CN217589072U - 一种电芯热管理系统、电芯模组及动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种电芯热管理系统、电芯模组及动力电池。电芯热管理系统包括第一液冷组件和第二液冷组件，第一液冷组件包括第一液冷板，第一液冷板上设置有多个容纳腔，电芯的底端容置于容纳腔内，电芯的底端面和部分侧面与容纳腔的腔壁相贴合，第一液冷板设置为中空结构，内部流通有冷却液，冷却液能够流经多个容纳腔的腔壁。第二液冷组件包括多个第二液冷板和连通管，第二液冷板设置为中空结构，内部流通有冷却液，连通管连通多个第二液冷板，第二液冷板上设置有多个与电芯侧面形状相匹配的冷却部，冷却部能够贴合于电芯伸出容纳腔部分的侧面。该电芯热管理系统能够极大地提高电芯的散热效果。

Description

一种电芯热管理系统、电芯模组及动力电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯热管理系统、电芯模组及动力电池。

背景技术

随着不可再生资源的不断消耗和环境问题的日益凸显，电动车的发展越来越快。电芯模组作为电动车的动力源，对其性能和能量密度比的要求也不断提高。电芯模组充放电过程中会产生大量的热量，如果这些热量不能及时排出，将会导致电池效率降低甚至自燃你等意外发生。

目前，主要采取液冷方式对电芯模组降温，业内通常是采用在电芯之间设置波浪形液冷板，波浪形液冷板与电芯的圆柱侧面相接触，接触面是扇形的，不是整个面接触，热传递面积小，导热效率低。当电芯采用大功率充放电时，电芯温度会急剧升高，降不下来。

因此，亟需一种电芯热管理系统、电芯模组及动力电池，以解决现有技术中存在的以上问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种电芯热管理系统，解决了电芯散热速度慢的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电芯热管理系统，包括：

第一液冷组件，包括第一液冷板，所述第一液冷板上设置有多个容纳腔，电芯的底端容置于所述容纳腔内，所述电芯的底端面和部分侧面与所述容纳腔的腔壁相贴合，所述第一液冷板设置为中空结构，内部流通有冷却液，所述冷却液能够流经多个所述容纳腔的腔壁；

第二液冷组件，包括多个第二液冷板和连通管，所述第二液冷板设置为中空结构，内部流通有所述冷却液，所述连通管连通多个所述第二液冷板，所述第二液冷板上设置有多个与所述电芯侧面形状相匹配的冷却部，所述冷却部能够贴合于所述电芯伸出所述容纳腔部分的侧面。

作为可选方案，所述第一液冷组件中的所述冷却液的流通管路与所述第二液冷组件中的所述冷却液的流通管路相互独立。

作为可选方案，所述容纳腔在所述第一液冷板上呈多排设置，每排包括多个所述容纳腔，相邻两排所述容纳腔之间错开设置。

作为可选方案，所述第一液冷板为矩形板，所述矩形板的相对两端分别设置有第一入液口和第一出液口，所述冷却液从所述第一入液口进入所述第一液冷板内部，并从所述第一出液口流出。

作为可选方案，所述第二液冷板的内部设置有加强筋，所述加强筋沿所述冷却液的流动方向延伸，以将所述第二液冷板的内部流道分隔为多个子流道。

作为可选方案，多个所述第二液冷板平行间隔排布，一个所述第二液冷板的两侧分别与相邻的两排所述电芯相贴合。

作为可选方案，所述第二液冷板与所述电芯的侧面之间，和/或，所述电芯与所述容纳腔的内壁之间通过导热胶相粘连。

作为可选方案，所述连通管设置有两根，两根连通管分别连接于多个所述第二液冷板的两端。

作为可选方案，两根所述连通管上分别设置有第二入液口和第二出液口，所述冷却液从所述第二入液口进入所述第二液冷板内部，并从所述第二出液口流出。

作为可选方案，所述第二入液口和所述第二出液口与电动车辆的水冷系统相连通；和/或，

所述第一入液口和所述第一出液口与所述电动车辆的所述水冷系统相连通。

本实用新型的另一个目的在于提出一种电芯模组，解决了电芯模组散热效果差的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电芯模组，包括多个电芯、托盘以及如上所述的电芯热管理系统，所述第一液冷板设置于所述托盘上，所述电芯设置于所述第一液冷板的所述容纳腔内，且所述电芯的侧面能够与所述第二液冷板相贴合。

