CN219086074U - 一种电池冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池冷却装置，包括箱体，内部中空，箱体内间隔设置有若干电池单元；两支架，固定设置在箱体不同的内表面上，所述两支架相对且间隔设置；若干液冷单元，设置在所述两支架之间并分别与两支架相邻的端面相抵持，用于与若干电池单元的一端面进行热交换；风冷单元，固定设置在两支架相邻的箱体内表面上，并与所述两支架和若干电池单元相抵持，用于与若干电池单元的另一端面进行热交换；其中，若干液冷单元与风冷单元相邻位置的循环换热介质的流动方向相同。

Description

一种电池冷却装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池冷却装置。

背景技术

随着新能源汽车的发展，新能源汽车在各领域已得到广泛的应用。电池模组是新能源汽车的核心部件之一，在使用过程与充电过程中均会产生热量，如果不及时将电池模组产生的热量进行传递，不利于维持电池模组的使用寿命和性能一致性。

公开号为CN104409795A的中国专利申请公开了一种风冷和液冷一体化的电池模组，其液冷循环用于对电池降温，进一步通过空气强制对流对循环冷却液流经的散热水板进行强制通风后，再流经电池组的部分侧表面，水冷与风冷复合换热的效果不理想，而且空间利用率低，导致电池能量密度降低。因此，提供一种结构紧凑的电池冷却装置，实现对电池模组内各电芯的均匀散热，提高电池能量密度，是非常有必要的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种结构比较紧凑、具备风冷单元和液冷单元、对电芯散热较均匀的电池冷却装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种电池冷却装置，包括

箱体，内部中空，箱体内间隔设置有若干电池单元；

两支架，固定设置在箱体不同的内表面上，所述两支架相对且间隔设置；

若干液冷单元，设置在所述两支架之间并分别与两支架相邻的端面相抵持，用于与若干电池单元的一端面进行热交换；

风冷单元，固定设置在两支架相邻的箱体内表面上，并与所述两支架和若干电池单元相抵持，用于与若干电池单元的另一端面进行热交换；

其中，若干液冷单元与风冷单元相邻位置的循环换热介质的流动方向相同。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述若干液冷单元均包括至少一对液冷板，至少一对液冷板沿着预设方向分别与所述两支架相邻的端面相抵持；至少一对液冷板还沿着预设方向的法线方向间隔设置，各液冷单元内的循环换热介质循环流经至少一对液冷板；所述预设方向是垂直于一支架的端面并指向另一支架相对的端面的方向。

优选的，所述至少一对液冷板内部设置有若干中空的流路，相邻的流路沿着预设方向的法线方向间隔设置。

进一步优选的，所述若干中空的流路具有弯折段。

进一步优选的，所述至少一对液冷板的沿预设方向延伸的一端分别设置有第一集流管，第一集流管分别与循环管路连通，至少一对液冷板的沿预设方向延伸的另一端设置有第二集流管，第二集流管与至少一对液冷板相互连通。

更进一步优选的，所述两支架上设置有若干凸起部，若干凸起部朝着远离电池单元端面的方向向外伸出；所述若干凸起部与第一集流管或者第二集流管的轮廓相吻合。

再进一步优选的，所述风冷单元包括通风板和若干涡旋风扇；所述通风板固定设置在箱体内表面上，内部贯通的设置有若干风道；所述若干涡旋风扇沿着通风板靠近第二集流管一侧的边缘处顺次间隔排列，各涡旋风扇的进风口与预设方向呈倾角设置，各涡旋风扇的出风口与至少一个风道的端部连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述若干电池单元均包括至少一列顺次设置的电芯；至少一列顺次设置的电芯沿着预设方向相邻设置，是在一列顺次设在的电芯的同一端面与一液冷单元的同一端面相抵持。

优选的，所述电池单元与液冷单元相邻端面之间还设置有导热胶层，导热胶层分别与液冷单元和电池单元固定连接。

优选的，所述若干电池单元相邻的端面之间设置有导热胶层，导热胶层将相邻的电池单元固定连接。

本实用新型提供的一种电池冷却装置，相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)通过设置多个独立工作的液冷单元和风冷单元，实现对线性排列的多个电池单元进行复合降温功能，而且液冷单元和风冷单元结构紧凑，占用空间小，能对电芯的不同的端面进行充分散热，有利于稳定电池温度的同时，提高电池的能量密度；

