CN218333984U - 一种适用于躺式电芯的冷却结构及其电池包 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电芯冷却技术领域，提供一种适用于躺式电芯的冷却结构及其电池包，主要包括液冷底板，以及设置在所述液冷底板上的若干绝缘隔板、若干第一均温板、若干第二均温板和若干第三均温板；所述绝缘隔板与所述第一均温板之间形成有安装间隙，若干所述第二均温板相间隔地设置在所述安装间隙内以形成若干安装腔，若干所述第三均温板设置在所述安装腔内，且在所述第三均温板与所述液冷底板之间和/或两所述第三均温板之间形成供电芯安装的容置空间。本方案相对于传统技术上仅在电芯模组的底部设置液冷板的方式而言，可以有效降低电芯与冷却系统之间的接触热阻，极大地保证了冷却系统的温控性能，确保甚至提高了对电芯的热管理效率。

Description

一种适用于躺式电芯的冷却结构及其电池包

技术领域

本申请涉及电芯冷却技术领域，具体而言，涉及一种适用于躺式电芯的冷却结构及其电池包。

背景技术

目前，国内外主流的新能源汽车中，其使用的电池包通常都是采用常规模组布局方案，即在电池包的箱体底部通铺设置液冷板，然后再将电芯模组安装设置在液冷板上，以使得电芯模组的底部端面与液冷板之间进行换热，实现对电芯模组的热管理。

然而，在实际的应用中，发明人发现，常规模组布局的设置方案，当电池包的长度较短时的效果相对较好，而当电池包的长度较大时，底部通铺设置的液冷板的平面度往往难以控制，而电芯模组本身具有较长的长度，使得在使用时存在电芯模组与液冷板接触面变小甚至没有接触的情况出现，从而影响对电芯模组的热管理效率。尤其是在应对高速爬坡和大功率快充等叠加工况时，电芯模组上的温差会迅速变大，从而影响到整车动力性能及持航里程，导致降低产品的竞争力。

实用新型内容

为了克服现有技术上的上述缺点，本申请的目的在于提供一种适用于躺式电芯的冷却结构及其电池包，其可以有效实现对电芯的热管理，便于确保电池包的使用性能。

本申请为了解决上述的技术缺陷所采用的技术手段是：

本申请中提供了一种适用于躺式电芯的冷却结构，包括液冷底板以及若干绝缘隔板、若干第一均温板、若干第二均温板和若干第三均温板；

若干所述绝缘隔板与若干所述第一均温板相间隔地设置在所述液冷底板上，所述绝缘隔板与所述第一均温板之间形成有安装间隙，所述第一均温板与所述液冷底板接触连接；

若干所述第二均温板相间隔地设置在所述安装间隙内以形成若干安装腔，所述第二均温板与所述第一均温板和/或所述液冷底板接触连接；

若干所述第三均温板设置在所述安装腔内，且在所述第三均温板与所述液冷底板之间和/或两所述第三均温板之间形成供电芯安装的容置空间，所述第三均温板与所述第一均温板和/或所述第二均温板接触连接。

在上述实现过程中，通过设置的所述容置空间，当电芯安装设置在该容置空间内时，使得在电芯的上、下、左、右以及底部的各侧面上均设置有换热结构件，相对于传统技术上仅在电芯模组的底部设置液冷板的方式而言，有效地降低了电芯与冷却系统之间的接触热阻，极大地保证了冷却系统的温控性能，确保甚至提高了对电芯的热管理效率。

进一步地，所述安装腔内层叠设置有若干电芯，若干所述电芯一一对应地设置在所述容置空间内，相邻两所述电芯之间夹设有所述第三均温板。

在上述实现过程中，若干电芯为层叠式设置在所述安装腔内，从而可以实现电芯的平躺式安装设置；而层叠设置的电芯之间还夹设有所述第三均温板，从而可以使得在确保对每一所述电芯的换热效果的基础上，通过巧妙设置的所述第三均温板，还能对同一所述安装腔内的电芯之间进行阻隔，以避免同一安装腔内的所述电芯之间的热失控蔓延，使得电芯在使用中可以更为安全。

