CN216720126U - 一种电池箱体、电池包以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池箱体、电池包以及用电装置，其中，电池箱体包括内腔及设置于所述内腔中的分隔件，分隔件将所述内腔分隔为至少两个用于放置电池模块的子腔；每个所述子腔的腔底壁内设置有主冷却结构，每个所述分隔件被构造为至少一个所述子腔的腔侧壁，每个所述子腔的腔侧壁内沿所述电池箱体的高度方向设置有辅冷却结构，所述辅冷却结构的导热系数朝远离当前所述子腔的腔底壁方向增大。本申请通过设置分隔件，对电池模块厚度方向上的不同温差进行平衡及冷却，从而能够有效缓解电池模块上下温差的问题，改善电池包的使用寿命及使用性能。

Description

一种电池箱体、电池包以及用电装置

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池箱体、电池包以及用电装置。

背景技术

动力电池在工作过程中会产生大量热量，电池模块内的温度环境变化对电池单体的可靠性、使用寿命以及使用性能都有很大的影响。因此，为了确保电池模块的正常工作，需要在电池包内设置相应的冷却结构，以确保电池包内的温度维持在一定的温度范围。

现有的冷却结构多采用设置于电池包底部的水冷结构，水冷结构与电池模块底部直接接触并对电池模块进行冷却降温，使得电池模块沿其厚度方向存在上下温差。经检测，正常电池包快充过程中电池单体上下温差范围为5℃-10℃。该温差问题将会影响电池包的使用寿命，降低电池包的使用性能。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有冷却结构对电池包冷却时存在温差的问题，提供一种电池箱体、电池包以及用电装置，缓解电池包的上下温差问题，改善电池包的使用寿命及使用性能。

第一方面，本申请提供一种电池箱体，包括：

内腔；

分隔件，设置于所述内腔中，并将所述内腔分隔为至少两个用于放置电池模块的子腔；每个所述子腔的腔底壁内设置有主冷却结构，每个所述分隔件被构造为至少一个所述子腔的腔侧壁，每个所述子腔的腔侧壁内沿所述电池箱体的高度方向设置有辅冷却结构，所述辅冷却结构的导热系数朝远离当前所述子腔的腔底壁方向增大。

通过辅冷却结构上不同导热系数的部分对电池模块上的不同温度部分进行对应的冷却，能够平衡电池模块的上下温差，从而改善电池包的使用寿命及使用性能。

在一些实施例中，所述辅冷却结构包括填充于当前所在的所述分隔件内的第一相变材料及第二相变材料，所述第一相变材料的导热系数大于所述第二相变材料的导热系数。

第一相变材料能够针对电池模块上温度较高的部位进行冷却，第二相变材料能够针对电池模块上温度较低的部位进行冷却，不仅能够平衡电池模块的上下温差，而且更加节能环保。

在一些实施例中，所述第一相变材料与所述第二相变材料的导热系数比值大于或等于1.2。由此，能够更好地实现降温及平衡温差的目的，确保电池模块具有良好的冷却效果。

在一些实施例中，所述第一相变材料与所述第二相变材料之间填充隔热层。隔热层能够对第一相变材料及第二相变材料进行隔离，确保两者相互独立，并分别对电池模块的不同温差部分进行冷却。

在一些实施例中，所述隔热层包括隔热材料，所述隔热材料的导热系数小于0.1。由此，能够更好地对第一相变材料与第二相变材料进行隔离，避免两者之间发生热传递，从而能够提高分隔件对电池模块侧面的冷却效果。

在一些实施例中，所述电池箱体包括底板及围设于所述底板四周的侧板，所述底板与所述侧板共同围合形成所述内腔，所述主冷却结构为集成于所述底板上的水冷结构。将水冷结构集成于底板上，能够提高空间利用率，有效节省空间，并且避免了复杂的水冷设计结构。

在一些实施例中，每个所述分隔件面向所述子腔的一侧设置有导热垫。为了提高分隔件对于电池模块侧面的冷却效率，确保电池模块的高效冷却，在分隔件面向每一子腔的侧面上设置导热垫，能够提高分隔件与电池模块之间的热量传递效率。

