CN216671753U - 电池模组及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池模组及汽车，包括沿第一方向相间设置的电池组件和液冷板，每组电池组件包括沿第二方向相间设置的电芯和平板热管；平板热管在第二方向上的侧部，导热连接于相对的电芯在第二方向上的侧部；液冷板在第一方向上的侧部，与相对的电池组件中的电芯在第一方向上的侧部以及平板热管在第一方向上的侧部交替接触。冷却过程中电芯通过平板热管传热和接触传热两种传热路径将热量传递至液冷板，加热过程中液冷板通过平板热管传热和接触传热两种传热路径将热量传递至电芯，从而使电芯的温度场更均匀，降低电芯之间的温差，将电芯温度控制在适宜温度区间，使电池模组适于全气候条件。

Description

电池模组及汽车

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，特别是涉及一种电池模组及汽车。

背景技术

搭载于新能源汽车上的动力电池(如锂离子电池)，其性能受温度影响明显。为了保证动力电池在生命周期内的容量和工作性能，需要对动力电池进行热管理，使其温度处于20-45摄氏度的最佳工作温度区间，同时尽量降低动力电池的电池模组的温差。随着动力电池能量密度和大倍率充电技术的发展，对热管理的要求越来越高。

电池热管理系统按工质种类可分为风冷、液冷、相变冷却、耦合方式冷却等。其中，液冷的方式具有冷却效果佳、功耗小的特点。对方形电池和软包电池而言，一般采用液冷板的方式与电池进行换热。热管是一种内部抽真空且充有液体工质的管形或板形传热材料，借助液体工质的蒸发冷凝循环时的相变潜热进行传热，具有优良的传热性能，其折算导热系数可达普通金属的50～100倍。为了提高电池热管理系统的换热效率，用热管耦合液冷板进行热管理是一种常用的方式。

现有的一种动力电池热管理装置，U形平板热管与电芯嵌套设置，U形平板热管与水冷板接触，电芯散热时，热量路径为电芯-平板热管-水冷板，电芯加热时，热量路径为水冷板-平板热管-电芯；存在以下问题：

1)U形平板热管存在折弯，弯折影响气液导通性，进而影响传热效率；

2)电芯与水冷板之间仅由平板热管传热，必需由多层结构传热，容易出现接触热阻，影响传热效率；

3)U形平板热管，需折弯处理，对工艺要求高，成本高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的传热效率低的问题，提供一种电池模组及汽车。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种电池模组，包括沿第一方向相间设置的电池组件和液冷板；每组所述电池组件包括沿第二方向相间设置的电芯和平板热管；所述平板热管在第二方向上的侧部，导热连接于相对的所述电芯在第二方向上的侧部；

所述液冷板在第一方向上的侧部，与相对的所述电池组件中的所述电芯在第一方向上的侧部以及所述平板热管在第一方向上的侧部交替接触。

可选地，所述电池组件还包括导热胶层；

所述平板热管在第二方向上的侧部与所述电芯在第二方向上的侧部之间通过所述导热胶层粘接。

可选地，所述平板热管的厚度为3-10mm。

可选地，所述电芯在第一方向上的侧部和所述平板热管在第一方向上的侧部，均全贴合于相对的所述液冷板在第一方向上的侧部。

可选地，所述液冷板为铝制液冷板，厚度为5-10mm。

可选地，所述液冷板在第二方向上的一端设有液体入口，另一端设有液体出口；

所述液冷板内设有沿第三方向间隔布置的第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道均沿第二方向延伸，所述第一流道的一端连通所述液体入口，所述第二流道的一端连通所述液体出口；

所述液冷板内还设有沿第二方向排布的多条第三流道；所述第三流道沿第三方向延伸，进液端连通所述第一流道，出液端连通所述第二流道。

可选地，所述第一流道在第三方向上的两侧分别为一流道一侧和一流道二侧，所述一流道一侧较所述一流道二侧距离所述第二流道远；所述一流道一侧平行于所述液体入口的进液方向，所述一流道二侧与所述液体入口的进液方向之间的夹角为A，A＝3～10°；在远离液体入口的方向上，所述一流道二侧逐渐靠近所述一流道一侧；所述第三流道的一端延伸至所述一流道二侧。

可选地，所述第二流道在第三方向上的两侧分别为二流道一侧和二流道二侧，所述二流道一侧较所述二流道二侧距离第一流道远；所述二流道一侧平行于所述液体出口的出液方向，所述二流道二侧与所述液体出口的出液方向之间的夹角为B，B＝3～10°；在靠近液体出口的方向上，所述二流道二侧逐渐远离所述二流道一侧；所述第三流道的一端分别延伸至所述二流道二侧。

可选地，所述第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个方向均垂直；所述电芯的厚度方向与所述第二方向相同，所述电芯的电极位于其在第三方向上的一侧。

