CN219163521U - 一种复合冷板、储能单元及动力设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了提供的一种复合冷板、储能单元及动力设备；其中，储能单元及动力设备均包含上述复合冷板；上述复合冷板包括：直冷部件和液冷部件；直冷部件内部设有空腔，且空腔内填充有能够气液转化的介质；液冷部件设置在直冷部件的蒸发冷凝区，与直冷部件内部的介质进行热交换；该方案通过在直冷部件内填充有能够气液转化的介质，介质能够吸收电池的热量快速气化，快速带走大部分热量，并移动至蒸发冷凝区；然后通过液冷部件带走蒸发冷凝区气态介质的热量，使气态介质液化，并在垂流进直冷部件底部，形成内部循环。通过实现介质的气液转化与循环，在转化过程中实现电池的快速冷却。

Description

一种复合冷板、储能单元及动力设备

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种用于电池包温度控制的复合冷板及应用该复合冷板的储能单元和动力设备。

背景技术

在目前常用的汽车电池中，通常使用液态锂电池。电池充放电的基本原理是在补充电池内部的电子，而放电则是在消耗电池内部的电子，无论是充电还是放电都会伴随着电子的剧烈运动，这种剧烈运动带来的结果就是热效应，而且这种热效应是无法避免的，除非电池内部没有电子运动，但这是不可能的，所以，锂电池组一般需要配备冷却系统，通过对动力电池冷却或加热，保持动力电池较佳的工作温度，以改善其运行效率并延长动力电池的寿命。

现有的冷却系统中，多使用液冷的方式，通过液冷板直接与电池进行热交换，进而带走热量。但是普通液冷板的冷却速率以及冷却能力较低，无法在短时间内带走大量热量，依靠温差驱动进行冷却，冷却效率较低。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种复合冷板,用以解决上述背景技术提出问题中的至少一项。

为解决上述技术问题，本实用新型的具体技术方案如下：

本申请的一些实施例中，提供了一种复合冷板，包括：

直冷部件，其内部设有空腔，且空腔内填充有能够气液转化的介质；

液冷部件，连接于所述直冷部件的蒸发冷凝区，与所述直冷部件内部的介质进行热交换。

优选的，在上述复合冷板的优选实施例中，所述直冷部件的空腔内设有扰流部件。

优选的，在上述复合冷板的优选实施例中，所述扰流部件设置有若干个，且相邻扰流部件之间存在供所述介质通过的间隙。

优选的，在上述复合冷板的优选实施例中，所述直冷部件的空腔内设有导流部件。

优选的，在上述复合冷板的优选实施例中，所述蒸发冷凝区处于所述直冷部件的顶部中央，所述导流部件由底部一侧倾斜延伸向所述蒸发冷凝区的相反侧。

优选的，在上述复合冷板的优选实施例中，所述液冷部件包裹于所述蒸发冷凝区的外部。

优选的，在上述复合冷板的优选实施例中，所述直冷部件的所述蒸发冷凝区开口设置，所述液冷部件包裹在所述蒸发冷凝区的外部，将所述直冷部件的空腔和所述蒸发冷凝区密封。

优选的，在上述复合冷板的优选实施例中，所述液冷部件内设有循环流道，并填充有热交换介质。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本方案通过在直冷部件内填充有能够气液转化的介质，介质能够吸收电池的热量快速气化，快速带走大部分热量，并移动至蒸发冷凝区；然后通过液冷部件带走蒸发冷凝区气态介质的热量，使气态介质液化，并在垂流进直冷部件底部，形成内部循环。通过实现介质的气液转化与循环，在转化过程中实现电池的快速冷却。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的正视图；

图3为本实用新型实施例的后视图；

图4为本实用新型实施例的侧视图。

图5为图4中A处的放大示意图。

图中：

直冷部件；10、蒸发冷凝区；11、扰流部件；12、导流部件；13、板状结构一；2、液冷部件；20、板状结构二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型做进一步详细的描述。

参阅图1-5所示，描述本申请实施例的一种复合冷板，包括：直冷部件1和液冷部件2，直冷部件1的内部设有空腔，且空腔内填充有能够气液转化的介质；液冷部件2设置在直冷部件1的蒸发冷凝区10，与直冷部件1内部的介质进行热交换。

需要说明的是，直冷部件1为板状结构，可以由两块板状结构一13组成，其中一块板状结构一13为普通直板，另一块板状结构一13的由冲压工艺形成凹槽结构，然后将两块板状结构一13对接拼合密封，形成空腔；也可以通过吹胀的等其他成型工艺制备；直冷部件1内部的介质优选为制冷介质，并且可以选用型号为R134A、R1234f及类似特性的制冷介质作为内部填充。

本方案通过在直冷部件1内填充有能够气液转化的制冷介质，制冷介质能够吸收电池的热量快速气化，快速带走大部分热量，并移动至蒸发冷凝区10；然后通过液冷部件2带走蒸发冷凝区10气态制冷介质的热量，使气态制冷介质液化，并在垂流进直冷部件1底部，形成内部循环。通过实现制冷介质的气液转化与循环，在转化过程中实现电池的快速冷却。

具体而言，直冷部件1的空腔内设有扰流部件11。

具体而言，扰流部件11设置有多个，均布在制冷部件的内腔中，且相邻扰流部件11之间存在供制冷介质通过的间隙。

需要说明的是，扰流部件11为凸起结构，可以是截面为三角形、四边形、五边形、六边形、长条形等以及其他不限定的形状，可以是由板状结构一13通过冲压工艺形成的凸起部，当制冷介质气化后，起到扰流的作用。

