CN213905457U - 一种动力电池冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型中公开了一种动力电池冷却结构，涉及动力电池散热技术领域，该冷却结构包括液冷换热结构和两个液冷通道，所述液冷换热结构设于安装动力电池模组的箱体结构中的底板内，用于容纳冷却介质；两个所述液冷通道分别设于箱体结构中的壁板内，且两个所述液冷通道分别与所述液冷换热结构连通地设置；其一所述液冷通道设有用于引入冷却介质的进口，另一所述液冷通道设有用于输出冷却介质的出口，通过实施本技术方案，可有效解决现有动力电池冷却结构需求边界尺寸过大的技术问题，对电池结构与冷却系统进行集成化设计，减少动力电池冷却系统的占用空间，缩小冷却系统所需的边界尺寸，且达到减重轻量化的目的。

Description

一种动力电池冷却结构

技术领域

本实用新型涉及动力电池散热技术领域，特别是涉及一种换电式动力电池冷却结构。

背景技术

动力电池为新能源电动车关键零部件，其主要功能是为电动车提供动力来源。动力电池在工作状态下会在电池内部积累大量热量，造成动力电池工作温度上升，进而影响电池使用性能及寿命情况，容易造成电池转换效率及循环寿命降低等问题，甚至可能造成电池燃烧爆炸的问题，由此解决动力电池散热问题对正常使用动力电池至关重要。

现有动力电池冷却结构至少存在以下缺陷：一方面冷却结构内含有大量软管或硬管等管路结构，装配工艺时间长，且管路需求转弯空间，冷却系统占用空间大，进而导致电池包安装边界尺寸过大；另一方面冷却结构笨重，液冷结构原材料以及机械加工成本高，不适应于现有电动车载部件轻量化设计需求。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种动力电池冷却结构，可有效解决现有动力电池冷却结构需求边界尺寸过大的技术问题，对电池结构与冷却系统进行集成化设计，减少了动力电池冷却系统占用空间，缩小了冷却系统所需的边界尺寸，且达到减重轻量化的目的。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种动力电池冷却结构，所述冷却结构包括：

底板，所述底板用以承载动力电池；

液冷换热结构，所述液冷换热结构设于所述底板内，用于容纳冷却介质；

壁板，所述壁板设于所述底板的端部；

两个液冷通道，两个所述液冷通道分别设于所述壁板内，且所述液冷通道与所述液冷换热结构连通地设置，其一所述液冷通道设有用于引入冷却介质的进口，另一所述液冷通道设有用于输出冷却介质的出口。

本技术方案冷却结构的工作原理为：本技术方案针对现有动力电池冷却结构需求边界尺寸过大的问题，采用电池安装结构与冷却系统集成化设计，直接在壁板内分别开设两个液冷通道，并分别将两个液冷通道与液冷换热结构的介质进口与介质出口相对应连通，通过其一液冷通道的进口注入冷却介质并引流至底板的液冷换热结构内，对底板上动力电池进行冷却，换热后的冷却介质再经过另一液冷通道并由其出口引出；由此，本技术方案利用壁板内液冷通道改变水流方向，避免采用额外设置的管路结构向液冷换热结构引入冷却介质，减少管路结构以及相邻管路液冷接头的使用，可有效减少动力电池冷却系统占用空间，缩小冷却系统所需的边界尺寸，同时达到减重轻量化的目的，具有很好应用前景。

上述技术方案优选地，两个所述液冷通道分别位于所述底板相对两侧的两个所述壁板内；其中底板采用挤压铝合金轻量化结构成型，侧板和壁板采用铝合金铸造成型，在满足结构机械性能的前提下，可有效减轻整个电池包安装结构，满足车载结构轻量化需求。

上述技术方案优选地，所述液冷通道设于所述壁板一侧的端部，且两个所述液冷通道布置于所述底板对角线方向；如此可有序布置液冷换热结构，保证冷却系统内冷却介质有序且稳定地流动，防止出现液冷缓慢、冷却温差大以及分流不均匀的问题。