另一方面，本实用新型还提供了一种汽车，包括动力电池，所述动力电池包括前述的电池模组。

本实用新型实施例提供的电池模组及汽车，与现有技术相比，冷却过程中电芯通过平板热管传热和接触传热两种传热路径将热量传递至液冷板，加热过程中液冷板通过平板热管传热和接触传热两种传热路径将热量传递至电芯，从而使电芯的温度场更均匀，降低电芯之间的温差，将电芯温度控制在适宜温度区间，使电池模组适于全气候条件；

平板热管为平板状结构，无弯折，传热性能更好，包括平板热管、电芯和液冷板的电池模组结构更为简单、紧凑，重量轻，有利于动力电池的轻量化。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的电池模组的结构示意图；

图2是图1中C部的放大图；

图3是图1的爆炸图；

图4是图1中液冷板在垂直于第一方向上的截面图；

图5是图1中液冷板在垂直于第一方向上的截面图。

说明书中的附图标记如下：

1、电池组件；11、电芯；12、平板热管；13、导热胶层；

2、液冷板；21、液体入口；22、液体出口；23、第一流道；231、一流道一侧；232、一流道二侧；24、第二流道；241、二流道一侧；242、二流道二侧；25、第三流道。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的电池模组，包括沿第一方向相间设置的电池组件1和液冷板2；

每组电池组件1包括沿第二方向相间设置的电芯11和平板热管12；平板热管12在第二方向上的侧部，导热连接于相对的电芯11在第二方向上的侧部，即平板热管12与电芯11之间连接且能够进行热传导；

液冷板2在第一方向上的侧部，与相对的电池组件1中的电芯11在第一方向上的侧部以及平板热管12在第一方向上的侧部交替接触。

其热管理过程具体如下：

一、冷却过程：电芯11产生的热量，部分从电芯11在第二方向上的侧部通过导热的方式传至平板热管12，平板热管12内工质受热后发生蒸发冷凝的相变流动，通过平板热管12在第一方向上的侧部将热量传递至与其贴合的液冷板2；同时，电芯11产生的热量，部分从电芯11在第一方向上的侧部通过接触传热至液冷板2；

液冷板2内流动的冷却工质将热量带走，达到为电芯11散热的目的。

二、加热过程：液冷板2内流动的加热工质使液冷板2表板温度升高；液冷板2一方向将热量传递至电芯11在第一方向上的侧部，另一方向将热量传递至平板热管12在第一方向上的侧部，平板热管12内工质受热后发生蒸发冷凝的相变流动，将热量传递至与其贴合的电芯11在第二方向上的侧部，从而使电芯11的温度上升。

本实用新型实施例提供的电池模组，与现有技术相比，冷却过程中电芯11通过平板热管12传热和接触传热两种传热路径将热量传递至液冷板2，加热过程中液冷板2通过平板热管12传热和接触传热两种传热路径将热量传递至电芯11，从而使电芯11的温度场更均匀，降低电芯11之间的温差，将电芯11温度控制在适宜温度区间，使电池模组适于全气候条件；

平板热管12为平板状结构，无弯折，传热性能更好，包括平板热管12、电芯11和液冷板2的电池模组结构更为简单、紧凑，重量轻，有利于动力电池的轻量化。

具体地，电芯11为软包电芯11或方形电芯11。

具体地，平板热管12内充入的工质为丙酮溶液，充液率为30-50％。

具体地，液冷板2内通入的液体为水和乙二醇混合溶液。

在一实施例中，如图1和图2所示，液冷板2位于相邻电池组件1之间，即位于第一方向上的最外侧的电池组件1的外侧无液冷板2，平板热管12位于相邻电芯11之间，即位于第二方向上的最外侧的电芯11的外侧无平板热管12；减少液冷板2和平板热管12的数量，有利于减重降本。

在一实施例中，如图1至图3所示，电池组件1还包括导热胶层13；

平板热管12在第二方向上的侧部与电芯11在第二方向上的侧部之间通过导热胶层13粘接。导热胶层13既实现电芯11与平板热管12之间的粘接，又实现电芯11与平板热管12之间的热量传递，保证平板热管12与电芯11之间导热连接的可靠性。

具体地，导热胶层13的材料为粘性导热硅脂，能够可靠粘接电芯11和平板热管12，具有良好传热性能。

在一实施例中，平板热管12的厚度为3-10mm，兼顾平板热管12的传热效率和减重。

在一实施例中，如图1至图3所示，电芯11在第一方向上的侧部和平板热管12在第一方向上的侧部，均全贴合于相对的液冷板2在第一方向上的侧部。增大电芯11与液冷板2之间，以及平板热管12与液冷板2之间的接触面积，使冷却和加热电芯11时具有更高的传热效率。

在一实施例中，液冷板2为铝制液冷板2，厚度为5-10mm。重量轻，传热效率高，便于加工流道。

在一实施例中，如图1和图4所示，液冷板2在第二方向上的一端设有液体入口21，另一端设有液体出口22；

液冷板2内设有沿第三方向间隔布置的第一流道23和第二流道24，第一流道23和第二流道24均沿第二方向延伸，第一流道23的一端连通液体入口，第二流道24的一端连通液体出口22；

