CN212277304U - 一种双向流道电池冷却板及液冷动力电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向流道电池冷却板及液冷动力电池模组，这种冷却板包含并行设置的第一流道以及第二流道，第一流道和第二流道均为S形流道，第一流道和第二流道等间距设置，且第一流道和第二流道的液冷介质的流向相反；本实用新型还公开了一种带液冷组件的动力电池模组，其包括电池单体、绝缘导热片、冷却板、汇流排以及固定套件，电池单体并行排列且留有一定间隔，极耳位置扣装汇流排，其外侧通过固定套件限位固定，并在两侧依次设置绝缘导热片和冷却板。本实用新型能将电池温度控制在合理范围内的同时，进一步降低了电池模组内的温差。

Description

一种双向流道电池冷却板及液冷动力电池模组

技术领域

本实用新型涉及新能源动力电池技术领域，具体涉及一种双向流道电池冷却板及液冷动力电池模组。

背景技术

锂离子电池因具有自身单体电压高、比能量大、适宜工作温度范围大、使用寿命长等优点，成为了替代化石燃料的清洁能源首选，被广泛应用于新能源电动汽车上作为动力电池。

动力电池包是电动汽车的核心部件，动力电池包正常运行时，电池也在不断的充电和放电，都会有热量的产生，当电池散热不及时，就会导致电池温度升高，当温度超过某一临界值，会对电池使用寿命造成损害，同时高温还会导致电池内部发生副反应，加速电池的产热速率，进而发生热失控现象。为了提高电池包的能量密度，锂电池排列紧密，则中心部位锂电池温度将高于边缘部位锂电池温度，二者长期存在温度差异性，如此会导致二者的衰减速率不一致，从而造成电池组性能衰退，若个别电池单体提前失效，会影响整个电池包性能，电动汽车将无法正常运行。因此，合理高效的热管理系统需要将电池的工作温度范围控制在合适的区间，同时，还应保证电池间的温度一致性。

当前工程应用中，主要采用风冷和液冷形式的热管理系统，风冷由于其散热效率低，难以满足电池高负荷工作下的散热要求，具有一定的局限性。液冷采用液体作为冷却介质，液体冷却具有较高的换热效率，且在工程上易于实现，故其使用较多，是目前较为优选的热管理形式。

当前电池液冷结构的冷却板流道设计主要有曲线型、直通道、单腔结构等几大类，并在此基础上衍生了不同导热液进出口分布位置、分流道数目，冷却板流道数目等其他流道类型。但现有液冷板技术中，对电池模组的温度一致性控制有限，尤其是对象为多排多列形式的电池模组时，往往具有较大的温差，难以实现有效的热管理。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种双向流道电池冷却板及液冷动力电池模组，该冷却板配合液冷系统能够进一步提高电池模组的温度一致性，延长动力电池的循环寿命，能够克服现有电池冷却板温差控制能力较弱、对动力电池冷却效果不强的问题，能有效控制电池模组在正常的工作温度范围内工作，提高电池温度的一致性，进而有效地提高电池组的寿命和性能。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种双向流道电池冷却板，安装于动力电池模组两侧以对动力电池模组进行液冷冷却或者导热预热，双向流道电池冷却板表面设置有第一流道以及第二流道，第一流道和第二流道均为S形流道，第一流道和第二流道等间距设置，第一流道的入口在第二流道的出口侧，第一流道的出口在第二流道的入口侧，以保证通过第一流道和第二流道的液冷介质的流向相反。

