CN214280133U - 一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池系统技术领域，具体是一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，包括规格相同的半封闭式第一框架和第二框架，所述第一框架与所述第二框架相互拼接构成带有凸角的长方形框体，在所述拼接处分别设置有进水口接头和出水口接头；所述长方形框体的两侧分别焊接有与之匹配的第一侧板和第二侧板；所述第一侧板、所述长方形框体和所述第二侧板相互焊接形成密封的腔体，所述腔体内设置有翅片板。本方案采用的翅片式热交换侧板中翅片再次起到增大热交换面积的作用，进一步地提升热交换效率，第一侧板和第二侧板通过真空钎焊工艺合而为一，有效地保证了长方体腔槽的密封性和保压能力。

Description

一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板

技术领域

本实用新型涉及动力电池系统技术领域，尤其涉及一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板。

背景技术

动力电池系统是电动汽车的储能部件，由单体电池通过一次串并联设计成为电池模组单元，电池模组单元再通过二次串并联设计，加上电池管理系统、热管理系统、电气系统和其它结构件，成为动力电池系统。

锂离子电池在充放电过程中产焦耳热和反应热，尤其在大倍率(≥20C)工作的情况下，两分钟之内温升高达15℃左右。锂离子电池的最佳工作温度范围10℃-35℃，电池长时间工作在40℃以上，其循环寿命将大幅降低，温度的进一步升高极有可能引起电池热失控。因此，在设计电池系统时，高温下的散热设计尤为重要。

随着HEV和PHEV车型的普及，功率型电池系统和能量功率兼顾型电池系统的应用需求逐步增大。相较于EV车型使用的能量型电池系统，功率型电池系统电量较低，功率密度较高，包络较小，且长期在高倍率下使用，高低温均是如此。高温下单位时间充放电所产生的热量相较于传统EV电池系统更高，对电池系统的散热能力提出更高的要求。

作为动力电池的主要种类，三元电池和铁锂电池在低于0℃时，其电性能大打折扣，尤其是充电性能，只能够以低于0.1C的较低倍率进行充电，而且极易造成负极表面析锂，形成锂枝晶。长期以往，锂枝晶会逐渐长大刺穿隔膜造成内短路，内短路是电池热失控的主要原因。因此，在设计电池系统时，低温下的加热设计尤为重要。

在HEV和PHEV车型中使用时，电池在低温下同样需要高倍率使用，而此时又容易受到电性能的限制，因此需要应用有效的手段尽快将电池的温度提升至理想温度。

方形动力电池在正常的使用过程中，电池顶部极柱附近欧姆内阻大，电流密度高，故而温度相较其它位置更容易升高。液体热管理是通过循环液体的流动，高温下带走电池产生的热量，达到降温目的。低温下传递外部热量给电池，达到升温目的。传统热交换板的设计多采用口琴管方案，布置在方形电池底部。制作工艺复杂，加工周期长，失效风险高，散热的均匀性欠佳，影响电池的温度均匀性。

因此，不管是底部液冷还是液热，电芯在Z轴方向上的温度一致性差，对电池寿命有不利影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，集传统侧板和热交换板功能为一体，既能够作为电池模组主体架构的一部分，维持电池模组的基本形态，又能起到热交换的作用，可对电池进行液冷液热。本方案将热交换板和侧板的功能和结构合二为一，不仅减少了零部件数量，使模组结构紧凑，潜在失效点减少，而且将热交换板与电池的工作界面由底部变成两个侧面，使得热交换有效面积增大，热交换效率提升，尤其是能够提升电池Z轴方向上的温度一致性，大大提高电池的使用寿命。

上述目的是通过以下技术方案来实现：

一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，包括规格相同的半封闭式第一框架和第二框架，所述第一框架与所述第二框架相互拼接构成带有凸角的长方形框体，在所述拼接处分别设置有进水口接头和出水口接头；所述凸角包括位于所述长方形框体任意一组对角线的第一凸角和第二凸角，所述第一凸角高于所述第二凸角，所述出水口接头位于所述第一凸角，所述进水口接头位于所述第二凸角；所述长方形框体的两侧分别焊接有与之匹配的第一侧板和第二侧板；所述第一侧板、所述长方形框体和所述第二侧板相互焊接形成密封的腔体，所述腔体内设置有翅片板；冷却液沿所述进水口接头进入所述腔体，经所述翅片板后沿所述出水口接头流出。