具体而言，直冷部件1的空腔内设有导流部件12。

需要说明的是，蒸发冷凝区10处于直冷部件1的顶部中央，导流部件12为长条形凸起结构，可以是由板状结构一13通过冲压工艺形成，其底部靠近直冷部件1的底端一侧，竖直向上延伸一段距离后，向另一侧的顶端方向斜向延伸，直至蒸发冷凝区10，将直冷部件1的内腔分隔为两部分，当直冷部件1内的制冷介质受热气化后，沿一侧上升进入蒸发冷凝区10，在蒸发冷凝区10与液冷部件2进行热量交换，进而液化后自另一侧垂流至直冷部件1的底部，形成内循环。

具体而言，液冷部件2包裹于蒸发冷凝区10的外部。

需要说明的是，液冷部件2可以为板状结构二20，优选为两片，每个板状结构二20的一侧向外部突出，另一侧水平用于与直冷部件接触贴合，突出部分内设有循环流道，用于填充热交换介质；将两片板状结构二20分别设置在直冷部件1的蒸发冷凝区10的两侧，用于与内部的制冷介质进行热交换；其中，直冷部件1的蒸发冷凝区10可以为封闭或开口设置，若为封闭结构，对应侧的板状结构二20仅需要覆盖在蒸发冷凝区10的外部，可以在现有的直冷部件1的顶端进行成型设计，进而实现与内部的制冷介质进行热交换的目的，节省成本，适用性也更强；若为开口结构，板状结构二20需要覆盖在蒸发冷凝区10的外部，并将其边缘密封，形成密闭的腔体，减少一层导热的壁板，进一步增强了热交换效率。

需要说明的是，本申请的直冷部件1的冷却功能实现原理为：当直冷部件1两侧的电芯或者其他物质处于高温状态时(高温状态的定义：高于直冷部件1内制冷介质在当前压力下的蒸发温度)，制冷介质吸收物质的热量，从而气化为气体，气体通过直冷部件1内部的通道上升到腔体的顶部。气体状态的制冷介质在直冷部件1的顶部蒸发冷凝区10汇集，并且受到液冷部件2内部的低温热交换介质的冷却作用(低温热交换介质的定义：温度低于该压力下制冷介质的液化温度)，气态制冷介质液化成为小液滴，并在左右侧压力的作用下，实现了直冷部件1顶部蒸发冷凝区10之间的液态与气态制冷介质的循环作用。

需要说明的是，本申请的直冷部件1的加热功能实现原理为：当直冷部件1两侧的电芯或者其他物质处于低温状态时(低温状态的定义：低于制冷介质的当前压力下的冷凝温度)，电芯需要加热。通过液冷部件2的内部的高温热交换介质(高温热交换介质的定义：热交换介质的温度远高于制冷介质的蒸发温度)，通过热交换介质的加热作用，使得直冷部件1内部的制冷介质气化为气态，并且在直冷部件1顶部蒸发冷凝区10充分吸收热交换介质的热量，直冷部件1内部气体的过热度逐渐增加，随着气态制冷介质在直冷部件1顶部的堆积，直冷部件1顶部左侧压力逐渐提高，直冷部件1内腔中的顶部压力高于底部压力，气态制冷介质在压力差的作用下，从上而下开始运动。气态制冷介质有顶部运动至底部的过程中，由于热量逐渐传递至电芯或者周边物体中，气态制冷介质的过热度逐渐降低，在运动至直冷部件1底部后，由于直冷部件1内部空间体积增加，气态制冷介质开始向上开始运动，过热度逐步减小，甚至部分区域出现冷凝液滴等现象，从而形成一个完整的循环。

在本申请的理你个实施例中，描述了一种储能单元，包括如上述实施例的复合冷板。

需要说明的是，本申请的复合冷板能够根据模组的实际大小制作，嵌入模组或者电芯大面中，能够有效、快速的实现均温作用，降低电芯、模组、PACK的温差。通过制冷介质的快速气化以及液化吸收或释放热量的能力，提升热管理系统的能力。能够有效的应用于后续逐步开发的4C快充等方案中；同时，复合冷板能够与常规冷板组合使用，实现对电芯、模组、pack的多面冷却/加热，增加冷板与电芯/模组的接触面积，更快更有效的冷却或加热电芯。

在本申请的理你个实施例中，描述了一种动力设备，包括如上述实施例的储能单元。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种复合冷板，其特征在于，包括：

直冷部件，其内部设有空腔，且空腔内填充有能够气液转化的介质；

液冷部件，连接于所述直冷部件的蒸发冷凝区，与所述直冷部件内部的介质进行热交换。

2.根据权利要求1所述的一种复合冷板，其特征在于，所述直冷部件的空腔内设有扰流部件。

3.根据权利要求2所述的一种复合冷板，其特征在于，所述扰流部件设置有若干个，且相邻扰流部件之间存在供所述介质通过的间隙。

4.根据权利要求1所述的一种复合冷板，其特征在于，所述直冷部件的空腔内设有导流部件。

5.根据权利要求4所述的一种复合冷板，其特征在于，所述蒸发冷凝区处于所述直冷部件的顶部中央，所述导流部件由底部一侧倾斜延伸向所述蒸发冷凝区的相反侧。

6.根据权利要求1所述的一种复合冷板，其特征在于，所述液冷部件包裹于所述蒸发冷凝区的外部。

7.根据权利要求1所述的一种复合冷板，其特征在于，所述直冷部件的所述蒸发冷凝区开口设置，所述液冷部件包裹在所述蒸发冷凝区的外部，将所述直冷部件的空腔和所述蒸发冷凝区密封。

8.根据权利要求1所述的一种复合冷板，其特征在于，所述液冷部件内设有循环流道，并填充有热交换介质。

9.一种储能单元，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的复合冷板。

10.一种动力设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的储能单元。

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