作为进一步限定，所述第一流道和所述第二流道的入口和出口在冷却板板体上呈对角设置。

作为进一步限定，所述第一流道和所述第二流道之间保持固定间距，且所述第一流道和所述第二流道中的长度方向上的平行线段为3~11段。

作为进一步限定，所述第一流道和所述第二流道的流道截面为矩形，矩形结构的流道能使冷却板的散热更加均匀，电池模组的各部分最高温度更低，并且减小各部分温差

作为进一步限定，所述冷却板采用导热系数大于150W/m·K，且具有固定形态的材料成型制成，优选为铜、铝及其合金材料成型制成。

本实用新型开公开了一种液冷动力电池模组，包括动力电池模组以及液冷系统，所述动力电池模组包括并列设置的若干电池单体，各电池单体之间留有间隙且位置相邻的电池单体之间的间距相等，所述电池单体通过固定套件封装固定，并在电池单体的极耳位置通过汇流排以串联或并联的方式形成电池模组；而所述液冷系统安装于动力电池模组的固定套件的表面，包括具有上述技术特征的双向流道电池冷却板以及与双向流道电池冷却板上第一流道和第二流道相匹配的导热液循环管路。

作为进一步限定，所述双向流道电池冷却板通过直接或者间接接触方式贴合并固定于电池模组的表面，若双向流道电池冷却板间接接触方式贴合并固定于电池模组的表面，则在双向流道电池冷却板与电池模组之间还填充有导热介质。

作为进一步限定，导热液可以是经过预热处理的热导热液，也可以是冷导热液，即所述冷却板可用于电池温度过高时的冷却散热，也可以用于温度过低时的预热。

作为进一步限定，所述电池单体为方形动力锂电池。

作为进一步限定，利用所述固定套件将电池模组和双向流道电池冷却板进行固定以使动力电池模组与冷却板紧密固定，并且易于拆卸。

作为进一步限定，所述冷却板通过插拔方式进行可拆卸替换。

本实用新型的优点及有益效果在于：

1、本实用新型公开的双向流道电池冷却板的流道结构造型简单、能有效降低生产加工的难度，降低生产成本，成型的冷却板在进行电池组表面散热时，其温度一致性效果优异，从几何角度上，第一流道和第二流道所组成的并行流道的任一处位置，从第一流道冷却介质到该处的流长与从第二流道冷却介质到该处的流长之和总是相近的，加上流道口呈对角分布，使得每个锂电池都具有接近的散热条件。

2、利用该冷却板可用于电池包层级的热管理，在对动力电池进行表层贴合后，由于其结构设计特性，对电池模组的每个电池都具有接近的散热条件，因此其使用范围可从电池模组扩展到电池包，具有良好的适用性，有利于延长电池组的寿命，同时，能通过导热液的替换实现，复杂工况下的电池模组散热和寒冷天气下的电池预热，减少新能源汽车的零部件数量，简化控制逻辑。

附图说明

图1为本实用新型的较佳实施例的组装示意图。

图2为本实用新型的较佳实施例的爆炸分解示意图。

图3为本实用新型较佳实施例的冷却板内部截面示意图

其中：1、电池模组；2、第一冷却板；3、第二冷却板；4、第一导热介质；5、第二导热介质；21、第一流道；22、第二流道；211、第一流道入口；212、第一流道出口；221、第一流道入口；222、第一流道出口。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示以及实施例，进一步阐述本实用新型。

在下述实施例中，在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心线”、“顶端”、“底端”、“垂直”、“平行”等指示的方位和位置关系均为基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位并对其进行构造，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1~图3的一种液冷动力电池模组的实施例，本实施例的动力电池模组适用于电动汽车，该液冷动力电池模组包括动力电池模组1，以及设置于动力电池模组1两侧表面的第一冷却板2和第二冷却板3，该第一冷却板2和第二冷却板3与动力电池模组1的表面分别通过第一导热介质4和第二导热介质5与动力电池模组1间接接触。

动力电池模组1包括三排共30个电池单体，其电池单体选用方形锂电池，其简化尺寸为148×92×27mm，电池分3排，每排之间的间距为10.5mm，每排电池10个，每个之间的间距为1mm。

