CN218101421U - 电池液冷板和电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池液冷板和具有其的电池系统，所述电池液冷板包括：进流道、出流道和多个换热流道，所述进流道具有进口；所述出流道具有出口；多个换热流道连接于所述进流道和所述出流道之间，多个换热流道在所述进流道和所述出流道之间构造出迂回的通道，且位于下游的换热流道的总通流面积不大于位于上游的换热流道的总通流面积。通过应用上述技术方案，可以提高电池温度均匀性，且结构简单易于构造，利于降低成本。

Description

电池液冷板和电池系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种电池液冷板和具有该电池系统。

背景技术

现今，电动汽车是当前汽车工业发展的一个热门方向，其中，电池模组是电动汽车中非常重要的一个系统。相关技术中，电池包冲压冷板须在低成本的前提下实现性能要求，例如：1)冷板内冷却介质流动阻力小；2)可以使得电池温差小；3)冷板换热效果好等。而低成本的一个重要体现是要求冷板流道形状简单规整，即工艺性好。

目前，低成本的冲压冷板往往采用单流道或者多流道并联的形式(参见图)，导致均温性不好或者工艺性不好。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池液冷却板，可以提高电池温度均匀性，且结构简单易于构造，利于降低成本。

根据本实用新型实施例的电池液冷板，包括：进流道，出流道和多个换热流道，所述进流道具有进口；所述出流道具有出口；多个换热流道连接于所述进流道和所述出流道之间，多个换热流道在所述进流道和所述出流道之间构造出迂回的通道，且位于下游的换热流道的总通流面积不大于位于上游的换热流道的总通流面积。

根据本实用新型实施例的电池液冷板，可以提高电池温度均匀性，且结构简单易于构造，利于降低成本。

另外，根据本实用新型上述实施例的电池液冷板还可以具有如下附加的技术特征：

一些实施例中，所述电池液冷板包括多个子流道，多个所述子流道构造出多个所述换热流道。

一些实施例中，多个所述子流道的宽度相同，且构造出位于下游的换热流道的子流道数量不大于构造出上游的换热流道的子流道数量。

一些实施例中，所述多个换热流道包括沿液流方向依次相接的第一换热流道、第二换热流道和第三换热流道，第一换热流道的横向两侧均设有第二换热流道，且每个第二换热流道的背离所述第一换热流道的一侧设有所述第三换热流道。

一些实施例中，所述电池液冷板包括多个子流道，多个所述子流道构造出多个所述换热流道，构造出第二换热流道的子流道数量不大于构造出第一换热流道的子流道数量，且构造出第三换热流道的子流道数量不大于构造出第二换热流道的子流道数量。

一些实施例中，所述电池液冷板还包括：第一汇流流道、第二汇流流道，所述第一汇流流道分别连通所述第一换热流道和所述第二换热流道的子流道；所述第二汇流流道分别连通相邻的所述第二换热流道和所述第三换热流道的子流道。

一些实施例中，所述电池液冷板还包括：第三汇流流道、汇流口，所述第三汇流流道连通所述第三换热流道的子流道；所述汇流口接通所述第三汇流流道和出流道。

一些实施例中，所述第三汇流流道的宽度小于所述子流道的宽度。

一些实施例中，所述第三汇流流道的宽度与所述子流道的宽度之比为0.2-0.5。

一些实施例中，所述进流道和所述出流道的横截面积大于其他流道。

一些实施例中，流道均为直流道。

根据本实用新型实施例的电池系统，包括：电池模组、前述的电池液冷板，所述电池模组与所述电池液冷板相对设置，且所述电池液冷板的中轴线与所述电池模组的中轴线相对。

根据本实用新型实施例的电池系统，可以提高散热效果，且可以降低电池温差，提高均温性，进而提高电池系统的稳定性和耐用性。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的电池液冷板的结构示意图。

图2是本实用新型一个实施例的电池系统的结构示意图。

附图标记：

电池系统1000，电池模组200，液冷板100，进流道1，进口10，出流道2，出口20，第一换热流道3，第二换热流道4，第三换热流道5，第一汇流流道6，第二汇流流道7，第三汇流流道8，汇流口80。

