CN211182455U - 电池液冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电池液冷装置，包括：水冷板、冷却管路和动力装置。水冷板与电池模组底部的散热面相接触，水冷板内部形成有冷却通路。冷却管路连接介质入口、介质出口和各个水冷板的冷却通路，形成冷却介质的流道。动力装置驱动冷却介质在流道内循环流动。其中，该电池冷却液装置分为前部模组和后部模组，前部模组中的电池模组共用一块水冷板且前部模组中的水冷板水平放置，后部模组中的电池模组分别使用独立的水冷板且后部模组中的水冷板竖直放置。前部模组中的冷却介质的流道为串并联混联式布局，后部模组中的冷却介质的流道为并联式布局。该电池液冷装置具有冷却效率高、集成度高、电池温度一致性好、重量轻等优点。

Description

电池液冷装置

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件领域，更具体地说，涉及电动汽车的热管理零部件领域。

背景技术

锂离子电池以其比功率高、能力密度大、寿命长、自放电率低和贮藏时间长等优点，已逐步取代其他电池成为目前主流的车用动力电池。虽然锂离子电池有很多优点，但是锂离子电池对温度敏感，最佳工作温度范围为15℃～35℃。温度过高或过低会对电池的充放电性能、安全性、老化等产生较大影响，导致整车的充电时间延长、驾驶性能下降、安全性和寿命降低。因此一般需要合理有效的电池热管理系统，保证电池工作时温度控制在合理的范围内。

目前主流的电池冷却方式有风冷、液冷、相变材料冷却、热管冷却等。其中风冷方案由于需要设计和预留风道的空间，电池包的空间利用率很低，散热效率低，电池温度一致性差等缺点，逐渐被市场所摒弃。相变材料和热管冷却方案目前还停留在方案设计和样件试验验证阶段，目前尚未在批量的车用动力电池上得到广泛应用。液冷方案具有散热效率高，温度一致性好等特点，是目前电动汽车动力电池冷却采用最多的冷却方式。

目前主流的电池低温加热方式有电阻丝加热、高频交流加热、风热和液热等方式。其中利用PTC等加热元件集成到液体电池冷却系统中，通过冷却介质循环实现电池低温加热功能，加热效果好，并且加热和冷却共用一套液体系统，节省空间，维护管理方便，是电池低温加热的未来趋势之一。

实用新型内容

本实用新型提出一种冷热通用，且充分考虑电池模组布置的电池液冷装置。

根据本实用新型的一实施例，提出一种电池液冷装置，包括：水冷板、冷却管路和动力装置。水冷板与电池模组底部的散热面相接触，水冷板内部形成有冷却通路。冷却管路连接介质入口、介质出口和各个水冷板的冷却通路，形成冷却介质的流道。动力装置驱动冷却介质在流道内循环流动。其中，该电池冷却液装置分为前部模组和后部模组，前部模组中的电池模组共用一块水冷板且前部模组中的水冷板水平放置，后部模组中的电池模组分别使用独立的水冷板且后部模组中的水冷板竖直放置。前部模组中的冷却介质的流道为串并联混联式布局，后部模组中的冷却介质的流道为并联式布局。

在一个实施例中，水冷板包括：流道板、平板和管道接头。流道板上具有流道槽。平板的表面平整，平板覆盖在流道板上并密封连接，流道槽形成冷却介质的冷却通路。平板或者流道板上具有开口，管道接头安装到开口上，管道接头连通冷却通路和冷却管路。

在一个实施例中，冷却管路包括：前部模组冷却管路和后部模组冷却管路，前部模组冷却管路连接介质入口、介质出口和前部模组水冷板的冷却通路，后部模组冷却管路连接前部模组水冷板的冷却通路和各个后部模组水冷板的冷却通路。

在一个实施例中，前部模组水冷板的前端通过前部模组冷却管路与介质入口以及介质出口连接，前部模组水冷板的后端通过后部模组冷却管路与各个后部模组水冷板的冷却通路连接。前部模组水冷板的冷却通路包括：流入通路和流出通路。流入通路的前端通过管道接头连接到前部模组冷却管路并经由前部模组冷却管路连接到介质入口，流入通路的后端通过管道接头连接到后部模组冷却管路，流入通路覆盖前部模组中的每一个电池模组。流出通路的前端通过管道接头连接到前部模组冷却管路并经由前部模组冷却管路连接到介质出口，流出通路的后端通过管道接头连接到后部模组冷却管路，流出通路覆盖前部模组中的每一个电池模组。

