CN217881663U - 一种液冷板及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种液冷板及电池包，包括液冷下板和液冷上板，液冷下板朝向液冷上板的一面凹陷形成有用于容纳冷却液的凹槽结构；凹槽结构包括进液段、第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段、第四液冷段及出液段；其中，第一液冷段与第四液冷段相互串联，第二液冷段与第三液冷段相互串联，各液冷段分别用于对应单个电池模组；进液段分别与第一液冷段及第二液冷段并联，出液冷段分别与第三液冷段及第四液冷段并联；各液冷段内均设置有若干等间距布置的直形流道，直形流道长度方向两端分别设置有若干扰流部。通过扰流部来混合各流道液体的温度，使流进和流出的温度更均匀，保证各个液冷段内温度均匀，从而实现液冷段对应的电池模组温度一致性。

Description

一种液冷板及电池包

技术领域

本实用新型涉及动力电池领域，尤其涉及一种液冷板及电池包。

背景技术

随着电池包能量密度的逐渐增加，液冷技术逐渐成为主流的电池热管理方案。对于方形电芯主要采用底部铺设液冷板的冷却方案，电芯的热量通过液冷板传递给冷却液，冷却液将热量带走以达到给电池包降温的目的。

目前液冷系统大多采用冲压工艺成型的液冷板，通过均衡液冷板内不同冷却区的流量分配来平衡其对电池模组的散热性能，然而，电池模组在不同区域的温度不同，则其在不同区域的散热需求不同，尤其是电池模组的中部位置，温度普遍较高、散热需求相对较大，传统的液冷板普遍无法满足电池模组的中部位置的散热需求，即液冷系统存在换热效果不佳的问题。

中国专利CN212461817U公开了一种液冷板及电池模组，该专利是采用回字形盘绕流道结构的中部冷却段优先对电池模组的中部位置进行冷却，然后再通过端部冷却段对电池模组的端部位置进行冷却，进而其能有效冷却电池模组的中部位置，降低电池模组的中间和两端之间的温差，使得电池模组的不同位置的冷却均匀合理。申请人在实际使用过程中发现，上述专利存在一些缺陷，其一，先对中间的电池模组冷却，再对两端的电池模组冷却，会造成电池包内的电池模组冷却时间不一致，无法保证电池包各位置的电池模组同步被冷却；其二，先对中间的电池模组冷却，冷却液换热后温度升高，再对两端的电池模组冷却，会导致两端的电池模组温度高出中间的电池模组，进而使得各个电池模组温度差异过大，其三，冷板板中部的流道和两端的流道分别串联，这会造成液冷板内的冷却液流阻变大，液冷板各个换热区域温差较大，导致各模组间温度均匀性较差，影响电芯的一致性和电池模组的寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种液冷板及电池包，来解决液冷板对应的多个电池模组温度一致性差的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种液冷板，包括进水接头和出水接头，还包括液冷下板和与液冷下板密封连接的液冷上板，所述液冷下板朝向液冷上板的一面凹陷形成有用于容纳冷却液的凹槽结构；

所述凹槽结构包括进液段、第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段、第四液冷段及出液段；其中，

进液段，位于液冷下板长度方向一端，与所述进水接头连通以接收冷却液；

出液段，位于液冷下板长度方向另一端，与所述出水接头连通以排出冷却液；

第一液冷段及第四液冷段分别位于液冷下板长度方向两端，第二液冷段和第三液冷段位于第一液冷段及第四液冷段之间，第一液冷段与第四液冷段相互串联，第二液冷段与第三液冷段相互串联，各液冷段分别用于对应单个电池模组；

进液段分别与第一液冷段及第二液冷段并联，出液冷段分别与第三液冷段及第四液冷段并联；

所述第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段及第四液冷段内均设置有若干等间距布置的直形流道，所述直形流道长度方向两端分别设置有若干扰流部。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段及第四液冷段沿液冷下板长度方向等间距设置，且第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段及第四液冷段的宽度相等。

进一步，优选的，所述第二液冷段中部、第三液冷段中部及第四液冷段中部均至少设置一个位置对应的液冷凹槽，所述液冷凹槽沿直形流道底面向下凹陷。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述进液段位于第一液冷段及第二液冷段长度方向同一端，所述出液段位于第三液冷段及第四液冷段长度方向同一端，和进液段处于液冷下板长度方向一侧；所述进液段包括宽度相等的第一进液槽和第二进液槽，所述第一进液槽与第一液冷段相连通，所述第二进液槽与第二液冷段相连通。

