CN210110991U - 电池换热结构、具有其的供电装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池换热结构、具有其的供电装置和车辆，所述电池换热结构具有用于设置换热流体以与电池包进行换热的换热通道、与所述换热通道的两端分别连通的换热进口和换热出口，以使换热流体由换热进口进入所述换热通道并由所述换热出口流出，沿所述换热流体的流动方向，所述换热通道通流面积递增。根据本实用新型实施例的电池换热结构对电池包的冷却更均衡，利于减少电池包的温差。

Description

电池换热结构、具有其的供电装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及交通设备技术领域，尤其是涉及一种电池换热结构、具有其的供电装置及车辆。

背景技术

在相关技术中，电池包通过冷却结构进行冷却，但是，被冷却的电池包上存在很大的温差，导致电池包的一致性较差，性能不稳定。冷却结构有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池换热结构，所述电池换热结构对电池包的换热更均衡，利于减少电池包的温差。

本实用新型还提出了一种具有上述电池换热结构的供电装置。

本实用新型还提出了一种具有上述供电装置的车辆。

根据本实用新型实施例的电池换热结构，所述电池换热结构具有换热通道、换热进口及换热出口，所述换热通道用于设置换热流体，所述换热进口与所述换热出口分别与所述换热通道的两端连通，以使换热流体由所述换热进口进入所述换热通道并由所述换热出口流出，沿所述换热流体的流动方向，所述换热通道通流面积递增。

根据本实用新型实施例的电池换热结构对电池包的换热更均衡，利于减少电池包的温差。

另外，根据本实用新型上述实施例的电池换热结构还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型一个实施例，所述换热进口低于所述换热出口。

可选地，所述换热通道包括并排设置的多个子通道，所述子通道的两端分别与所述换热出口与所述换热出口连通，至少一个所述子通道的通流面积在换热流体的流动方向上递增。

可选地，电池换热结构包括：换热扁管，所述换热扁管内设有所述换热通道，至少一个所述换热扁管形成一个换热层，所述换热层的两侧设置有用于安装所述电池包的安装位。

根据本实用新型的一些实施例，所述换热层设有多个，多个所述换热层沿竖直方向间隔排布，所述电池包位于所述换热层的一侧或者位于相邻两个所述换热层之间。

可选地，所述换热扁管包括多个，所述电池换热结构还包括：连接进口部，多个所述换热扁管的进口端均与所述连接进口部相连，所述换热进口设于所述连接进口部，所述连接进口部内具有连通所述换热进口和多个所述换热通道的进口通道；和/或连接出口部，多个所述换热扁管的出口端均与所述连接出口部相连，所述换热出口设于所述连接出口部，所述连接出口部内具有连通所述换热出口和多个所述换热通道的出口通道。

可选地，所述连接进口部包括进口基部和两个上肢，两个上肢和所述进口基部相连形成开口向上的U形结构，所述换热进口设在所述进口基部的中部，所述进口通道从所述进口基部延伸至两个所述上肢内，每个所述上肢与至少一个所述换热扁管连接，和/或所述连接出口部包括出口基部和两个下肢，两个下肢和所述出口基部相连形成开口向下的U形结构，所述换热出口设在所述出口基部的中部，所述出口通道从所述出口基部延伸至两个所述下肢内，每个所述下肢与至少一个所述换热扁管连接。

根据本实用新型实施例的供电装置，包括电池包及根据本实用新型实施例的电池换热结构，所述电池换热结构用于与所述电池包进行换热。

可选地，所述电池包包括多个扁平状的电池单体，每个所述电池单体具有彼此相对的两个第一侧面和彼此相对的两个第二侧面，所述第一侧面的面积小于所述第二侧面的面积，相邻两个所述电池单体的相邻两个所述第一侧面相连，所述换热通道的通道壁与多个所述电池单体的第二侧面相连。

根据本实用新型实施例的车辆，包括根据本实用新型实施例的供电装置。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型可选实施例的供电装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型可选实施例的供电装置的分解示意图；

图3是根据本实用新型可选实施例的电池换热结构的示意图；

图4是根据本实用新型可选实施例的电池换热结构的俯视图；

图5是根据本实用新型可选实施例的电池换热结构的侧视图；

图6是图5中沿线D-D方向的剖视图；

图7是根据本实用新型一些实施例的车辆的简化示意图。

附图标记：

电池换热结构100；

换热通道110；子通道111；换热进口120；换热出口130；安装位140；

换热扁管10；

连接进口部20；进口基部21；上肢22；进口管23；进口通道201；

连接出口部30；出口基部31；下肢32；出口管33；出口通道301；

电池包200；电池单体210；第一侧面211；第二侧面212；

供电装置300；车辆400。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”等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。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的供电装置300和电池换热结构100。