在一些实施例中，所述导热垫为片状弹性导热材料。由此，导热垫具有一定弹性，在为电池模块提供导热作用的同时，还能够避免电池模块与分隔件的刚性接触，能够确保电池模块在电池箱体内的稳定性与安全性。

在一些实施例中，当所述电池模块位于所述子腔中，所述导热垫处于压缩状态。由此，能够使电池模块在电池箱体中的存储更加稳固。

第二方面，本申请提供一种电池包，包括如上所述的电池箱体及设于所述电池箱体内的电池模块。

第三方面，本申请提供一种用电装置，包括用电主体及如上所述的电池包。

上述的电池箱体、电池包以及用电装置，在电池箱体的内腔中设置分隔件，分隔件一方面能够对内腔进行分隔，以便于将多组电池模块独立设置于内腔中的多个子腔内，另一方面，分隔件被构造为子腔的腔侧壁，并且分隔件内沿电池箱体的高度方向设置导热系数朝远离当前子腔的腔底壁方向增大的辅冷却结构，使得辅冷却结构的导热系数能够与电池模块厚度方向上不同温差的部分相对应，即电池模块温度较高的部位对应导热系数较大的辅冷却结构，电池模块温度较低的部位对应导热系数较小的辅冷却结构，从而能够有效缓解电池模块上下温差的问题，改善电池包的使用寿命及使用性能。

附图说明

图1为本申请一实施例中电池箱体的整体结构示意图；

图2为图1所示的电池箱体的剖视图；

图3为图1所示的电池箱体中分隔件的剖视图；

图4为本申请一实施例中电池模块安装前的结构示意图；

图5为本申请一实施例中电池模块安装后的结构示意图；

图中：100、电池箱体；101、内腔；201、电池模块；10、分隔件；20、主冷却结构；30、底板；40、侧板；11、辅冷却结构；12、导热垫；31、流道；111、第一相变材料；112、第二相变材料；113、隔热层；1011、子腔。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“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。

在本申请中，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申请中的具体含义。

在本申请中，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

动力电池的工作过程中需要发生化学反应，因此将伴随着大量热量的产生。而电池模块内的温度环境变化又对电池单体的可靠性、使用寿命以及使用性能等有着很大的影响。因此，现有技术中通常在电池包的底部或者侧面设置一定的冷却结构，对电池包中的电池模块进行冷却降温。

需要说明的是，本申请中，电池模块可以是由电池单体组成的电池模组，此时电池模组可以包括端板和侧板。本申请中，电池模块也可以是由多个电池单体在没有端板和侧板的情况下的集合。

然而，本申请人注意到，不管是在电池包底部或者侧面设置冷却结构，电池模块上与冷却结构距离较近的部分温度较低，而与冷却结构距离较远的部分温度较高。这就会导致电池模块上不同部分存在一定的温差，而温差会导致电池模块的使用寿命及使用性能受到影响。温差越大，则电池模块的使用寿命越短、使用性能越差。

基于以上考虑，为了解决电池模块上的温差问题，申请人经过深入研究，设计了一种电池箱体，针对电池模块上不同温差的部分采用具有不同导热系数的相变材料进行针对性的冷却降温，从而平衡电池模块上的温差，提高电池包的使用寿命及使用性能。

参阅图1、图2以及图3，图1为本申请一实施例中电池箱体的整体结构示意图，图2为本申请一实施例中电池箱体的剖视图，图3为本申请一实施例中分隔件的剖视图。本申请一实施例提供了一种电池箱体100，该电池箱体100具有一内腔101，且包括设置于内腔101中的分隔件10。其中，分隔件10包括至少一个，且将内腔101分隔为至少两个用于放置电池模块201的子腔1011。每个子腔1011的腔底壁内设置有主冷却结构20，每个分隔件10被构造为至少一个子腔1011的腔侧壁，每个子腔1011的腔侧壁内沿电池箱体100的高度方向设置有辅冷却结构11，并且辅冷却结构11的导热系数朝远离当前子腔1011的腔底壁方向增大。