上述技术方案优选地，所述液冷通道沿垂直于所述底板方向延伸设置于所述壁板内，且在两个所述液冷通道的顶部分别连通地设置有一液冷管接头，以使其一所述液冷管接头能够向上延伸出所述壁板顶部形成所述进口，另一所述液冷管接头能够向上延伸出所述壁板形成所述出口；如此便于通过进口和出口处液冷管接头连接外部水管，向动力电池冷却系统内通入冷却介质。

上述技术方案优选地，两个所述壁板分别与所述底板焊接固定，以使所述液冷换热结构能够与所述液冷通道连通；该结构设计取消了通过管路结构连接底板内冷却系统，简化了装配工艺，且避免了管路所需转弯空间，解决了现有冷却结构零部件数量多的问题，以及减少了液冷管接头的使用，可有效降低动力电池冷却系统开发成本。

上述技术方案优选地，在所述壁板与所述底板的焊接处涂设有密封胶，以确保动力电池冷却系统气密性。

上述技术方案优选地，所述液冷换热结构包括有若干相互连通且呈阵列设置的引流通道，相邻两个所述引流通道之间通过引流隔板分隔开并由端部相连通，所述引流通道与所述液冷通道连通；本技术方案中引流隔板可以是与底板采用铸造一体成型，引流隔板的设计目的在于改变介质在液冷换热结构内流动方向，以确保冷却介质能够沿引流通道有序流动，增强动力电池冷却系统散热能力。

上述技术方案优选地，所述壁板内设有与所述液冷通道下端相连通的通槽，所述通槽沿所述引流通道排布方向延伸设置，所述引流通道与所述通槽连通，所述引流隔板与所述壁板内壁相抵接；结合壁板内通槽与引流隔板的布置设计，可有效改变冷却介质沿着引流通道流动方向，通过引流隔板使得水流形成并联流通，实现动力电池冷却系统分流，快速冷却动力电池，避免后端电池模组温度偏高的问题。

上述技术方案优选地，沿所述通槽延伸方向间隔设置有连接隔板，且两个所述壁板内的所述连接隔板呈交错间隔布置，以使汇入所述液冷换热结构内的冷却介质能够沿S形路径流通；本技术方案通过连接隔板使得水流也能够形成沿S形路径串联流通，控制介质流动方向以达到较好的散热效果。

上述技术方案优选地，沿冷却介质流动路径，其通过所述通槽汇入多个所述引流通道且多个所述引流通道的间距相同，相邻两个所述连接隔板之间至少间隔三个所述引流通道；由此本技术方案液冷换热结构采用并联与串联的联合布置方式，即可有效避免后端电池模组温度偏高的问题，又能够有效控制单一引流通道水流量，以解决分流不均匀的问题；即根据后端电池模组的热负荷及散热能力情况设计相邻两个连接隔板之间的并联引流通道，使得动力电池冷却系统散热效果处于较佳水平。

上述技术方案优选地，所述连接隔板与所述壁板通过铸造成为一体式结构；该结构设计在保证冷却系统散热效果的基础上，有效减少了冷却结构装配工序，在改变冷却介质流动方向的同时减少冷却系统占用空间，故该结构设计简单但巧妙合理。

本实用新型至少具有以下有益效果：

1.本实用新型冷却结构采用电池安装结构与冷却系统集成化设计，直接在壁板内开设液冷通道，并通过该液冷通道与底板内液冷换热结构连通，实现对电池模组的换热，该技术方案减少了现有管路结构及相邻管路液冷接头的使用，降低了冷却结构重量，更为关键地是可有效减少动力电池冷却系统占用空间，缩小冷却系统所需的边界尺寸。

2.本实用新型冷却结构中底板采用挤压铝合金轻量化结构成型，侧板和壁板采用铝合金铸造成型，在满足结构机械性能的前提下，可有效减轻整个电池包安装结构，满足车载结构轻量化需求；同时解决了现有冷却结构装配工序繁杂且在固定空间内完成管路对接要求高的技术问题，该技术方案提高了动力电池冷却结构生产效率，同时降低了其原材料以及机械加工成本，具备量产推广的价值。

