CN219321458U - 一种换热板、电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热板以及电池装置，换热板具有在第一方向上分布的换热层以及缓冲层，换热层内设有多个第一隔板；多个第一隔板在第二方向上间隔分布；第一方向和第二方向相互垂直，相邻两个第一隔板之间形成换热空腔，换热空腔用于通过换热介质进行换热；缓冲层内设有多个第二隔板；多个第二隔板在第二方向上间隔分布；相邻两个第二隔板之间形成缓冲空腔，缓冲空腔用于通过变形吸收换热板受力以缓冲换热板受力；第二隔板的厚度为H1，所述缓冲层在第二方向上的高度为H2，H1/H2为0.0016－0.014。电池装置，包括，至少两个电池以及所述的换热板。本实用新型可减缓电池膨胀力对换热板的挤压，同时提高换热性能。

Description

一种换热板、电池装置

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种换热板、电池装置。

背景技术

目前，随着新能源汽车行业的发展，消费者对动力电池快速充电的要求逐渐提高。然而，动力电池在充放电过程中会膨胀，其膨胀程度直接影响电池的循环寿命。因此，如何控制电池的膨胀以使动力电池兼具快速充电和高循环寿命的特点十分重要。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种换热板，其可减缓电池膨胀力对换热板的挤压，同时提高换热性能。

本实用新型的目的之二在于提供一种电池装置，其具有的换热板能够减缓电池膨胀力对换热板的挤压，同时提高电池的换热性能。

本实用新型的目的之一采用以下技术方案实现：

一种换热板，换热板具有在第一方向上分布的换热层以及缓冲层，换热层内设有多个第一隔板；多个第一隔板在第二方向上间隔分布；第一方向和第二方向相互垂直，相邻两个第一隔板之间形成换热空腔，换热空腔用于通过换热介质进行换热；缓冲层内设有多个第二隔板；多个第二隔板在第二方向上间隔分布；相邻两个第二隔板之间形成缓冲空腔，缓冲空腔用于通过变形吸收换热板受力以缓冲换热板受力；第二隔板的厚度为H1，所述缓冲层在第二方向上的高度为H2，H1/H2为0.0016-0.014。

本实用新型的目的之二采用以下技术方案实现：

一种电池装置，包括，

至少两个电池；所述电池表面积最大的面为电池大面；

所述的换热板，所述至少两个电池在所述第一方向上依次排布；相邻两个所述电池的电池大面之间设有换热板，所述换热板的换热层与其中一个所述电池的电池大面贴合；所述换热板的缓冲层与相邻的另一个所述电池的电池大面贴合。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

为了使换热板可在缓冲和液冷之间实现平衡，第二隔板不能太薄，也不能太厚，若第二隔板太粗则影响换热层的形变，影响缓冲；若是第二隔板太薄，传热效果变差，因而可以通过控制缓冲层的第二隔板的厚度与缓冲层的高度之比，使换热板既能够发生形变，起到缓冲效果，又能实现较好的传热效果。

附图说明

图1为本实用新型的换热板的结构示意图；

图2为图1中的A处放大结构示意图；

图3为本实用新型的电池组的结构示意图。

图中：10、换热板；11、换热层；111、第一隔板；112、换热空腔；12、缓冲层；121、第二隔板；122、缓冲空腔；13、集流体；20、电池组；30、梁体。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

如图1、图2以及图3所示的换热板10，换热板10具有相互垂直的第一方向(参见图1、图3中的X方向)、第二方向(参见图1、图3中的Y方向)以及第三方向(参见图3中的Z方向)，在本实施例中，换热板10的第一方向可以是其厚度方向，第二方向则可以其高度方向，第三方向为其长度方向。

上述换热板10具有在第一方向上分布的换热层11以及缓冲层12，在换热层11内设有多个第一隔板111，上述多个第一隔板111在第二方向上间隔分布，且第一隔板111在第三方向延伸，如此，相邻两个第一隔板111之间形成换热空腔112。另外，在缓冲层12内设有多个第二隔板121，上述多个第二隔板121在第二方向上间隔分布，同样的该第二隔板121在第三方向延伸，且相邻两个第二隔板121之间形成缓冲空腔122。

