CN219778992U - 液冷装置、电池包及储能电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液冷装置、电池包及储能电源，涉及电池技术领域，所述液冷装置包括多个冷却袋以及分别与各个所述冷却袋相连通的进液管和回液管；所述冷却袋上设置有进液口和出液口，所述进液管中的冷却液通过所述进液口流入对应所述冷却袋内，冷却袋内设有分隔壁，所述分隔壁将所述冷却袋内部空间分隔形成第一冷却通道和第二冷却通道，所述冷却袋在冷却液流入后膨胀并与待散热面接触，冷却液在所述冷却袋内流动并通过热交换对待散热面进行冷却，携带待散热面产生的热量从所述出液口流入所述回液管内。所述电池包是将上述液冷单元设于电池模组顶面，对电池模组顶面进行冷却，防止电池包在充放电过程中极柱出现过温现象，影响安全性。

Description

液冷装置、电池包及储能电源

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种液冷装置、电池包及储能电源。

背景技术

在电池充放电过程中，电池内部会进行一系列电化学反应以实现能量的储存和释放并产生大量的热，使得电池温度迅速上升。温度是影响电池高效工作的关键因素。温度过高会加速电池老化，影响电池使用寿命，严重时还会出现自燃和爆炸等热失控现象。因此，在电池设计中，散热系统的设计必不可少的，电池散热系统一般分为风冷、相变冷却和液冷。

风冷系统结构简单，成本低，但导热系数小，依靠风冷所能带走的热量较少，很难满足电池包大倍率放电下所需的散热要求。相变材料冷却换热效率很高，可以有效的带走热量，但成本高，技术不成熟，限制了其实际实用。液冷具有更高的导热系数和比热容，散热效果更强，针对电池包大倍率放电工况，在工程应用中更适合采用液冷系统进行冷却。

发明人发现：现有部分液冷方式存在一定的局限性，冷却效果不佳。示例性地，部分液冷方式主要是将具有内部流道的液冷板与电池包的底部或侧面接触，通过冷却液在内部流道内流动实现对电池的降温。然而，液冷板与电池包的表面通常为刚性接触，容易存在空气间隙，影响冷却效果。

实用新型内容

因此，本实用新型主要解决的技术问题在于提供一种散热性能更好的液冷装置、具有该液冷装置的电池包及储能电源。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种液冷装置，包括多个冷却袋以及分别与各所述冷却袋相连通的进液管和回液管，所述多个冷却袋用于与待散热面对应设置；所述冷却袋上设置有进液口和出液口，所述进液口与所述进液管相连通，所述出液口与所述回液管相连通，所述冷却袋能够在冷却液流入后膨胀并与所述待散热面接触；所述冷却袋内设有分隔壁，所述分隔壁将所述冷却袋内部空间分隔形成第一冷却通道和第二冷却通道，所述进液口和所述出液口分别设于所述第一冷却通道和所述第二冷却通道的同一端，所述第一冷却通道和所述第二冷却通道于远离所述进液口和所述出液口的另一端设有连接通道。

进一步地，所述进液管和所述回液管用于设置于所述待散热面的一侧，和/或，所述待散热面设置有电池的极柱。

进一步地，多个所述冷却袋在靠近所述待散热面的一侧上设有与所述待散热面上的多个凹部一一对应的多个凸部；所述凸部在冷却液流入后膨胀并与对应的凹部接触。

进一步地，所述第一冷却通道和第二冷却通道平行设置，和/或，所述连接通道呈半圆形设置。

此外，本实用新型还提供了一种电池包，包括电池模组及本申请任一实施例所述的液冷装置，所述待散热面为所述电池模组设置有电池的极柱的顶面。

进一步地，所述电池模组的顶面上于相邻所述极柱之间形成有凹部，所述冷却袋在靠近所述待散热面的一侧上设有与所述凹部对应的凸部。

进一步地，所述电池模组包括多个电芯和多个电连接片，多个所述电芯阵列排布，且多个所述电芯通过多个所述电连接片连接。

更进一步地，多个所述电连接片包括多个第一电连接片、至少一个第二电连接片、至少一个第三电连接片和至少一个第四电连接片；所述第一电连接片用于连接同排相邻设置的两个电芯其中一者的正极极柱和另一者的负极极柱；所述第二电连接片用于连接同列且首列和/或尾列相邻设置的两个电芯其中一者的正极极柱和另一者的负极极柱；所述第三电连接片用于连接其中一个电芯的正极极柱并引出所述电池模组的正极输出端；所述第四电连接片用于连接其中一个电芯的负极极柱并引出所述电池模组的负极输出端；所述正极输出端和所述负极输出端位于所述电池模组的同一侧,所述进液管和所述回液管位于所述电池模组远离所述正极输出端和所述负极输出端的另一侧。