3.本实用新型冷却结构中液冷换热结构采用连接隔板与引流隔板配合布置设计，可有效改变冷却介质沿着引流通道流动方向，使得汇入底板内部的介质分流进入多个并联的引流通道，对电池模组进行大面积换热，起到快速降低电池温度的作用；同时水流经过连接隔板处被引流成多股沿S形路径流通的串联冷却介质，在实现冷却系统介质分布均匀的同时，有效解决了后端电池模组温度偏高的问题，使得动力电池冷却系统散热效果处于较佳水平，该结构设计简单但能够整体增强动力电池冷却系统散热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例中冷却结构的分解示意图；

图2示出了本实用新型实施例中冷却结构的装配示意图；

图3示出了本实用新型实施例中液冷换热结构的布置示意图；

图4示出了本实用新型实施例中液冷换热结构另一视角的示意图；

图5示出了本实用新型实施例图4介质流动状态下的局部示意图；

图6示出了本实用新型实施例中壁板的外部示意图；

图7示出了本实用新型实施例中壁板的剖视图。

图中：1-底板；11-液冷换热结构；111-引流通道；112-引流隔板；12-介质进口；13-介质出口；2-壁板；21-液冷通道；22-进口；23-出口；24-连接隔板；25-通槽；3-侧板；4-动力电池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例一

请参考图1至图7所示，本实施例提供了一种动力电池冷却结构，应用于换电电池系统进行换热处理，该冷却结构包括用以承载动力电池的底板1、设于底板端部的壁板2、液冷换热结构11和两个液冷通道21，液冷换热结构11设于底板1内，用于容纳冷却介质；本实施例提供的冷却结构包括底板1和两个壁板2，且两个壁板分别位于底板1左右相对两侧；此外，该冷却结构还包括两个分别位于底板1前后相对两侧的侧板3，以使壁板2和侧板3形成围绕动力电池4的箱体侧壁；其中底板1采用挤压铝合金轻量化结构成型，侧板3和壁板2采用铝合金铸造成型，在满足结构机械性能的前提下，可有效减轻整个电池包安装结构，满足车载结构轻量化需求。

本实施例在底板1内设有用于容纳冷却介质的液冷换热结构11，液冷换热结构11具有连通设置的介质进口12与介质出口13；关键地，本实施例提供的两个液冷通道21分别设于壁板2内，且液冷通道21与液冷换热结构11连通地设置；作为本实施例的优选，两个分别位于底板1相对两侧设置的壁板2内分别开设有一液冷通道21，其一壁板2内的液冷通道21的下端与介质进口12相连通，上端形成有用于引入冷却介质的进口22；另一壁板2内的液冷通道21的下端与介质出口13相连通，上端形成有用于输出冷却介质的出口23；由此能够通过其一液冷通道21的进口22注入冷却介质并由液冷通道21引流至底板1的液冷换热结构11内，对底板1上动力电池4进行冷却，换热后的冷却介质再通过另一液冷通道21并由其出口23引出，实现对电池模组的换热；在图示的实施例中，冷却结构在壁板2内开设液冷通道21可以构成外界液冷介质注入单元与底板1内液冷换热结构11连通通道，避免采用额外设置的管路结构以向液冷换热结构11引入冷却介质，一方面减少管路结构以及相邻管路液冷接头的使用，可有效减少动力电池冷却系统占用空间，缩小冷却系统所需的边界尺寸；另一方面降低了动力电池冷却结构整体重量，达到减重轻量化的目的。

如图1和图2所示，本实施例液冷底板1右侧的液冷通道21设于壁板2右端端部，液冷底板1左侧的液冷通道21也设于壁板2左端端部，两个液冷通道21布置于底板1同一对角线方向；如此可有序布置液冷换热结构11，保证冷却系统内冷却介质有序且稳定地流动，防止出现液冷缓慢、冷却温差大以及分流不均匀的问题；结合图6和图7所示，液冷通道21沿垂直于底板1方向延伸设置于壁板2内，以便于冷却介质的注入和输出，且在两个液冷通道21的顶部分别连通地设置有一液冷管接头，液冷管接头通过过盈配合与液冷通道21进行装配，再焊接固定于液冷通道21的内壁上，使得底板1右侧的液冷管接头能够向上延伸出壁板2顶部形成进口22，底板1左侧的液冷管接头能够向上延伸出壁板2形成出口23；如此便于通过进口22和出口23处液冷管接头连接外部水管，向动力电池冷却系统内通入冷却介质。