在一个实施例中，前部模组中的电池模组水平放置，电池模组底部的散热面朝下与水平放置的前部模组水冷板接触。前部模组中的电池模组中，位于前部和后部的电池模组单个纵向设置，位于中部的电池模组横向并列设置。前部模组水冷板呈“中”字型，前部和后部为长条形，中部为宽矩形，流入通路在前部和后部为单通路，在中部为并联的双通路，流出通路为并联的双通路，使得流入通路和流出通路覆盖前部模组中的每一个电池模组。

在一个实施例中，后部模组冷却管路包括：流入管路和流出管路。流入管路的入口端连接到前部模组水冷板的流入通路，流入管路形成数个并联的流入分支管路，每一流入分支管路连接到一个后部模组水冷板的冷却通路的入口。流出管路形成数个并联的流出分支管路，每一流出分支管路连接到一个后部模组水冷板的冷却通路的出口，流出管路的出口端连接到前部模组水冷板的流出通路。

在一个实施例中，后部模组中的电池模组竖直放置，电池模组底部的散热面朝向侧面，与竖直放置的后部模组水冷板接触，后部模组水冷板的两侧都能放置电池模组并与电池模组的散热面接触。每一后部模组水冷板的冷却通路覆盖后部模组水冷板的全部区域，冷却通路的入口连接一个流入分支管路，冷却通路的出口连接一个流出分支管路。流入管路和流出管路沿后部模组中的数个电池模组的外围延伸，流入分支管路和流出分支管路分别从流入管路和流出管路上向内侧延伸，后部模组水冷板的冷却通路的入口和出口布置在外侧，靠近流入分支管路和流出分支管路。

在一个实施例中，冷却管路包括：冷却管道和连接插头，连接插头的一端连接冷却管道，另一端连接水冷板的管道接头，冷却管道是波纹管。

在一个实施例中，该电池液冷装置还包括导热组件，导热组件布置在水冷板与电池模组底部的散热面之间。

在一个实施例中，冷却介质为车用冷却液，动力装置为水泵。动力装置驱动冷却介质在流道以及外部散热设备之间循环流动，为电池模组冷却。动力装置驱动冷却介质在流道以及外部加热设备之间循环流动，为电池模组加热。动力装置驱动冷却介质仅在流道内循环流动，在电池模组之间进行温度均衡。

本实用新型的电池液冷装置具有冷却效率高、集成度高、电池温度一致性好、重量轻等优点，可实现冷却、加热、温度均衡等多种功能。

附图说明

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的电池液冷装置的结构图。

图2揭示了本实用新型的电池液冷装置和电池模组配合使用的结构示意图。

图3a和图3b揭示了根据本实用新型的一实施例的电池液冷装置中水冷板的爆炸图。

图4揭示了根据本实用新型的一实施例的电池液冷装置中后部模组冷却管路和后部模组水冷板的并联结构示意图。

具体实施方式

参考图1所示，图1揭示了根据本实用新型的一实施例的电池液冷装置的结构图。该电池液冷装置包括：水冷板、冷却管路和动力装置。水冷板与电池模组底部的散热面相接触，水冷板内部形成有冷却通路。冷却管路连接介质入口、介质出口和各个水冷板的冷却通路，形成冷却介质的流道。动力装置驱动冷却介质在流道内循环流动。

在图1所示的实施例中，该电池冷却液装置分为前部模组和后部模组。前部模组中的电池模组共用一块前部模组水冷板301且前部模组水冷板301水平放置。后部模组中的电池模组分别使用独立的后部模组水冷板302和303且后部模组水冷板302和303是竖直放置。前部模组和后部模组中水冷板的结构以及布置方式有所不同是因为在前部模组和后部模组中，电池模组的布置方式也是不同的。参考图2所示，图2揭示了本实用新型的电池液冷装置和电池模组配合使用的结构示意图。前部模组中的电池模组布置密度较低，前部模组通常是布置在车辆底盘的位置，位于乘员舱的下方，高度空间有限，所以前部模组中的电池模组101水平放置，电池模组101底部的散热面朝下与水平放置的前部模组水冷板301接触。前部模组中的电池模组中，位于前部和后部的电池模组单个纵向设置，位于中部的电池模组横向并列设置，使得前部模组的电池模组的整体布置形成“中”字型的结构。后部模组中的电池模组布置密度较高，后部模组通常是布置在车辆后排座位后侧以及后备箱的前侧空间，高度较大，因此后部模组中的电池模组102竖直放置，电池模组102底部的散热面朝向侧面，与竖直放置的后部模组水冷板302以及303接触。竖直放置的后部模组水冷板302和303的两侧都可以利用，后部模组水冷板302和303的两侧都能放置电池模组并与电池模组的散热面接触。这样一块后部模组水冷板可以为两个电池模组散热，使得后部模组中的电池模组的密度可以更高。

