CN217387275U - 新能源汽车电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源汽车电池热管理系统，包括上盖板、电芯、箱体，冷板、保温棉和底护板；冷板和保温棉集成为一体，冷板固定在箱体上，冷板具有冷板进口、冷板出口、主进流道、主出流道，通过分流道和扰流凸点对冷板进行分流；冷板为对称设计，每个换热区域之上对应的电池包内的电芯，冷却液通过冷板的冷板进口进入，然后进入主进流道，冷却液通过分流口分别进入每个换热区域，冷却液流经每个换热区域之后，进入到主出流道，最后从冷板出口流出。该系统将冷板与电池包集成化，整包安装过程中便捷，提高了生产效率；整个设计仅有一块冷板，避免使用接头，降低了泄漏的风险。

Description

新能源汽车电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池热管理技术，具体涉及一种新能源汽车电池热管理系统。

背景技术

随着新能源汽车快速的发展，人们对于整车动力的追求越来越高，电池系统的能量密度也在逐步的满足人们的需求，市面上越来越多的电池系统和液冷系统都使用了集成化的设计，从而节约电池包的空间，提升能量密度。

目前在新能源市场中主要存在口琴管类水冷板和大平板类水冷板集成到电池包箱体上，然而口琴管类水冷板不能够根据电芯的排布自由设计流道，对于系统的均温性影响较大，大平板类水冷板可以根据系统内部电池的排布自由设计流道，然而整体大平板类水冷板流道设计难度较大，系统分流、压降等问题无法得到保证，同时集成式水冷板保温性能较差，低温条件下对电池性能受到影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新能源汽车电池热管理系统。

实现本实用新型目的的技术方案为：一种新能源汽车电池热管理系统，包括上盖板、电芯、箱体，冷板、保温棉和底护板；

所述冷板和保温棉集成为一体，冷板固定在电池包箱体上，冷板具有冷板进口、冷板出口、主进流道、主出流道，冷板通过分流道和扰流凸点对冷板进行分流；

所述冷板分为多个仓，冷板一侧的仓位分别对应换热区域，每个换热区域之上对应的电池包内的电芯，冷却液通过冷板的冷板进口进入，然后进入主进流道，冷却液通过分流口分别进入每个换热区域，冷却液流经每个换热区域之后，进入到主出流道，最后从冷板出口流出。

进一步的，所述冷板为对称设计，分为2N个仓，冷板一侧的N个仓位分别对应N个换热区域。

进一步的，所述冷板分为8个仓，冷板一侧的4个仓位分别对应第一换热区域，第二换热区域，第三换热区域，第四换热区域。

进一步的，所述第一换热区域、第二换热区域共用1个分流口。

进一步的，所述主出流道从冷板的后端逐渐的扩宽流道，同时在主出流道的前端设计有第四扰流凸点。

进一步的，单个仓位第三换热区域通过调节第一分流道和第二分流道的流道宽度进行单个仓位流量的分配，单个仓位第四换热区域通过增加第一扰流凸点进行内部分流；流道中的第二扰流凸点和第三扰流凸点互相错位设计。

进一步的，所述保温棉通过喷涂或者粘贴的方式贴敷在冷板的底部。

进一步的，所述保温棉处于底护板和冷板之间，与冷板贴敷面的形状，与冷板一致。

进一步的，所述保温棉的导热系数低于0.04W/m*k，抵抗冲击力高于40J能量，材质为聚氨酯、聚丙烯或三元乙丙橡胶。

进一步的，所述冷板通过螺栓固定在电池包箱体上。

与现有技术相比，本实用新型的显著优点为：

(1)冷板与电池包集成化，整包安装过程中便捷，提高生产效率；

(2)整个设计仅有一块冷板，避免使用接头，降低了泄漏的风险；

(3)冷板采用特殊的分流和扰流设计，降低流动阻力，提升分流均一性和换热性能；

(4)冷板增加了对电池系统保温的功能，提升电池包储热能力，同时也可以抵抗底部受到的外部冲击。

附图说明

图1为电池包结构爆炸图。

图2为冷板流道板结构图。

图3(a)为冷板流道板分仓结构图，图3(b)为图3(a)中A的局部放大图。

图4为冷板底部随形保温材料结构示意图。

附图标记：101-上盖板，102-电芯，103-箱体，104-冷板，105-保温棉，106底护板，201-冷板进口，202-冷板出口，203-主进流道，204-主出流道，205-避位孔，206-第一分流道，207-第二分流道，208-第一扰流凸点，209-固定孔，210-第四扰流凸点，301-第一换热区域，302-第二换热区域，303-第三换热区域，304-第四换热区域，305-分流口，306-第二扰流凸点，307-第三扰流凸点。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型提供一种新能源汽车用动力锂电池系统的热管理系统，如图1所示，由上至下依次包含：上盖板101、箱体103和底护板106。电芯102位于上盖板101与箱体103之间的空腔内，冷板104位于底护板106和箱体103之间的空腔内；冷板104和保温棉105集成为一体，箱体103和底护板106连接，冷板104通过螺栓等方式固定在电池包箱体103上，冷板104通过设计避位孔205进行避位，冷板104具有冷板进口201、冷板出口202、主进流道203、主出流道204，冷板通过分流道和扰流凸点对冷板进行分流，可以有效的降低流阻和较好的均流性。