进一步地，位于底层的所述电芯与所述液冷底板之间夹设有绝缘导热垫。

在上述实现过程中，通过设置的所述绝缘导热垫，可以便于位于底层的所述电芯与所述液冷底板之间的安装连接，既实现了电芯与液冷底板之间的直接热交换，同时又可以通过所述绝缘导热垫吸收所述电芯或液冷底板在接触面上的平面误差，以确保冷却效果。

进一步地，所述电芯与所述第一均温板和/或所述第二均温板和/或所述第三均温板之间设置有绝缘导热层。

进一步地，所述电芯与所述第二均温板和/或所述第三均温板之间的所述绝缘导热层为绝缘导热双面胶。

在上述实现过程中，通过设置的所述绝缘导热层，可以便于电芯与所述第一均温板、第二均温板、第三均温板之间的安装连接，使得在确保对电芯的热管理效果的基础上，电芯在安装时的兼容性可以更好。

进一步地，所述第三均温板的侧部凸出设置有若干卡块，所述绝缘隔板和/或所述第一均温板上设置有供所述卡块卡接连接的卡槽。

在上述实现过程中，通过设置的所述卡块和卡槽的配合，既可以便于所述第三均温板在安装腔内的预安装固定，同时亦可增强所述第三均温板与第一均温板之间的接触连接，从而确保换热效果。

本申请中还提供有一种电池包，包括以上所述的一种适用于躺式电芯的冷却结构。

在上述实现过程中，通过将本申请中提供的冷却结构设置在电池包内，从而可以实现电芯在电池包内的平躺式安装设置，以提供一种电芯在电池包内的新的布局思路。

进一步地，包括安装框架，所述液冷底板作为端板结构件设置在所述安装框架的底部端面上。

在上述实现过程中，通过巧妙地将液冷底板设置为电池包安装框架的底板，降低了液冷系统在电池包内的占用空间，使得电池包的集成度更高，同时也带来更高的空间利用率。

进一步地，所述液冷底板由若干液冷基板拼接形成，所述液冷基板上设置有供冷却液输送的进水口和出水口。

在上述实现过程中，通过巧妙地将液冷底板设置为由若干液冷基板拼接形成，从而可以使得液冷基板的成型尺寸的可控性更高，以便于进一步提高液冷基板与电芯之间的热交换效率。

进一步地，所述安装框架内还设置有若干限位条，所述限位条与所述安装框架的两侧之间形成供所述绝缘隔板、第一均温板和所述第二均温板进行安装的限位空间。

在上述实现过程中，通过形成的所述限位空间，可以使得所述绝缘隔板、第一均温板以及所述第二均温板在安装后的状态可以更稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请电池包的内部结构示意图。

图2为本申请安装框架的结构示意图。

图3为本申请电芯与第二均温板、第三均温板之间的安装结构示意图。

图4为本申请电芯与第三均温板之间的安装结构示意图。

图5为本申请第三均温板的俯视结构示意图。

标记说明：

1-液冷底板，11-液冷基板，111-进水口，112-出水口；

2-绝缘隔板；3-第一均温板；4-第二均温板；

5-第三均温板，51-卡块；

6-电芯；

7-安装框架，71-限位条。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-5所示，本实施例中提供一种适用于躺式电芯的冷却结构，主要包括液冷底板1以及若干绝缘隔板2、若干第一均温板3、若干第二均温板4和若干第三均温板5。其中，所述第一均温板3、第二均温板4和所述第三均温板5的作用原理可参见现有技术，此处不作赘述。

作为其中的一种应用示例，本实施例中，所述液冷底板1为呈矩形设置，而所述绝缘隔板2、第一均温板3、第二均温板4和所述第三均温板5均为设置在所述液冷底板1的同一侧面上。