如图1至图3所示，根据本实用新型实施例的供电装置300可以包括电池换热结构100和电池包200。电池换热结构100可以对电池包200进行冷却。根据本实用新型实施例的电池换热结构100是本实用新型的设计者根据对相关技术中的技术问题的发现以及原因分析的基础上所得到。

具体而言，在相关技术中，针对电池包的温差大的问题，本实用新型的设计者发现，冷却结构对电池包的两侧的冷却能力不同，靠近冷却液进口的一侧的冷却能力大，靠近冷却液出口的一侧的冷却能力小，从而导致电池包的靠近冷却液进口的一侧的降温程度更大，靠近冷却液出口的一侧的降温程度更小，使得电池包左右出现较大的温差。

而冷却结构对于电池包的不同部位的冷却能力不同主要在于，冷却结构内使流体流动的管路的管径保持不变，对电池包的有效冷却面积保持不变。但是，由于冷却液在经过电池包时不断与电池包发生热交换，冷却液在电池包的靠近冷却液进口处的温度低于冷却液在靠近冷却液出口处的温度，使得靠近冷却液进口处的冷却液与电池包的温差大于靠近冷却液出口处的冷却液与电池包的左部的温差。这样，在冷却面积一样的情况下，就会导致靠近冷却液进口处的电池包的部分比靠近冷却液出口处的电池包的部分更易于散热，从而导致同一个电池包的不同部位出现了较大的温差。

有鉴于此，本实用新型的设计者设计了一种带有新的换热通道110的电池换热结构100，该换热通道110可以按照一定的规律变化。具体地，参照图2至图4所示，根据本实用新型实施例的电池换热结构100具有换热通道110、换热进口120和换热出口130，换热通道110用于设置换热流体，换热进口120和换热出口130分别与换热通道110的两端连通，换热流体可以从换热进口120进入，经过换热通道110后，从换热出口120流出。

换热通道110可以设在电池包200的一侧(例如，图1中所示的下侧或者上侧)，并且，换热通道110至少从电池包200的一端延伸至电池包200的另一端。其中，在图1所示的实施例中，换热通道110的两端分别延伸超出电池包200的两端，当然，本实用新型不限于此，例如，在本实用新型的另一些实施例中，换热通道110的两端也可以不超出电池包200的两端，例如，与电池包200的两端平齐。再例如，在本实用新型的另一些实施例中，换热通道110的两端还可以分别短于电池包200的两端。

换热通道110内可以设置有从电池包200的一端(例如图1中所示的右端)朝向电池包200的另一端(例如图1中所示的左端)流动的换热流体，以与电池包200进行热交换。可选地，换热流体可以为冷却流体或者加热流体，冷却流体可以为冷却液或者冷却气体等，冷却液可以为水，以对电池包200进行冷却。加热流体可以是加热液或者蒸汽等，以对电池包200进行加热。

在下面的描述中，以换热流体为冷却流体为例进行描述，即以电池换热结构100可对电池包200进行冷却为例进行描述，本领域技术人员可以由此推知电池换热结构100对电池包200进行加热的情形，即换热流体为加热流体的情形。

根据本实用新型的一些实施例，沿冷却流体的流动方向，换热通道110的通流面积递增。这样，沿冷却流体的流动方向，换热通道110对电池包200的换热面积可以递增，使得在冷却流体的温度相对较高的位置，有效冷却面积相对更大，冷却流体的温度相对较低的位置，有效冷却面积相对更小，这样，可以通过面积的变化来弥补冷却流体在流动过程中的温差变化，使得电池包200从一端到另一端的方向上与冷却流体的换热量基本保持一致，使得电池包20的降温更加一致，从而减少电池包200的温差，电池包200的一致性提升，性能更稳定。

此外，与相关技术中冷却结构在其延伸方向上冷却能力递减的结构相比，本实用新型实施例的电池换热结构100通过对换热通道110的通流面积的设置，使得冷却能力在电池换热结构100的延伸方向上的冷却能力更为一致，这种设置已利于提升电池包200的温度均匀性。