具体实施方式

相关技术中，电池模组在使用过程中,由于内部电芯具有一定的内阻,在正常工作时会产生一定热量,使模组内部温度升高。若热量来不及散出而在电池内部迅速积聚,电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象,严重时电池发生剧烈燃烧甚至爆炸。为了杜绝这一危险,需要对电池模组进行散热,从而避免电芯长时间处于高温状态,进而影响电芯的性能,降低电芯的使用寿命。为此，本实用新型提出一种电池液冷板100，可以提高电池温度均匀性，且结构简单易于构造，从而提高电池性能和耐用性。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

结合图1至图2，根据本实用新型实施例的电池液冷板100，包括：进流道1，出流道2和多个换热流道，其中，进流道1具有进口10，换热介质从进口10进入进流道1；出流道2具有出口20，换热介质从出口20流出。多个换热流道连接于进流道1和出流道2之间，以使换热介质能够在进流道1和出流道2之间流动与靠近电池液冷板100的电池进行热交换，以提高换热效果。进一步地，多个换热流道在进流道1和出流道2之间构造出迂回的通道，以增加换热流道内换热介质的流通路程，增加换热流道与电池的接触面积，且位于下游的换热流道的总通流面积不大于位于上游的换热流道的总通流面积。由此换热介质流至换热流流道下游时，总流通面积小于上游的总通流面积，即当换热介质流到从换热通道上游流到下游时，总通流面积减小，换热介质的流速适当提升，以提高下游换热流道的换热系数，提高换热效果。

根据本实用新型实施例的电池液冷板100，通过在进流道1和出流道2之间构造出迂回的换热流道，且下游的换热流道的总通流面积不大于位于上游的换热流道的总通流面积，以适当增加换热介质的流速，提高换热介质对在下游流通时的换热系数，由此，可以均衡换热介质上游换热流道和下游换热流道的换热系数，可以提高电池温度均匀性，且结构简单易于构造，利于降低成本。

结合图1，在实际使用时，以换热介质为冷却液为例，冷却液从进口10进入进流道1，进而流入与进流道1连接的换热流道，在换热流道中迂回流通直至出流道2的出口20，由此在冷却液流通过程中，带走电池的热量，起到换热效果。具体地，冷却液在换热流道上游时，与电池进行热交换后换热系数在流通过程中逐渐降低，冷却液流到换热流道下游时，换热效果可能小于上游时的换热效果，由此容易造成电池温度不一致，电池温度不均匀，因此，通过减小下游换热流道的总通流面积，使得冷却液流到下游时流量适当增大，流速适当增大，从而提高换热系数，以保持换热效果，使得电池温度较为均匀，提高电池稳定性。

可选地，电池液冷板100包括多个子流道，多个子流道构造出多个换热流道，以利于提高换热效果，增加流程；且利于布置电池液冷板100，在进流道1和出流道2之间构造出迂回的通道，增加换热时间或与电池的接触面积等。

其中，每个换热流道均可以包括一个或多个子流道。在换热流道包括一个子流道时，该子流道的通流面积即该换热流道的通流面积；在换热流道包括多个子流道时，多个子流道的通流面积之和即为该换热流道的总通流面积。其中，每个子流道的通流面积可以为该子流道的平均通流面积、最小通流面积或最大通流面积等，根据实际使用情况的不同，选择子流道的通流面积的确认方式。

在本实用新型的一些实施例中，子流道沿厚度方向上的尺寸可以相同，因此，通过确定子流道的宽度尺寸，即可确定子流道的通流面积，其中，子流道的厚度方向即电池液冷板的法线方向，子流道的宽度方向即为垂直于厚度方向和长度方向的方向，子流道的长度方向可以为子流道的延伸方向。

可选地，多个子流道的宽度相同，且构造出位于下游的换热流道的子流道数量不大于构造出上游的换热流道的子流道数量。具体地，多个子流道的宽度相同可以利于制造，降低生产成本，且下游的换热流道的子流道数量小于上游换热流道的子流道数量，由于子流道宽度相同，因此减少子流道数量可以增大冷却液的流量，进而增加冷却液流动速率，达到适当提高换热系数的效果。由此可以仅通过减少下游换热流道的子流道数量达到提升换热系数的效果，以平衡由于冷却液温度随着流程逐渐升高而导致换热效果下降的情况，使得电池温度较为一致，热均衡性好。