图3展示了第一冷却板2内部截面，第一冷却板和第二冷却板的尺寸为319×297mm，两者的尺寸参数等同，以第一冷却板为例，第一冷却板中包括有2条反向流动的第一流道21和第二流道22，第一流道21和第二流道22之间设置有固定流道间距，通过调整第一流道21和第二流道22之间的流道间距，会对冷却板的散热性能产生影响，第一流道21和第二流道22为反向流动，二者间距太小，相互之间可能会进行热量的交换，从而影响散热效果。当流道间距为24~26mm时，此时各个平行管道接近均匀等距分布，冷却板的散热性能较好，而本实施例中，第一流道21和第二流道22之间的流道间距为24mm。第一流道21和第二流道22组合成并行流道，并行流道呈S形设置，其中的横向平行段数量为5。

第一流道口211和第二流道口212分别为第一流道21 的入口和出口，流道口221和流道口222分别为第二流道22的出口和入口。在本实施例中，第一冷却板2和第二冷却板3采用铝合金材料，铝合金的导热系数较高且具有密度低、强度高、韧性好的特点，同时其获取过程简单，具有良好的加工性能。

第一导热介质4和第二导热介质5均为具有绝缘、防湿和柔软表面的导热硅胶片成型制成，内侧贴附于电池模组1的两侧，而外侧与第一冷却板2和第二冷却板贴合，三者紧密贴合，以实现良好的导热连接。

本实施例的动力电池模组在工作时，由外部输入的导热液分别从第一流道口211和流道口222流入到冷却板中，在第一流道21和第二流道22的作用下，两股导热液反向并行流动，为整个冷却板完成热交换，带走电池模组1产生的热量，平衡各电池单体之间的温度差，最后从第二流道口212和流道口221流入外部中。

本实施例中导热液选用50%水-乙二醇溶液。通过第一冷却板2和第二冷却板3的作用，降低电池模组1的最高温度和最大温差，控制电池模组1在一定的温度范围内工作，提高电池单体温度的一致性，有效提高电池模组1的寿命。电池模组1产生的热量绝大部分通过冷却板的循环液冷带走，小部分通过自然对流方式逸散到外界环境中。

在本实施例的结构特征下下，液冷动力电池模组在50min、100min、300min、500min的连续正常工作状态下，电池模组的温差值被基本控制在2℃下，仅在连续工作500min下电池模组存在2.2℃的最大温差。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种双向流道电池冷却板，安装于动力电池模组两侧以对动力电池模组进行液冷冷却或者导热预热，其特征在于，包括板体，其板体表面设置有第一流道以及第二流道，第一流道和第二流道均为S形流道，且流道在转角位置设置为直角，第一流道和第二流道等间距设置，第一流道的入口在第二流道的出口侧，第一流道的出口在第二流道的入口侧，以保证通过第一流道和第二流道的液冷介质的流向相反。

2.根据权利要求1所述的双向流道电池冷却板，其特征在于，所述第一流道和所述第二流道的入口和出口在冷却板板体上呈对角设置。

3.根据权利要求1所述的双向流道电池冷却板，其特征在于，所述第一流道和所述第二流道之间保持固定间距，且所述第一流道和所述第二流道在冷却板板体的长度方向上的平行线段为3～11段。

4.根据权利要求1所述的双向流道电池冷却板，其特征在于，所述冷却板采用铜或铝成型制成。

5.根据权利要求1所述的双向流道电池冷却板，其特征在于，所述流道的截面为矩形。

6.一种液冷动力电池模组，包括动力电池模组以及液冷系统，其特征在于，所述动力电池模组包括并列设置的若干电池单体，各电池单体之间留有间隙且位置相邻的电池单体之间的间距相等，所述电池单体通过固定套件封装固定，并在电池单体的极耳位置通过汇流排以串联或并联的方式形成电池模组；而所述液冷系统安装于动力电池模组的固定套件的表面，包括权利要求1-5中的任意一项所述的双向流道电池冷却板以及与双向流道电池冷却板上第一流道和第二流道相匹配的导热液循环管路。

7.根据权利要求6所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述双向流道电池冷却板通过直接贴合并固定于电池模组的表面。

8.根据权利要求6所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述双向流道电池冷却板与电池模组之间还填充有导热硅胶片作为导热介质，双向流道电池冷却板通过该导热介质与电池模组的表面间接接触。

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