进一步地，所述第一侧板上设置有第一进水口接头夹持槽和第一出水口接头夹持槽，所述第二侧板上设置有与之匹配的第二进水口接头夹持槽和第二出水口接头夹持槽；所述第一进水口接头夹持槽、所述进水口接头和所述第二进水口接头夹持槽可相互焊接形成密封，所述第一出水口接头夹持槽、所述出水口接头和所述第二出水口接头夹持槽可相互焊接形成密封。

进一步地，所述翅片板的高度等于所述第一框架或所述第二框架的高度，所述翅片板的宽度等于所述长方形框体的内宽，所述翅片板的长度小于所述长方形框体的内长。

进一步地，所述翅片板为平直型翅片板，采用耐腐蚀金属材料。

进一步地，所述翅片板位于所述腔体的轴心位置。

进一步地，所述翅片板的两个侧边分别与所述第一侧板和所述第二侧板的内壁贴合，形成若干可供所述冷却液通过的长方体腔槽。

进一步地，所述第一侧板的顶部设置有外翻的包边压条，所述包边压条与所述第一侧板采用顶部折弯工艺一体成型。

进一步地，所述冷却液为按1∶1比例混合的水和乙二醇，所述液体的流速为10L/min。

有益效果

本实用新型所提供的一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，集传统侧板和热交换板功能为一体，既能够作为电池模组主体架构的一部分，维持电池模组的基本形态，又能起到热交换的作用，可对电池进行液冷液热。本方案采用的翅片式热交换侧板中翅片再次起到增大热交换面积的作用，进一步地提升热交换效率，第一侧板和第二侧板通过真空钎焊工艺合而为一，有效地保证了长方体腔槽的密封性和保压能力。

附图说明

图1为本实用新型所述一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板的立体图；

图2为本实用新型所述一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板的爆炸图；

图3为本实用新型所述一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板的内部结构示意图；

图4为本实用新型所述一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板的翅片板与第一侧板和第二侧边连接示意图；

图5为本实用新型所述一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板的翅片板侧视图；

图6为本实用新型所述一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板的翅片板立体图；

图7为本实用新型所述一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板的与方形电池模组连接应用示意图。

附图标记

1-第一框架、2-第二框架、3-长方形框体、4-进水口接头、5-出水口接头、6-第一凸角、 7-第二凸角、8-第一侧板、81-第一进水口接头夹持槽、82-第一出水口接头夹持槽、9-第二侧板、91-第二进水口接头夹持槽、92-第二出水口接头夹持槽、10-腔体、11-翅片板、12- 长方体腔槽、13-包边压条、14-方形电池模组、15-端板、16-长螺杆、17-支架。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和2所示，一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，包括规格相同的半封闭式第一框架1和第二框架2，所述第一框架1与所述第二框架2相互拼接构成带有凸角的长方形框体3，在所述拼接处分别设置有进水口接头4和出水口接头5；具体的，所述第一框架1和所述第二框架2均为弓字形，可相互首尾拼接构成带有凸角的长方形框体结构，其中进水口接头4分别与第一框架1和第二框架2焊接，便于外部冷却液沿所述进水口接头4进入所述长方形框体内侧；出水口接头5分别与第一框架1和第二框架2焊接，便于内部冷却液沿所述出水口接头5流出。

所述凸角包括位于所述长方形框体3任意一组对角线的第一凸角6和第二凸角7，所述第一凸角6高于所述第二凸角7，所述出水口接头5位于所述第一凸角6，所述进水口接头4 位于所述第二凸角7；所述长方形框体3的两侧分别焊接有与之匹配的第一侧板8和第二侧板9；所述第一侧板8、所述长方形框体3和所述第二侧板9相互焊接形成密封的腔体10，所述腔体10内设置有翅片板11；具体的，将所述进水口接头4设置的高度低于所述出水口接头5的高度，可确保冷却液充满腔体10后沿出水口接头5流出，增加了本装置的散热面积。冷却液沿所述进水口接头4进入所述腔体10，经所述翅片板11后沿所述出水口接头5 流出。

如图2-4所示，所述第一侧板8上设置有第一进水口接头夹持槽81和第一出水口接头夹持槽82，所述第二侧板9上设置有与之匹配的第二进水口接头夹持槽91和第二出水口接头夹持槽92；所述第一进水口接头夹持槽81、所述进水口接头4和所述第二进水口接头夹持槽91可相互焊接形成密封，所述第一出水口接头夹持槽82、所述出水口接头5和所述第二出水口接头夹持槽92可相互焊接形成密封。设置第一进水口接头夹持槽81、第二进水口接头夹持槽91、第一出水口接头夹持槽82和第二出水口接头夹持槽92的目的在于，能够将第一侧板8、第二侧板9很好的与第一框架1、第二框架2、进水口接头4和出水口接头5相互进行密封焊接，在不影响美观的情况下，可确保内部腔体10的密封性。