需要说明的是，换热空腔112可以用于通过换热介质进行换热，缓冲空腔122则可以用于通过变形吸收换热板受力以缓冲换热板受力。

在上述结构基础上，使用本实用新型的换热板10时，可以将换热板10应用于电池组20相邻两个电池之间，电池组20是由多个电池堆叠形成，多个电池可以是在第一方向上依次排布，具体换热板10在电池箱体内具有以下两种安装位置，

第一种安装位置：在第一方向上相邻的两个电池之间设置上述换热板10，由于换热板10在第一方向的两侧具有换热层11以及缓冲层12，在换热板10应用在相邻两个电池之间时，换热板10的换热层11可以与其中一个电池进行贴合，换热板10的缓冲层12则可以与另一个电池进行贴合，换热板10的换热层11可以用于对电池进行换热，而换热板10的缓冲层12则可以缓冲来自于该侧电池因自身膨胀或者受外力时施加于换热板10的挤压力。

第二种安装位置：换热板10设置在电池与电池箱体内的梁体30之间，在该种安装位置情况下，换热板10的换热层11可以与电池贴合，而换热板10的缓冲层12则可以是与电池箱体的梁体30贴合，在该种情况下，换热板10的换热层11用于给电池换热，而换热板10的缓冲层12则可以是在电池箱体受力时，缓冲因电池箱体受外力碰撞而经梁体30施加于换热板10挤压力，同样也可以实现缓冲作用。

而上述换热板10无论是应用于上述第一种安装位置还是第二这种安装位置，其换热层11以及缓冲层12均能实现相同的效果。此外，上述换热指的是电池使用过程中，通过导入换热介质，带走电池工作产生的热量，或者是对电池进行加热。在正常使用情况下，电池会产生大量热量，此时换热空腔内导入冷却介质可以用于带走电池的热量以实现换热。而在电池在温度较低的情况下使用时，电池会因环境温度低而出现耗电量快等情况，如此，可以是通过在换热空腔内导入加热介质对电池进行加热，以提高电池使用性能。

以下以换热板10在第一种安装位置，且换热介质为冷却液为例进行说明，

在正常电池使用时，电池组20内会产生大量的热量，因而需要对电池进行散热，故会在换热板10的换热层11内填充冷却液，冷却液在换热层11内流动时，可以带与之贴合的电池产生的热量，因而可以对使用中的电池组20进行降温，减少电池组20因过热而出现的热失控现象，使用更加安全。

但是，由于换热板10的换热空腔112内填充冷却液，换热板10的换热层11会因换热空腔112结构而强度不够，而换热板10设置在电池之间，电池在使用过程中出现膨胀，或者因为外力而出现振动，导致电池挤压与之贴合的换热板10的换热层11，在换热层11受压后容易发生形变，导致换热空腔112内的冷却液流动受阻，从而使散热效果受到影响。

本申请中，上述换热板10的换热层11内可以是通过设置多个第一隔板111，相邻的两个第一隔板111之间将形成换热空腔112，冷却液可以分散经不同的换热空腔112导入进行冷却，冷却效果更加均匀，另一方面设置的多个第一隔板111可以在换热层11的内部形成加强作用，减少换热层11的变形，换热层11形变量小，冷却液流动更加顺畅，换热效果更好。

此外，还在换热层11的侧部设置缓冲层12，该缓冲层12与相邻的两个电池中的其中一个电池贴合，该缓冲层12内不导入冷却液，且相邻两个第二隔板121之间形成缓冲空腔122，当单体电池热膨胀挤压缓冲层12时，缓冲层12的缓冲空腔122被压缩以缓冲直接施加于换热层11的作用力，同样的，该多个第二隔板121可以缓冲层12形成加强结构，缓冲换热板10该侧的电池膨胀挤压力，避免换热板10的两侧均受电池膨胀而受到更大的挤压力，减缓换热板10的换热层11内的形变量，而换热层11形变量小，冷却液流动更加顺畅，换热效果更好。