(2)液冷单元的局部区域的循环换热介质与风冷单元的循环换热介质的流向相同，有利于提高该局部区域的换热效果；

(3)中空的流路的弯折部有利于增大循环换热介质的接触面积，同样流量下具有更好的换热效果；

(4)液冷单元与风冷单元可以单独或者协同工作，提高电池的适用范围。

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为本实用新型一种电池冷却装置的封装后的立体图；

图2为本实用新型一种电池冷却装置的立体图；

图3为本实用新型一种电池冷却装置的支架、液冷单元和风冷单元的组合状态立体图；

图4为本实用新型一种电池冷却装置的支架、液冷单元和电池单元的组合状态立体图；

图5为本实用新型一种电池冷却装置的液冷单元与电池单元的组合状态立体图；

图6为本实用新型一种电池冷却装置的液冷单元的一种结构的立体图；

图7为本实用新型一种电池冷却装置的液冷单元的半剖前视图；

图8为本实用新型一种电池冷却装置的风冷单元的一种结构的立体图。

附图标记：1、箱体；2、支架；100、电池单元；3、液冷单元；4、风冷单元；31、液冷板；32、流路；33、弯折段；34、第一集流管；35、第二集流管；21、凸起部；41、通风板；42、涡旋风扇；43、风道；101、电芯；200、导热胶层。

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—图5所示，本实用新型提供了一种电池冷却装置，包括箱体1、两支架2、若干液冷单元3和风冷单元4等。

箱体1内部中空，箱体1内间隔设置有若干电池单元100；电池单元100阵列设置在箱体内。

两支架2固定设置在箱体1不同的内表面上，两支架2相对且间隔设置；两支架2用于限定各电池单元的两端部位置。

若干液冷单元3设置在两支架2之间并分别与两支架2相邻的端面相抵持，用于与若干电池单元100的一端面进行热交换。液冷单元3嵌设在两支架2之间的区域，并同时位于不同的电池单元100之间。液冷单元3对图示的电池单元100位于两个支架2之间的至少一个侧表面贴合，并带走该处的热量。

风冷单元4固定设置在两支架2相邻的箱体1内表面上，并与所述两支架2和若干电池单元100相抵持，用于与若干电池单元100的另一端面进行热交换；风冷单元4对抵持在其表面的若干电池单元100的端面进行换热。

其中，若干液冷单元3与风冷单元4相邻位置的循环换热介质的流动方向相同。液冷单元3与风冷单元4均能独立的工作，在协同工作时，能够更快的改善液冷单元3与风冷单元4相邻位置，即靠近风冷单元4端面的若干电池单元100的表面区域进行快速热交换，提高电池的适用温度范围，并加快降温效率。液冷单元3内的循环换热介质为冷却液；风冷单元4内的循环换热介质为空气。

如图5—图7所示，若干液冷单元3均包括至少一对液冷板31，至少一对液冷板31沿着预设方向分别与两支架2相邻的端面相抵持；至少一对液冷板31还沿着预设方向的法线方向间隔设置，各液冷单元3内的循环换热介质循环流经至少一对液冷板31；预设方向是垂直于一支架2的端面并指向另一支架2相对的端面的方向。作为一种优选的实施方式，至少一对液冷板31分别与两支架2相邻的端面相互垂直设置，并且至少一对液冷板31在与预设方向垂直的方向线性阵列设置。图示的液冷板31在预设方向的法线方向至少设置一对，当然，也可以设置更多。液冷板31能够对电池单元100端面的不同区域分别进行降温。

至少一对液冷板31内部设置有若干中空的流路32，相邻的流路32沿着预设方向的法线方向间隔设置。液冷单元3内的各液冷板31内也填充有换热介质，不过该换热介质与液冷板31内部循环流动的循环换热介质相互隔离，仅进行热交换。图7上图所示的一对液冷板31内部设置有平直的流路32，流路32的截面形状为圆环形、椭圆环形或者矩形。