作为可选方案，所述托盘上设置有定位槽，所述第一液冷板限位于所述定位槽内。

本实用新型的又一个目的在于提出一种动力电池，解决了现有动力电池散热速度慢的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种动力电池，包括多组如上所述的电芯模组。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的电芯热管理系统，通过设置第一液冷组件和第二液冷组件，电芯的底端被第一液冷板包覆降温，电芯凸出于第一热冷板的容纳腔的部分与第二液冷板相接触，通过设置第一液冷组件和第二液冷组件，极大地提高了电芯与液冷板的解除面积，使电芯具有较大的热传递面积，从而能够对电芯进行急速降温，使电芯能够进行较大功率的充放电。

本实用新型提出的电芯模组，通过设置上述的电芯热管理系统，能够及时将充放电过程中产生的热量排出，有利于防止电芯模组发生热失控，并具有较高的能量密度比。

本实用新型提出的动力电池，包括多组上述的电芯模组，具有较好的散热效果及安全性能。

附图说明

图1是本实用新型提供的电芯模组的结构示意图；

图2是本实用新型提供的第一液冷组件的结构示意图；

图3是图2中A处的放大结构示意图；

图4是本实用新型提供的第二液冷组件的结构示意图；

图5是本实用新型提供的第二液冷板的局部结构示意图；

图6是图4中B处的放大结构示意图。

图中：

100、电芯；

1、第一液冷组件；11、第一液冷板；111、容纳腔；112、第一入液口；113、第一出液口；114、卡槽；

2、第二液冷组件；21、第二液冷板；211、冷却部；212、第二入液口；213、第二出液口；22、连通管；23、加强筋；

3、托盘；31、定位槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种电芯热管理系统以及包括该电芯热管理系统的电芯模组，电芯模组还包括托盘3和多个电芯100，托盘3上设置有定位槽31，多个电芯100排列成多排设置于定位槽31内，电芯100呈圆柱状，相邻两排电芯100之间错开设置，以使定位槽31内能够容纳尽可能多的电芯100，从而提高电芯100的电芯模组的能量密度。

其中，电芯热管理系统能够提高电芯100的散热效果，具体地，如图2和图3所示，该电芯热管理系统包括第一液冷组件1，第一液冷组件1包括第一液冷板11，第一液冷板11设置于托盘3上，限位于定位槽31内，电芯100设置于第一液冷板11的容纳腔111内。第一液冷板11上设置有多个容纳腔111，电芯100的底端容置于容纳腔111内，电芯100的底端面和部分侧面与容纳腔111的腔壁相贴合，电芯100位于容纳腔111内的部分的高度达到电芯100总高度的约20％。第一液冷板11设置为中空结构，内部流通有冷却液，冷却液能够流经多个容纳腔111的腔壁，电芯100产生的热量传递至第一液冷板11，并由循环流动的冷却液带到电芯模组外，实现对电芯100的降温。同理，在低温天气下，通过提高冷却液温度，还能够对电芯100进行加热，使电芯100在较为适宜的温度下工作。

优选地，电芯100与容纳腔111的内壁之间通过导热胶相粘连。导热胶填充于容纳腔111与电芯100之间，不仅能够对电芯100进行固定，还起到导热作用，使电芯100与容纳腔111的内壁之间实现快速换热。

