模组的电气安全性能。
附图说明
图1为本实用新型提供的电池模组具体实施例的结构示意图(隐去电池单体)；
图2为图1的俯视图；
图3为本实用新型提供的电池模组具体实施例中冷却结构与电池单体之间装配关系结构示意图；
图4为本实用新型提供的电池模组具体实施例中冷却结构与电池单体位置关系的局部结构示意图；
图5为本实用新型提供的电池模组具体实施例中毛细铜管在管体内的位置关系结构示意图；
图中，1-毛细铜管，2-带状扁管，3-模组上固定架，4-固定架螺柱，5-限位柱，6-电池温度采集线束，7-模组下固定架，8-进液口，9-出液口，10-电池单体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
本实用新型的电池模组的具体实施例，如图1至图2所示，电池模组整体为长方体结构，包括模组上固定架3、模组下固定架7和位于该模组上下固定架之间并联或串联的多个如图3所示的电池单体10，模组上下固定架上均设有位置对应的固定架螺柱4，用连接螺母紧固穿过上下固定架的固定架螺柱4，将电池单体10在高度方向上压紧在模组上下固定架之间，上述模组上固定架3和模组下固定架7即为用来固定电池单体10、限制电池单体10移动的模组固定支架。
规定垂直电池单体10高度方向的平面为水平面。本实施例中，如图3和图4所示，电池单体10为圆柱形，电池单体10的数量大于三个。水平面内，电池单体10在电池模组的长度方向上间隔排布，宽度方向上交错排布，且满足彼此相邻三个电池单体10的圆心连线呈等腰三角形布置，其他实施例中，电池单体的数量为两个，满足具有一定间隔。
本实施例中，如图3、图4所示，在电池单体10之间设有用于为电池单体散热的冷却结构，冷却结构包括在相邻的电池单体10之间设有沿电池单体10长度方向延伸的管体及管体内嵌设的散热管(散热管在后面介绍)，且该管体与电池单体10均接触，具体地，该管体在电池模组内呈连续相接的S形排布。管体的横截面沿电池单体10的高度方向延伸，该管体具体为带状扁管2，该带状扁管2的两竖直侧面均与其相邻的电池单体10表面相切，满足该带状扁管2与每个电池单体10具有足够大的接触面积，可传递足够多的由电池单体10产生的热量。
管体由相变材料制成，本实施例中，该相变材料具体为石蜡，其他实施例中，相变材料可以为石蜡与石墨的混合物。当电池单体在工作过程中温度过高时，石蜡材质的管体能够吸收电池单体释放的热量储存为潜热而使石蜡强度和硬度均有所降低，由于相变材料的导热系数较低，使得此过程中相变材料的温度基本保持不变，从而降低电池模组内的温差，控制温升，使电池模组温度相对较均匀，提升电池模组的热均衡性能，保证电池单体处在合适的工作温度，降低电池模组性能衰减的速度。
上述管体位于相邻电池单体的间隔内，由电池单体限制管体在水平面内的位移。如图1所示，在模组上固定架3上固连有限位柱5，限位柱5的下端面在高度方向上顶压在带状扁管2上端面上，限制带状扁管2在上下方向上的位移，上述限位柱5即为用于限制管体在上下方向上移动的管体固定结构。
本实施例中，如图1所示，在带状扁管2内嵌有沿电池单体10高度方向上排布的六根散热管(具体为毛细铜管1，在后面具体介绍)，散热管具有中空的管道结构，用于通过电池模组外的冷却液，散热管还具有伸出电池模组外的管路进口和管路出口，该管路进口和管路出口用于连接电池模组外的冷却液回路，本实施例中，由于该电池模组为新能源汽车上的电池模组，故该冷却液回路为新能源汽车内的空调冷却液回路，散热管上的管路进口和管路出口为图2中的进液口8和出液口9。
上述管体吸收电池单体的热量而使其物相发生变化，从而导致石蜡材质的管体硬度和强度均有所降低，位于管体内的散热管可作为管体的骨架来弥补管体强度和硬度不足的缺陷。本实施例中，构成带状扁管2的相变材料包括填充于相邻散热管之间的部分，即沿带状扁管2高度方向延伸排布的各根散热管彼此间隔内填充的石蜡，如图5所示，使得石蜡和散热管之间彼此支承，构成类似钢筋混凝土的结构形式，对整个管体具有很好的支承作用，增加整个冷却结构和电池模组结构的稳定性，避免管体在长期使用的过程中变形、与电池单体的表面相脱离，进而影响整个电池模组的散热效果；构成带状扁管2的相变材料还包括围绕包裹在散热管外壁面的部分，该部分能够对通入冷却液的各根散热管具有较好的保护作用，由于构成相变材料的石蜡硬度较低，当电池模组受到外力撞击后，相变材料对散热管具有很好的缓冲作用，能够减小散热管变形甚至发生开裂的可能性，从而减小通过液冷方式散热的冷却结构发生漏液而导致电池模组无法正常工作的可能性。其他实施例中，散热管的数量只要满足大于两个即可。
