CN214123965U - 加热冷却结构、托盘组件、电池包上盖及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的加热冷却结构、托盘组件、电池包上盖及电池包，该加热冷却结构包括冷板以及设于该冷板上的发热结构。本申请公开了的加热冷却结构通过将发热结构和冷板集成，进而减少电池包成本、提高电池包的空间利用率，并提高电池包能量密度。并且本申请公开的发热结构还包括同层设置的加热层、导热层以及设于加热层和导热层两侧的绝缘层。发热结构通过同层设置加热层和导热层进一步地增强发热结构的发热能力和导热能力，使发热结构更有效地针对电芯进行加热。

Description

加热冷却结构、托盘组件、电池包上盖及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种加热冷却结构、托盘组件、电池包上盖及电池包。

背景技术

在相关技术中，当前新能源电池包的冷却结构主要是金属腔体的铝合金金属板，工质主要是空气、或者冷却液或者冷媒等，加热结构一般通过PI加热膜或者PTC加热板实现加热。上述结构一方面增加了零部件的数量，导致装配复杂，另一方面增加了电池包的成本。并且对于电池包系统，若使用PI加热膜或PTC加热板，需要增加其他的固定结构件，对于空间的要求高，并降低电池包能量密度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的加热结构和冷却结构的设计增加电池包成本并降低电池包能量密度的问题，提出一种新型的加热冷却结构。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了第一方面，本实用新型提供了一种加热冷却结构，用于对电芯进行加热或冷却，所述加热冷却结构包括冷板以及设于所述冷板上的发热结构，所述冷板内设有流道，所述发热结构包括同层设置的加热层和导热层，以及设于所述加热层和所述导热层两侧的绝缘层。

在一些实施例中，所述加热层具有正极端和负极端，所述正极端和所述负极端与电芯连接。

在一些实施例中，所述加热层具有镂空区，所述导热层容置于所述镂空区内，所述加热层和所述导热层连接。

在一些实施例中，所述镂空区为多个，多个所述镂空区顺次间隔设置，多个所述镂空区内均容纳有所述导热层。

在一些实施例中，邻近所述冷板设置的所述绝缘层为导热绝缘胶层，所述发热结构通过所述导热绝缘胶层与所述冷板粘接连接。

在一些实施例中，所述冷板包括上板和下板，所述上板和所述下板中的一个具有多个凹陷区，另一个封闭所述凹陷区以形成所述流道；所述发热结构设于所述上板和/或所述下板上。

在一些实施例中，所述导热层的材质为石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管的任意一种，所述加热层的热导率小于所述导热层的热导率。

第二方面，本实用新型还提供了一种托盘组件，所述托盘组件包括底板，所述底板为上述所述的加热冷却结构中的所述冷板；

或者，上述所述的加热冷却结构设于所述底板上。

第三方面，本实用新型还提供了一种电池包上盖，所述电池包上盖包括顶板，所述顶板为上述所述的加热冷却结构中的所述冷板；

或者，上述所述的加热冷却结构设于所述电池包上盖上。

第四方面，本实用新型还提供了一种电池包，包括上述所述的托盘组件或上述所述的电池包上盖。

根据本实用新型的有益效果为：本申请提出一种新型的加热冷却结构，该加热冷却结构包括冷板以及设于该冷板上的发热结构。本申请公开了的加热冷却结构通过将发热结构和冷板集成，进而减少电池包成本、提高电池包的空间利用率，并提高电池包能量密度。并且，本申请公开的发热结构还包括同层设置的加热层、导热层以及设于加热层和导热层两侧的绝缘层。发热结构通过同层设置加热层和导热层进一步地增强发热结构的发热能力和导热能力，使发热结构更有效地针对电芯进行加热。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施例提供的加热冷却结构的爆炸图。

图2是根据本实用新型一实施例提供的发热结构的示意图。

图3是根据本实用新型另一实施例提供的发热结构的示意图。

说明书中的附图标记如下：

10、加热冷却结构；

100、发热结构；110、加热层；111、正极端；112、负极端；120、导热层；130、镂空区；140、绝缘层；141、导热绝缘胶层

200、冷板；210、上板；220、下板；221、凹陷区。

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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在第一方面，本申请公开了一种加热冷却结构10，该加热冷却结构10用于对电芯进行加热或冷却。

如图1所示，本申请公开了的加热冷却结构10包括冷板200以及设于该冷板200上的发热结构100。其中，冷板200用于对电芯进行冷却降温，发热结构100用于对电芯进行加热升温。冷板200内设有流道，用于冷却介质流通以对电芯进行冷却。发热结构100包括同层设置的加热层110和导热层120，以及设于该加热层110和导热层120两侧的绝缘层140。本申请公开了的加热冷却结构10通过将发热结构100和冷板200集成，进而在安装至电池包内后减少电池包成本、提高电池包的空间利用率，并提高电池包能量密度。并且发热结构100通过同层设置加热层110和导热层120进一步地增强发热结构100的发热能力和导热能力，使发热结构100更有效地针对电芯进行加热。

