CN216671792U - 一种多层热管理结构的电池包及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及电动汽车动力电池系统技术领域，特别涉及一种多层热管理结构的电池包及电动汽车。解决现有技术中的动力电池系统大倍率充电时电池模组的产热功率大及热分布不均匀的情况，如特定环境温度下会在电芯之间产生较大的温度差异性，温升抑制能力不佳的技术问题，具体包括：冷却散热结构能够过流冷却液，并构成多个以折流方式进行冷却的多个冷却面；多个冷却面能够覆盖电池模组的多个待冷却面；冷却散热结构能够安装在电池模组上。本技术方案可有效减少电池系统水平面上的最大温差以及电芯和电池模组之间的最大温差。

Description

一种多层热管理结构的电池包及电动汽车

技术领域

本实用新型专利涉及电动汽车动力电池系统技术领域，特别涉及一种多层热管理结构的电池包及电动汽车。

背景技术

现行趋势下，电动车在全球范围的高速发展，且研发、生产、销量已初具规模，电动车的应用范围、应用场景日益广泛。而动力电池的热管理已成为行业内外关注的重点，而电动汽车使用快速直流充电桩充电时，因电动汽车设计的快充倍率越来越大，充电时间越来越段，电池包内部布置的结构空间越来越紧密，热量通过传统的底部液冷板无法满足越来越大的发热功率带来的热危害。

充电时间是电动汽车性能的一项衡量指标，越大的充电倍率则充满电池所需时间就越短；为满足电池的充电MAP特性，需要将动力电池电芯维持在可满足最大充电倍率的温度区间内，才可能实现更短的充电时间；但是，更短的充电时间意味着更大的充电电流，大电流会产生更大的热量进而返回来影响电池的充电特性；只有通过更加高性能的电池散热系统才能满足当下电池“超级快充”的需求，传统的底部冷板设计会造成电芯Z方向上有较大温度梯度，消除Z向的温度梯度可进一步减少电芯的各向温差进一步提升电池的充电性能；另外，根据车用动力电池系统大倍率充电时电池模组的产热功率及热分布情况，发现常用的从单一平面对电池模组进行冷却在发现特定SOC区间、特定环境温度下会在电芯之间产生较大的温度差异性，温升抑制能力不佳，原因在于软包电芯电池模组电极极耳布置在电池模组两端，即双侧出极耳。

实用新型内容

本实用新型要解决现有技术中的动力电池系统大倍率充电时电池模组的产热功率及热分布情况，发现常用的从单一平面对电池模组进行冷却在发现特定SOC区间、特定环境温度下会在电芯之间产生较大的温度差异性，温升抑制能力不佳的技术问题，提供一种多层热管理结构的电池包及电动汽车。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案具体如下：