上述散热管为金属管道，在该金属管道外附有绝缘层，以增加金属管道与电池单体之间的绝缘安全性能，提升电池模组工作过程中的安全性。本实施例中，该绝缘层为绝缘漆层，其他实施例中，绝缘层还可为橡胶线套。
本实施例中，如图1所示，金属管道具体为毛细铜管1，由于铜具有较好的导热性能，可传递管体的热量并通过毛细铜管1内的冷却液及时将热量带走，有助于提高电池模组的散热性能；而且铜材料的散热管硬度较低，在受到撞击后，开裂的可能性较小。
本实施例中，如图1所示，毛细铜管1上的管路进口和管路出口位于电池模组的同侧，以便于电池模组内管体以及毛细铜管1的布置，且方便外部冷却液回路与进液口8和出液口9的连接。
本实施例中，如图1所示，在电池模组内还设有电池温度采集线束6，用于连接温度传感器以实时监测电池模组内每串电池的温度，避免温度过高使石蜡制成的管体融化或从毛细铜管骨架上脱离，进而使毛细铜管1裸露，影响电池模组的使用寿命及安全性能。
本实施例中的电池模组在工作的过程中，电池单体发热，将热量传递给管体，石蜡制成的管体物相发生变化，吸收电池单体的热量而将其变成潜热，位于管体内的毛细铜管具有较好的导热性能，可吸收管体的热量，并由通过进液口和出液口循环的冷却液及时地将由毛细铜管导出的热量带走，相比现有技术中采用风冷的散热方式，本实施例中可通过电池温度采集装置采集每串电池的温度，控制散热管进口处冷却液的温度，及时地将电池单体产生的热量带走，提高电池模组的传热效率、续航能力、热均衡性能和安全性能，延长电池模组的使用寿命。
本实用新型用于电池模组的冷却结构具体实施例中冷却结构的具体结构与上述电池模组具体实施例中冷却结构的具体结构相同，此处不再赘述。
Claims (8)
1.一种用于电池模组的冷却结构，其特征在于：包括用于布置在电池单体之间、沿电池单体排布方向延伸的管体，该管体由用于吸收电池单体热量的相变材料制成，在所述管体内嵌设有沿管体长度方向延伸的至少两个用于通入冷却液为所述管体散热的散热管，所述散热管沿电池单体的高度方向排布而构成所述管体的支承骨架，构成所述管体的相变材料包括围绕包裹在散热管外壁面的部分和填充于相邻散热管之间的部分。
2.根据权利要求1所述的用于电池模组的冷却结构，其特征在于：所述管体为横截面沿电池单体高度方向延伸的带状扁管，该带状扁管的两竖直侧面均与带状扁管所接触的电池单体表面相切。
3.根据权利要求1或2所述的用于电池模组的冷却结构，其特征在于：所述散热管包括金属管道和附在该金属管道外的绝缘层。
4.根据权利要求3所述的用于电池模组的冷却结构，其特征在于：所述金属管道为毛细铜管，所述绝缘层为涂覆在毛细铜管外表面的绝缘漆层。
5.一种电池模组，包括至少两个均匀排布的电池单体，以及固定该电池单体的模组固定支架，在电池单体之间设有用于为电池单体散热的冷却结构，其特征在于：该冷却结构包括用于布置在电池单体之间、沿电池单体排布方向延伸的管体，该管体由用于吸收电池单体热量的相变材料制成，在所述管体内嵌设有沿管体长度方向延伸的至少两个用于通入冷却液为所述管体散热的散热管，所述散热管沿电池单体的高度方向排布而构成所述管体的支承骨架，构成所述管体的相变材料包括围绕包裹在散热管外壁面的部分和填充于相邻散热管之间的部分。
6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于：所述管体为横截面沿电池单体高度方向延伸的带状扁管，该带状扁管的两竖直侧面均与带状扁管所接触的电池单体表面相切。
7.根据权利要求5或6所述的电池模组，其特征在于：所述散热管包括金属管道和附在该金属管道外的绝缘层。
8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于：所述金属管道为毛细铜管，所述绝缘层为涂覆在毛细铜管外表面的绝缘漆层。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190927 |