CN210430028U - 电池冷却装置及动力电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池冷却装置及动力电池箱。动力电池箱包括电池冷却装置，电池冷却装置包括换热板，所述换热板内设有供冷却介质流通的介质通道，所述换热板内还设有用于封装相变材料的相变材料腔，所述换热板为整体板材，所述介质通道和相变材料腔均由整体板材内的空腔形成；所述换热板具有使用时靠近电池单体的换热侧板面，所述相变材料腔设置在所述换热侧板面与所述介质通道之间。换热板为整体板材，所述介质通道和相变材料腔均由整体板材内的空腔形成，换热板制作工艺简单，生产成本低。换热侧板面与电池形成面与面的接触，换热板与电池接触面积较大，散热效果好。

Description

电池冷却装置及动力电池箱

技术领域

本实用新型公开了一种电池冷却装置及动力电池箱。

背景技术

动力电池作为电动汽车的核心部件，其性能直接影响电动汽车行业的发展。现有技术中的动力电池在充放电过程中会产生巨大的热量，这些热量若不及时引出，会导致电池长期处于高温环境中，影响电池的性能和寿命。目前针对电池的冷却方式主要有液冷散热、直冷散热和相变散热，但上述冷却方式在实际操作中均具有明显的不足：液冷散热是最常见的散热方式，但是现有技术中的液冷散热方案通常将水冷板布置在电池底部，导致水冷板与电池的接触面积小，传热效率低，并且电芯温度最高在电芯的中上部，电芯的导热性能通常较差，水冷板只与电芯底部接触，会导致电池系统上下部之间温差较大。直冷散热的冷却效率高，但其难以控制电池的温差。相变散热采用相变材料（Phase ChangeMaterials，简称为PCM）作为冷却介质对电池进行冷却，其优点在于相变材料相变潜热大，且对电池具有均温效果，但若只用相变材料进行散热，相变材料需要的量较多，将会严重影响电池的能量密度。

授权公告号为CN206471450U，授权公告日为2017年09月05日的中国实用新型专利公开了一种电池组及液冷装置，电池组包括一个首端电池、一个尾端电池，及多个设置于首端电池及尾端电池之间的中部电池，首端电池背离中部电池一面贴合有第一液冷板，每两个相邻中部电池之间设置有第二液冷板，中部电池及尾端电池之间设置有第三液冷板。三个液冷板上均设有冷却液流道和相变液体流道，相变液体流道为布置在冷却液流道的间隙中的单独通道。液冷板的制作过程如下：选择两片相同的、高导热系数金属薄板，分别作为第一液冷分板及第二液冷分板，然后在第一液冷分板及第二液冷分板上，分别对称设置能够相互扣合密封的第一分流道及第二分流道，将第一液冷分板及第二液冷分板扣合后、压制连接为一体，从预先设置的己经扣合密封的第一分流道及第二分流道进行鼓气，由于第一液冷分板及第二液冷分板采用的是金属薄板，所以第一分流道及第二分流道将很容易被从中间向着相反的方向吹开、成为冷却液流道。而第一液冷分板及第二液冷分板的其他部分依然紧密连接为一体，且保持着冷却液流道的密封性。该电池组的液冷板虽然同时采用了相变散热和液冷散热两种散热方案。但是其制作过程表明冷却液流道和相变液体流道为布置在液冷板上凸出结构，凸出结构只有顶端部分与电池之间产生接触，这就导致液冷板与电池接触面积很小，散热性能有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池冷却装置及动力电池箱，用以解决现有的PCM与流体冷却结合的电池冷却装置与电池接触面积小，散热性能有限的问题，本实用新型另外的目的在于提供一种采用上述电池冷却系统的动力电池箱，用以解决现有的动力电池箱中的电池冷却装置散热性能有限的问题。

为实现上述目的，本实用新型的电池冷却系统的技术方案是：电池冷却装置，包括换热板，所述换热板内设有供冷却介质流通的介质通道，所述换热板内还设有用于封装相变材料的相变材料腔，所述换热板为整体板材，所述介质通道和相变材料腔均由整体板材内的空腔形成；所述换热板具有使用时靠近电池单体的换热侧板面，所述相变材料腔设置在所述换热侧板面与所述介质通道之间。