本实施例电池结构与冷却系统采用集成化设计，左右两侧的壁板2分别与底板1焊接固定，以使液冷换热结构11能够与两端对应的液冷通道21连通；作为本实施例的优选方案，待壁板2与底板1焊接完成后，再在焊接处涂设密封胶，以确保动力电池冷却系统气密性。由上所述，本实施例提供的动力电池冷却结构取消了通过管路结构连接底板内冷却系统，简化了装配工艺，且避免了管路所需转弯空间，进而减少冷却系统占用空间，缩小了冷却系统所需的边界尺寸；同时解决了现有冷却结构零部件数量多的问题，减少了液冷管接头的使用，可有效降低了冷却系统重量，满足轻量化要求，综合降低了动力电池冷却系统开发成本。

实施例二

实施例二与实施例一基本相同，其不同之处在于：请参考图3至图5所示，本实施例提供了一种动力电池冷却结构，在实施例一的基础上，本实施例对安装于底板1内的液冷换热结构11进行了优化改进；本实施例提供的液冷换热结构11包括有若干相互连通且阵列设置的引流通道111，相邻两个引流通道111之间通过引流隔板112分隔开并由端部相连通，并保证引流通道111与液冷通道21连通，通过控制引流通道111排布方向及设计尺寸以控制冷却介质流动路径及流量；本实施例中引流隔板112可以是与底板1采用铸造一体成型，也可以是一体挤压成型，引流隔板112的设计目的在于改变介质在液冷换热结构11内流动方向，以确保冷却介质能够沿引流通道111有序流动，增强动力电池冷却系统散热能力。

在图示的实施例中，引流隔板112沿垂直于壁板2排列布置，也就是本实施例引流隔板112沿平行于侧板3排列布置，具体在壁板2内设有与液冷通道21下端相连通的通槽25，通槽25沿引流通道111排布方向延伸设置，并保证引流通道111与通槽25连通，引流隔板112与壁板2内壁相抵接，以使进入液冷通道21内的冷却介质能够流入通槽25内并通过通槽25分流至各个引流通道111内；结合壁板2内通槽25与引流隔板112的布置设计，可有效改变冷却介质沿着引流通道111流动方向，通过引流隔板112使得水流形成并联流通，实现动力电池冷却系统分流，快速冷却动力电池，避免后端电池模组温度偏高的问题；进一步地，沿通槽25延伸方向间隔设置有连接隔板24，且两个壁板2内的连接隔板24呈交错间隔布置，以使汇入液冷换热结构11内的冷却介质能够沿S形路径流通；本实施例中连接隔板24主要作用在于截断通槽，以用于改变水流方向；结合连接隔板24与引流隔板112的布置设计，可有效改变冷却介质沿着引流通道111流动方向，通过引流隔板112使得水流形成并联流通，实现动力电池冷却系统分流，快速冷却动力电池4，避免后端电池模组温度偏高的问题，同时通过连接隔板24使得冷却介质形成串联流通，使得并联流动的水流也能够沿S形路径形成串联流通，控制介质流动方向以达到较好的散热效果。

沿冷却介质流动路径，冷却介质通过通槽25能够汇入多个引流通道111且保证多个引流通道111的间距相同，相邻两个连接隔板之间至少间隔三个引流通道，本实施例以冷却介质通过通槽能够汇入四个引流通道且相邻两个连接隔板之间间隔四个引流通道111为例；作为本实施例的优选，连接隔板24与壁板2通过挤压成型成为一体式结构；也就是说汇入液冷换热结构11内的冷却介质经过通槽25进行分流，分别沿四个引流通道111并行前进，对动力电池4进行换热，在换热介质流经连接隔板24时介质流动方向发生改变，四股水流呈沿S形路径流通，增加水流在单位面积内的绕行路径，从而增强液冷换热结构11散热能力，最后四股水流在多次绕行后经液冷通道21并沿液冷通道21顶部的出口23流出。该结构设计在保证冷却系统散热效果的基础上，有效减少了冷却结构装配工序，在改变冷却介质流动方向的同时减少冷却系统占用空间，故该结构设计简单但巧妙合理。

