CN209691897U - 一种电芯接触式冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯接触式冷却系统，用于电池模组结构，包括多片液冷板，以及与液冷板连接的进液口接头和出液口接头；每片液冷板置于电池模组的成组block之间，通过定位结构进行定位，通过成组block的电芯之间的夹持进行固定；所述进液口接头以及出液口接头通过插接的方式连接到液冷板上，并固定在电池模组或者电池箱体上。本实用新型体积小，利用传统模组散热铝板以及导热垫等结构的空间，在不增加模组体积的前提下，将液冷加入进去；重量小，减少了散热铝板，导热垫等材料的使用，且本身厚度小，轻量化；接头成型工艺简单，连接可靠；集成加热功能，不需外部加热器；大幅度改善传热路径，电芯温度高度可控。

Description

一种电芯接触式冷却系统

技术领域

本实用新型属于电池模组领域，特别是涉及到一种电芯接触式冷却系统的结构。

背景技术

目前，新能源汽车正在大力发展，锂离子电池作为一种新型能源，对温度有较高的敏感性，在高温下，负极产生大量的SEI膜，增加电池阻抗，导致容量衰减，如果持续升温，SEI膜分解并放热，电解液吸热蒸发，隔膜熔化，从而导致正负极发生短路，发生热失控；

在低温下，电池电解质活性差，电荷转移能力变弱，电池容量出现衰减，充电性能也变差，低温充放电循环可引起金属锂在电池负极析出、积聚，最终形成锂枝晶，轻则造成不可逆的容量损失，重则刺破隔膜造成短路，引发热失控。

温差过大：当系统温差过大时，处于高温或低温的电芯性能下降，会出现所谓“木桶效应”，系统的最大性能发挥不出来，会引发容量衰减和续航里程下降等问题。

目前电池模组中，电芯的热管理方式主要通过高导热性的金属板，将热量传递到模组外侧，再通过导热垫或者导热胶传递到水冷板上，被冷却介质带走。这种传热方式传热路径很长，传热效率低。随着电池能量密度提高，发热量增加，这种冷却方式难以满足使用要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电芯接触式冷却系统，在模组内部进行热管理，该结构可大幅度改善传热路径，提高传热能力，使电芯温度控制在合理范围内。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电芯接触式冷却系统，用于电池模组结构，电池模组结构包括若干成组block，每片成组block由block框架以及两块电芯组成；其特征在于，包括多片液冷板，以及与液冷板连接的进液口接头和出液口接头；每片液冷板置于电池模组的成组block之间，通过定位结构进行定位，通过成组block的电芯之间的夹持进行固定；所述进液口接头以及出液口接头通过插接的方式连接到液冷板上，并固定在电池模组或者电池箱体上。

进一步的，所述液冷板主要由进液口、出液口、定位结构、流道组成；液体通过进液口流入液冷板，通过流道，从出液口中流出，将模组传递过来的热量带走；定位结构用于将液冷板固定在模组中。

进一步的，所述流道设有加强结构，用于保证流道承受内部冷却液体流动压力的强度要求。

进一步的，所述流道为串联形式流道或并联形式流道。

进一步的，所述液冷板中流道圈起的部分贴有一层加热膜，用于进行加热，加热膜的功率根据电芯的比热进行计算。

进一步的，所述液冷板为吹胀成型液冷板，吹胀后的总厚度控制在0.8-1.5mm之间，单边板材的厚度在0.2-0.5mm之间。

进一步的，所述进液口接头主要由结构主体、固定结构、堵头、设置于结构主体的主管连接接口和液冷板连接接口组成；所述结构主体为管状；主管连接接口连接冷却液主管；液冷板连接接口为多个，每一个液冷板连接接口连接一个液冷板的进液口；所述固定结构焊接或胶粘在结构主体上，用于将结构主体固定在电池模组或者电池箱体上。

进一步的，所述出液口接头主要由结构主体、固定结构、堵头、设置于结构主体的主管连接接口和液冷板连接接口组成；所述结构主体为管状；主管连接接口连接冷却液主管；液冷板连接接口为多个，每一个液冷板连接接口连接一个液冷板的出液口；所述固定结构焊接或胶粘在结构主体上，用于将结构主体固定在电池模组或者电池箱体上。

更进一步的，所述液冷板连接接口为橡胶接头，通过橡胶的形变保证与液冷板的密封。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

(1)体积小，利用传统模组散热铝板以及导热垫等结构的空间，在不增加模组体积的前提下，将液冷加入进去；

(2)重量小，减少了散热铝板，导热垫等材料的使用，且本身厚度小，轻量化；

(3)接头成型工艺简单，连接可靠；

(4)集成加热功能，不需外部加热器；

(5)大幅度改善传热路径，电芯温度高度可控。

附图说明

图1是本实用新型实施例中液冷板结构示意图；

图2a是本实用新型实施例中进液口接头结构视图；

图2b是本实用新型实施例中出液口接头结构视图；

图3是本实用新型实施例中进液口接头结构爆炸示意图；

图4是应用本实用新型实施例的模组结构示意图。

其中：

1：进液口；

2：出液口；

3：加强结构；

4：定位结构；

5：流道；

6：结构主体；

7：固定结构；

8：主管连接接口；

9：液冷板连接接口；

10：堵头；

11：绝缘盖板；

12：成组block；

13：液冷板；

14：进液口接头；

15：出液口接头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

术语解释：

电池模组：电芯经过框架及其他附属机构的固定，形成的模组单元；

液冷板：流通冷却液的板状换热器；

流道：冷却液流通的通道；

电芯接触式冷却：与电芯直接接触的冷却方式。

本实用新型所述电芯接触式冷却系统，利用传统模组散热铝板以及导热垫等结构的空间，在不增加模组体积的前提下，放置本实用新型的液冷板，减少了散热铝板，导热垫等材料的使用。