本实用新型的电池冷却系统的有益效果是：换热侧板面与电池形成面与面的接触，换热板与电池接触面积较大，散热效果好，换热板为整体板材，所述介质通道和相变材料腔均由整体板材内的空腔形成，相变材料腔与介质通道之间没有空隙，相变材料与冷却介质之间的热阻较低，电池冷却装置的冷却效果较好。

进一步的，所述换热板内设有与换热板的整个换热侧板面对应的整体式夹层，所述相变材料腔由所述整体式夹层形成。其有益之处在于，相变材料腔与整个换热侧面板对应，保证相变材料与换热侧面板的接触面积，使电池传递到换热侧面板的热量快速均匀的通过相变材料吸收掉，保证了电池冷却装置的冷却效果。

进一步的，所述介质通道为相互平行布置的介质通孔，所述介质通孔的轴向两端贯穿换热板的两个相背端面，换热板还包括与各介质通孔的同一端同时连通的集流通道，所述集流通道上设有介质进出口。其有益之处在于，介质通道为相互平行布置的介质通孔，介质通孔的轴向两端贯穿换热板的两个相背端面，这样设置使冷却介质在换热板中流通的路径较短，冷却介质可以快速地带走换热板中的热量。通过集流通道同时连通各介质通道，只在集流通道上设置一组介质进出口就可以实现冷却介质在各介质通道中的流动，结构简单，便于操作。

进一步的，所述换热板包括设有所述相变材料腔和介质通孔的板主体，还包括封堵在板主体的端面上的封堵条，所述集流通道为设置在封堵条朝向板主体的一侧上的集流槽，所述介质进出口设置在封堵条上并与所述集流槽相通。其有益之处在于，换热板分为板主体和封堵条两部分，板主体为型材结构，结构简单，便于制造。

进一步的，所述相变材料腔具有设置在板主体设有封堵条的端面上的腔口，所述封堵条上设有与所述腔口相通的填料口，所述填料口通过封堵结构封堵。其有益之处在于，通过封堵条实现相变材料腔的密闭，便于组装。

进一步的，所述换热板包括用于隔离在两列电池单体之间的隔离板，所述介质通道设置在隔离板的厚度方向中部，所述隔离板的两个板面均为换热侧板面，两个板面与所述介质通道之间均设有相变材料腔。其有益之处在于，隔离板上设有两个分别与两列电池单体对应的相变材料腔，每列电池产生的热量被对应的相变材料腔中的相变材料吸收，然后被设置在两个相变材料腔之间的介质通道中的冷却介质带走，通过这种设置使每列电池都有两个与之对应的相变材料腔，增大了电池与相变材料腔的对应面积，保证了电池冷却装置对电池的冷却效果。

本实用新型的动力电池箱的技术方案是：包括箱体、设置在箱体内的方形的电池单体和用于对电池单体进行冷却的电池冷却装置，电池冷却装置包括换热板，所述换热板内设有供冷却介质流通的介质通道，所述换热板内还设有用于封装相变材料的相变材料腔，所述换热板为整体板材，所述介质通道和相变材料腔均由整体板材内的空腔形成；所述换热板具有使用时靠近电池单体的换热侧板面，所述相变材料腔设置在所述换热侧板面与所述介质通道之间。

本实用新型的动力电池箱的有益效果是：换热侧板面与电池形成面与面的接触，换热板与电池接触面积较大，散热效果好，换热板为整体板材，所述介质通道和相变材料腔均由整体板材内的空腔形成，相变材料腔与介质通道之间没有空隙，相变材料与冷却介质之间的热阻较低，电池冷却装置的冷却效果较好。

进一步的，所述换热板内设有与换热板的整个换热侧板面对应的整体式夹层，所述相变材料腔由所述整体式夹层形成。其有益之处在于，相变材料腔与整个换热侧面板对应，保证相变材料与换热侧面板的接触面积，使电池传递到换热侧面板的热量快速均匀的通过相变材料吸收掉，保证了电池冷却装置的冷却效果。

进一步的，所述介质通道为相互平行布置的介质通孔，所述介质通孔的轴向两端贯穿换热板的两个相背端面，换热板还包括与各介质通孔的同一端同时连通的集流通道，所述集流通道上设有介质进出口。其有益之处在于，介质通道为相互平行布置的介质通孔，介质通孔的轴向两端贯穿换热板的两个相背端面，这样设置使冷却介质在换热板中流通的路径较短，冷却介质可以快速地带走换热板中的热量。通过集流通道同时连通各介质通道，只在集流通道上设置一组介质进出口就可以实现冷却介质在各介质通道中的流动，结构简单，便于操作。