需要说明的是，电池一面液冷一面缓冲，缓冲层12的热量也可以经过倾斜设置的第二隔板121传递至换热层11，具体的是，在缓冲层12与电池贴合后，由于缓冲层12与电池的接触面积是由电池的长度决定的，在使用时，电池的长度不变，即与电池贴合换热板10的缓冲层12内的第二隔板121在长度方向延伸的长度不变，其在传热时，根据S＝长度*宽度可知，在第二隔板121沿第三方向延伸的长度不变的情况下，第二隔板121在第二方向上的高度越大，传热面积就越大，而第二隔板121倾斜设置，因而第二隔板121的厚度越厚，则可其在第二方向上的截面越大，该截面越大传热面积较大，可以提高缓冲层12的传热效率。

当然，在第二隔板121不倾斜设置的情况下，也可以是水平设置，例如第二隔板121的厚度小于第一隔板111的厚度，换热板10在受到挤压时第二隔板121更容易变形，因此缓冲层可以吸收换热板的受力而起到缓冲的作用。

但是，如果第二隔板121太粗，则缓冲层12不易变形，则会影响换热板10的缓冲作用。故本实施例中，以第二隔板121厚度为H1，缓冲层在第二方向上的高度为H2，本实施例中，将第二隔板的厚度H1与缓冲层高度H2之比设定在0.0016-0.014，即在这一范围下，第二隔板的厚度是相对缓冲层的整体高度设定的，既能实现第二隔板较好的缓冲，又能使缓冲层具有较好的传热效果。

进一步地，H1/H2为0.0027-0.006。

具体下述实施例均以常温充电工况电芯温升速率表征传热效果，温升速率越大，传热效果越差：

实施例1，

上述第二隔板H1为0.2mm，缓冲层的高度H2为的120mm,H2/H1为0.0016，在该比例情况下，常温充电工况电芯温升速率(℃/min)为0.44。

实施例2，

上述第二隔板H1为0.84mm，缓冲层的高度H2为的60mm,H2/H1为0.0133，在该比例情况下，常温充电工况电芯温升速率(℃/min)为0.47。

实施例3，

上述第二隔板H1为0.3mm，缓冲层的高度H2为110mm,H2/H1为0.0027，在该比例情况下，常温充电工况电芯温升速率(℃/min)为0.42。

实施例4，

上述第二隔板H1为0.5mm，缓冲层的高度H2为80mm,H2/H1为0.0062，在该比例情况下，常温充电工况电芯温升速率(℃/min)为0.46。

实施例5，

上述第二隔板H1为0.35mm，缓冲层的高度H2为80mm,H2/H1为0.0035，在该比例情况下，常温充电工况电芯温升速率(℃/min)为0.45。

对比例1，

上述第二隔板H1为0.1mm，缓冲层的高度H2为125mm,H2/H1为0.0008，在该比例情况下，常温充电工况电芯温升速率(℃/min)为0.49。

将上述实施例1-5以及对比例1-2制作成以下表一：

表一

有上述表一可知，H1/H2为0.0016-0.014这一范围内，电池组的常温充电工况电芯温升速率(℃/min)均小于0.47，说明此时温升速率较越小，传热效果越好，而在H1/H2为0.0008时，电池组的常温充电工况电芯温升速率(℃/min)分别为0.49以及0.51，说明此时温升速率较大，传热效率较差，说明在H1/H2为0.0016-0.014这一范围内电池组的传热效率较好。

此外，由表一还可以看到的是，H1/H2为0.0027-0.006，这一数值范围内，电池组的常温充电工况电芯温升速率(℃/min)在0.42-0.46这一范围，传热效果会更好。