可以理解的是，对于换热通道110的两端分别超出电池包200的两端的实施例中，由于换热通道110的超出电池包200的两端的部分对电池包200的影响相对更小，因此，换热通道110可以整体呈现为通流面积递增，也可以仅在与电池包200的一端到另一端之间延伸的部分的通流面积递增，而在超出电池包200的两端的部分的通流面积不递增，例如，保持不变。

结合本实用新型的一些实施例，沿冷却流体的流动方向，换热通道110的从电池包200的一端延伸至电池包200的另一端的部分的通流面积可以连续性递增。连续性递增时，冷却流体流动更为顺畅。当然，换热通道110的递增形式不限于此，例如，在本实用新型的另一些实施例中，递增形式也可以为阶梯性递增，即换热通道110的内部呈现台阶形。

参照图5和图6所示，根据本实用新型的一些实施例，换热通道110可包括并排设置的多个子通道111，子通道111的两端分别与换热出口与换热出口连通。至少一个子通道111的从电池包200的一端延伸至电池包200的另一端的部分的通流面积在冷却流体的流动方向上递增。由此，冷却流体在换热通道110内分布更均匀，更利于与电池包200的换热，可以提升对电池包200的散热效果。可选地，电池包200可以与每个子通道111的通道壁接触传热，传热效果更好。

在本实用新型的描述中，并排设置在此做广义理解，例如，可以理解为彼此平行，也可以理解为延伸方向大致一致但不平行，例如，彼此之间形成较小的倾斜角。

本申请的设计者在研究相关技术时还发现，相关技术中的冷却液进口、冷却液出口和冷却管道基本保持在同一平面内延伸，不具有高度差，这样不仅不利于排气，而且当冷却液流量较小时，也会导致冷却不够充分。本实用新型对此也进行了改进。

具体地，参照图4所示，换热进口120可以低于换热出口130。这样，冷却流体可以从位置较低的换热进口120进入到换热通道110内，然后从换热出口130流出。与相关技术中的结构相比，这种高度差的存在更利于向上排气，而且冷却效果更好。

可选地，在上下方向上，换热通道110可以设置在换热进口120和换热出口130之间，这样更便于冷却流体的流动，可以进一步提升冷却效果。

如图2所示，根据本实用新型的一些实施例，电池换热结构100可包括：换热扁管10。进一步结合图4和图5所示，换热扁管10内可设有换热通道110。进一步地，参照图1和图2所示，至少一个换热扁管10形成一个换热层，换热层的两侧设置有用于安装电池包200的安装位，安装方便且利于换热。可选地，换热扁管10的沿其厚度方向(如图1中所示的上下方向)的端面可以面向电池包200，这样，可以提升换热扁管10与电池包200的接触面积，使得换热面积增大，可以提升对电池包200的冷却。

进一步可选地，换热层可以设有多个，多个换热层沿竖直方向间隔排布，这样，电池包200可以位于换热层的一侧或者位于相邻的两个换热层之间。即，电池包200可以位于顶层的换热层的顶面上，也可以位于底层的换热层的底面上。

在如图1和图2所示的实施例中，换热通道110可以至少从电池包200的一端(例如图1中所示的右端)延伸至电池包200的另一端(例如图1中所示的左端)，这样对电池包200的冷却范围更大，冷却效果较好。

参照图1和图2所示，每个换热层包括两个换热扁管10。当然，可以理解的是，根据换热扁管10的冷却能力等情况，形成每个换热层的换热扁管10的数量也可以为一个，或者多于两个。换热层的层数可以根据需要换热的电池包的数量进行调整，可以是一层，两层或者是两层以上。

可选地，根据本实用新型的一些实施例，多个换热扁管10的厚度方向可以相同，如在图2所示的实施例中，多个换热扁管10的厚度方向均沿竖直方向。进一步地，电池包200可包括沿换热扁管10的厚度方向并排设置的多个，至少两个换热扁管10处于同一高度且间隔开设置以形成一个换热层，换热层包括多个并且沿竖直方向间隔分布，每个换热层的两侧(例如图2中所示的上侧和下侧)分别形成有安装位140。由此，每个换热层的两侧均可以安装电池包200，换热层的两侧可以对不同的电池包200进行散热，并且每个电池包200可以同时与至少两个换热扁管10换热。这样可以提升换热扁管10的利用率，能量利用率提升，换热效率提升。