进一步地，所述电池包还包括压板，所述压板安装在所述液冷装置上远离所述待散热面的一侧。

最后，本实用新型还提供了一种储能电源，包括本申请任一实施例所述的电池包。

相比现有技术，本申请的技术效果如下：液冷装置设置为包括多个冷却袋与待散热面接触，利用冷却液流入冷却袋后使得冷却袋膨胀的特性，减少了液冷装置与待散热面之间的空气间隙，使得液冷单元更好的与待散热面相贴合，提高了冷却效果；且冷却袋内通过分隔壁将内部空间分隔形成第一冷却通道和第二冷却通道，且第一冷却通道和第二冷却通道通过连接通道连通，多个冷却袋的进液口和出液口位于第一冷却通道和第二冷却通道的同一端，使得冷却袋沿其长度方向可以保持均衡的散热效率，有利于提升对待散热面的整体散热效果。

附图说明

图1为本实用新型液冷装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型冷却袋的主视图；

图3为本实用新型冷却袋的剖视结构示意图；

图4为本实用新型电池包的整体结构示意图；

图5为本实用新型电池包的主视图；

图6为本实用新型电池模组的整体结构示意图；

图7为本实用新型电池模组的俯视示意图；

图8为本实用新型储能电源的结构示意图。

附图标号说明：

100、液冷装置；

110、冷却袋；1101、进液口；1102、出液口；1103、分隔壁；1104、第一冷却通道；1105、第二冷却通道；1106、连接通道；1107、凸部；120、进液管；130、回液管；

200、电池模组；

210、电芯；220、电连接片；2201、第一电连接片；2202、第二电连接片；2203、第三电连接片；2204、第四电连接片；230、正极输出端；240、负极输出端；

300、压片；

400、壳体。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本实用新型技术方案做进一步的详细阐述。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，并不是旨在于限制本实用新型。在以下描述中，涉及到“一些实施例”的表述，其描述了所有可能实施例的子集，但是应当理解的是，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

另需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请结合参照附图1至附图3，本申请一实施例提供一种液冷装置100，包括多个冷却袋110以及分别与各个冷却袋110相连通的进液管120和回液管130。其中，多个冷却袋110用于与待散热面对应设置，也即，可以给待散热面散热。示例性地，进液管120和回液管130可以设置于待散热面的一侧，也即，设置在同一侧。

冷却袋110上设置有进液口1101和出液口1102，进液口1101与进液管120相连通，出液口1102与回液管130相连通。因此，流入进液管120中的冷却液可以通过进液口1101流入对应的冷却袋110内，从而使得冷却袋110在冷却液流入后发生膨胀并与待散热面接触。可理解，冷却液在冷却袋110内流动时可以通过热交换对待散热面进行冷却，从而携带待散热面产生的热量从出液口1102流回回液管130。

示例性地，每一个冷却袋110上对应设置有一个进液口1101和一个出液口1102，并且，多个进液口1101均与同一个进液管120相连通，多个出液口1102均与同一个回液管130相连通。同时，进液管120和回液管130可以与液冷循环装置相连通，例如，液冷循环装置可以包括循环泵和冷却水箱，一方面，循环泵可以将冷却水箱中的冷却液驱动至进液管120，另一方面，冷却水箱可以具备液体冷却的功能，因此冷却水箱可以接收回液管130流回的冷却液并进行冷却。需说明，循环泵和冷却水箱可以采用现有技术中已知的技术方案，本申请实施例不再详细叙述。在实际工作过程中，经液冷循环装置冷却后的冷却液进入进液管120后，再经过各个进液口1101分配至各个冷却袋110。当冷却液流入冷却袋110后，冷却液填充满冷却袋110而使得冷却袋110发生膨胀而与待散热面保持紧密接触。因此，冷却液在冷却袋110内流动，也即从进液口1101流向出液口1102的过程中，与待散热面发生热交换，实现对待散热面的降温。在热交换后，冷却液的温度升高，经过出液口1102流出汇集在回液管130后，进入外部液冷循环装置对升温后的冷却液进行降温处理。

在本申请实施例中，冷却袋110内设有分隔壁1103，分隔壁1103将冷却袋110内部空间分隔形成第一冷却通道1104和第二冷却通道1105。进液口1101和出液口1102分别设于第一冷却通道1104和第二冷却通道1105的同一端，第一冷却通道1104和第二冷却通道1105于远离进液口1101和出液口1102的另一端设有连接通道1106。

需先说明，发明人还发现：现有技术中的部分液冷板为了增强散热性能，会延长内部流道的长度。但从进液口流入的冷却液，其液温会随着在内部流道中的流动而逐步升高(热交换导致)，而过长的内部流道会导致越靠近出液口处的冷却液的液温过高，从而造成散热不均衡的问题。