进一步地，缓冲空腔的厚度为H3,H1/H3为0.025-0.4。具体以下述实施例以及对比例来表征缓冲层的变形力情况，参见表二，

表二

缓冲空腔的厚度决定了换热板内的缓冲空间，在第二隔板的倾斜角度B相同的情况下，根据公式M(弯矩)＝F*L(L＝H3/tanB)可知，力矩越大，第二隔板越容易变形，在上述实施例6-10中，第二隔板的厚度与缓冲空腔的厚度H3之比的范围为0.025-0.4，施加的变形力由(8000，50000)N，换热板可以承载一定的膨胀力，换热板10受挤压力时在此范围内不会破损，且具有足够的空间能够吸收电池膨胀力，具有较好的缓冲效果。

在对比2中，上述第二隔板的厚度与缓冲空腔的厚度之比为0.17，能够承载的变形力在＜8000N这一范围内，但是第二隔板的厚度为0.15mm,即第二隔板太薄，承受的变形力要小于其他实施例，说明冷板受力容易变形，甚至破损，无法满足电池膨胀的压溃力。此外若是H1/H3的比例太大，上述第二隔板的厚度与缓冲空腔的厚度之比虽然能够承受一定的变形力，但是，由于缓冲腔的厚度太小，没有足够的空间吸收电池膨胀力，因而会影响电池组的使用寿命。

进一步地，H1/H3为0.03-0.16。

进一步地，第一隔板的厚度为H4，H1/H4为0.1-0.9，具体以下述实施例以及对比例来表征常温充电工况电芯温升速率情况，参见表三，

表三

具体的是，第二隔板厚度要小于第一隔板的厚度，如此在换热板受到电池挤压力时换热板的缓冲层才是优先变形的区域。

此外，由上述表三可知，在第二隔板的厚度H1与第一隔板的厚度H4之比在0.1-0.9这一范围内，其电池组的常温充电工况电芯温升速率0.5及以下，此时常温充电工况电芯温升速率较低，换热板能够保持较好的换热性能。

需要说明的是，为了使换热板可在缓冲和液冷之间实现平衡，第二隔板不能太薄，也不能太厚，若第二隔板太粗则影响换热层的形变，影响缓冲；若是第二隔板太薄，传热效果变差。同样的，第一隔板不能太薄，容易变形，同样也不能太厚，增大流阻，占用流道，影响传热，因而将H1/H40.1-0.9这一范围内时，优选范围为，H1/H4为0.2-0.7。

实施例16，

进一步地，本实施例中的换热空腔112内可以填充换热流体(如水、气体等)，而缓冲空腔122内则可填充有空气、隔热件和相变材料中的至少一种，本实用新型优选空气，以能够充分压缩变形。

实施例17，

与上述任一实施例不同的是，在本实施例中，上述换热层11以及缓冲层12可以是以同一连接壁衔接，即换热层11与缓冲层12共用一个壁，如此，缓冲层11的第二隔板可以直接抵靠上述连接壁，更加靠近换热层，能够实现有效的缓冲效果，另外，第二隔板与换热层抵靠，在截面相同的情况下，传热效果也更好。

当然，在其他实施例中也存在缓冲层以及换热层是相互贴合，但是不共用一个壁，可以是各自均具有连接壁，然后以连接壁相互贴合的方式来实现，但是在这样的情况下，缓冲层以及换热层之间形成的壁会比较厚，换热板整体厚度较厚，不利于缓冲层的传热。

实施例18，

在本实施例中，提供一种电池装置，参见图1、图2以及图3,所示的电池装置为电池组20，包括至少两个电池，电池表面积最大的面为电池大面，上述任一实施例中的换热板10，相邻两个电池的电池大面设有换热板10，换热板10的换热层11与其中一个电池的电池大面贴合；换热板10的缓冲层12与相邻的另一个电池的电池大面贴合。