进一步地，若干所述绝缘隔板2与若干所述第一均温板3呈相间隔地设置，以使得在相邻的两所述绝缘隔板2之间存在一所述第一均温板3，而在相邻的两所述第一均温板3之间则存在一所述绝缘隔板2。此时，在所述绝缘隔板2与所述第一均温板3之间则形成有若干的安装间隙，所述安装间隙为呈长条状设置，其两侧分别是所述绝缘隔板2和所述第一均温板3，而所述安装间隙的底部则是所述液冷底板1。

作为一种优选的方案，本实施例中，所述绝缘隔板2、第一均温板3为焊接连接设置在所述液冷底板1上；而所述绝缘隔板2的数量比所述第一均温板3的数量多一块，以使得在所述绝缘隔板2与所述第一均温板3设置后的整个结构中，其两侧均以所述绝缘隔板2作为侧板结构件，以便于提高对安装后的电芯6以及各均温板的防护。同时，通过所述第一均温板3的底部与所述液冷底板1之间的接触式连接，可以便于所述第一均温板3与所述液冷底板1之间的有效换热。

若干所述第二均温板4为相间隔地设置在所述安装间隙内，以使得在每一所述安装间隙的长度方向上形成有若干的安装腔。

作为一种优选的方案，本实施例中的所述第二均温板4亦为焊接连接设置在所述液冷底板1上，并且所述第二均温板4与所述第一均温板3之间亦为热传递式的接触连接，如焊接连接或者通过绝缘导热胶进行粘接。此时，可以实现所述第二均温板4与所述第一均温板3、液冷底板1之间的有效换热。

若干的所述第三均温板5则设置在所述安装腔内。此时：

当在每一所述安装腔内仅设置有一块所述第三均温板5时，此时在所述第三均温板5与所述液冷底板1之间、所述绝缘隔板2与所述第一均温板3之间以及两所述第二均温板4之间共同形成有供电芯6安装的容置空间。

而当所述安装腔内设置有不止一块所述第三均温板5时，除了上述形成所述容置空间的方式之外，在两所述第三均温板5之间、所述绝缘隔板2与所述第一均温板3之间以及两所述第二均温板4之间亦同时形成有供电芯6安装的容置空间。

作为一种优选的方案，本实施例中的所述第三均温板5在安装后分别与所述绝缘隔板2以及所述第一均温板3接触连接，亦可同时与所述第二均温板4接触连接，并且所述第三均温板5与所述第一均温板3、第二均温板4之间亦为导热式接触连接，从而可以通过所述第一均温板3、第二均温板4而实现与所述第三均温板5之间的热交换，进而将热量传递至所述液冷底板1上以实现换热冷却。

作为其中的一种应用示例，本方案在所述第三均温板5的侧部凸出设置有若干卡块51，而在所述绝缘隔板2和/或所述第一均温板3上则设置有供所述卡块51卡接连接的卡槽。通过设置的所述卡块51和卡槽的配合，既可以便于所述第三均温板5在安装腔内的预安装固定，同时亦可增强所述第三均温板5与第一均温板3之间的接触连接，从而确保换热效果。

在本实施例中，所述电芯6在安装状态下时，所述电芯6的底部端面为朝向所述第一均温板3设置。此处，以所述电芯6的极性触点所在端面为顶部端面，并且所述电芯6的正负极的极性触点均为设置在同一端面上。因此，当将所述电芯6装设在所述容置空间内时，可以使得在所述电芯6的上、下、左、右以及底部的各侧面上均设置有换热结构件，此时的所述电芯6至少具有四种换热路径：

第一种，通过所述电芯6的下侧面与所述液冷底板1或所述第三均温板5之间的直接换热；

第二种，通过所述电芯6的底部端面与所述第一均温板3之间的换热，所述第一均温板3与所述液冷底板1之间的换热；

第三种，通过所述电芯6的左右两侧面与所述第二均温板4之间的换热；

第四中，通过所述电芯6的上侧面与所述第三均温板5之间的换热。

由此可见，对于设置有六个侧面的电芯6而言，本方案可以实现对电芯6的五个侧面进行热交换，相对于传统技术上仅在电芯模组的底部设置液冷板的方式而言，有效地降低了电芯6与冷却系统之间的接触热阻，从而可以从更大程度上确保对电芯6的热管理效果，保证冷却系统的温控性能以及电池包的使用性能。