一种多层热管理结构的电池包，由多个电池按预设的规则排列组成的电池模组，包括：

冷却散热结构，其能够过流冷却液，并构成多个以折流方式进行冷却的多个冷却面；

所述多个冷却面能够覆盖所述电池模组的多个待冷却面；

所述冷却散热结构能够安装在所述电池模组上。

具体地，所述冷却散热结构包括：

进水口，其能够连接一冷却液输入端；

出水口，其能够连接一冷却液回流端；

所述出水口上设置有水温传感器。

具体地，所述冷却散热结构包括：

上层冷水板和下层冷水板；

所述上层冷水板和下层冷水板具有呈“几”字型的折流流道。

具体地，所述进水口通过一第一三通快插与所述上层冷水板和所述下层冷水板进入端连接；

所述出水口通过一第一二通快插与所述上层冷水板和所述下层冷水板出口端连接，以使得所述上层冷水板和所述下层冷水板形成并联。

具体地，所述待冷却面为所述电池模组的上、下端面；

所述上层冷水板和所述下层冷水板分别覆盖所述电池模组的上、下端面。

具体地，所述上层冷水板和所述下层冷水板通过粘接的方式与所述电池模组连接；或者

所述上层冷水板和所述下层冷水板通过螺栓连接方式或者FDS热熔自攻丝连接方式或者FSW搅拌摩擦焊接方式或激光焊接中的一种连接至所述电池模组的箱体上。

具体地，所述冷却散热结构包括：

循环管，其进水端连接所述进水口，其出水端连接出水口；

所述循环管沿着所述电池模组的上端面的边缘布置。

具体地，布置管，其连通所述循环管。

具体地，多个侧端冷却管构成“回字”型与所述循环管或者所述布置管串联；

每个所述侧端冷却管形成所述冷却面；

所述冷却面与所述电池模组的上端面垂直；

所述冷却面布置在所述电池按预设的规则排列形成的间隙之间。

电动汽车，包括：所述的多层热管理结构的电池包。

本实用新型具有以下的有益效果：

第一方面，本技术方案通过设计电池模组底部、顶部或侧部的水冷板对电池模组进行组合散热，不仅能提升电池热管理系统的换热面积，也可减小电池模组的Z向及Y向温差，还可以通过冷板集成技术将液冷板集成于电池的侧板或顶盖板提升电池模组的能量密度；通过上下两层冷板进出水口的交错布置可减少电池系统水平面上的最大温差。

第二方面，通过设计与冷板与电池模组之间的导热硅胶可降低水冷板与电池模组之间的接触热阻；通过布置在电池模组侧端面上的水冷板或流道可解决电池包在低温加热工况下位于外侧的电芯及电池模组与中心位置的电芯及电池模组产生较大温差的情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的第二实施例的结构示意图。

图中的附图标记表示为：

电池模组10、冷却散热结构20、冷却面30；

进水口21、出水口22、水温传感器2；

上层冷水板25、下层冷水板27；

第一三通快插31、第一二通快插32；

循环管26、侧端冷却管28、布置管29。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围；需要说明的是，本申请中为了便于描述，以当前视图中“左侧”为“第一端”，“右侧”为“第二端”，“上侧”为“第一端”，“下侧”为“第二端”，如此描述的目的在于清楚的表达该技术方案，不应当理解为对本申请技术方案的不当限定。

本技术方案的多层热管理结构的电池包的散热可根据不同的特定车辆工况，对双层及多层散热冷板的工作状态进行流量控制，以满足最优的温度场分布。为了实现上述的目的，本技术一方面提出了一种多层热管理结构的电池包，其解决的主要技术问题在于，根据车用动力电池系统大倍率充电时电池模组的产热功率及热分布情况，发现常用的从单一平面对电池模组进行冷却在发现特定SOC区间、特定环境温度下会在电芯之间产生较大的温度差异性，温升抑制能力不佳，由于软包电芯电池模组电极极耳布置在电池模组两端，具体指双侧出极耳；本技术方案由附图1及附图2中的两个实施例组成，显然应当理解的是，在本技术方案的发明构思下，实施例1，具体为附图1的技术方案与实施例2的附图2的技术方案可单独使用，亦能够结合使用，基于此，该一种多层热管理结构的电池包，由多个电池按预设的规则排列组成的电池模组10，包括：冷却散热结构20，其能够过流冷却液，并构成多个以折流方式进行冷却的多个冷却面30；多个冷却面30能够覆盖电池模组10的多个待冷却面40；冷却散热结构20能够安装在电池模组10上。

在两个实施例在一个具体的实施方案中，请参阅图1、2所示，冷却散热结构20包括：进水口21，其能够连接一冷却液输入端；出水口22，其能够连接一冷却液回流端；出水口22上设置有水温传感器2。

在实施例2中，请参阅图2所示，冷却散热结构20包括：上层冷水板25和下层冷水板27；上层冷水板25和下层冷水板27具有呈“几”字型的折流流道23。

在实施例2中，进水口21通过一第一三通快插31与上层冷水板25和下层冷水板27进入端连接；出水口22通过一第一二通快插32与上层冷水板25和下层冷水板27出口端连接，以使得上层冷水板25和下层冷水板27形成并联；如此可以达到提升流道两分布均匀的效果；

而实际上还可以在进水口21设置比例阀或电子阀对侧端板流道的独立控制以实现降低环境温度较低时加热工况导致的端部侧部温度较而产生的温差较大的情况；同样，第一快插三通、第二快插三通可配置为三通比例阀，在不同的工况下，通过调整三通比例阀的开度实现不同换热面布置的冷板内冷却液的流量，以达到减小电池模组各向温差，进一步提升电池的充放电性能。图中连接管路接头不限于直插式快插接头，同样适用于带单向锁止的管路插头，以解决上层液冷板维修时冷却液泄露的问题。

