CN218769722U - 模组上下同时冷却的电池系统及使用其的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模组上下同时冷却的电池系统及使用其的车辆，包括箱体、底部调温组件、模组、顶部调温组件，模组与底部调温组件之间及模组与顶部调温组件之间均设有导热胶，底部调温组件包括安装板、液冷盘管、集流管、液冷端管、PTC加热器，安装板与箱体密封连接，液冷盘管与液冷端管分别设于安装板两面，液冷盘管及PTC加热器设于安装板与箱体围成的空腔内，集流管分别与液冷盘管及液冷端管连通。本实用新型所述的电池系统通过底部调温组件与顶部调温组件可以同时对模组的底部及顶部进行冷却，提高降温效率，降低电池系统的最高温度，降低模组上下温差，底部调温组件还具有加热功能，用于在低温工况下对模组进行加热，改善电池低温工作性能。

Description

模组上下同时冷却的电池系统及使用其的车辆

技术领域

本实用新型属于动力电池领域，尤其是涉及模组上下同时冷却的电池系统及使用其的车辆。

背景技术

随着国家对新能源汽车产业的日益重视，动力电池有了较大的发展，目前动力电池的电池包箱体采用的形式主要有，钣金箱体、铝型材箱体、铸铝箱体等，随着对能量密度的要求，轻量化的设计的要求越来越高，重量轻、强度高的铝型材箱体应用越来越广。随着动力电池能量密度的增加，电池对散热的需求也越来越大，动力电池采用的冷却方式通常有自然冷却、液冷冷却和风冷冷却等，其中液冷冷却是目前使用较为广泛的技术方案。加热方式通常有PTC加热、加热膜加热、液热加热等方式。

目前铝型材的箱体是应用较为广泛的形式，液冷冷却是应用较为广泛的热管理方式，对于采用铝型材箱体、液冷冷却的电池包，通常设计为单独的箱体、单独的液冷板，然后将液冷板组装到箱体中。系统中根据模组的排布位置来设计多个液冷板，然后通过管路将液冷板连接起来，这样电池包内部就会有较多的管路，这些管路会占用电池包内部的空间，增加重量，从而降低电池包的能量密度。

当电池系统的产热量较小时，只在模组底部进行冷却，就可以满足其散热需求，但是对于产热量较大的电池系统而言，只有单一底部冷却的方案很难满足系统的散热需求。

当整车端不能提供热源时，需要电池包内部具备为电芯加热的系统，目前的液冷板设计不具备自身加热的功能，需要单独设计加热系统，来满足电芯低温加热的需要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出模组上下同时冷却的电池系统及使用其的车辆，以合理利用电池内空间，提高散热效率，同时增加加热功能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

模组上下同时冷却的电池系统，包括箱体、底部调温组件、模组、顶部调温组件，底部调温组件与顶部调温组件可以同时对模组的底部及顶部进行冷却，提高降温效率，降低模组上下温差，

所述底部调温组件包括安装板、液冷盘管及PTC加热器，安装板的四周通过搅拌摩擦焊与箱体焊接，液冷盘管及PTC加热器设于安装板与箱体围成的空腔内，对液冷盘管起到密封防护的作用，减少了电池内管路的使用，减少了液冷流道的设计，降低了液冷系统流阻，同时降低了管道泄露的风险，即使液冷盘管发生泄露，冷却液不会流入模组所在空间，避免对模组造成损坏，液冷盘管及PTC加热器均通过热固型胶粘接到安装板上，安装板与模组之间进行热交换，对模组起到降温作用，安装板为铝板，液冷盘管由铝管折弯而成，铝材质具有良好的导热性能，能够提高降温效果，PTC加热器可以在低温环境中对模组起到加热作用，无需对电池系统增加其他加热装置，既加快了加热效率，又实现了汽车及电池内空间的合理利用。

进一步地，所述安装板上设有集流管及液冷端管，所述液冷盘管与液冷端管分别设于安装板两面，所述集流管分别与液冷盘管及液冷端管连通，液冷端管设有两个，其中一个用于冷却液进入液冷盘管，另一个用于冷却液流出液冷盘管，完成冷却液的循环流动。