作为一种优选的实施方式，如图7下图所示，若干中空的流路32具有弯折段33。弯折段33进一步增大了循环换热介质流经的路径和滞留时间，提高了与各液冷板31内填充有换热介质的接触面积，可提高液冷的换热效果。弯折段33的数量可以根据需要设置，图示的弯折段33的形状类似于圆弧形或者波浪形。

第一集流管34用于将循环换热介质向各中空的流路32实现分流导入，或者将各中空的流路32的循环换热介质进行汇流排出，与外部的循环泵或者制冷设备连通。至少一对液冷板31的沿预设方向延伸的一端分别设置有第一集流管34，第一集流管34分别与循环管路连通，至少一对液冷板31的沿预设方向延伸的另一端设置有第二集流管35，第二集流管35与至少一对液冷板31相互连通。图7所示的第一集流管34均位于至少一对液冷板31延伸方向的相同的一端，第二集流管35位于至少一对液冷板31延伸方向的相同的另一端。

如图3、图4和图5所示，为了配合液冷单元3端部的第一集流管34与第二集流管35的形状，更好的对液冷单元3的位置进行限定，在两支架2上设置有若干凸起部21，若干凸起部21朝着远离电池单元100端面的方向向外伸出；若干凸起部21与第一集流管34或者第二集流管35的轮廓相吻合。为了让第一集流管34或者第二集流管35伸出，相应的，在各凸起部21上开设有供第一集流管34或者第二集流管35穿过的窗口。通过设置凸起部21能限定液冷单元3相对于两支架2的位置，提高液冷单元的位置稳定性。

如图3和图8所示，风冷单元4包括通风板41和若干涡旋风扇42；通风板41固定设置在箱体1内表面上，内部贯通的设置有若干风道43；所述若干涡旋风扇42沿着通风板41靠近第二集流管35一侧的边缘处顺次间隔排列，各涡旋风扇42的进风口与预设方向呈倾角设置，各涡旋风扇42的出风口与至少一个风道43的端部连通。风冷单元4将支架2外侧的空气导入通风板41的风道43内部，实现对电池单元100远离电极端面的风冷降温。而且在该电池单元100的端部区域，液冷单元3流经电池单元100侧表面的循环换热介质的流向与风道43内的空气流向是相同的。冷却液如果采用从上至下的流动方向，通过热交换以后，冷却液的温度越靠近循环流出的方向，温度越高，可能导致该部位的换热效果不理想，通过将风冷方向与液冷方向设为一致，有利于提高电池单元100靠近液冷单元循环流路末端的换热效果。

如图5所示，若干电池单元100均包括至少一列顺次设置的电芯101；至少一列顺次设置的电芯101沿着预设方向相邻设置，是在一列顺次设在的电芯101的同一端面与一液冷单元3的同一端面相抵持。图示的每个电池单元具有两列顺次设置的电芯101，两列电芯之间间隔设置，液冷单元3位于该间隔的两列电芯之间的区域，可以为两列电芯的相邻的侧表面的不同区域分别进行降温，两列电芯相对于液冷单元3对称设置。

为了进一步提高电池单元100与液冷单元3的热传递效果，进一步在电池单元100与液冷单元3相邻端面之间还设置有导热胶层200，导热胶层200分别与液冷单元3和电池单元100固定连接。导热胶层200采用柔性的导热硅胶制成，具有良好的粘接性能、冲击吸收能力和导热性能，可消除电池单元100与液冷单元3之间因加工产生的公差或者间隙。

作为本方案的进一步的改进的，在若干电池单元100相邻的端面之间也设置有导热胶层200，导热胶层200将相邻的电池单元100固定连接。不同的电池单元100相邻的端面之间也可以通过导热胶层200来进行固定，提高各电池单元100与各液冷单元3的整体性。