可选地，多个换热流道包括沿液流方向依次相接的第一换热流道3、第二换热流道4和第三换热流道5，第一换热流道3的横向两侧均设有第二换热流道4，且每个第二换热流道4的背离第一换热流道3的一侧设有第三换热流道5。由此，冷却液可以沿第一换热流道3依次流向第二换热流道4和第三换热流道5，其中，第一换热流道3可以位于电池液冷板100的中间区域，第二换热流道4位于第一换热流道3的两侧，第三换热流道5位于第二换热流道4的两侧，由此，液冷板100中的冷却液使用时可以从电池的中间区域向两侧流通，可以均衡流量分配，以加快换热效率和换热效果且可以提升换热时电池整体温度的均衡性。

可选地，电池液冷板100包括多个子流道，多个子流道构造出多个换热流道，具体地，构造出第二换热流道4的子流道数量不大于构造出第一换热流道3的子流道数量，且构造出第三换热流道5的子流道数量不大于构造出第二换热流道4的子流道数量。由此，可以逐渐增大第二换热流道4和第三换热流道5的流量，以逐渐提升第二换热流道4和第三换热流道5的流速，从而弥补因冷却液的换热效果在流通过程中降低的情况，使得多个换热流道对电池各个部分的换热效果更加均衡，提升电池温度均匀性，从而保证电池的运行效果和性能。

举例而言，第一换热流道3可以设置六条子流道，第二换热流道4可以设置四条子流道，第三换热流道5可以设置两条子流道，本实用新型不限于此。根据本实用新型实施例的电池液冷板100，第一换热流道3的子流道为四条、第二换热流道4的子流道为四条、第三换热流道5的子流道为两条，结合前述，第一换热流道3和/或第二换热流道4可以为上游的换热流道，第三换热流道5可以为下游换热流道。

可选地，根据实际情况，可以通过换热介质的性质，进流道1、出流道2和子流道的宽度，测试及计算出多个换热流道的子流道的数量，例如通过计算得出换热介质在第一换热流道3、第二换热流道4和第三换热流道5流通过程中换热系数降低的关系，从而更加合理的调整多个换热流道的子流道的数量关系，以适当提升换热系数，提高换热的整体均衡性。

可选地，电池液冷板100还包括：第一汇流流道6、第二汇流流道7，第一汇流流道6分别连通第一换热流道3和第二换热流道4的子流道，即第一换热流道3的多个子流道的冷却液通过第一汇流流道6流至第二换热流道4的子流道，以将不同子流道中的冷却液汇流后再分配，提升冷却液流通的稳定性和均衡性，从而提高温度均匀性。第二汇流流道7分别连通相邻的第二换热流道4和第三换热流道5的子流道，即第二换热流道4的多个子流道的冷却液通过第二汇流流道7流至第三换热流道5的子流道，以将不同子流道中的冷却液汇流后再分配，提升冷却液流通的稳定性和均衡性，从而提高温度均匀性。

可选地，电池液冷板100还包括：第三汇流流道8和汇流口80，其中，第三汇流流道8连通第三换热流道5的子流道，汇流口80接通第三汇流流道8和出流道2。结合前述，第二换热流道4设置于第一换热流道3的横向两侧，第三换热流道5又设置于第二换热流道4远离第一换热流道3的横向两侧，因此，第三换热流道5是在液冷板100的横向两侧分布的，在流通过程中，第三换热流道5的子流道分别流向第三汇流流道8，进而通过汇流口80从第三汇流流道8流至出流道2，以从出流道2的出口20流出。由此，第三换热流道5的多条子流道中的冷却液汇流到第三汇流流道8中。如此布置，一方面可以便于冷却液的流通和流出；另一方面，也可以起到适当提高换热系数的效果，由于第三换热流道5的多条子流道均汇流至同一条流道中，减小了汇流流道的通流面积，进而适当提高了第三汇流流道8的换热系数，使得液冷板100在汇流通道中也可以对电池起到换热效果，提高电池各部分温度的均匀性。

进一步地，第三汇流流道8的宽度小于子流道的宽度，以提高第三汇流流道8的换热系数，提高换热效果和电池温度均匀性。具体而言，当冷却液流至第三汇流流道8时，换热效果已经逐渐降低，为了均衡第三汇流流道8的换热效果，可以通过减小第三汇流流道8的通流面积，即减小第三汇流流道8的宽度，从而提高冷却液在第三汇流流道8的流速，以适当增加换热系数来弥补冷却液温度升高导致的电池温度不均，进一步提高均为性。