由上所述，本实施例提供的液冷换热结构11采用并联与串联的联合布置方式，即可有效避免后端电池模组温度偏高的问题，又能够有效控制单一引流通道111水流量，以解决分流不均匀的问题；即根据后端电池模组的热负荷及散热能力情况设计相邻两个连接隔板24之间的并联引流通道111，使得动力电池冷却系统散热效果处于较佳水平，尤其适用于现有电动车辆上动力电池4换热需求偏高的情况，具备很好的应用前景以及量产推广的应用价值，适合推广应用。

当然具体并不局限于此，上述液冷换热结构11也可以采用将引流隔板112与壁板2内壁间隔一定距离，保证阵列设置的引流通道111在端部相连通，以使得冷却介质能够沿引流通道111形成并联流通；同时在距离一定数量的引流通道111的位置设置连接隔板24，保证连接隔板24连接在引流隔板112与壁板2内壁间，同样使得汇入液冷换热结构11内的冷却介质能够沿S形路径流通，以取得较好的换热效果；与本实施例技术方案不同的是，本实施例冷却结构在保证换热效果的同时具有更好的承载能力以适应于换电式电池系统中电池模组换热。

值得说明的是，上述实施例中冷却结构是以用于换电式电池系统中电池模组换热为例，但具体并不局限于此，也可以用于对其它散热结构进行换热，均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池冷却结构，其特征在于，所述动力电池冷却结构包括：

底板，所述底板用以承载动力电池；

液冷换热结构，所述液冷换热结构设于所述底板内，用于容纳冷却介质；

壁板，所述壁板设于所述底板的端部；

两个液冷通道，两个所述液冷通道分别设于所述壁板内，且两个所述液冷通道分别与所述液冷换热结构连通地设置，其一所述液冷通道设有用于引入冷却介质的进口，另一所述液冷通道设有用于输出冷却介质的出口。

2.根据权利要求1所述的动力电池冷却结构，其特征在于：两个所述液冷通道分别位于所述底板相对两侧的两个所述壁板内。

3.根据权利要求2所述的动力电池冷却结构，其特征在于：所述液冷通道设于所述壁板一侧的端部，且两个所述液冷通道布置于所述底板对角线方向。

4.根据权利要求3所述的动力电池冷却结构，其特征在于：所述液冷通道沿垂直于所述底板方向延伸设置于所述壁板内，且在两个所述液冷通道的顶部分别连通地设置有一液冷管接头，以使其一所述液冷管接头能够向上延伸出所述壁板顶部形成所述进口，另一所述液冷管接头能够向上延伸出所述壁板形成所述出口。

5.根据权利要求3所述的动力电池冷却结构，其特征在于：两个所述壁板分别与所述底板焊接固定，以使所述液冷换热结构能够与所述液冷通道连通。

6.根据权利要求5所述的动力电池冷却结构，其特征在于：在所述壁板与所述底板的焊接处涂设有密封胶。

7.根据权利要求1-6任一项所述的动力电池冷却结构，其特征在于：所述液冷换热结构包括有若干相互连通且阵列设置的引流通道，相邻两个所述引流通道之间通过引流隔板分隔开并由端部相连通，所述引流通道与所述液冷通道连通。

8.根据权利要求7所述的动力电池冷却结构，其特征在于：所述壁板内设有与所述液冷通道下端相连通的通槽，所述通槽沿所述引流通道排布方向延伸设置，所述引流通道与所述通槽连通，所述引流隔板与所述壁板内壁相抵接。

9.根据权利要求8所述的动力电池冷却结构，其特征在于：沿所述通槽延伸方向间隔设置有连接隔板，且两个所述壁板内的所述连接隔板呈交错间隔布置，以使汇入所述液冷换热结构内的冷却介质能够沿S形路径流通。

10.根据权利要求9所述的动力电池冷却结构，其特征在于：沿冷却介质流动路径，其通过所述通槽汇入多个所述引流通道且多个所述引流通道的间距相同，相邻两个所述连接隔板之间至少间隔三个所述引流通道。

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