为此，在本申请实施例中，分隔壁1103的作用是将冷却袋110内部空间分隔形成并列设置的第一冷却通道1104和第二冷却通道1105，并且第一冷却通道1104和第二冷却通道1105分别沿冷却袋110的长度方向延伸，例如如图3所示，分隔壁1103可以设置在冷却袋110的中心轴线上以形成如图中所示的两个冷却通道。基于此，冷却液依次经过进液管120、进液口1101、第一冷却通道1104、连接通道1106、第二冷却通道1105、出液口1102、回液管130而完成与待散热面的一次热交换。可理解，冷却液在冷却袋110内的流动过程中，第一冷却通道1104中的冷却液、连接通道1106中的冷却液以及第二冷却通道1105中的冷却液可以进行热交换，使得冷却袋110中不同位置处冷却液的温度接近一致，从而使得与冷却袋110接触的待散热面的表面温度均衡，也即与现有技术相比，本申请实施例对待散热面的散热更为均衡。

在一实施例中，如图3所示，第一冷却通道1104和第二冷却通道1105平行设置，且连接通道1106呈半圆形设置。示例性地，分隔壁1103与冷却袋110的内表面可以一体成型。

在一实施例中，多个冷却袋110在靠近待散热面的一侧上设有与待散热面上的多个凹部一一对应的多个凸部1107，其中，凸部1107在冷却液流入后膨胀并与对应的凹部接触。示例性地，凸部1107内的空间与冷却袋110的内部空间连通，冷却液填充满冷却袋110的同时，部分冷却液流入凸部1107内而使得凸部1107膨胀，使得凸部1107可以填充于待散热面上的对应凹部的位置处，保持与凹部的位置处的表面的紧密接触。

具体地，部分待散热面并不完全平整，因此当冷却袋被应用于此时，冷却袋与待散热面的接触可能会存在间隙，影响冷却效果。因此，本实用新型实施例中，在冷却袋110靠近待散热面的一面上设有多个凸部1107，可以使得冷却袋110在流入冷却液膨胀后，更好的与待散热面接触，减少待散热面与冷却袋110之间的空气间隙，提高冷却效果。凸部1107的数量和位置可以与待散热面上凹部的数量和位置一一对应，以通过凸部1107针对性地填充于凹部内，保持对待散热面中设有凹部的位置的散热效率。以待散热面为电池包顶部设有电芯极柱的表面为例，相邻电芯的极柱之间会形成凹部，每一冷却袋110沿同排电芯的排列方向且对应覆盖于同排电芯的顶端，于电芯极柱之间的凹部设有一凸部1107，凸部1107膨胀后能够与电芯极柱的表面保持更好的贴合，提升对电芯极柱的散热效果。

示例性地，冷却袋110可以为柔性冷却袋，例如由具有导热性能的柔性碳素纤维材料(或其它适合的具有高强度、高韧性以及良好的软性和导热性能的材料)制成。冷却袋110采用具有良好强度、韧性、柔软性和导热性的柔性冷却袋，使其在冷却液填充后可与待散热面的复杂形状形成更良好的贴合，极大增加了有效冷却面积。已知的针对电池包进行散热的方式中，是通过在电池包的底部或者电池包的侧面设置水冷板，或者在相邻的电芯之间夹设水冷板，由于水冷板必须安装于电池包更为平整的表面，如底部或侧面，从而电池包的散热仅能在底部或者侧面位置，然而，部分电芯的极柱设置在电池包的顶部，并且电芯产生的热量主要集中在极柱所在部位，因此电池包在充放电过程中极柱可能会出现过温现象，影响安全性。相对于已知的针对电池包进行散热的方式而言，柔性冷却袋的设计，使得液冷装置可以布设于电池包设有极柱的顶部，通过冷却袋110内冷却液的热交换对电池模组的电芯极柱进行有效降温，防止了电池包在充放电过程中极柱出现过温现象，提高了电池包的使用安全性。

请结合参照附图4至附图7，本实用新型实施例还提供了一种电池包，包括电池模组200及上述所述的液冷装置100，待散热面是指所述电池模组200设置有电池的极柱的顶面，所述冷却袋110设于电池模组200顶面，所述冷却袋110在冷却液流入后膨胀并与所述电池模组200顶面上的极柱对应接触，冷却液在所述冷却袋110内流动并通过热交换对所述电池模组200顶面进行冷却。

上述电池包包括但不限于锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本实用新型实施例对此不作限定。电池包用于向用电装置提供电能。用电装置可以是储能电源、电动汽车、轮船、航天器等。例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。

进一步，所述电池模组200包括多个电芯210和多个电连接片220，多个所述电芯210阵列排布，且多个所述电芯210通过多个所述电连接片220连接，其中所述冷却单元的数量为电芯210排数的2倍。