为了与电芯100排布相适应，如图2所示，容纳腔111在第一液冷板11上呈多排设置，每排包括多个容纳腔111，相邻两排容纳腔111之间错开设置。

进一步地，请继续参阅图2和图3，第一液冷板11为矩形板，矩形板的相对两端分别设置有第一入液口112和第一出液口113，冷却液从第一入液口112进入第一液冷板11内部，并从第一出液口113流出，在中空的第一液冷板11内部流动。

优选地，第一入液口112和第一出液口113与电动车辆的水冷系统相连通，使冷却液形成循环流通。

进一步地，如图4所示，电芯热管理系统还包括第二液冷组件2，第二液冷组件2包括多个第二液冷板21和连通管22，第二液冷板21设置为中空结构，内部流通有冷却液，连通管22连通多个第二液冷板21，第二液冷板21上设置有多个与电芯100侧面形状相匹配的冷却部211，冷却部211能够贴合于电芯100伸出容纳腔111部分的侧面。为了方便第二液冷板21的安装，第一液冷板11上与第二液冷板21相接的位置设置有卡槽114，第二液冷板21的底端卡设于卡槽114内。卡槽114能够起到对第二液冷板21定位的作用，同时使第二液冷板21安装的较为牢固。

具体而言，请参阅图1和图4，多个第二液冷板21平行间隔排布，一个第二液冷板21的两侧分别与相邻的两排电芯100相贴合。第二液冷板21设置为波浪形，冷却部211在第二液冷板21的两侧交替排布，单个冷却部211为弧形，与圆柱形的电芯100侧面形状相匹配，以增大冷却部211与电芯100的接触面积，从而提交换热效率。第二液冷板21与电芯100的侧面之间也通过导热胶相粘连固定，导热胶还起到导热作用，使电芯100与第二液冷板21之间实现快速换热。

优选地，电芯100至少与一个第二液冷板21相贴合，如图1所示，电芯100设置有十二排，第二液冷板21设置有六个，每隔两排电芯100设置一个第二液冷板21，保证每个电芯100均能够与一个冷却部211相贴合。在其他实施例中，还可以每隔一排电芯100设置一个第二液冷板21，也即在电芯100的两侧均设置第二液冷板21，能够使电芯100取得更好的换热效果。

优选地，如图5所示，第二液冷板21的内部设置有加强筋23，加强筋23沿冷却液的流动方向延伸，以将第二液冷板21的内部流道分隔为多个子流道，有利于提高冷却液在第二液冷板21的内部流动的均匀性；同时能够提高第二液冷板21的结构强度。优选地，加强筋23设置有多个，尽可能多地分隔出子流道，进一步保证冷却液能够快速均匀地流动；同时保证第二液冷板21具有足够的结构强度。

进一步地，结合图4和图6，连通管22设置有两根，两根连通管22分别连接于多个第二液冷板21的两端，从而使连通管22将多个第二液冷板21连通起来形成通路。两根连通管22上分别设置有第二入液口212和第二出液口213，冷却液从第二入液口212进入第二液冷板21内部，并从第二出液口213流出。第二入液口212和第二出液口213与电动车辆的水冷系统相连通，使冷却液形成循环流通。

优选地，第一液冷板11和第二液冷板21的冷却液流通管路相互独立，各自跟电动车辆的水冷系统相连通。根据实际工况，可以选择只开启第一液冷板11和第二液冷板21中的一个，而将另一个关闭，从而节省能耗。具体地，当电池正常低倍率充放电时，只需要为第一液冷板11和第二浪液冷板中的其中一个输送冷却液即可，同理，低温天气时，为第一液冷板11和第二浪液冷板中的其中一个输送高温液体，给电池加热。电池高倍率充放电时，当电芯100充电倍率超过3倍时，电芯100温升就会超过65℃的极限值，而同时采用第一液冷板11和第二液冷板21降温时，电芯100充电倍率可以达到5倍以上，电芯100温升仍然控制在极限值以下，可以很大程度地降低充电时间。同理，极寒环境时，同时给第一液冷板11和第二液冷板21输送高温液体，能够实现快速给电芯100加热。