液冷板2内还设有沿第二方向排布的多条第三流道25；第三流道25沿第三方向延伸，进液端连通第一流道23，出液端连通第二流道24。

冷却或加热过程中，冷却液或加热液从液体入口21流入，沿第一流道23流动，并逐渐分流至各第三流道25，再在第二流道24汇流，再从液体出口22流出，期间通过对流换热的方式将液冷板2的热量带走以使电芯11降温，或将热量传递至液冷板2以使电芯11升温，结构简单，保证液冷板2温度一致性，有利于保证电芯11温度场均匀。

具体地，第三流道25为矩形流道、圆形流道或椭圆形流道。

具体地，第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个方向均垂直；电芯11的厚度方向与第二方向相同，电芯11的电极位于其在第三方向上的一侧，结构紧凑。

同一电池组件1中的所有电芯11沿电芯11厚度方向堆叠排布，且相邻电芯11之间由平板热管12间隔并连接，增大电芯11与平板热管12之间的传热面积，有利于电芯11的冷却和加热。

在一实施例中，如图4和图5所示，第一流道23在第三方向上的两侧分别为一流道一侧231和一流道二侧232，一流道一侧231较一流道二侧232距离第二流道24远；一流道一侧231平行于液体入口21的进液方向，一流道二侧232与液体入口21的进液方向之间的夹角为A，A＝3～10°；在远离液体入口21的方向上，一流道二侧232逐渐靠近一流道一侧231；第三流道25的一端延伸至一流道二侧232。提高液体在各第三流道25内分布的一致性，有利于减小电芯11之间的温差。

在一实施例中，如图4和图5所示，第二流道24在第三方向上的两侧分别为二流道一侧241和二流道二侧242，二流道一侧241较二流道二侧242距离第一流道23远；二流道一侧241平行于液体出口22的出液方向，二流道二侧242与液体出口22的出液方向之间的夹角为B，B＝3～10°；在靠近液体出口22的方向上，二流道二侧242逐渐远离二流道一侧241；第三流道25的一端分别延伸至二流道二侧242。提高液体在各第三流道25内分布的一致性，有利于减小电芯11之间的温差。

优选地，A＝B，有利于液体在各第三流道25的均匀分配，有利于减小电芯11之间的温差。

另一方面，本实用新型还提供了一种汽车，包括前述电池模组。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池模组，包括沿第一方向相间设置的电池组件和液冷板，其特征在于，每组所述电池组件包括沿第二方向相间设置的电芯和平板热管；所述平板热管在第二方向上的侧部，导热连接于相对的所述电芯在第二方向上的侧部；

所述液冷板在第一方向上的侧部，与相对的所述电池组件中的所述电芯在第一方向上的侧部以及所述平板热管在第一方向上的侧部交替接触。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池组件还包括导热胶层；

所述平板热管在第二方向上的侧部与所述电芯在第二方向上的侧部之间通过所述导热胶层粘接。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述平板热管的厚度为3-10mm。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯在第一方向上的侧部和所述平板热管在第一方向上的侧部，均全贴合于相对的所述液冷板在第一方向上的侧部。

5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述液冷板为铝制液冷板，厚度为5-10mm。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述液冷板在第二方向上的一端设有液体入口，另一端设有液体出口；

所述液冷板内设有沿第三方向间隔布置的第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道均沿第二方向延伸，所述第一流道的一端连通所述液体入口，所述第二流道的一端连通所述液体出口；

所述液冷板内还设有沿第二方向排布的多条第三流道；所述第三流道沿第三方向延伸，进液端连通所述第一流道，出液端连通所述第二流道。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述第一流道在第三方向上的两侧分别为一流道一侧和一流道二侧，所述一流道一侧较所述一流道二侧距离所述第二流道远；所述一流道一侧平行于所述液体入口的进液方向，所述一流道二侧与所述液体入口的进液方向之间的夹角为A，A＝3～10°；在远离液体入口的方向上，所述一流道二侧逐渐靠近所述一流道一侧；所述第三流道的一端延伸至所述一流道二侧。

8.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述第二流道在第三方向上的两侧分别为二流道一侧和二流道二侧，所述二流道一侧较所述二流道二侧距离第一流道远；所述二流道一侧平行于所述液体出口的出液方向，所述二流道二侧与所述液体出口的出液方向之间的夹角为B，B＝3～10°；在靠近液体出口的方向上，所述二流道二侧逐渐远离所述二流道一侧；所述第三流道的一端分别延伸至所述二流道二侧。

9.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述第一方向、第二方向和第三方向中的任意两个方向均垂直；所述电芯的厚度方向与所述第二方向相同，所述电芯的电极位于其在第三方向上的一侧。

10.一种汽车，包括动力电池，其特征在于，所述动力电池包括权利要求1-9任一项所述的电池模组。

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