也可以是，第三汇流流道8的宽度与子流道的宽度之比为0.2-0.5，以提高换热系数的均衡性，具体地，也可以根据不同液冷板100的布置及其换热介质来调整第三汇流流道8的宽度与子流道的宽度之比，以提高电池的均温性。

可选地，进流道1和出流道2的横截面积大于其他流道，即进流道1和出流道2的横截面积大于子流道和汇流流道的横截面积，以提高冷却液的流通量，提高液冷板100的换热效果。具体地，进流道1和出流道2分别具有进口10和出口20，因此增大其横截面积利于提高冷却液流道，使得压降保持较低的水平，从而减小能量损失，提高换热效果。也可以说，在液冷板100的多种流道中，进流道1和出流道2的横截面积或者流道宽度大于其他流道。

可选地，液冷板100中的流道均为直流道，直流道易于制造，以降低成本，提高液冷板100的实用性。也就是说，液冷板100中的多种不同流道，主流道、出流道2、子流道即汇流道等均可以为直流道，以利于制造，降低生产成本。

结合图2，根据本实用新型实施例的电池系统1000，包括：电池模组200、前述的电池液冷板100，电池模组200与电池液冷板100相对设置，且电池液冷板100的中轴线与电池模组200的中轴线相对，通过在电池系统1000中应用前述的电池液冷板100，且布置电池液冷板100与电池模组200时，将电池液冷板100的中轴线与电池模组200的中轴线相对，可以提高散热效果，且可以降低电池温差，提高均温性，进而提高电池系统1000的稳定性和安全性。

下面参照附图描述本实用新型一个具体实施例的电池液冷板100和电池系统1000。

结合图1至2，电池液冷板100包括：进流道1、出流道2，多个换热流道及多个汇流流道，其中，进流道1和出流道2上具有进口10和出口20；多个换热流道由多个子流道构造出来，且第一换热流道3与第二换热流道4的子流道数量相同，第三换热流道5的子流道数量小于第二换热流道4的子流道数量。进一步地，多个汇流流道包括：第一汇流流道6连通第一换热流道3和第二换热流道4的子流道；第二汇流流道7连通第二换热流道4的第三换热流道5的子流道；第三汇流流道8连通第三换热流道5的子流道且第三汇流流道8上具有汇流口80，汇流口80接通第三汇流流道8和出流道2。

具体而言，进流道1和出流道2的两端分别接两端的子流道，或者接冷板末端。进流道1和出流道2均为直流道，多个子流道的流道宽度一致，以降低成本。进流道1和出流道2分别为进口10干路流道和出口20干路流道，其流量往往较大，为了使得压降保持较低水平，其宽度大于其他流道。

进一步地，第一换热流道3、第二换热流道4和第三换热流道5，关于液冷板100的中轴线对称，或基本对称，以降低成本。具体地，第一换热流道3的子流道数量为4个，但第一换热流道3的子流道的数量不少于第二换热流道4的子流道数量；第二换热流道4的子流道数量为4个；第三换热流道5的子流道数量为2个，但第二换热流道4的子流道的数量不少于第三换热流道5的子流道数量。以使得通过第一换热流道3的流体速度小于通过第二换热流道4的流体的速度，通过第二换热流道4的流体的速度小于通过第三换热流道5的流体的速度。由于电池在冷却过程中，冷却液的温度会随着流程逐渐升高；但流动速度越大，换热系数会越高。因此，该设计中，逐渐增加的流体速度引起的换热系数逐渐增加会一定程度地弥补流体温度逐渐升高导致的电池温度不一致，使得电池温度较为均匀。

更进一步地，第三汇流流道8的宽度小于其他流道或子流道的宽度，优选地，第三汇流流道8的宽度与子流道的宽度之比为0.2-0.5。第三汇流流道8的宽度小于其他流道或子流道的宽度，以通过流速提升导致的换热系数提升来弥补流体温度升高导致的电池温度不一致，使得电池温度较为均匀。汇流口80的位置一般设置在液冷板100中轴线的附近，也可以通过调整汇流口80的位置，调整第三汇流流道8两侧的流量分配，可使得流量对称，进而使得电池模组200沿对称线两侧的温度尽量对称，进一步降低温差。