本实施例还提供一种动力电池，包括多组如上所述的电芯模组，该动力电池具有较好的散热效果及安全性能。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电芯热管理系统，其特征在于，包括：

第一液冷组件(1)，包括第一液冷板(11)，所述第一液冷板(11)上设置有多个容纳腔(111)，电芯(100)的底端容置于所述容纳腔(111)内，所述电芯(100)的底端面和部分侧面与所述容纳腔(111)的腔壁相贴合，所述第一液冷板(11)设置为中空结构，内部流通有冷却液，所述冷却液能够流经多个所述容纳腔(111)的腔壁；

第二液冷组件(2)，包括多个第二液冷板(21)和连通管(22)，所述第二液冷板(21)设置为中空结构，内部流通有所述冷却液，所述连通管(22)连通多个所述第二液冷板(21)，所述第二液冷板(21)上设置有多个与所述电芯(100)侧面形状相匹配的冷却部(211)，所述冷却部(211)能够贴合于所述电芯(100)伸出所述容纳腔(111)部分的侧面。

2.根据权利要求1所述的电芯热管理系统，其特征在于，所述第一液冷组件(1)中的所述冷却液的流通管路与所述第二液冷组件(2)中的所述冷却液的流通管路相互独立。

3.根据权利要求1所述的电芯热管理系统，其特征在于，所述容纳腔(111)在所述第一液冷板(11)上呈多排设置，每排包括多个所述容纳腔(111)，相邻两排所述容纳腔(111)之间错开设置。

4.根据权利要求3所述的电芯热管理系统，其特征在于，所述第一液冷板(11)为矩形板，所述矩形板的相对两端分别设置有第一入液口(112)和第一出液口(113)，所述冷却液从所述第一入液口(112)进入所述第一液冷板(11)内部，并从所述第一出液口(113)流出。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电芯热管理系统，其特征在于，所述第二液冷板(21)的内部设置有加强筋(23)，所述加强筋(23)沿所述冷却液的流动方向延伸，以将所述第二液冷板(21)的内部流道分隔为多个子流道。

6.根据权利要求4所述的电芯热管理系统，其特征在于，多个所述第二液冷板(21)平行间隔排布，一个所述第二液冷板(21)的两侧分别与相邻的两排所述电芯(100)相贴合。

7.根据权利要求6所述的电芯热管理系统，其特征在于，所述第二液冷板(21)与所述电芯(100)的侧面之间，和/或，所述电芯(100)与所述容纳腔(111)的内壁之间通过导热胶相粘连。

8.根据权利要求6所述的电芯热管理系统，其特征在于，所述连通管(22)设置有两根，两根连通管(22)分别连接于多个所述第二液冷板(21)的两端。

9.根据权利要求8所述的电芯热管理系统，其特征在于，两根所述连通管(22)上分别设置有第二入液口(212)和第二出液口(213)，所述冷却液从所述第二入液口(212)进入所述第二液冷板(21)内部，并从所述第二出液口(213)流出。

10.根据权利要求9所述的电芯热管理系统，其特征在于，所述第二入液口(212)和所述第二出液口(213)与电动车辆的水冷系统相连通；和/或，

所述第一入液口(112)和所述第一出液口(113)与所述电动车辆的所述水冷系统相连通。

11.一种电芯模组，其特征在于，包括多个电芯(100)、托盘(3)以及如权利要求1-10中任一项所述的电芯热管理系统，所述第一液冷板(11)设置于所述托盘(3)上，所述电芯(100)设置于所述第一液冷板(11)的所述容纳腔(111)内，且所述电芯(100)的侧面能够与所述第二液冷板(21)相贴合。

12.根据权利要求11所述的电芯模组，其特征在于，所述托盘(3)上设置有定位槽(31)，所述第一液冷板(11)限位于所述定位槽(31)内。

13.一种动力电池，其特征在于，包括多组如权利要求11-12中任一项所述的电芯模组。

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