继续参照图1至图3所示，可选地，安装位140可包括至少三个，在所有的安装位140中，处于两侧的安装位140可以被构造为适于安装一个电池包200，其余的安装位140可以被构造为适于安装两个电池包200。也就是说，沿着所有的安装位140的排列方向，处于最外侧(如图1中所示的最上侧和最下侧)的两个安装位140可以安装一个电池包200，处于中间(如位于图1中最上侧和最下侧之间)的安装位140可以安装两个电池包200。

由此，处于相邻两个换热扁管10之间的安装位140处可以有两个电池包200，这两个电池包200分别可以被相邻的换热扁管10进行冷却，其余两个安装位140也分别有一个换热扁管10，分别可以被位于其同一侧的换热扁管10进行冷却。这样，每个电池包200均可以被位于其同一侧的换热扁管10进行冷却，使得多个电池包200的冷却程度更相近，利于提升整个供电装置300的一致性。

本实用新型的设计者在研究相关技术时还发现，相关技术中的冷却管道呈现迂回曲折的形状，这样会增大冷却液流动的阻力，甚至有些冷却液会长期集聚在冷却管道的拐角处无法排出，导致新旧冷却液发生混合，影响换热效果。对此，本申请的设计者针对该问题提出了如下改进方案。

参照图2和图3所示，根据本实用新型的一些实施例，换热通道110可以沿直线延伸，与每个电池包200相对应的换热扁管10可以包括间隔且平行设置的两个。这样，冷却流体可以大致沿直线在换热通道110内流动，流动阻力更小，流动更顺畅，冷却流体新旧更替更彻底，利于提升换热效率。并且，每个电池包200可以通过两个平行且间隔的换热扁管10进行冷却，冷却部位更多，使得电池包200的散热更均匀且快速。

参照图2和图3所示，根据本实用新型的一些实施例，换热扁管10可包括多个，电池换热结构100还可以包括：连接进口部20和连接出口部30。

具体而言，多个换热扁管10的进口端可以分别与连接进口部20相连，换热进口120可以设于连接进口部20，连接进口部20内可以具有连通换热进口120和多个换热通道110的进口通道201。多个换热扁管10的出口端分别与连接出口部30相连，换热出口130可以设于连接出口部30，连接出口部30内可以具有连通换热出口130和多个换热通道110的出口通道301。

由此，多个换热扁管10可以被连接进口部20和连接出口部30进行固定，多个换热扁管10可以通过连接进口部20进入冷却流体，并且可以通过连接出口部30流出冷却流体，使得电池换热结构100更便于制造和安装，并且冷却流体可以集中流入电池换热结构100，经过多个换热扁管10的分流后，再集中流出，这样不仅更便于电池换热结构100与其它部件的连接，而且冷却流体的分流对电池包200的散热效果提升。

可以理解的是，在本实施例中，电池换热结构100同时包括有连接进口部20和连接出口部30。当然，根据实际安装以及连接等情况，也可以只设置连接进口部20和连接出口部30中的其中任意一个，或者两个都不设置，而直接将多个扁管10与其它部件连接，此时，扁管10的两个轴向开口可以分别作为换热进口120和换热出口130，这对本领域技术人员而言是容易理解的。

可选地，如图3和图5所示，换热进口120处可以设置进口管23，换热出口130处可以设置出口管33，以便于电池换热结构100与其它部件连接。

本实用新型对于连接进口部20和连接出口部30的具体结构不做特殊限制，以图2和图3所示实施例为例，连接进口部20可以包括进口基部21和两个上肢22，两个上肢22和进口基部21相连形成开口向上的U形结构，换热进口120可以设在进口基部21的中部。进口通道201可以从进口基部21延伸至两个上肢22内，每个上肢22可以与至少一个换热扁管10连接。

连接出口部30可以包括出口基部31和两个下肢32，两个下肢32和出口基部31可以相连形成开口向下的U形结构。换热出口130可以设在出口基部31的中部，出口通道301可以从出口基部31延伸至两个下肢32内。每个下肢32与至少一个换热扁管10连接。

由此，连接进口部20和连接出口部30均可以大致呈U形，这样可以形成散热开口，使得电池包200的外露面积更多，还可以利于更多的热量向外散失。并且，冷却流体在连接进口部20内更利于进行分流，在连接出口部30内更易于汇聚，冷却流体的流动更为顺畅。