具体地，加热层110一般采用高电阻的材料，通过电阻发热的原理发出热量，进而实现针对电芯进行加热的效果。进一步地，加热层110的材料一般选择铜、钢、PTC发热体等，其电阻阻值根据所需发热功率进行设置，不做具体限定。

导热层120用于传导热量，即将加热层110的热量传导到更大的面积的导热层120上。导热层120可为具有比加热层110更高热导率的材料，可选的，导热层120的材质为石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管的任意一种，这些材料的热导率都高于一般的金属导热材料或者PTC发热体。对于碳纳米管而言，其热导率低于石墨烯及石墨烯复合材料，但碳纳米管作为导热层120能够发热和导热，即不仅能够将加热层110的热量导出，其本身也可发热。

导热层120和加热层110连接，一种实施例是两者为物理上的接触，可无电流的流动，加热层110的热量通过两者接触的位置传导到导热层120；另一种实施例是两者为电连接，即两者间有电流的流动，这种方式的导热层120也可被电流激励而发热，即导热层120同时发热和导热，再叠加加热层110传导的热量，能使得温度提升的更快。

本申请实施例中，如图3所示，加热层110和导热层120同层设置，可减小厚度方向上的空间占用，也可使得加热层110和导热层120的整体能覆盖更大的面积，对温度的均匀性也具有良好作用。

加热层110和导热层120的同层设置的具体结构可为任意可行的结构。加热层110和导热层120可通过蚀刻或模切工艺制作形成在导热绝缘胶层141上，工艺成熟，形成的结构均匀，并能刻画极小的尺寸间隔，便于减少局部加热和均温效果的突变。

可以理解地，上述电芯可以为单体电池也可以为电池模组。并且通常情况下，电芯可以为锂离子电池，然而，电芯可以为其他材质的电池，例如固态电池等等。另外，电芯也可以指方形硬壳电池或者软包电池。在本申请实施例中，针对电芯不进行进一步地限定，在电池领域内的电池均能看做为本申请实施例所述的电芯，并能够通过本申请实施例中加热冷却结构10进行加热冷却。

在本申请实施例中，如图2-3所示，加热层110具有正极端111和负极端112。该正极端111和负极端112与电芯连接。加热层110通过设置正极端111和负极端112来使电流能流入加热层110内以使加热层110发热，进而起到对电芯进行加热的目的。特别地，在本申请实施例中，加热层110的正极端111和负极端112连接的电芯可为利用加热冷却结构10进行加热的电芯，也可为单独设置的电芯用于单独为加热层110提供电流。在本申请中，对于加热层110的连接的电芯不进行限定。

在本申请实施例中，如图2-3所示，加热层110具有镂空区130，该镂空区130容置有导热层120，导热层120与加热层110连接。换而言之，加热层110包裹在导热层120的四周，加热层110可以通过导热层120的四周传递至导热层120，进而实现发热结构100的温度均匀。

进一步地，加热层110的镂空区130有多个，多个镂空区130顺次间隔设置，多个镂空区130内均容纳有导热层120。换而言之，加热层110通过对镂空区130的空间设置以及体积设置进行改变，进而实现发热结构100的温度均匀。

进一步地，加热层110和导热层120连接可以为直接连接，即导热层120直接与加热层110连接，电流从加热层110的正极端111经过导热层120直接流回至加热层110的负极端112；或者，导热层120间接与加热层110连接，即加热层110设置辅助连接加热层110，导热层120与辅助连接加热层110进行连接，电流从加热层110的正极端111经过导热层120以及辅助连接加热层110流回至加热层110的负极端112。

在相关技术中，一般PI加热膜的结构一般为两层绝缘层140中间夹设有加热结构。而在本申请中，将发热结构100靠近冷板200一侧设置的绝缘层设置为导热绝缘胶层141，发热结构100通过该绝缘导热胶层与冷板200进行粘接连接。本申请实施例通过将发热结构100靠近冷板200的绝缘层140设置为导热绝缘胶层141，进一步减低了发热结构100的制造成本，并且通过该胶层使发热结构100与冷板200集成在一起，提高了厚度方向上的空间利用率。