进一步地，所述顶部调温组件包括盖板及冲压液冷板，所述冲压液冷板与盖板朝向模组的一面通过钎焊密封焊接成为一个整体，同时围成液冷腔，为提高导热效果，盖板及冲压液冷板也采用导热性能良好的铝材料制成，顶部调温组件的增加解决了现有技术中单一液冷机构散热容易造成模组上下温差大，局部温度过高的问题，可以提高模组散热效率，更加有效的控制模组最高温度，满足模组更高的热管理需求。

进一步地，所述模组与底部调温组件之间及模组与顶部调温组件之间均设有导热胶，降低模组与底部调温组件之间及模组与顶部调温组件之间的热阻，降低能耗，提高散热效率。

进一步地，所述箱体包括底板、边梁、横梁、纵梁，所述边梁与底板通过搅拌摩擦焊垂直焊接形成上端开口的腔体，横梁与纵梁通过CMT垂直焊接，横梁及纵梁的两端分别与边梁通过CMT焊接，横梁与底板之间及纵梁与底板之间均固设有固定块，通过固定块将底板、横梁、纵梁之间建立联系，对底板造成的冲击可以通过固定块传递给横梁及纵梁进行分担，提高箱体抗冲击能力，横梁和纵梁上设有用于安装模组的固定点。

进一步地，所述底板上固设有多个加强筋，增强底板强度及提高抗变形能力，使底板受力分布更加均匀。

进一步地，安装板与边梁之间通过搅拌摩擦焊焊接，所述底板与安装板之间固设有固定块，安装板与横梁及纵梁之间通过固定块及FDS钉进行连接，气密性能更好，动态承载能力更好，实现箱体与底部调温组件连接成为一个整体。

使用了如上任一所述的电池系统的车辆。

相对于现有技术，本实用新型所述的模组上下同时冷却的电池系统及使用其的车辆具有以下优势：

(1)本实用新型所述的电池系统通过底部调温组件与顶部调温组件可以同时对模组的底部及顶部进行冷却，提高降温效率，降低电池系统的最高温度，降低模组上下温差，底部调温组件还具有加热功能，用于在低温工况下对模组进行加热，改善电池低温工作性能；

(2)本实用新型所述的电池系统中底部调温组件采用集成式设计，顶部调温组件采用一体式设计，减少了内部管路的使用，减少了内部零部件数量，降低了管路泄露的风险，节省了电池内部空间，简化了液冷流道的设计，降低了液冷系统流阻；

(3)本实用新型所述的电池系统中底部调温组件内设有底板及安装板两侧密封结构，将液冷盘管密封在空腔中，当液冷盘管发生泄露时，冷却液不会直接流入模组所在空间，避免对模组造成损坏；

(4)本实用新型所述的电池系统中箱体、安装板、液冷盘管、盖板、冲压液冷板均采用质量轻、强度高、导热性能良好的铝材料制成，满足动力电池轻量化高能量密度的要求，具有广泛的应用前景。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的电池系统的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的底部调温组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的箱体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的箱体与底部调温组件的连接结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的顶部调温组件的结构示意图。

附图标记说明：

1、箱体；2、底部调温组件；3、导热胶；4、模组；5、顶部调温组件；6、液冷盘管；7、安装板；8、液冷端管；9、集流管；10、PTC加热器；11、纵梁；12、横梁；13、加强筋；14、固定块；15、底板；16、边梁；17、FDS钉；18、盖板；19、冲压液冷板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型中的模组4上下同时冷却的电池系统，包括箱体1、底部调温组件2、模组4、顶部调温组件5，模组4与底部调温组件2之间及模组4与顶部调温组件5之间均设有导热胶3，

如图2所示，底部调温组件2包括安装板7、液冷盘管6及PTC加热器10，安装板7的四周通过搅拌摩擦焊与箱体1焊接，液冷盘管6及PTC加热器10设于安装板7与箱体1围成的空腔内，液冷盘管6及PTC加热器10均通过热固型胶粘接到安装板7上，安装板7为铝板，液冷盘管6由铝管折弯而成，

此外，安装板7上设有集流管9及液冷端管8，液冷盘管6与液冷端管8分别设于安装板7两面，集流管9分别与液冷盘管6及液冷端管8连通，液冷端管8设有两个，其中一个用于冷却液进入液冷盘管6，另一个用于冷却液流出液冷盘管6，

如图5所示，顶部调温组件5包括盖板18及冲压液冷板19，冲压液冷板19与盖板18朝向模组4的一面通过钎焊密封焊接成为一个整体，同时围成液冷腔，盖板18及冲压液冷板19也采用导热性能良好的铝材料制成，