与电池模组的布置密度相应，相对电池模组密度较低的前部模组中的冷却介质的流道为串并联混联式布局，而相对电池模组密度较高的后部模组中的冷却介质的流道为并联式布局。

冷却介质的流道由水冷板中的冷却通路冷却管路组成。冷却管路包括：前部模组冷却管路和后部模组冷却管路，前部模组冷却管路连接介质入口307、介质出口311和前部模组水冷板301的冷却通路，后部模组冷却管路连接前部模组水冷板301的冷却通路和各个后部模组水冷板302、303的冷却通路。

水冷板具有如下的结构来形成冷却通路。图3a和图3b揭示了根据本实用新型的一实施例的电池液冷装置中水冷板的爆炸图。其中图3a揭示了前部模组水冷板301的爆炸图，图3b揭示了后部模组水冷板302和303的爆炸图。除去形状不同，前部模组水冷板301和后部模组水冷板302、303的组成结构是相同的。水冷板都是由流道板、平板和管道接头组成。流道板上具有流道槽，流道槽由冲压工艺形成，按照冷却通路的路径在流道板上冲压形成流道槽。平板的表面平整，平板覆盖在流道板上并密封连接。平板和流道板连接后，出了流道槽之外的位置均密封接合，这样就由流道槽形成冷却介质的冷却通路。冷却介质只能沿着流道槽流动，而不会流动到其他地方。平板或者流道板上具有开口，管道接头安装到开口上，管道接头连通冷却通路和冷却管路。

参考图3a所示，与前部模组中的电池模组101的布置形态相对应，前部模组水冷板101呈“中”字型，前部和后部为长条形，中部为宽矩形。前部模组水冷板101由流道板3012、平板3011和管道接头(图中未示出)组成。流道板3012和平板3011都是呈“中”字型，前部和后部为长条形，中部为宽矩形。结合图1和图2所示，前部模组水冷板301的前端通过前部模组冷却管路与介质入口307以及介质出口311连接，前部模组水冷板的后端通过后部模组冷却管路与各个后部模组水冷板的冷却通路连接。前部模组水冷板的冷却通路由流道板3012上的流道槽形成，包括：流入通路3013和流出通路3014。流入通路3013的前端通过管道接头连接到前部模组冷却管路并经由前部模组冷却管路连接到介质入口307，流入通路的后端通过管道接头连接到后部模组冷却管路，流入通路3013覆盖前部模组中的每一个电池模组。流入通路3013在长条形的前部和后部为单通路，在宽矩形的中部分为并联的双通路，使得流入通路3013能够覆盖前部模组中的每一个电池模组101。流出通路3014的前端通过管道接头连接到前部模组冷却管路并经由前部模组冷却管路连接到介质出口311，流出通路3014的后端通过管道接头连接到后部模组冷却管路，流出通路3014同样覆盖前部模组中的每一个电池模组101。流出通路3014为并联的双通路，使得流出通路3014能够覆盖前部模组中的每一个电池模组101。在图示的实施例中，流入通路3013位于流出通路3014的内侧，流入通路3013采用串并联混联式布局，流出通路3014采用并联式布局，综合起来，使得前部模组水冷板301中的冷却通路形成串并联混联式布局。由于流入通路3013的前端是单通路，因此只需要使用一个接口与介质入口307连接，流出通路3014的前端是双通路，因此是两个接口先并联后再与介质出口311连接。需要说明的是，在图1和图2所示的实施例中，连接在前部模组水冷板301的冷却通路和介质入口307以及介质出口311之间的前部模组冷却管路很短，但在不同的实施例中，前部模组冷却管路根据实际需求可以调节其长度和尺寸。

参考图3b所示，每一后部模组水冷板302、303是用于一个或者两个(双侧)后部模组的电池模组102，因此后部模组水冷板302、303的形状与电池模组的形状相对应，大致呈矩形。后部模组水冷板302、303由流道板3022、平板3021和管道接头3023、3024组成。流道板3022和平板3021都是呈矩形。由于每一后部模组水冷板需要为一个或者两个电池模组提供散热，散热密度较大，因此后部模组水冷板的冷却通路覆盖后部模组水冷板的全部区域，以提升散热能力。参考图3b所示，流道板3022上的流道槽蜿蜒布满整个流道板，使得由其形成的冷却通路能够覆盖水冷板的全部区域。管道接头3023、3024的其中之一用作冷却通路的入口，另一个用作冷却通路的出口。后部模组水冷板302、303的冷却通路的入口连接一个流入分支管路，冷却通路的出口连接一个流出分支管路。