其中，进流道1、出流道2、第一汇流流道6、第二汇流流道7、第三汇流流道8可以均沿左右方向延伸，进流道1和出流道2沿前后方向间隔开，第一汇流流道6、第二汇流流道7、第三汇流流道8设于进流道1和出流道2之间，第一汇流流道6靠近进流道，第三汇流流道8靠近出流道，第二汇流流道7靠近出流道。多个子流道设于进流道1和出流道2之间，多个子流道均沿前后方向延伸，且多个子流道沿左右方向间隔设置，其中，进流道1和第二汇流流道7之间设有第一换热流道3，第一换热流道3可以包括四个子流道，且这四个子流道连通进流道1和第二汇流流道7；第一换热流道3的左右两侧均设有第一汇流流道6和第二换热流道4，第二换热流道4可以包括两个子流道，且这两个子流道连通第一汇流流道6和第二汇流流道7；每个第二换热流道4的外侧(远离第一换热流道3的一侧)均设有第三换热流道5，第三换热流道5可以包括一个子流道，且这个子流道连通第一汇流流道6和第二汇流流道7。进流道1、出流道2、第一汇流流道6、第二汇流流道7、第三汇流流道8以及多个子流道的整体结构关于预定轴线对称，该预定轴线沿前后方向延伸，其中，第三汇流流道8与出流道2之间设有连通流道，该流通流道可以沿该预定轴线延伸。

其中，上述实施例中的前、后、左、右等方向都是基于图示的方向，仅为清楚描述本实用新型的一个具体实施方式，并非是对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“轴向”、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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池液冷板，其特征在于，包括：

进流道，所述进流道具有进口；

出流道，所述出流道具有出口；

多个换热流道，多个换热流道连接于所述进流道和所述出流道之间，多个换热流道在所述进流道和所述出流道之间构造出迂回的通道，且位于下游的换热流道的总通流面积不大于位于上游的换热流道的总通流面积。

2.根据权利要求1所述的电池液冷板，其特征在于，所述电池液冷板包括多个子流道，多个所述子流道构造出多个所述换热流道。

3.根据权利要求2所述的电池液冷板，其特征在于，多个所述子流道的宽度相同，且构造出位于下游的换热流道的子流道数量不大于构造出上游的换热流道的子流道数量。

4.根据权利要求1所述的电池液冷板，其特征在于，所述多个换热流道包括沿液流方向依次相接的第一换热流道、第二换热流道和第三换热流道，第一换热流道的横向两侧均设有第二换热流道，且每个第二换热流道的背离所述第一换热流道的一侧设有所述第三换热流道。

5.根据权利要求4所述的电池液冷板，其特征在于，所述电池液冷板包括多个子流道，多个所述子流道构造出多个所述换热流道，构造出第二换热流道的子流道数量不大于构造出第一换热流道的子流道数量，且构造出第三换热流道的子流道数量不大于构造出第二换热流道的子流道数量。

6.根据权利要求5所述的电池液冷板，其特征在于，所述电池液冷板还包括：

第一汇流流道，所述第一汇流流道分别连通所述第一换热流道和所述第二换热流道的子流道；

第二汇流流道，所述第二汇流流道分别连通相邻的所述第二换热流道和所述第三换热流道的子流道。

7.根据权利要求5所述的电池液冷板，其特征在于，所述电池液冷板还包括：

第三汇流流道，所述第三汇流流道连通所述第三换热流道的子流道；

汇流口，所述汇流口接通所述第三汇流流道和出流道。

8.根据权利要求7所述的电池液冷板，其特征在于，

所述第三汇流流道的宽度小于所述子流道的宽度；和/或

所述第三汇流流道的宽度与所述子流道的宽度之比为0.2-0.5。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电池液冷板，其特征在于，

所述进流道和所述出流道的横截面积大于其他流道；和/或

流道均为直流道。

10.一种电池系统，其特征在于，包括：

电池模组；

根据权利要求1-9中任一项所述的电池液冷板，所述电池模组与所述电池液冷板相对设置，且所述电池液冷板的中轴线与所述电池模组的中轴线相对。

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