进一步的，所述换热板包括设有所述相变材料腔和介质通孔的板主体，还包括封堵在板主体的端面上的封堵条，所述集流通道为设置在封堵条朝向板主体的一侧上的集流槽，所述介质进出口设置在封堵条上并与所述集流槽相通。其有益之处在于，换热板分为板主体和封堵条两部分，板主体为型材结构，结构简单，便于制造。

进一步的，所述相变材料腔具有设置在板主体设有封堵条的端面上的腔口，所述封堵条上设有与所述腔口相通的填料口，所述填料口通过封堵结构封堵。其有益之处在于，通过封堵条实现相变材料腔的密闭，便于组装。

进一步的，所述换热板包括用于隔离在两列电池单体之间的隔离板，所述介质通道设置在隔离板的厚度方向中部，所述隔离板的两个板面均为换热侧板面，两个板面与所述介质通道之间均设有相变材料腔。其有益之处在于，隔离板上设有两个分别与两列电池单体对应的相变材料腔，每列电池产生的热量被对应的相变材料腔中的相变材料吸收，然后被设置在两个相变材料腔之间的介质通道中的冷却介质带走，通过这种设置使每列电池都有两个与之对应的相变材料腔，增大了电池与相变材料腔的对应面积，保证了电池冷却装置对电池的冷却效果。

进一步的，所述电池单体为长方体结构，电池单体沿其宽度方向按列排布，成列的电池单体在电池单体长度方向的两侧分别设有所述换热板。其有益之处在于，在不设置过多换热板的情况下，可以对每个电池单体进行冷却以及保证了各电池单体与换热板的接触面积，使既保证了电池的冷却效果，又保证了动力电池的能量密度。并且电池单体的上下部分均与换热板有接触，保证了电池单体上下部之间的均温。

附图说明

图1为本实用新型的动力电池箱的具体实施例的三维结构示意图；

图2为本实用新型的动力电池箱的具体实施例的板主体的三维结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本实用新型的动力电池箱的具体实施例的封堵条的三维结构示意图；

图5为图4中B处的放大图；

图中：10、箱体，20、电池单体，30、换热板，31、介质通道，32、相变材料腔，33、介质通孔，34、板主体，35、封堵条，36、集流槽，37、介质进出口，38、腔口，39、介质填料口。

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。

本实用新型的动力电池箱的具体实施例，动力电池箱包括箱体10、设置在箱体10内的方形的电池单体20和用于对电池单体20进行冷却的电池冷却装置，电池单体20为长方体结构且沿其宽度方向按列排布成三列，沿电池单体的长度方向依次为第一列电池、第二列电池和第三列电池。

电池冷却装置包括换热板30，每列电池单体20在电池单体20长度方向的两侧分别设有换热板30。换热板30设有四处，分别为两块用于隔离在两列电池单体之间的隔离板和两块分别贴合在第一、三列电池背离第二列电池的一面的两个边缘板。换热板30为整体板材，包括板主体34和分别封堵在板主体34的两个对应端面上的两个封堵条35。

板主体34包括供冷却介质流通的介质通孔33和靠近电池单体20的换热侧板面，介质通孔33有多个且沿板主体34的宽度方向平行布置，介质通孔33的轴向两端贯穿板主体34的两个设有封堵条35的相背端面，每个换热板30的所有介质通孔33组成该换热板30的介质通道31。封堵条35包括与各介质通孔33的同一端同时连通的集流槽36，集流槽36上设有与集流槽36连通的介质进出口37，介质进出口37位于封堵条35的中部。其中一个封堵条35上的介质进出口37用于使冷却介质流入该封堵条35上的集流槽36，另一个封堵条35上的介质进出口37用于使该封堵条35上的集流槽36中的冷却介质流出。

换热板30内设有与整个换热侧板面对应的整体式夹层，整体式夹层形成用于封装相变材料的相变材料腔32。相变材料腔32设置在换热侧板面与介质通道31之间，相变材料腔32具有设置在板主体34设有封堵条35的端面上的腔口38。封堵条35上设有与所述腔口38相通的填料口39，填料口39位于封堵条35的上部。相变材料通过填料口39填入相变材料腔，在填充完毕后，填料口39通过封堵结构进行封堵。