进一步，优选的，所述第一进液槽的长度方向与第一液冷段进液端对齐，所述第一进液槽包括至少两个宽度相等的第一进液流道，至少两个第一进液流道为直形流道，其与第一液冷段中的直形流道相连通，所述第二进液槽包括至少两个宽度相等的第二进液流道，至少两个第二进液流道为直形流道，其与第二液冷段中的直形流道相连通。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述出液段包括相互连通的出液汇流槽和出液主流槽，出液主流槽的长度方向与第四液冷段的出液端对齐，出液汇流槽水平设置在第三液冷段及第四液冷段的出液端，且出液汇流槽与第三液冷段及第四液冷段的出液端并联，第三液冷段及第四液冷段中的出液端对应的扰流部水平排布在出液汇流槽中。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段及第四液冷段内的直形流道长度方向两端分别设置有至少一排扰流部。

进一步，优选的，所述直形流道宽度方向两侧分别形成有条状凸起，所述条状凸起长度方向两端分别对应所述扰流部，且所述扰流部的宽度与条状凸起宽度相适配。

优选的，所述进水接头和所述出水接头与所述液冷上板焊接。

另一方面，本实用新型还提供了一种电池包，包括所述的液冷板，还包括四个电池模组，各电池模组分别与第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段、第四液冷段对应的液冷上板表面相连接。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的液冷板，通过沿液冷下板长度方向线性设置四个液冷段，各液冷段分别用于对应单个电池模组，可以实现各个液冷段内通入的冷却液的流量一致，保证各个电池模组换热面积一致，通过进液段与第一液冷段和第二液冷段并联，可以实现第一液冷段和第二液冷段同步通入冷却液，同时各个液冷段内均设置若干等间距的直形流道，可以保证各个液冷段流量均匀，在每个液冷端的进口和出口均设置扰流部，通过扰流部来混合各流道液体的温度，使流进和流出的温度更均匀，保证各个液冷段内温度均匀，从而实现液冷段对应的电池模组温度一致性；

(2)通过在第二液冷段中部、第三液冷段中部及第四液冷段中部均至少设置一个位置对应的液冷凹槽，一方面起到扰流作用，混合各液冷段内液体温度。第二个是加快热交换效率，液冷凹槽与模组的接触面积更大，液体的质量也越多；

(3)通过使条状凸起长度方向两端分别对应扰流部，并使扰流部的宽度与条状凸起宽度相适配，可以保证各扰流部对液体扰流均匀，使扰流后的温度均匀液体均匀的进出各个液冷段，从而充分混合进入和流出各个液冷段的液体温度，使每个液冷段内的直形流道中液体温度尽可能一致。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的液冷板和电池模组装置结构示意图；

图2为本实用新型公开的液冷上板和液冷下板结构示意图；

图3为本实用新型公开的液冷下板的结构示意图；

附图标记：

1、进水接头；2、出水接头；3、液冷下板；4、液冷上板；5、进液段；6、第一液冷段；7、第二液冷段；8、第三液冷段；9、第四液冷段；10、出液段；L、直形流道；S、扰流部；P、液冷凹槽；51、第一进液槽；52、第二进液槽；511、第一进液流道；521、第二进液流道；101、出液汇流槽；102、出液主流槽；L1、条状凸起；M、电池模组。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2-3，本实用新型实施例公开了一种液冷板，包括进水接头1和出水接头2，还包括液冷下板3和与液冷下板3密封连接的液冷上板4，液冷上板4和液冷下板3之间采用焊接方式进行密封连接。液冷下板3朝向液冷上板4的一面凹陷形成有用于容纳冷却液的凹槽结构，具体的，液冷下板3可以通过但不限定于通过采用冲压方式形成凹槽结构。