如图2、图3(a)所示，本实施例中，冷板104为对称设计，分为8个仓，冷板一侧的4个仓位分别对应第一换热区域301，第二换热区域302，第三换热区域303，第四换热区域304，每个换热区域之上对应的电池包内的电芯102，冷却液通过冷板104的冷板进口201进入，然后进入主进流道203，冷却液通过分流口305分别进入每个换热区域，每个换热区域对应分流口的大小和位置根据仿真计算进行确定，由于靠近冷板进口201的第一换热区域301和第二换热区域302的压强较大，需要第一换热区域301和第二换热区域302共用1个分流口，从而使4个仓位的分流更加一致，冷却液流经每个换热区域之后，进入到主出流道204，最后从冷板出口202流出，主出流道204从冷板的后端逐渐的扩宽流道，以此来降低整个系统的内阻，也起到均流的效果，同时在主出流道204的前端设计有第四扰流凸点210，当电池包处于高温冷却工况下，由于冷却液在接近后端冷板出口202区域的温度会比冷板进口201温度较高，增加了第四扰流凸点210后，该区域的换热性能会提升，有利于整个大冷板的均温性。

所述每个换热区域对应分流口的大小和位置根据仿真计算进行确定，具体为：在软件组对液冷板进行网格划分，然后导入仿真计算软件中，给予冷板进口一个体积流量，出口为大气压力，然后对每个分流口进行流量监控，最后进行仿真计算，如果几个换热区的流量分配一致，就表明分配均匀，如果流量不一致，需要调节数模中分流口的大小和位置，再进行仿真计算，直至仿真结果流量分配一致。该方法为已有分流仿真计算方法。

单个仓位第三换热区域303通过调节第一分流道206和第二分流道207的流道宽度进行单个仓位流量的分配，单个仓位第四换热区域304通过增加第一扰流凸点208进行内部分流，可以通过以上措施进行优化调节，使整个分流更加的均匀。

如图3(b)所示，流道中的第二扰流凸点306和第三扰流凸点307互相错位设计，尽量增加流道内部紊流区域，较少层流区域，从而增强换热效果。

如图4所示，保温棉105可以通过喷涂或者粘贴等方式贴敷在冷板104的底部，形状随冷板流道板的形状，保温棉105处于底护板106和冷板104之间，保温棉105可以很好的隔绝外部的热量，当底护板106受到外部冲击的时候，同时可以起到缓冲作用，很好的对电池包起到保护左右，保温棉105具有低的导热系数，同时具备一定的抗冲击性能，受到冲击后，变形可恢复，材质可以为聚氨酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶等。

本实用新型整个设计仅有一块冷板，过程中尽量少使用水管接头，降低了由于接头的存在而漏液的风险，同时冷却系统的一体化，可以有效的提高生产效率；冷却系统和箱体集成，箱体与上盖板组成上腔体放置电芯，与底护板组成下腔体，放置冷板和保温棉；在电池系统组装过程中，只需要考虑除冷却系统之外的部件安装，整包安装过程中便捷、紧凑，可以有效的提高生产效率；冷板依靠冲压、吹胀、热轧等工艺成型，并且通过设计使冷板自身形成较好的分流效果和换热性能，并且通过分仓设计，降低整个系统的流动阻力；同时依靠流道板节流处的间隙不同、流道的宽度和扰流点的多少来调节每个仓的分流效果，使每个仓的分流尽量保持一致，同时冷板内部的扰流点设计可以增强整个冷板的强度以及换热效果。冷板底部和保温材料集成化，增加了对电池系统保温的功能，提升电池包储热能力，同时也可以抵抗底部受到的外部冲击。

本领域的技术人员容易理解，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)

1.一种新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，包括上盖板(101)、电芯(102)、箱体(103)、冷板(104)、保温棉(105)和底护板(106)；

所述冷板(104)和保温棉(105)集成为一体，冷板(104)固定在电池包箱体(103)上，冷板(104)具有冷板进口(201)、冷板出口(202)、主进流道(203)、主出流道(204)，冷板(104)通过分流道和扰流凸点对冷板进行分流；

所述冷板(104)分为多个仓，冷板一侧的仓位分别对应换热区域，每个换热区域之上对应的电池包内的电芯(102)，冷却液通过冷板(104)的冷板进口(201)进入，然后进入主进流道(203)，冷却液通过分流口(305)分别进入每个换热区域，冷却液流经每个换热区域之后，进入到主出流道(204)，最后从冷板出口(202)流出。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述冷板(104)为对称设计，分为2N个仓，冷板一侧的N个仓位分别对应N个换热区域。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述冷板(104)分为8个仓，冷板一侧的4个仓位分别对应第一换热区域(301)、第二换热区域(302)、第三换热区域(303)、第四换热区域(304)。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述第一换热区域(301)、第二换热区域(302)共用1个分流口。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述主出流道(204)从冷板的后端逐渐的扩宽流道，同时在主出流道(204)的前端设计有第四扰流凸点(210)。

6.根据权利要求4所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，单个仓位的第三换热区域(303)通过调节第一分流道(206)和第二分流道(207)的流道宽度进行单个仓位流量的分配，单个仓位的第四换热区域(304)通过增加第一扰流凸点(208)进行内部分流；流道中的第二扰流凸点(306)和第三扰流凸点(307)互相错位。

7.根据权利要求1所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述保温棉(105)通过喷涂或者粘贴的方式贴敷在冷板(104)的底部。

8.根据权利要求7所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述保温棉(105)位于底护板(106)和冷板(104)之间，与冷板(104)贴敷面的形状，与冷板(104)对应一致。

9.根据权利要求7或8所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述保温棉(105)的导热系数低于0.04W/m*k，材质为聚氨酯、聚丙烯或三元乙丙橡胶。

10.根据权利要求1所述的新能源汽车电池热管理系统，其特征在于，所述冷板(104)通过螺栓固定在箱体(103)上。

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