边缘板与隔离板的区别在于，隔离板的两个板面均为换热侧板面，与换热侧板面对应的相变材料腔32也具有两个，分别用于吸收对应换热侧板面传递的热量，介质通道31位于两个相变材料腔32中间，相变材料吸收的热量通过冷却介质带到动力电池箱外部。而边缘板仅有一个换热侧面板和相变材料腔32。

在其他实施例中，形成相变材料腔的整体式夹层也可以与部分换热侧板面对应，相变材料腔可以并排设置有多个。

在其他实施例中，可以根据动力电池的散热需求对相变材料腔的面积进行增减。

在其他实施例中，换热板上也可以对应每个介质通孔设置对应的介质进口和介质出口。

在其他实施例中，介质通孔也可以两个为一组，每组介质通孔设置对应的介质进口和介质出口。

在其他实施例中，介质通道也可以设为S型，但此时冷却介质在换热板中的流动路径较长。

在其他实施例中，可以在相变材料腔的腔口嵌入相应的封堵体以对相变材料腔进行封堵，相变材料填料口设置在封堵体或板主体上。

在其他实施例中，介质通道的横截面形状也可以为其他形状，优选为圆形，当介质通道的横截面形状为圆形时，可以直接与接头适配。

在其他实施例中，隔离板的板主体上也可以只在介质通道的一侧设置相变材料腔。在其他实施例中，电池单体也可以沿其长度方向按列排布，换热板分别设置在电池单体宽度方向的两侧。

在其他实施例中，介质通道也可以上下方向布置。

在其他实施例中，填料口也可以位于封堵条的下部。

在其他实施例中，介质进出口可以位于封堵条的上部或下部。

本实用新型的电池冷却装置的具体实施例与上述本实用新型的动力电池箱的具体实施例中的电池冷却装置的结构相同，不再赘述。

Claims (8)

1.电池冷却装置，包括换热板（30），所述换热板（30）内设有供冷却介质流通的介质通道（31），其特征在于：所述换热板（30）内还设有用于封装相变材料的相变材料腔（32），所述换热板（30）为整体板材，所述介质通道（31）和相变材料腔（32）均由整体板材内的空腔形成；所述换热板（30）具有使用时靠近电池单体（20）的换热侧板面，所述相变材料腔（32）设置在所述换热侧板面与所述介质通道（31）之间。

2.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于：所述换热板（30）内设有与换热板（30）的整个换热侧板面对应的整体式夹层，所述相变材料腔（32）由所述整体式夹层形成。

3.根据权利要求1或2所述的电池冷却装置，其特征在于：所述介质通道（31）为相互平行布置的介质通孔（33），所述介质通孔（33）的轴向两端贯穿换热板（30）的两个相背端面，换热板（30）还包括与各介质通孔（33）的同一端同时连通的集流通道，所述集流通道上设有介质进出口（37）。

4.根据权利要求3所述的电池冷却装置，其特征在于：所述换热板（30）包括设有所述相变材料腔（32）和介质通孔（33）的板主体（34），还包括封堵在板主体（34）的端面上的封堵条（35），所述集流通道为设置在封堵条（35）朝向板主体（34）的一侧上的集流槽（36），所述介质进出口（37）设置在封堵条（35）上并与所述集流槽（36）相通。

5.根据权利要求4所述的电池冷却装置，其特征在于：所述相变材料腔（32）具有设置在板主体（34）设有封堵条（35）的端面上的腔口（38），所述封堵条（35）上设有与所述腔口（38）相通的填料口（39），所述填料口（39）通过封堵结构封堵。

6.根据权利要求1或2所述的电池冷却装置，其特征在于：所述换热板（30）包括用于隔离在两列电池单体（20）之间的隔离板，所述介质通道（31）设置在隔离板的厚度方向中部，所述隔离板的两个板面均为换热侧板面，两个板面与所述介质通道（31）之间均设有相变材料腔（32）。

7.动力电池箱，包括箱体（10）、设置在箱体（10）内的方形的电池单体（20）和用于对电池单体（20）进行冷却的电池冷却装置，其特征在于：所述电池冷却装置为权利要求1至6中任一项所述的电池冷却装置。

8.根据权利要求7所述的动力电池箱，其特征在于：所述电池单体（20）为长方体结构，电池单体（20）沿其宽度方向按列排布，成列的电池单体（20）在电池单体（20）长度方向的两侧分别设有所述换热板（30）。

Images