凹槽结构包括进液段5、第一液冷段6、第二液冷段7、第三液冷段8、第四液冷段9及出液段10。

其中，进液段5，位于液冷下板3长度方向一端，与进水接头1连通以接收冷却液。具体的，进水接头1与液冷上板4焊接，并与液冷下板3上的进液段5相对应。

出液段10，位于液冷下板3长度方向另一端，与出水接头2连通以排出冷却液；具体的，出水接头2与液冷上板4焊接，并与液冷下板3上的出液段10相对应。

第一液冷段6及第四液冷段9分别位于液冷下板3长度方向两端，第二液冷段7和第三液冷段8位于第一液冷段6及第四液冷段9之间，第一液冷段6与第四液冷段9之间通过流道进行相互串联，第二液冷段7与第三液冷段8相互串联，各液冷段分别用于对应单个电池模组。在本实施例中，第一液冷段6、第二液冷段7、第三液冷段8及第四液冷段9沿液冷下板3长度方向等间距设置，由此使得四个液冷段对应的电池模组间距相等，第一液冷段6、第二液冷段7、第三液冷段8及第四液冷段9的宽度相等，可以确保各个电池模组对应的换热区域面积相等。

在本实施例中，进液段5分别与第一液冷段6及第二液冷段7并联，出液冷段分别与第三液冷段8及第四液冷段9并联。由此设置，通过进液段5通入冷却液，冷却液分别流入第一液冷段6和第二液冷段7，同时第二液冷段7和第三液冷段8相互靠近，可以保证中部的电池模组能够更快的实现冷却散热，但与此同时，进液段5内通入的冷却液也在第一时间进入第一液冷段6中，从而实现对一端的电池模组端部进行冷却散热，第一液冷段6流经第四液冷段9后再对另一端的电池模组进行散热。四个液冷段分别用于对应单个电池模组，可以实现各个液冷段内通入的冷却液的流量一致，保证各个电池模组换热面积一致。

为了实现各个电池模组温度一致性差异不大，本实施例在第一液冷段6、第二液冷段7、第三液冷段8及第四液冷段9内均设置有若干等间距布置的直形流道L，可以保证各个液冷段流量均匀，直形流道L长度方向两端分别设置有若干扰流部S。由此设置，使流进和流出的温度更均匀，保证各个液冷段内温度均匀，从而实现液冷段对应的电池模组温度一致性。

由于电池模组中部在工作时温度较高，因此，为了实现电池模组中部效率更高，本实施例在第二液冷段7中部及第三液冷段8中部均设置至少一个液冷凹槽P，液冷凹槽P的形状为圆筒状凹槽，其是沿直形流道L底面向下凹陷，液冷凹槽P的横截面积不大于液冷段宽度的1/2，由此设置，冷却液在经过第二液冷段7及第三液冷段8时后，通过两个液冷段内的扰流部S进行扰流，保证各个直形流道L流经的冷却液温度均匀，冷却液流入到液冷凹槽P内后，使液冷凹槽P内的冷却液与模组的接触面积更大，液体的质量也越多，从而提高换热效率，同时液冷凹槽P还可以起到扰流作用，混合液冷段内液体温度。

在扰流部S及液冷凹槽P的作用下，使得第二液冷段7和第三液冷段8内的温度均一，保证其对应电池模组温度均一性。

由于第一液冷段6首先通入冷却液，对一端的电池模组进行换热冷却，换热后的冷却液再进入第四液冷段9前，被第四液冷段9入口端的扰流部S进行扰流，并混合均温，使的温度一致的冷却液在第四液冷段9内的直形流道L中温度均匀、流量一致，但由于冷却液进入到第四液冷段9后，温度会明显高于第一液冷段6，为此，为了减少第四液冷段9与第一液冷段6之间的温度差，本实施例在第四液冷段9中部均至少设置一个液冷凹槽P，该液冷凹槽P和第二液冷段7及第三液冷段8内设置的液冷凹槽P的形状、大小及位置相同，从而使第四液冷段9内的冷却液在液冷凹槽P内，可与电池模组接触面积更大，增大第四液冷段9对应的电池模组的换热效率，从而缩小两端的电池模组之间的温度差异。

作为本实施例的较佳实施方式，进液段5位于第一液冷段6及第二液冷段7长度方向同一端，出液段10位于第三液冷段8及第四液冷段9长度方向同一端，和进液段5处于液冷下板3长度方向一侧；由此设置，进液段5及出液段10位于液冷下板3同一侧，使得进液段5、出液段10与各液冷段连通的路径最短，使冷却液能够快速的在各个液冷段中循环流动。进液段5包括宽度相等的第一进液槽51和第二进液槽52，第一进液槽51与第一液冷段6相连通，第二进液槽52与第二液冷段7相连通。由此设置，使得进液段5通入的冷却液平均分配到第一进液槽51和第二进液槽52中，保证第一液冷段6和第二液冷段7通入的冷却液流量一致，从而保证第一液冷段6和第二液冷段7对电池模组换热一致性。