如图3所示，箱体1包括底板15、边梁16、横梁12、纵梁11，边梁16与底板15通过搅拌摩擦焊垂直焊接形成上端开口的腔体，横梁12与纵梁11通过CMT垂直焊接，横梁12及纵梁11的两端分别与边梁16通过CMT焊接，横梁12与底板15之间及纵梁11与底板15之间均固设有固定块14，横梁12和纵梁11上设有用于安装模组4的固定点，底板15上固设有多个加强筋13，如图4所示，安装板7与边梁16之间通过搅拌摩擦焊焊接，底板15与安装板7之间固设有固定块14，安装板7与横梁12及纵梁11之间通过固定块14及FDS钉17进行连接。

本实用新型中的电池系统的制备方法如下：

(1)将底板15与边梁16通过搅拌摩擦焊形成上端开口的腔体，将横梁12与底板15之间设置固定块14，横梁12的两端与边梁16通过CMT焊接，依次将多个加强筋13与底板15焊接，再将纵梁11的一端与横梁12通过CMT焊接，另一端与边梁16通过CMT焊接，形成箱体1；

(2)将方形的铝管通过弯折形成冷却液的流道-液冷盘管6，将液冷盘管6使用热固型胶粘接到安装板7上，同时将PTC加热器10使用热固型胶粘接到安装板7上，形成底部调温组件2。然后将安装板7的四周通过搅拌摩擦焊焊接到边梁16上，安装板7的中间位置通过固定块14和FDS钉17(旋转攻丝铆接技术是通过高速旋转使板料热变形后攻丝铆接的冷成型工艺)连接到箱体1内部的梁上，从而将安装板7、PTC加热器10、箱体1连接成为一个整体；

(3)将冲压液冷板19与盖板18之间通过钎焊焊接成为一个整体，形成顶部调温组件5；

(4)在安装板7及冲压液冷板19上分别涂抹导热胶3，并分别与模组4的两端相连，安装模组4，形成电池系统，该电池系统具有以下优点：

该电池系统通过底部调温组件2与顶部调温组件5可以同时对模组4的底部及顶部进行冷却，提高降温效率，降低电池系统的最高温度，降低模组4上下温差，底部调温组件2还具有加热功能，用于在低温工况下对模组4进行加热，改善电池低温工作性能；

该电池系统中底部调温组件2采用集成式设计，顶部调温组件5采用一体式设计，减少了内部管路的使用，减少了内部零部件数量，降低了管路泄露的风险，节省了电池内部空间，简化了液冷流道的设计，降低了液冷系统流阻；

该电池系统中底部调温组件2内设有底板15及安装板7两侧密封结构，将液冷盘管6密封在空腔中，当液冷盘管6发生泄露时，冷却液不会直接流入模组4所在空间，避免对模组4造成损坏；

该电池系统中箱体1、安装板7、液冷盘管6、盖板18、冲压液冷板19均采用质量轻、强度高、导热性能良好的铝材料制成，满足动力电池轻量化高能量密度的要求，具有广泛的应用前景。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.模组上下同时冷却的电池系统，其特征在于：包括箱体、底部调温组件、模组、顶部调温组件，

所述底部调温组件包括安装板、液冷盘管及PTC加热器，安装板与箱体密封连接，液冷盘管及PTC加热器设于安装板与箱体围成的空腔内。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于：所述安装板上设有集流管及液冷端管，所述液冷盘管与液冷端管分别设于安装板两面，所述集流管分别与液冷盘管及液冷端管连通。

3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于：所述顶部调温组件包括盖板及冲压液冷板，所述冲压液冷板与盖板朝向模组的一面密封固接围成液冷腔。

4.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于：所述模组与底部调温组件之间及模组与顶部调温组件之间均设有导热胶。

5.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于：所述箱体包括底板、边梁、横梁、纵梁，所述边梁与底板垂直固接形成一面开口的腔体，横梁与纵梁垂直设置，横梁及纵梁的两端分别与边梁固接，横梁与底板之间及纵梁与底板之间均固设有固定块。

6.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于：所述底板上固设有多个加强筋。

7.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于：所述底板与安装板之间固设有固定块。

8.使用了如权利要求1-7任一所述的电池系统的车辆。

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