如图1所示为液冷板结构示意图，结构主要由进液口1、出液口2、加强结构3、定位结构4、流道5组成。液体通过进液口1流入液冷板，通过流道5，从出液口2中流出，将模组传递过来的热量带走。流道部分由于板材较薄，需增加加强结构3，用于保证流道结构承受内部冷却液体流动压力的强度要求。定位结构4为定位孔，可以将液冷板固定在模组中。图1阴影部分可以贴一层加热膜，可以进行加热，加热膜的功率可以根据电芯的比热进行计算。

液冷板的成型方式为吹胀成型，吹胀后的总厚度a可以控制在0.8-1.5mm之间，单边板材的厚度b在0.2-0.5mm。从而保证产品在最小的空间内发挥最大的作用。

其中流道5的形式可以为串联，也可以为并联；具体设计需要根据系统流阻以及换热量决定。加强结构的大小以及结构形式，需要通过仿真，满足流道在正常水压下可以不发生鼓胀变形甚至破裂。

图2a、图2b和图3显示为接头结构示意图以及爆炸示意图。主要结构由结构主体6，固定结构7，主管连接接口8，液冷板连接接口9以及堵头10组成。使用时，冷却液有主管连接接口8进入结构主体6中，通过液冷板连接接口进入液冷板中，在液冷板中循环一圈后通过另一个接头的液冷板连接接口，最后从主管连接接口进入系统回路中。

结构主体6可以通过钢管或者铝管拔出凸台，出于重量要求，优选铝管；固定结构7焊接或胶粘在主体上，其位置由系统布置要求确定，保证产品可靠固定即可，可以固定在模组上，也可以固定在箱体上；主管连接接口8位置可以通过计算仿真进行最优选，保证产品的可装配性以及最优流量分配，其形状满足国标要求，可以通过冷压工艺进行冷压，减小使用空间；液冷板连接接口9与液冷板之间连接，需要和液冷板之间进行密封，材料选择橡胶材料，可以通过橡胶的形变保证产品的密封，也可以通过其他材料结合密封胶水进行密封连接；堵头10一般需用与结构主体6相同的材料，通过焊接或粘接形成密封芯体。

图4显示为模组结构示意图。模组由绝缘盖板11，成组block12，液冷板13，进液口接头14，出液口接头15等组成。模组盖板11用于绝缘，一般在绝缘盖板11上方还有结构件进行固定；成组block由block框架以及两块电芯组成；液冷板13放于成组block之间，通过定位孔进行定位，通过电芯之间的夹持进行固定；进液口接头14以及出液口接头15 通过插接，连接到液冷板上，并固定在模组或者箱体上。

本实用新型该结构的最大亮点有以下几个方面。

1)液冷板吹胀成型，工艺成熟，可以控制液冷板厚度在1.5mm以内，体积小

2)省略了模组中的散热铝板，系统轻量化明显；

3)液冷板与模组电芯之间直接接触，传热路径大大改善；

4)接头通过铝管或者铜管硫化橡胶成型，成型工艺简单，密封效果好；

5)吹胀液冷板表面可以增加加热膜，集成加热功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯接触式冷却系统，用于电池模组结构，电池模组结构包括若干成组block，每片成组block由block框架以及两块电芯组成；其特征在于，包括多片液冷板，以及与液冷板连接的进液口接头和出液口接头；每片液冷板置于电池模组的成组block之间，通过定位结构进行定位，通过成组block的电芯之间的夹持进行固定；所述进液口接头以及出液口接头通过插接的方式连接到液冷板上，并固定在电池模组或者电池箱体上。

2.根据权利要求1所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述液冷板主要由进液口、出液口、定位结构、流道组成；液体通过进液口流入液冷板，通过流道，从出液口中流出，将模组传递过来的热量带走；定位结构用于将液冷板固定在模组中。

3.根据权利要求2所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述流道设有加强结构，用于保证流道承受内部冷却液体流动压力的强度要求。

4.根据权利要求2所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述流道为串联形式流道或并联形式流道。

5.根据权利要求1所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述液冷板中流道圈起的部分贴有一层加热膜，用于进行加热。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述液冷板为吹胀成型液冷板，吹胀后的总厚度控制在0.8-1.5mm之间，单边板材的厚度在0.2-0.5mm之间。

7.根据权利要求1所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述进液口接头主要由结构主体、固定结构、堵头、设置于结构主体的主管连接接口和液冷板连接接口组成；所述结构主体为管状；主管连接接口连接冷却液主管；液冷板连接接口为多个，每一个液冷板连接接口连接一个液冷板的进液口；所述固定结构焊接或胶粘在结构主体上，用于将结构主体固定在电池模组或者电池箱体上。

8.根据权利要求1所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述出液口接头主要由结构主体、固定结构、堵头、设置于结构主体的主管连接接口和液冷板连接接口组成；所述结构主体为管状；主管连接接口连接冷却液主管；液冷板连接接口为多个，每一个液冷板连接接口连接一个液冷板的出液口；所述固定结构焊接或胶粘在结构主体上，用于将结构主体固定在电池模组或者电池箱体上。

9.根据权利要求7或8所述的一种电芯接触式冷却系统，其特征在于，所述液冷板连接接口为橡胶接头，通过橡胶的形变保证与液冷板的密封。