回到图2，后部模组中的电池模组102竖直放置，且以阵列排布的方式形成较高的电池排列密度，后部模组水冷板302、303插入到电池模组的阵列中。各个后部模组水冷板302、303以并联方式连接，该并联方式由后部模组冷却管路来实现。结合参考图1、图2和图4，图4揭示了根据本实用新型的一实施例的电池液冷装置中后部模组冷却管路和后部模组水冷板的并联结构示意图。后部模组冷却管路包括：流入管路304和流出管路312。流入管路304的入口端连接到前部模组水冷板310的流入通路3013，由于流入通路3013在后部也是单通路，因此流入管路和流入通路通过单一的转接口308连接。参考图1和图2所示，流入管路304沿后部模组中的数个电池模组102组成的阵列的外围延伸，流入管路304形成数个并联的流入分支管路，每一流入分支管路连接到一个后部模组水冷板的冷却通路的入口。同样的，流出管路312也是沿后部模组中的数个电池模组102组成的阵列的外围延伸，出管路312形成数个并联的流出分支管路，每一流出分支管路连接到一个后部模组水冷板的冷却通路的出口。流出管路312的出口端连接到前部模组水冷板301的流出通路3014。由于流出通路3014是双通路，因此流出管路和流出通路通过两个转接口309、310分别连接。继续参考图1、图2和图4所示，流入分支管路和流出分支管路分别从流入管路304和流出管路312上向电池模组阵列的内侧延伸，后部模组水冷板302、303的冷却通路的入口和出口(即管道接头3023、3024所在的位置)布置在外侧，靠近流入分支管路和流出分支管路。

继续参考图4，图4还揭示了冷却管路的结构，在一个实施例中，冷却管路包括：冷却管道和连接插头。冷却管道构成流入管路304和流出管路312的主体，连接插头305、306的一端连接冷却管道，另一端连接水冷板的管道接头。在一个实施例中，冷却管道使用波纹管，以实现管路的轻量化。在其他的实施例中，在重量和其他性能满足要求的情况下，冷却管路也可以采用橡胶管或者金属管等其他材料的管路。

参考图2所示，该电池液冷装置还包括导热组件201和202，导热组件201和202布置在水冷板301、302、303与电池模组101、102底部的散热面之间。在图2中，导热组件201设置在电池模组101和水冷板301之间，而导热组件202设置在电池模组102和水冷板302、303之间。导热组件可以保证水冷板和电池模组的散热面之间有足够的换热面积，增强换热效果。导热组件使用的导热材料的导热率≥2W/(m·K)。导热材料可以是硅基材料，也可以是聚氨酯、聚丙酸脂或环氧树脂等非硅基材的导热材料。导热材料需要满足以下的要求：不能与冷却液、水冷板、冷却管路、电池模组等部件所采用的材料发生化学反应。

在一个实施例中，该电池液冷装置使用的冷却介质为车用冷却液，驱动冷却液进行循环流动的动力装置为水泵。

该电池液冷装置具有以下几种工作模式：

电池模组冷却模式：动力装置驱动冷却介质在流道以及外部散热设备之间循环流动，利用外部散热设备为电池模组冷却。外部散热设备可以包括：散热器、空调换热器等。

电池模组加热模式：动力装置驱动冷却介质在流道以及外部加热设备之间循环流动，利用外部加热设备为电池模组加热。外部加热设备可以包括：PTC加热器。

电池模组均温模式：动力装置驱动冷却介质仅在流道内循环流动，在电池模组之间进行温度均衡。当各个电池模组之间的温度的温差≥ΔT时(ΔT可以根据实验数据或者经验数据获得并预先设定)，动力设备驱动冷却介质仅在流道内循环流动，实现各个电池模组之间的温度均衡功能，此时冷却介质并不会流动到外部设备，诸如散热器、空调换热器、PTC加热器等的外部设备也不工作。

本实用新型的电池液冷装置具有冷却效率高、集成度高、电池温度一致性好、重量轻等优点，可实现冷却、加热、温度均衡等多种功能。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本实用新型的具体实施例。显然本实用新型不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本实用新型的保护范围。上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种电池液冷装置，其特征在于，包括：