在实施例2中，请参阅图2所示，待冷却面40为电池模组10的上、下端面；上层冷水板25和下层冷水板27分别覆盖电池模组10的上、下端面。上层冷水板25和下层冷水板27通过粘接的方式与电池模组10连接；或者上层冷水板(25)和下层冷水板27通过螺栓连接方式或者FDS热熔自攻丝连接方式或者FSW搅拌摩擦焊接方式或激光焊接中的一种连接至电池模组10的箱体上。

在实施例1中，请参阅图1所示，冷却散热结构20包括：循环管26，其进水端连接进水口21，其出水端连接出水口22；循环管26沿着电池模组10的上端面的边缘布置。布置管29，其连通循环管26。多个侧端冷却管28构成“回字”型与循环管26或者布置管29串联；每个侧端冷却管28形成冷却面30；冷却面30与电池模组10的上端面垂直；冷却面30布置在电池按预设的规则排列形成的间隙之间。

另外，本技术方案提出一种电动汽车，包括：多层热管理结构的电池包。

综上所述，第一方面，本技术方案通过设计电池模组底部、顶部或侧部的水冷板对电池模组进行组合散热，不仅能提升电池热管理系统的换热面积，也可减小电池模组的Z向及Y向温差，还可以通过冷板集成技术将液冷板集成于电池的侧板或顶盖板提升电池模组的能量密度；通过上下两层冷板进出水口的交错布置可减少电池系统水平面上的最大温差。

第二方面，通过设计与冷板与电池模组之间的导热硅胶可降低水冷板与电池模组之间的接触热阻；通过布置在电池模组侧端面上的水冷板或流道可解决电池包在低温加热工况下位于外侧的电芯及电池模组与中心位置的电芯及电池模组产生较大温差的情况。

第三方面，现有技术相比，更好的多方向的温差控制，本文指出可使电池模组Z向(高度方向)或Y向(宽度方向)温差实现最低，很大程度上解决温度对电池电性能的影响。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种多层热管理结构的电池包，由多个电池按预设的规则排列组成的电池模组(10)，其特征在于，包括：

冷却散热结构(20)，其能够过流冷却液，并构成多个以折流方式进行冷却的多个冷却面(30)；

所述多个冷却面(30)能够覆盖所述电池模组(10)的多个待冷却面(40)；

所述冷却散热结构(20)能够安装在所述电池模组(10)上。

2.如权利要求1所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，所述冷却散热结构(20)包括：

进水口(21)，其能够连接一冷却液输入端；

出水口(22)，其能够连接一冷却液回流端；

所述出水口(22)上设置有水温传感器(2)。

3.如权利要求2所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，所述冷却散热结构(20)包括：

上层冷水板(25)和下层冷水板(27)；

所述上层冷水板(25)和下层冷水板(27)具有呈“几”字型的折流流道(23)。

4.如权利要求3所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，所述进水口(21)通过一第一三通快插(31)与所述上层冷水板(25)和所述下层冷水板(27)进入端连接；

所述出水口(22)通过一第一二通快插(32)与所述上层冷水板(25)和所述下层冷水板(27)出口端连接，以使得所述上层冷水板(25)和所述下层冷水板(27)形成并联。

5.如权利要求4所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，所述待冷却面(40)为所述电池模组(10)的上、下端面；

所述上层冷水板(25)和所述下层冷水板(27)分别覆盖所述电池模组(10)的上、下端面。

6.如权利要求5所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，所述上层冷水板(25)和所述下层冷水板(27)通过粘接的方式与所述电池模组(10)连接；或者

所述上层冷水板(25)和所述下层冷水板(27)通过螺栓连接方式或者FDS热熔自攻丝连接方式或者FSW搅拌摩擦焊接方式或激光焊接中的一种连接至所述电池模组(10)的箱体上。

7.如权利要求2所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，所述冷却散热结构(20)包括：

循环管(26)，其进水端连接所述进水口(21)，其出水端连接出水口(22)；

所述循环管(26)沿着所述电池模组(10)的上端面的边缘布置。

8.如权利要求7所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，布置管(29)，其连通所述循环管(26)。

9.如权利要求8所述的多层热管理结构的电池包，其特征在于，多个侧端冷却管(28)构成“回字”型与所述循环管(26)或者所述布置管(29)串联；

每个所述侧端冷却管(28)形成所述冷却面(30)；

所述冷却面(30)与所述电池模组(10)的上端面垂直；

所述冷却面(30)布置在所述电池按预设的规则排列形成的间隙之间。

10.电动汽车，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的多层热管理结构的电池包。

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