在本实施例中，第一进液槽51的长度方向与第一液冷段6进液端对齐，第一进液槽51包括至少两个宽度相等的第一进液流道511，至少两个第一进液流道511为直形流道，其与第一液冷段6中的直形流道L相连通，第二进液槽52包括至少两个宽度相等的第二进液流道521，至少两个第二进液流道521为直形流道，其与第二液冷段7中的直形流道L相连通。采用上述技术方案，通过宽度相等的至少两个第一进液流道511，可以将冷却液进行平均分配，分散流入到第一液冷段6中，并被第一液冷段6入口处的扰流部S进行扰流，减少液体直冲造成冷却液流速不一致问题，使冷却液经过第一液冷段6内各个直形流道L内的流速和流量大体一致，从而保证第一液冷段6内各个区域温度均匀，从而使第一液冷段6对应的电池模组换热一致性。

同理，第二进液流道521所起作用和第一进液流道511一样，在此不在赘述。

另外值得注意的是，本实施例中的第二进液流道521数量和第一进液流道511的数量相同，从而保证第一液冷段6和第二液冷段7流经的冷却液的流量一致，进而实现两个液冷段温度均一，从而保证第一液冷段6和第二液冷段7对应的电池模组温度均匀。

在本实施例中，出液段10包括相互连通的出液汇流槽101和出液主流槽102，出液主流槽102的长度方向与第四液冷段9的出液端对齐，出液汇流槽101水平设置在第三液冷段8及第四液冷段9的出液端，且出液汇流槽101与第三液冷段8及第四液冷段9的出液端并联，第三液冷段8及第四液冷段9中的出液端对应的扰流部S水平排布在出液汇流槽101中。由此设置，第三液冷段8和第四液冷段9流出的冷却液汇入到出液汇流槽101中，分别被第三液冷段8和第四液冷段9出液端的扰流部S进行扰流打散，使出液汇流槽101中的冷却液温度一致。

作为一些较佳实施方式，第一液冷段6、第二液冷段7、第三液冷段8及第四液冷段9内的直形流道L长度方向两端分别设置有至少一排扰流部S。通过至少一排扰流部S的设置，可以提高冷却液被扰流部S扰流程度，可以进一步将冷却液进行打散和混匀，从而使各个液冷段内的直形流道L中流经的冷却液温度均匀，从而实现各个液冷段对应的电池模组换热均一。

作为一些较佳实施方式，直形流道L宽度方向两侧分别形成有条状凸起L1，换言之，直形流道L形成与相邻两条条形凸起之间。条状凸起L1长度方向两端分别对应扰流部S，且扰流部S的宽度与条状凸起L1宽度相适配。由此设置，冷却液经过扰流部S后被扰流，向扰流部S两侧流动，各个扰流部S扰流后的冷却液相互混合，然后通过相邻两个扰流部S之间的空隙流入到直形流道L中，从而实现直形流道L内的冷却液温度一致。

在上述实施例中，扰流部S的形状为凸起。

本实施还公开了电池包，包括所述的液冷板，还包括四个电池模组，电池模组分别由若干单体电芯排布而成，各电池模组分别与第一液冷段6、第二液冷段7、第三液冷段8、第四液冷段9对应的液冷上板4表面相连接。通过各个液冷段独立为各个电池模组进行散热。通过各液冷段内进出液端分别设置扰流部S，可以实现各个液冷段内温度均匀，从而使各个电池模组换热区域温度一致，同时第一液冷段6和第二液冷段7通入冷却液流量一致，从而实现第一液冷段6和第二液冷段7对应的电池模组换热后温度均一。通过在第二液冷段7、第三液冷段8及第四液冷段9分别设置液冷凹槽P，可以减小各个液冷段之间温度差异，实现各个电池模组温度大体相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷板，包括进水接头(1)和出水接头(2)，还包括液冷下板(3)和与液冷下板(3)密封连接的液冷上板(4)，所述液冷下板(3)朝向液冷上板(4)的一面凹陷形成有用于容纳冷却液的凹槽结构；