水冷板，水冷板与电池模组底部的散热面相接触，水冷板内部形成有冷却通路；

冷却管路，冷却管路连接介质入口、介质出口和各个水冷板的冷却通路，形成冷却介质的流道；

动力装置，动力装置驱动冷却介质在流道内循环流动；

其中，该电池冷却液装置分为前部模组和后部模组，前部模组中的电池模组共用一块水冷板且前部模组中的水冷板水平放置，后部模组中的电池模组分别使用独立的水冷板且后部模组中的水冷板竖直放置；

前部模组中的冷却介质的流道为串并联混联式布局，后部模组中的冷却介质的流道为并联式布局。

2.如权利要求1所述的电池液冷装置，其特征在于，所述水冷板包括：

流道板，流道板上具有流道槽；

平板，平板的表面平整，平板覆盖在流道板上并密封连接，流道槽形成冷却介质的冷却通路；

管道接头，平板或者流道板上具有开口，管道接头安装到开口上，管道接头连通冷却通路和冷却管路。

3.如权利要求2所述的电池液冷装置，其特征在于，所述冷却管路包括：前部模组冷却管路和后部模组冷却管路，前部模组冷却管路连接介质入口、介质出口和前部模组水冷板的冷却通路，后部模组冷却管路连接前部模组水冷板的冷却通路和各个后部模组水冷板的冷却通路。

4.如权利要求3所述的电池液冷装置，其特征在于，前部模组水冷板的前端通过前部模组冷却管路与介质入口以及介质出口连接，前部模组水冷板的后端通过后部模组冷却管路与各个后部模组水冷板的冷却通路连接；

前部模组水冷板的冷却通路包括：

流入通路，流入通路的前端通过管道接头连接到前部模组冷却管路并经由前部模组冷却管路连接到介质入口，流入通路的后端通过管道接头连接到后部模组冷却管路，流入通路覆盖前部模组中的每一个电池模组；

流出通路，流出通路的前端通过管道接头连接到前部模组冷却管路并经由前部模组冷却管路连接到介质出口，流出通路的后端通过管道接头连接到后部模组冷却管路，流出通路覆盖前部模组中的每一个电池模组。

5.如权利要求4所述的电池液冷装置，其特征在于，前部模组中的电池模组水平放置，电池模组底部的散热面朝下与水平放置的前部模组水冷板接触；

前部模组中的电池模组中，位于前部和后部的电池模组单个纵向设置，位于中部的电池模组横向并列设置；

前部模组水冷板呈“中”字型，前部和后部为长条形，中部为宽矩形，流入通路在前部和后部为单通路，在中部为并联的双通路，流出通路为并联的双通路，使得流入通路和流出通路覆盖前部模组中的每一个电池模组。

6.如权利要求4所述的电池液冷装置，其特征在于，后部模组冷却管路包括：

流入管路，流入管路的入口端连接到前部模组水冷板的流入通路，流入管路形成数个并联的流入分支管路，每一流入分支管路连接到一个后部模组水冷板的冷却通路的入口；

流出管路，流出管路形成数个并联的流出分支管路，每一流出分支管路连接到一个后部模组水冷板的冷却通路的出口，流出管路的出口端连接到前部模组水冷板的流出通路。

7.如权利要求6所述的电池液冷装置，其特征在于，后部模组中的电池模组竖直放置，电池模组底部的散热面朝向侧面，与竖直放置的后部模组水冷板接触，后部模组水冷板的两侧都能放置电池模组并与电池模组的散热面接触；

每一后部模组水冷板的冷却通路覆盖后部模组水冷板的全部区域，冷却通路的入口连接一个流入分支管路，冷却通路的出口连接一个流出分支管路；

流入管路和流出管路沿后部模组中的数个电池模组的外围延伸，流入分支管路和流出分支管路分别从流入管路和流出管路上向内侧延伸，后部模组水冷板的冷却通路的入口和出口布置在外侧，靠近流入分支管路和流出分支管路。

8.如权利要求2所述的电池液冷装置，其特征在于，所述冷却管路包括：冷却管道和连接插头，连接插头的一端连接冷却管道，另一端连接水冷板的管道接头，所述冷却管道是波纹管。

9.如权利要求1所述的电池液冷装置，其特征在于，还包括导热组件，导热组件布置在水冷板与电池模组底部的散热面之间。

10.如权利要求1所述的电池液冷装置，其特征在于，所述冷却介质为车用冷却液，所述动力装置为水泵；

动力装置驱动冷却介质在流道以及外部散热设备之间循环流动，为电池模组冷却；

动力装置驱动冷却介质在流道以及外部加热设备之间循环流动，为电池模组加热；

动力装置驱动冷却介质仅在流道内循环流动，在电池模组之间进行温度均衡。

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