电池箱体100为电池模块201提供存储及支撑基础，电池模块201在使用过程中将会产生热量，为了提高电池箱体100内电池模块201的安全性，通过设置分隔件10将内腔101分隔为多个子腔1011，并在子腔1011的腔底壁与腔侧壁分别设置主冷却结构20及辅冷却结构11，确保每一电池模块201能够正常工作。

此外，分隔件10可以是电池箱体100中的横梁或侧梁。具体到某一实施例中，分隔件10设置为电池箱体100中的横梁，且设置为一个。由此，分隔件10将电池箱体100的内腔101分隔为两个相互独立的子腔1011。此时，分隔件10位于两个子腔1011之间，且被构造为每一子腔1011的其中一个腔侧壁。每一子腔1011中依次排布设置一个或多个电池模块201，此时，每一电池模块201支撑于各自对应子腔1011的腔底壁上，且每一电池模块201的侧面与分隔件10相接触。由此，设置于腔底壁内的主冷却结构20能够对每一电池模块201的底面进行冷却，与此同时，腔侧壁内的辅冷却结构11能够对每一电池模块201的侧面进行冷却。

现有技术中，当主冷却结构20对每一电池模块201的底面冷却时，冷却效果会由电池模块201的底面向顶面逐渐降低。因此，电池模块201的上半部分与下半部分将存在一定温差。本申请中，由于辅冷却结构11的导热系数朝远离当前子腔的腔底壁方向增大，即电池模块201上半部分对应的辅冷却结构11的导热系数大于电池模块201下半部分所对应的辅冷却结构11的导热系数。由此，即可平衡电池模块201上下部分的温差，从而改善电池包的使用寿命及使用性能。

在一些实施例中，辅冷却结构11包括填充于当前所在的分隔件10内的第一相变材料111及第二相变材料112，第一相变材料111的导热系数大于第二相变材料112的导热系数。具体地，辅冷却结构11可以采用具有不同导热系数的第一相变材料111与第二相变材料112，由此实现辅冷却结构11的导热系数变化。

具体地，第一相变材料111可设置为无机相变材料、有机相变材料、复合相变材料中的一种或多种。第二相变材料112也可设置为无机相变材料、有机相变材料、复合相变材料中的一种或多种，并且控制第一相变材料111的导热系数大于第二相变材料112的导热系数。可以理解地，第一相变材料111与第二相变材料112均采用现有技术中的常规相变材料即可达到上述冷却效果，只需根据第一相变材料111与第二相变材料112的导热系数分别选择现有技术中对应的相变材料即可，因此，在此不做赘述。

进一步地，第一相变材料111位于第二相变材料112的上方，即第一相变材料111对应于电池模块201的上半部分，第二相变材料112对应于电池模块201的下半部分，并分别对电池模块201的上下部分进行冷却降温，以平衡电池模块201的上下温差。

采用第一相变材料111及第二相变材料112对电池模块201进行冷却降温，不仅能够平衡电池模块201的上下温差，延长电池包的使用寿命，而且节能环保，使电池箱体100整体结构更加简单高效。

在一些实施例中，第一相变材料111与第二相变材料112的导热系数比值大于或等于1.2。具体到本实施例中，第一相变材料111与第二相变材料112的导热系数比值为1.2。经检测，正常电池包快充过程中电池模块201的上下温差范围为5℃-10℃，为了更好地实现降温及平衡温差的目的，期望的温差降低范围为2℃-3℃。因此，将第一相变材料111与第二相变材料112的导热系数比值设置为1.2或者大于1.2，能够确保电池模块201具有良好的冷却效果，且保证电池模块201的上下温差得到有效平衡。

在一些实施例中，第一相变材料111与第二相变材料112之间填充隔热层113。隔热层113能够对第一相变材料111及第二相变材料112起到隔离作用，确保第一相变材料111与第二相变材料112能够相互独立，且分别对电池模块201的上下部分进行冷却。由此，有利于第一相变材料111与第二相变材料112分别作用于电池模块201的上半部分与下半部分，以平衡电池模块201的上下温差。此外，还能够避免第一相变材料111与第二相变材料112之间的热传递，避免两者相互影响，从而能够提高第一相变材料111与第二相变材料112的冷却效果。