本方案可以根据需要，进一步在箱体1内、液冷单元的第一集流管34与第二集流管35处设置温度传感器，各温度传感器与车载的ECU连接，根据环境温度或者电池单元100表面的温度，选择性的启动液冷单元3和/或风冷单元4。

令电池单元100表面的温度为T0；第一温度阈值为T1、第二温度阈值为T2和第三温度阈值为T3，T1<T2<T3；有如下情形：

1)当电池单元100表面的温度T0小于第一温度阈值T1时，风冷单元与液冷单元3均不启动，依靠环境温度进行自然冷却；

2)当电池单元100表面的温度T0位于第一温度阈值T1与第二温度阈值T2之间时，风冷单元4启动并进入风冷模式；

3)当电池单元100表面的温度T0位于第二温度阈值T2与第三温度阈值T3之间时，风冷单元4停机；启动液冷单元3进行液冷降温；

4)当电池单元100表面的温度T0超过第三温度阈值T3时，同时启动液冷单元3和风冷单元4，进行复合降温。

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)

1.一种电池冷却装置，其特征在于，包括

箱体(1)，内部中空，箱体(1)内间隔设置有若干电池单元(100)；

两支架(2)，固定设置在箱体(1)不同的内表面上，所述两支架(2)相对且间隔设置；

若干液冷单元(3)，设置在所述两支架(2)之间并分别与两支架(2)相邻的端面相抵持，用于与若干电池单元(100)的一端面进行热交换；

风冷单元(4)，固定设置在两支架(2)相邻的箱体(1)内表面上，并与所述两支架(2)和若干电池单元(100)相抵持，用于与若干电池单元(100)的另一端面进行热交换；

其中，若干液冷单元(3)与风冷单元(4)相邻位置的循环换热介质的流动方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述若干液冷单元(3)均包括至少一对液冷板(31)，至少一对液冷板(31)沿着预设方向分别与所述两支架(2)相邻的端面相抵持；至少一对液冷板(31)还沿着预设方向的法线方向间隔设置，各液冷单元(3)内的循环换热介质循环流经至少一对液冷板(31)；所述预设方向是垂直于一支架(2)的端面并指向另一支架(2)相对的端面的方向。

3.根据权利要求2所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述至少一对液冷板(31)内部设置有若干中空的流路(32)，相邻的流路(32)沿着预设方向的法线方向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述若干中空的流路(32)具有弯折段(33)。

5.根据权利要求3所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述至少一对液冷板(31)的沿预设方向延伸的一端分别设置有第一集流管(34)，第一集流管(34)分别与循环管路连通，至少一对液冷板(31)的沿预设方向延伸的另一端设置有第二集流管(35)，第二集流管(35)与至少一对液冷板(31)相互连通。

6.根据权利要求5所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述两支架(2)上设置有若干凸起部(21)，若干凸起部(21)朝着远离电池单元(100)端面的方向向外伸出；所述若干凸起部(21)与第一集流管(34)或者第二集流管(35)的轮廓相吻合。

7.根据权利要求6所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述风冷单元(4)包括通风板(41)和若干涡旋风扇(42)；所述通风板(41)固定设置在箱体(1)内表面上，内部贯通的设置有若干风道(43)；所述若干涡旋风扇(42)沿着通风板(41)靠近第二集流管(35)一侧的边缘处顺次间隔排列，各涡旋风扇(42)的进风口与预设方向呈倾角设置，各涡旋风扇(42)的出风口与至少一个风道(43)的端部连通。

8.根据权利要求1所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述若干电池单元(100)均包括至少一列顺次设置的电芯(101)；至少一列顺次设置的电芯(101)沿着预设方向相邻设置，是在一列顺次设在的电芯(101)的同一端面与一液冷单元(3)的同一端面相抵持。

9.根据权利要求8所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述电池单元(100)与液冷单元(3)相邻端面之间还设置有导热胶层(200)，导热胶层(200)分别与液冷单元(3)和电池单元(100)固定连接。

10.根据权利要求8所述的一种电池冷却装置，其特征在于，所述若干电池单元(100)相邻的端面之间设置有导热胶层(200)，导热胶层(200)将相邻的电池单元(100)固定连接。

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