在本申请实施例中，如图1所示，冷板200包括上板210和下板220，下板220具有多个凹陷区221，上板210用于封闭该凹陷区221进而形成流道。

具体地，冷板200中下板220的材料一般为低热导率的非金属材料，如碳纤维、玻纤材料等或者常规金属材料。当下板220选择非金属材料时，可通过注塑工艺或者SMC或者RTM等成型流道结构，即凹陷区221。当下板220选择金属材料时，可以通过冲压、挤压等常规工艺成型流道结构，即凹陷区221。下板220的厚度与形状可根据要求进行灵活设计，对此不进行限定。冷板200中上板210一般选择金属材料，当上板210和下板220同为金属材料时，可通过钎焊、摩擦焊或者激光焊等方式连接；若上板210与下板220为金属与非金属材料，则上板210与下板220之间通过粘胶加螺栓固定连接，也可以通过其他工艺方式连接。

进一步地，在本申请一实施例中，如图1所示，在整个加热冷却结构10中，上板210直接封闭下板220的凹陷区221，发热结构100的导热绝缘胶层141与上板210胶粘连接，进而实现发热结构100与冷板200的集成。此时，加热冷却结构10还具有基板，该基板设置在发热结构100远离冷板200的一侧并与该侧设置的绝缘胶粘接，进而提高发热结构100的防护能力。

在本申请另一实施例中，上板210与下板220之间设置有发热结构100，此时发热结构100的导热绝缘胶层141与下板220粘接，上板210在与下板220配合封闭凹陷区。该方案使发热结构100和冷板200进一步集成，提高发热冷却结构200的空间利用率。

在第二方面，本申请还提出了一种托盘组件，该托盘组件包括底板。在本申请一种实施例中，底板为上述所述的加热冷却结构10中的冷板200。托盘组件通过将加热冷却结构10的冷板200作为托盘组件的底板一方面提高了电池托盘的空间利用率，同时也降低了托盘组件的制造成本。在本申请另一实施例中，上述所述的加热冷却结构10中的冷板200还可以设置在底板上。

在第三方面，本申请还提出了一种电池包上盖，该电池包上盖包括顶板。在本申请一实施例中，顶板为上述所述的加热冷却结构10中的冷板200。电池包上盖通过将顶板设置为加热冷却结构10的冷板200一方面提高了电池托盘的空间利用率，同时也降低了托盘组件的制造成本，另一方面可提高了对电芯的加热冷却的能力，即能够进一步地接触电芯。在本申请另一实施例中，上述所述的冷板200还设置在电池包上盖上。

在第四方面，本申请还提出了一种电池包，该电池包包括上述所述的托盘组件和/或上述所述的电池包上盖。电池包通过设置上述所述的托盘组件和/或上述所述的电池包上盖提高了电池包的加热冷却能力，同时也提高了电池包的空间利用率以及能量密度，降低了电池包的成本。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，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本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种加热冷却结构，用于对电芯进行加热或冷却，其特征在于，所述加热冷却结构包括冷板以及设于所述冷板上的发热结构，所述冷板内设有流道，所述发热结构包括同层设置的加热层和导热层，以及设于所述加热层和所述导热层两侧的绝缘层。

2.根据权利要求1所述的加热冷却结构，其特征在于，所述加热层具有正极端和负极端，所述正极端和所述负极端与电芯连接。

3.根据权利要求1所述的加热冷却结构，其特征在于，所述加热层具有镂空区，所述导热层容置于所述镂空区内，所述加热层和所述导热层连接。

4.根据权利要求3所述的加热冷却结构，其特征在于，所述镂空区为多个，多个所述镂空区顺次间隔设置，多个所述镂空区内均容纳有所述导热层。

5.根据权利要求1所述的加热冷却结构，其特征在于，邻近所述冷板设置的所述绝缘层为导热绝缘胶层，所述发热结构通过所述导热绝缘胶层与所述冷板粘接连接。

6.根据权利要求1所述的加热冷却结构，其特征在于，所述冷板包括上板和下板，所述上板和所述下板中的一个具有多个凹陷区，另一个封闭所述凹陷区以形成所述流道；所述发热结构设于所述上板和/或所述下板上。

7.根据权利要求1所述的加热冷却结构，其特征在于，所述导热层的材质为石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管的任意一种，所述加热层的热导率小于所述导热层的热导率。

8.一种托盘组件，所述托盘组件包括底板，其特征在于，所述底板为如权利要求1-7任意一项所述的加热冷却结构中的所述冷板；

或者，如权利要求1-7任意一项所述的加热冷却结构设于所述底板上。

9.一种电池包上盖，所述电池包上盖包括顶板，其特征在于，所述顶板为如权利要求1-7任意一项所述的加热冷却结构中的所述冷板；

或者，如权利要求1-7任意一项所述的加热冷却结构设于所述电池包上盖上。

10.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求8所述的托盘组件或如权利要求9所述的电池包上盖。

Images