进一步地，隔热层113包括隔热材料，隔热材料的导热系数小于0.1。由此，能够更好地对第一相变材料111与第二相变材料112进行隔离，避免两者之间发生热传递，从而能够提高分隔件10对电池模块201侧面的冷却效果。

需要说明的是，隔热材料可包括气凝胶毡、真空板、玻璃纤维、石棉等材料中的一种或多种，以使隔热层113的导热系数小于0.1。由此，隔热层113能够避免第一相变材料111与第二相变材料112之间的热传递，提高第一相变材料111与第二相变材料112的冷却效率。可以理解地，隔热材料也可以采用其他类似材料，以使隔热层113的导热系数小于0.1，在此不做赘述。

在一些实施例中，电池箱体100包括底板30及围设于底板30四周的侧板40，底板30与侧板40共同围合形成内腔101，主冷却结构20为集成于底板30上的水冷结构。具体地，底板30能够为放置于内腔101中的电池模块201提供支撑，侧板40能够对电池模块201进行限位，以使电池模块201稳定存储于内腔101中。

需要说明的是，侧板40可以被构造为分隔件10，即分隔件10可以为每一子腔1011的所有腔侧壁或者其中一个腔侧壁。当侧板40被构造为分隔件10时，每一子腔1011的所有腔侧壁均设置有辅冷却结构，即每一子腔1011的所有腔侧壁中均填充第一相变材料111与第二相变材料112，可对放置于子腔1011中的电池模块201的每一个侧面分别进行冷却，由此，可以提高电池模块201的上下温差的平衡效率。

此外，主冷却结构20为一水冷板结构，且被集成于底板30上。即在底板30上开设有若干流道31，流道31中具有冷却液。由此，可将水冷板与电池箱体100的底板30集成于一体，形成主冷却结构20。底板30在对电池模块201提供支撑的同时，还能够对电池模块201进行冷却。

将水冷结构集成于底板30上，能够提高空间利用率，有效节省空间，并且避免了复杂的水冷设计结构。

在一些实施例中，每个分隔件10面向子腔1011的一侧设置有导热垫12。具体地，分隔件10朝向电池模块201的侧面上设置有导热垫12。将电池模块201放置于子腔1011中时，为了便于电池模块201进入子腔1011，子腔1011的宽度将略大于电池模块201的宽度。由此，当电池模块201容置于子腔1011内时，电池模块201的侧面将与子腔1011的腔侧壁具有一定间隙。该间隙导致电池模块201的侧面无法与子腔1011的腔侧壁直接接触，由此，使得分隔件10对电池模块201的冷却效率降低。

因此，为了提高分隔件10对于电池模块201侧面的冷却效率，确保电池模块201的高效冷却，在分隔件10面向每一子腔1011的侧面上设置导热垫12，提高分隔件10与电池模块201之间的热量传递效率。

进一步地，导热垫12为片状弹性导热材料。由此，导热垫12具有一定弹性，在为电池模块201提供导热作用的同时，还能够避免电池模块201与分隔件10的刚性接触。由此，能够确保电池模块201在电池箱体100内的稳定性与安全性。

具体到本实施例中，导热垫12为导热硅胶垫，填充于分隔件10与电池模块201之间的间隙中。一方面，导热垫12能够使电池模块201稳定设置于子腔1011中。另一方面，电池模块201与导热垫12充分接触，以便于将电池模块201上的热量传递至分隔件10，提高电池模块201的冷却效率。当然，在一些其他的实施例中，导热垫12也可采用其他类似的导热材料，在此不作赘述。