在其中的一些应用实例中，对电池包的温差控制可以由原先的15℃变为精准控制在5℃内，使得电芯6及电池包的使用寿命可以延长10％左右。

作为一种优选的方案，本实施例中优选地在所述安装腔内呈层叠式地设置有若干电芯6，而若干的所述电芯6为一一对应地设置在所述容置空间内，相邻两所述电芯6之间夹设有所述第三均温板5。

这种方式下，可以实现电芯6在冷却系统以及电池包内的平躺式安装设置，相较于传统技术上采用电芯模组的安装方式，本方案中提出的平躺式安装为一种全新的设计理念；而电芯6为平躺式设置的方式，更便于CTP(CELL TO PACK)电池包的结构布局，以同一所述安装腔内仅设置两个所述电芯6的方案为例，此时安装后的电芯6整高仅在100mm左右，远低于行业中的130mm的标准水平，极大地提高了电池包布局和整车离地间隙指标的适配性，从而也带来了更高的空间利用率，结合更大能量密度的电芯时，可以实现更高的能量与重量比。

同时，通过设置有所述第一均温板3、第二均温板4以及所述第三均温板5的方式，在实现内循环散热和均温的基础上，还可以有效避免传统技术上设置常规冷却板时需要设置内部冷却回路的复杂工艺，提高了产品的可靠性和安全性；而且，各均温板还可以同时起到作为安装支撑、冷却换热、电芯间的防火隔热、缓冲电芯的老化膨胀空间以及承担一定的柔性压板等多种功能，有效地避免了传统技术上需设置防火隔热棉、膨胀缓冲垫等结构，实现了电池包内电芯的高度集成化。

而且，在实际的应用过程中，相较于传统技术上立式设置的电芯安装方式而言，电芯6平躺式设置的方式，对电芯6的极柱以及铜排的焊接也有较大帮助，例如，可以减少甚至避免焊接时焊渣掉落电芯6内部所带来的高压击穿的风险，安装操作可以更为方便、可靠。

进一步地，本实施例中，在位于底层的所述电芯6与所述液冷底板1之间夹设有绝缘导热垫，通过设置的所述绝缘导热垫，可以便于位于底层的所述电芯6与所述液冷底板1之间的安装连接，既实现了电芯6与液冷底板1之间的直接热交换，同时又可以通过所述绝缘导热垫吸收所述电芯6或液冷底板1在接触面上的平面误差，以确保冷却效果。

更进一步地，所述电芯6与所述第一均温板3和/或所述第二均温板4和/或所述第三均温板5之间则设置有绝缘导热层；作为一种优选的方案，所述电芯6与所述第二均温板4和/或所述第三均温板5之间的所述绝缘导热层设置为绝缘导热双面胶。

本方案中，通过设置的所述绝缘导热层，可以便于电芯6与所述第一均温板3、第二均温板4、第三均温板5之间的安装连接，在确保对电芯6的热管理效果的基础上，使得电芯6在安装时的兼容性可以更好。

作为一种优选的方案，本实施例中，所述绝缘导热垫、绝缘导热层的导热系数都大于或等于3W/(m·K)。

此外，本申请中还提供有一种电池包，主要得益于以上所述的一种适用于躺式电芯6的冷却结构。通过将本申请中提供的冷却结构设置在电池包内，从而可以实现电芯6在电池包内的平躺式安装设置，以提供一种电芯在电池包内的新的布局思路。

进一步地，对应所述冷却结构在所述电池包内设置有安装框架7，本实施例中，优选地将所述液冷底板1作为端板结构件设置在所述安装框架7的底部端面上。通过巧妙地将液冷底板1设置为电池包的安装框架7的底板，降低了液冷系统在电池包内的占用空间，可以使得电池包的集成度更高，进一步提高空间利用率。