其特征在于：所述凹槽结构包括进液段(5)、第一液冷段(6)、第二液冷段(7)、第三液冷段(8)、第四液冷段(9)及出液段(10)；其中，

进液段(5)，位于液冷下板(3)长度方向一端，与所述进水接头(1)连通以接收冷却液；

出液段(10)，位于液冷下板(3)长度方向另一端，与所述出水接头(2)连通以排出冷却液；

第一液冷段(6)及第四液冷段(9)分别位于液冷下板(3)长度方向两端，第二液冷段(7)和第三液冷段(8)位于第一液冷段(6)及第四液冷段(9)之间，第一液冷段(6)与第四液冷段(9)相互串联，第二液冷段(7)与第三液冷段(8)相互串联，各液冷段分别用于对应单个电池模组；

进液段(5)分别与第一液冷段(6)及第二液冷段(7)并联，出液冷段分别与第三液冷段(8)及第四液冷段(9)并联；

所述第一液冷段(6)、第二液冷段(7)、第三液冷段(8)及第四液冷段(9)内均设置有若干等间距布置的直形流道(L)，所述直形流道(L)长度方向两端分别设置有若干扰流部(S)。

2.如权利要求1所述的液冷板，其特征在于：所述第一液冷段(6)、第二液冷段(7)、第三液冷段(8)及第四液冷段(9)沿液冷下板(3)长度方向等间距设置，且第一液冷段(6)、第二液冷段(7)、第三液冷段(8)及第四液冷段(9)的宽度相等。

3.如权利要求2所述的液冷板，其特征在于：所述第二液冷段(7)中部、第三液冷段(8)中部及第四液冷段(9)中部均至少设置一个位置对应的液冷凹槽(P)，所述液冷凹槽(P)沿直形流道(L)底面向下凹陷。

4.如权利要求2所述的液冷板，其特征在于：所述进液段(5)位于第一液冷段(6)及第二液冷段(7)长度方向同一端，所述出液段(10)位于第三液冷段(8)及第四液冷段(9)长度方向同一端，和进液段(5)处于液冷下板(3)长度方向一侧；所述进液段(5)包括宽度相等的第一进液槽(51)和第二进液槽(52)，所述第一进液槽(51)与第一液冷段(6)相连通，所述第二进液槽(52)与第二液冷段(7)相连通。

5.如权利要求4所述的液冷板，其特征在于：所述第一进液槽(51)的长度方向与第一液冷段(6)进液端对齐，所述第一进液槽(51)包括至少两个宽度相等的第一进液流道(511)，至少两个第一进液流道(511)为直形流道(L)，其与第一液冷段(6)中的直形流道(L)相连通，所述第二进液槽(52)包括至少两个宽度相等的第二进液流道(521)，至少两个第二进液流道(521)为直形流道(L)，其与第二液冷段(7)中的直形流道(L)相连通。

6.如权利要求2所述的液冷板，其特征在于：所述出液段(10)包括相互连通的出液汇流槽(101)和出液主流槽(102)，出液主流槽(102)的长度方向与第四液冷段(9)的出液端对齐，出液汇流槽(101)水平设置在第三液冷段(8)及第四液冷段(9)的出液端，且出液汇流槽(101)与第三液冷段(8)及第四液冷段(9)的出液端并联，第三液冷段(8)及第四液冷段(9)中的出液端对应的扰流部(S)水平排布在出液汇流槽(101)中。

7.如权利要求1所述的液冷板，其特征在于：所述第一液冷段(6)、第二液冷段(7)、第三液冷段(8)及第四液冷段(9)内的直形流道(L)长度方向两端分别设置有至少一排扰流部(S)。

8.如权利要求7所述的液冷板，其特征在于：所述直形流道(L)宽度方向两侧分别形成有条状凸起(L1)，所述条状凸起(L1)长度方向两端分别对应所述扰流部(S)，且所述扰流部(S)的宽度与条状凸起(L1)宽度相适配。

9.如权利要求1所述的液冷板，其特征在于：所述进水接头(1)和所述出水接头(2)与所述液冷上板(4)焊接。

10.一种电池包，包括如权利要求1-9任一项所述的液冷板，其特征在于，还包括四个电池模组，各所述电池模组分别与第一液冷段(6)、第二液冷段(7)、第三液冷段(8)、第四液冷段(9)对应的液冷上板(4)表面相连接。

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