作为本方案中重要的核心部件翅片板11，如图4-6所示，所述翅片板11的高度等于所述第一框架1或所述第二框架2的高度，所述翅片板11的宽度等于所述长方形框体3的内宽，所述翅片板11的长度小于所述长方形框体3的内长。如此，可以很好的将翅片板11填充于内腔10的宽度和高度，确保截面通过的冷却液能沿翅片板11的走向导流。

作为翅片板11的进一步优化，所述翅片板11为平直型翅片板，采用耐腐蚀金属材料；所述翅片板11位于所述腔体10的轴心位置。

如图4所示，所述翅片板11的两个侧边分别与所述第一侧板8和所述第二侧板9的内壁贴合，形成若干可供所述冷却液通过的长方体腔槽12。每个长方体腔槽12在内腔10中都是独立的，可确保各个长方体腔槽内12通过的冷却液互不影响，更利于促进带走侧板上传导的热量。

作为本装置的进一步优化，所述第一侧板8的顶部设置有外翻的包边压条13，所述包边压条13与所述第一侧板8采用顶部折弯工艺一体成型，能够促使第一侧板8更好的贴合电池模组14。

如图7所示，作为本产品的一种使用方式，将堆叠好的方形电池模组14放置于支架17 上，并在两端分别放置端板15，应用挤压设备挤压至规定的尺寸，将相互对称的一组本方案中的翅片式热交换板的第一侧板8分别贴于电池模组14的两侧(可在电池模组14与翅片式热交换板之间设置一层导热垫或导热胶，可达到更好的散热效果)，通过激光焊接的方式将侧板分别与端板15焊接，使其成为一个整体。该两个端板15分别通过两根长螺杆16与位于底部的支架17进行固定，最后在两侧的翅片式热交换侧板进水口接头4处通入冷却液，实现对方形电池组14中电芯的液冷液热。本产品中所使用的冷却液为按1∶1比例混合的水和乙二醇，乙二醇可溶于水，可用作溶剂、防冻剂；所述液体在腔体内的流速为10L/min。

以上所述仅为说明本实用新型的实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，其特征在于：包括规格相同的半封闭式第一框架和第二框架，所述第一框架与所述第二框架相互拼接构成带有凸角的长方形框体，在所述拼接处分别设置有进水口接头和出水口接头；

所述凸角包括位于所述长方形框体任意一组对角线的第一凸角和第二凸角，所述第一凸角高于所述第二凸角，所述出水口接头位于所述第一凸角，所述进水口接头位于所述第二凸角；

所述长方形框体的两侧分别焊接有与之匹配的第一侧板和第二侧板；所述第一侧板、所述长方形框体和所述第二侧板相互焊接形成密封的腔体，所述腔体内设置有翅片板；

冷却液沿所述进水口接头进入所述腔体，经所述翅片板后沿所述出水口接头流出。

2.根据权利要求1所述的一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，其特征在于：所述第一侧板上设置有第一进水口接头夹持槽和第一出水口接头夹持槽，所述第二侧板上设置有与之匹配的第二进水口接头夹持槽和第二出水口接头夹持槽；所述第一进水口接头夹持槽、所述进水口接头和所述第二进水口接头夹持槽可相互焊接形成密封，所述第一出水口接头夹持槽、所述出水口接头和所述第二出水口接头夹持槽可相互焊接形成密封。

3.根据权利要求1所述的一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，其特征在于：所述翅片板的高度等于所述第一框架或所述第二框架的高度，所述翅片板的宽度等于所述长方形框体的内宽，所述翅片板的长度小于所述长方形框体的内长。

4.根据权利要求3所述的一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，其特征在于：所述翅片板为平直型翅片板，采用耐腐蚀金属材料。

5.根据权利要求1所述的一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，其特征在于：所述翅片板位于所述腔体的轴心位置。

6.根据权利要求1所述的一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，其特征在于：所述翅片板的两个侧边分别与所述第一侧板和所述第二侧板的内壁贴合，形成若干可供所述冷却液通过的长方体腔槽。

7.根据权利要求1所述的一种用于方形电池模组的翅片式热交换侧板，其特征在于：所述第一侧板的顶部设置有外翻的包边压条，所述包边压条与所述第一侧板采用顶部折弯工艺一体成型。

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