作为一种优选的方案，本实施例中，所述液冷底板1由若干液冷基板11拼接形成，并且在每一所述液冷基板11上均设置有供冷却液输送的进水口111和出水口112。通过巧妙地将液冷底板1设置为由若干液冷基板11拼接形成的方式，相较于整板设置为所述液冷底板1的形式而言，分开设置所述液冷基板11时的成型尺寸的可控性更高，从而可以提高所述电芯6在安装后与所述液冷底板1之间的有效接触，以进一步降低接触热阻。

同时，设置的所述液冷基板11，使得液冷回路的相对路程可以变得更短，冷却液在流动时的可控性也可以得到提高，以便于进一步提高液冷基板11与电芯6之间的热交换效率。

作为一种优选的方案，在所述安装框架7内还设置有若干限位条71；本实施例中，以设置有两处所述限位条71的方案进行示例说明，其中，两所述限位条71为相互平行地设置在所述安装框架7内，并且所述限位条71与所述安装框架7的侧板之间为相互垂直连接，从而使得在两所述限位条71之间、所述安装框架7的两侧之间共同形成有供所述绝缘隔板2、第一均温板3和所述第二均温板4进行安装的限位空间。

通过形成的所述限位空间，所述限位条71可以实现对所述绝缘隔板2、第一均温板3在前后方向上的限位，而所述安装框架7的两侧则可以实现对所述第二均温板4在左右方向上的限位，使得所述绝缘隔板2、第一均温板3以及所述第二均温板4在安装后的状态可以更稳定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，也都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种适用于躺式电芯的冷却结构，其特征在于，包括液冷底板以及若干绝缘隔板、若干第一均温板、若干第二均温板和若干第三均温板；

若干所述绝缘隔板与若干所述第一均温板相间隔地设置在所述液冷底板上，所述绝缘隔板与所述第一均温板之间形成有安装间隙，所述第一均温板与所述液冷底板接触连接；

若干所述第二均温板相间隔地设置在所述安装间隙内以形成若干安装腔，所述第二均温板与所述第一均温板和/或所述液冷底板接触连接；

若干所述第三均温板设置在所述安装腔内，且在所述第三均温板与所述液冷底板之间和/或两所述第三均温板之间形成供电芯安装的容置空间，所述第三均温板与所述第一均温板和/或所述第二均温板接触连接。

2.根据权利要求1所述的适用于躺式电芯的冷却结构，其特征在于，所述安装腔内层叠设置有若干电芯，若干所述电芯一一对应地设置在所述容置空间内，相邻两所述电芯之间夹设有所述第三均温板。

3.根据权利要求2所述的适用于躺式电芯的冷却结构，其特征在于，位于底层的所述电芯与所述液冷底板之间夹设有绝缘导热垫。

4.根据权利要求2或3所述的适用于躺式电芯的冷却结构，其特征在于，所述电芯与所述第一均温板和/或所述第二均温板和/或所述第三均温板之间设置有绝缘导热层。

5.根据权利要求4所述的适用于躺式电芯的冷却结构，其特征在于，所述电芯与所述第二均温板和/或所述第三均温板之间的所述绝缘导热层为绝缘导热双面胶。

6.根据权利要求1或5所述的适用于躺式电芯的冷却结构，其特征在于，所述第三均温板的侧部凸出设置有若干卡块，所述绝缘隔板和/或所述第一均温板上设置有供所述卡块卡接连接的卡槽。

7.一种电池包，其特征在于，包括上述权利要求1-6中任一项所述的一种适用于躺式电芯的冷却结构。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，包括安装框架，所述液冷底板作为端板结构件设置在所述安装框架的底部端面上。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述液冷底板由若干液冷基板拼接形成，所述液冷基板上设置有供冷却液输送的进水口和出水口。

10.根据权利要求8或9所述的电池包，其特征在于，所述安装框架内还设置有若干限位条，所述限位条与所述安装框架的两侧之间形成供所述绝缘隔板、第一均温板和所述第二均温板进行安装的限位空间。

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