与上述各个实施例不同的是，在装配时，可以优选的将换热板10的换热层11与电池大面贴合，电池大面为电池表面积最大的面，其与换热层11有较大的接触面积，在换热时，通过将换热板10的换热层11与电池的大面贴合，可以实现较大面积的换热，进而提高换热效率，实现电池的有效热交换。

换热板10在电池组20中应用后，具有的换热层11以及缓冲层12均能实现上述任一实施例中相同的效果，在此不再详细赘述。

本实施例中，以单体电池为方壳电池为例，为方壳电池为例，方壳电池具有上下两个端面、以及前后、左右四个侧面，四个侧面围设在两个端面的四周并相互衔接，在该六个面中，表面积最大的面即为电池大面，其与换热区11有较大的接触面积，在换热时，通过将换热板10的换热层11与电池的大面贴合，可以实现较大面积的换热，进而提高换热效率，实现电池的有效热交换。

当然，在电池为圆柱电池时，圆柱电池为圆柱体结构，在这种结构情况下，圆柱电池的大面可以是为圆柱体的外周面，在这样的结构基础上，换热板可以设置于与圆柱体的外周面相匹配的结构与圆柱电池进行贴合。

实施例19，

在本实施例中提供一种电池装置，且电池装置为电池包，包括任一项实施例中的电池组20以及电池箱体，将电池组20安装于所述电池箱体内，应用上述实施例1的电池组20的电池包具有与上述任一实施例相同的技术效果，具体在此不在详细赘述。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热板(10)，其特征在于，所述换热板(10)具有在第一方向上分布的换热层(11)以及缓冲层(12)，所述换热层(11)内设有多个第一隔板(111)；多个第一隔板(111)在第二方向上间隔分布；所述第一方向和所述第二方向相互垂直，相邻两个所述第一隔板(111)之间形成换热空腔(112)，所述换热空腔(112)用于通过换热介质进行换热；所述缓冲层(12)内设有多个第二隔板(121)；多个第二隔板(121)在所述第二方向上间隔分布；相邻两个所述第二隔板(121)之间形成缓冲空腔(122)，所述缓冲空腔(122)用于通过变形吸收换热板受力以缓冲换热板受力；所述第二隔板(121)的厚度为H1，所述缓冲层(12)在所述第二方向上的高度为H2，所述H1/H2为0.0016-0.014。

2.如权利要求1所述的换热板(10)，其特征在于，所述H1/H2为0.0027-0.006。

3.如权利要求1所述的换热板(10)，其特征在于，所述缓冲空腔(122)的厚度为H3,所述H1/H3为0.025-0.4。

4.如权利要求3所述的换热板(10)，其特征在于，所述H1/H3为0.03-0.16。

5.如权利要求1所述的换热板(10)，其特征在于，所述第一隔板(111)的厚度为H4，所述H1/H4为0.1-0.9。

6.如权利要求5所述的换热板(10)，其特征在于，所述H1/H4为0.2-0.7。

7.如权利要求1所述的换热板(10)，其特征在于，各个所述换热空腔(112)内填充有换热流体；各个所述缓冲空腔(122)内填充有空气、隔热件和相变材料中的至少一种。

8.如权利要求1所述的换热板(10)，其特征在于，所述换热层(11)以及所述缓冲层(12)以同一连接壁衔接。

9.一种电池装置，其特征在于，包括，

至少两个电池；所述电池表面积最大的面为电池大面；

如权利要求1-7任一项所述的换热板(10)，所述至少两个电池在所述第一方向上依次排布；相邻两个所述电池的电池大面之间设有换热板(10)，所述换热板(10)的换热层(11)与其中一个所述电池的电池大面贴合；所述换热板(10)的缓冲层(12)与相邻的另一个所述电池的电池大面贴合。

10.如权利要求9所述的电池装置，其特征在于，所述电池为方壳电池，所述方壳电池具有两个端面以及四个侧面，四个侧面连接于两个端面之间，且四个侧面相互衔接；两个所述端面以及四个所述侧面中表面积最大的面为电池大面。

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