请参看图4及图5，图4为本申请一实施例中电池模块安装前示意图，图5为本申请一实施例中电池模块安装后示意图。更进一步地，如图4所示，当电池模块未放置于子腔中时，导热垫12处于自然状态。如图5所示，当电池模块位于子腔中，导热垫12处于压缩状态。即导热垫12的厚度略大于电池模块201与子腔1011的腔侧壁之间的间隙，当电池模块201放置于子腔1011中时，电池模块201将挤压导热垫12，使导热垫12处于压缩状态。由此，能够使电池模块201在电池箱体100中的存储更加稳固。

基于与上述电池箱体100相同的构思，本申请提供了一种电池包，包括如上所述的电池箱体100及设于电池箱体100内的电池模块201。

基于与上述电池包相同的构思，本申请提供了一种用电装置，包括用电主体及如上所述的电池包。

本申请具体使用时，将多个电池模块201依次排布放置于对应的子腔1011中，每一电池模块201将挤压分隔件10上的导热垫12，由此，使电池模块201稳定设置于对应子腔1011中。底板30上的流道31中通入冷却液，通过冷却液对电池模块201进行冷却。与此同时，电池模块201底面由于与底板30直接接触而冷却效果较好，温度较低，而随着与底板30的距离增大，电池模块201由底面朝向顶面的温度逐渐增加。此时，分隔件10位于电池模块201的侧面，并通过导热垫12与电池模块201的侧面接触。通过分隔件10中的第一相变材料111与第二相变材料112对电池模块201沿其高度方向的温差进行冷却与平衡，由此，可以延长电池包整体的使用寿命，提高电池包的使用性能。

上述实施例中的电池箱体100、电池包以及用电装置，至少具有以下优点：

1)底板30上的水冷结构对电池模块201进行冷却，分隔件10中的第一相变材料111与第二相变材料112可平衡电池模块201的上下温差，并且进一步地冷却电池模块201，从而改善电池模块201的温差问题，延长电池模块201的使用寿命，且提高电池模块201的冷却效率；

2)将水冷结构集成于电池箱体100的底板30上，能够在电池箱体100的高度方向上节省空间，提高空间利用率；

3)导热垫12不仅能够填充电池模块201与电池箱体100侧板40之间的间隙，对电池模块201进行限位，还能够实现分隔件10与电池模块201之间的导热，提高冷却效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种电池箱体，其特征在于，包括：

内腔；

分隔件，设置于所述内腔中，并将所述内腔分隔为至少两个用于放置电池模块的子腔；每个所述子腔的腔底壁内设置有主冷却结构，每个所述分隔件被构造为至少一个所述子腔的腔侧壁，每个所述子腔的腔侧壁内沿所述电池箱体的高度方向设置有辅冷却结构，所述辅冷却结构的导热系数朝远离当前所述子腔的腔底壁方向增大。

2.根据权利要求1所述的电池箱体，其特征在于，所述辅冷却结构包括填充于当前所在的所述分隔件内的第一相变材料及第二相变材料，所述第一相变材料的导热系数大于所述第二相变材料的导热系数。

3.根据权利要求2所述的电池箱体，其特征在于，所述第一相变材料与所述第二相变材料的导热系数比值大于或等于1.2。

4.根据权利要求2所述的电池箱体，其特征在于，所述第一相变材料与所述第二相变材料之间填充隔热层。

5.根据权利要求4所述的电池箱体，其特征在于，所述隔热层包括隔热材料，所述隔热材料的导热系数小于0.1。

6.根据权利要求1所述的电池箱体，其特征在于，所述电池箱体包括底板及围设于所述底板四周的侧板，所述底板与所述侧板共同围合形成所述内腔，所述主冷却结构为集成于所述底板上的水冷结构。

7.根据权利要求1所述的电池箱体，其特征在于，每个所述分隔件面向所述子腔的一侧设置有导热垫。

8.根据权利要求7所述的电池箱体，其特征在于，所述导热垫为片状弹性导热材料。

9.根据权利要求7所述的电池箱体，其特征在于，当所述电池模块位于所述子腔中，所述导热垫处于压缩状态。

10.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的电池箱体及设于所述电池箱体内的电池模块。

11.一种用电装置，其特征在于，包括用电主体及如权利要求10所述的电池包。

Images