优选地，多个所述电连接片220包括多个第一电连接片2201、至少一个第二电连接片2202、至少一个第三电连接片2203和至少一个第四电连接片2204；同排相邻设置的两个电芯210其中一者的正极极柱与另一者的负极极柱相邻，所述第一电连接片2201用于连接同排相邻设置的两个电芯210其中一者的正极极柱和另一者的负极极柱；同列相邻设置的两个电芯210其中一者的正极极柱与另一者的负极极柱相邻，所述第二电连接片2202用于连接同列且首列和/或尾列相邻设置的两个电芯210其中一者的正极极柱和另一者的负极极柱；所述第三电连接片2203用于连接其中一个电芯210的正极极柱并引出所述电池模组200的正极输出端230；所述第四电连接片2204用于连接其中一个电芯210的负极极柱并引出所述电池模组200的负极输出端240；所述正极输出端230和所述负极输出端240位于所述电池模组200的同一侧,且此侧与所述进液管120和所述回液管130所在侧相对设置，避免电池模组200的正极输出端230和负极输出端240与进液管120和回液管130在电池模组200的同一侧，使得安装不便，相互影响。

特别地，所述电池模组200的顶面上于相邻所述极柱之间形成有凹部，所述冷却袋110的所述凸部1107与所述凹部一一对应，当冷却袋110内填充冷却液时，所述凸部1107膨胀而凸伸于对应所述凹部内，从而与极柱形成更加贴合的接触。

所述电池包还包括压板300，所述压板300安装在所述液冷装置100上与所述凸部1107相对的一侧表面，也即，压板300装设于所述液冷装置100远离待散热面的一侧，其中压板300一方面可以对液冷装置100进行保护，防止外界对液冷装置100的损伤，另一方面也能使冷却袋110充液后往极柱的方向膨胀，即限制膨胀方向。

请结合参照附图8，本实用新型还提供了一种储能电源，所述储能电源包括壳体400和本实用新型任一实施例提供的电池包，壳体400内设置有容纳电池包的容腔。其中，所述壳体400的顶端设有与压板300装设的安装位，压板300与所述壳体400配合，将所述电池包稳定地装设于所述容腔内。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围以准。

Claims (10)

1.一种液冷装置，其特征在于，包括多个冷却袋以及分别与各所述冷却袋相连通的进液管和回液管，所述多个冷却袋用于与待散热面对应设置；所述冷却袋上设置有进液口和出液口，所述进液口与所述进液管相连通，所述出液口与所述回液管相连通，所述冷却袋能够在冷却液流入后膨胀并与所述待散热面接触；所述冷却袋内设有分隔壁，所述分隔壁将所述冷却袋内部空间分隔形成第一冷却通道和第二冷却通道，所述进液口和所述出液口分别设于所述第一冷却通道和所述第二冷却通道的同一端，所述第一冷却通道和所述第二冷却通道于远离所述进液口和所述出液口的另一端设有连接通道。

2.根据权利要求1所述的液冷装置，其特征在于，所述进液管和所述回液管用于设置于所述待散热面的一侧，和/或，所述待散热面设置有电池的极柱。

3.根据权利要求1所述的液冷装置，其特征在于，多个所述冷却袋在靠近所述待散热面的一侧上设有与所述待散热面上的多个凹部一一对应的多个凸部；所述凸部在冷却液流入后膨胀并与对应的凹部接触。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液冷装置，其特征在于，所述第一冷却通道和第二冷却通道平行设置，和/或，所述连接通道呈半圆形设置。

5.一种电池包，其特征在于，包括电池模组及如权利要求1-4中任一项所述的液冷装置，所述待散热面为所述电池模组设置有电池的极柱的顶面。

6.如权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池模组的顶面上于相邻所述极柱之间形成有凹部，所述冷却袋在靠近所述待散热面的一侧上设有与所述凹部对应的凸部。

7.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池模组包括多个电芯和多个电连接片，多个所述电芯阵列排布，且多个所述电芯通过多个所述电连接片连接。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，多个所述电连接片包括多个第一电连接片、至少一个第二电连接片、至少一个第三电连接片和至少一个第四电连接片；所述第一电连接片用于连接同排相邻设置的两个电芯其中一者的正极极柱和另一者的负极极柱；所述第二电连接片用于连接同列且首列和/或尾列相邻设置的两个电芯其中一者的正极极柱和另一者的负极极柱；所述第三电连接片用于连接其中一个电芯的正极极柱并引出所述电池模组的正极输出端；所述第四电连接片用于连接其中一个电芯的负极极柱并引出所述电池模组的负极输出端；所述正极输出端和所述负极输出端位于所述电池模组的同一侧,所述进液管和所述回液管位于所述电池模组远离所述正极输出端和所述负极输出端的另一侧。

9.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，还包括压板，所述压板安装在所述液冷装置上远离所述待散热面的一侧。

10.一种储能电源，其特征在于，包括如权利要求5-9中任一项所述的电池包。