可选地，结合图1所示，连接出口部30的上部和连接进口部20的上部均可以向上超出换热扁管10，连接出口部30的下部和连接进口部20的下部均可以向下超出换热扁管10。这样，超出部分可以对电池包200起到一定的限位和保护作用，供电装置300的可靠性提升。

参照图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，供电装置300的电池包200可以包括多个扁平状的电池单体210，每个电池单体210可以具有两个第一侧面211和两个第二侧面212，两个第一侧面211彼此相对，两个第二侧面212也彼此相对，第一侧面211的面积可以小于第二侧面212的面积。相邻两个电池单体210的相邻两个第一侧面211可以相连，换热通道110的通道壁可以与多个电池单体210的第二侧面212相连。由此，可以通过较小的面积实现两个电池单体210的连接，同时可以通过较大的面积与换热通道110进行换热，更利于热量的传递，使得电池换热结构100对电池包200的冷却效果提升。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非明确的限定，“相连”通常做广义理解，可以理解为两个部件彼此接触，也可以理解为两个部件通过连接结构以可拆分或者不可拆分的方式连接在一起。

本实用新型还提出了一种车辆400，如图7所示，车辆400可以包括根据本实用新型实施例的供电装置300。由于根据本实用新型实施例的供电装置300具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的车辆400的散热效果提升，工作更稳定可靠。

根据本实用新型实施例的车辆400包括但不限于为轨道车辆，车辆400的其它构成以及操作等对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中在不干涉、不矛盾的情况下均可以以合适的方式相互结合。

Claims (10)

1.一种电池换热结构，其特征在于，所述电池换热结构具有换热通道、换热进口及换热出口，所述换热通道用于设置换热流体，所述换热进口与所述换热出口分别与所述换热通道的两端连通，以使换热流体由所述换热进口进入所述换热通道并由所述换热出口流出，沿所述换热流体的流动方向，所述换热通道通流面积递增。

2.根据权利要求1所述的电池换热结构，其特征在于，所述换热进口低于所述换热出口。

3.根据权利要求1所述的电池换热结构，其特征在于，所述换热通道包括并排设置的多个子通道，所述子通道的两端分别与所述换热进口与所述换热出口连通，至少一个所述子通道的通流面积在换热流体的流动方向上递增。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电池换热结构，其特征在于，包括：

换热扁管，所述换热扁管内设有所述换热通道，至少一个所述换热扁管形成一个换热层，所述换热层的两侧设置有用于安装电池包的安装位。

5.根据权利要求4所述的电池换热结构，其特征在于，所述换热层设有多个，多个所述换热层沿竖直方向间隔排布，所述电池包位于所述换热层的一侧或者位于相邻的两个所述换热层之间。

6.根据权利要求5所述的电池换热结构，其特征在于，所述换热扁管包括多个，所述电池换热结构还包括：

连接进口部，多个所述换热扁管的进口端均与所述连接进口部相连，所述换热进口设于所述连接进口部，所述连接进口部内具有连通所述换热进口和多个所述换热通道的进口通道；和/或

连接出口部，多个所述换热扁管的出口端均与所述连接出口部相连，所述换热出口设于所述连接出口部，所述连接出口部内具有连通所述换热出口和多个所述换热通道的出口通道。

7.根据权利要求6所述的电池换热结构，其特征在于，所述连接进口部包括进口基部和两个上肢，两个上肢和所述进口基部相连形成开口向上的U形结构，所述换热进口设在所述进口基部的中部，所述进口通道从所述进口基部延伸至两个所述上肢内，每个所述上肢与至少一个所述换热扁管连接，和/或

所述连接出口部包括出口基部和两个下肢，两个下肢和所述出口基部相连形成开口向下的U形结构，所述换热出口设在所述出口基部的中部，所述出口通道从所述出口基部延伸至两个所述下肢内，每个所述下肢与至少一个所述换热扁管连接。

8.一种供电装置，其特征在于，包括电池包及如权利要求1-7中任一项所述的电池换热结构，所述电池换热结构用于与所述电池包进行换热。

9.根据权利要求8所述的供电装置，其特征在于，所述电池包包括多个扁平状的电池单体，每个所述电池单体具有彼此相对的两个第一侧面和彼此相对的两个第二侧面，所述第一侧面的面积小于所述第二侧面的面积，相邻两个所述电池单体的相邻两个所述第一侧面相连，所述换热通道的通道壁与多个所述电池单体的第二侧面相连。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求8或9所述的供电装置。

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