CN219800833U - 一种热管理组件及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池热管理技术领域，具体涉及一种热管理组件及电池包。一种热管理组件，包括板件本体，板件本体包括第一板件；第一板件包括若干第一弧板和若干第一过渡板依次间隔设置且首尾连接形成的板状构件；沿第一板件长度方向上，位于板件本体两端的第一弧板的弧长小于位于中部位置的第一弧板的弧长；此结构的热管理组件，应用于一种电池包。本实用新型的一种热管理组件，设置了若干个弧长不同的第一弧板，以适配不同位置且工作温度不一致的电芯，从而改变不同温度的电芯和热管理组件的接触面积，以此减小不同位置的电芯之间的温差，提高电芯及电池组的使用寿命；此电池包，提高了电池组使用寿命。

Description

一种热管理组件及电池包

技术领域

本实用新型涉及一种电池热管理技术领域，特别是一种热管理组件及电池包。

背景技术

动力电池是电动汽车的核心部件之一，其充放电是以电化学反应为基础，因此电池的安全、性能和寿命与温度密切相关。而随着电动汽车技术的飞速发展，提高汽车各部分配件的性能以及确保各部分配件的工作环境也成为了重中之重。

在电动汽车的快速发展过程中，对其储能元件电池的使用寿命和充放电速率要求也越来越高，但是电动汽车电池组长时间工作在比较恶劣的热环境中，将缩短电池使用寿命、降低电池性能。因此，为了动力电池保持正常工作，需要将其温度控制在一定温度范围内，才能保证性能和寿命，如铅酸电池温度在35～40℃之间，氢镍电池在0～40℃之间，锂离子电池在-20～75℃之间。

目前市面上主流的电芯类型包括圆柱电芯、方形电芯和软包电芯，大圆柱电池或是方形电芯在充放电过程中会产生热量，并通过在热管理组件中流动的冷却液将热量带走，或者在低温的环境下电芯温度较低时，通过热管理组件中的冷却液对电芯进行加热。

但是由于热管理组件进出口冷却液存在温差，且越靠近中部电芯散热越差等因素的影响，使得电芯温度一致性较差，致使电池箱内温度场呈现长久不均匀分布的状态，造成各电池模块、单体性能的不均衡，严重影响了电芯的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对已有技术中热管理组件冷却电芯时，电芯温度相差过大，从而导致电芯使用寿命较低这一问题，提供一种热管理组件及电池包。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种热管理组件，包括板件本体，所述板件本体包括第一板件；

所述第一板件为若干第一弧板和若干第一过渡板依次间隔首尾连接形成的板状构件；

沿所述第一板件长度方向上，位于所述板件本体两端的所述第一弧板的弧长小于位于中部位置的所述第一弧板的弧长。

使用热管理组件进行电芯的冷却，是在热管理组件中注入冷却液，且使其于板件本体内部流动，通过热传导的方式，带走电芯的热量。冷却液进入热管理组件后，在热管理组件进口处，由于冷却液和电芯温差较大，冷却液通过热传导带走了电芯的大部分热量，同时冷却液温度升高，随着冷却液的流动，冷却后面的电芯时，根据热平衡原理，冷却液所能吸收的热量会越来越少。

且根据热仿真云图，可以得知布设于热管理组件一侧的电芯，在热管理组件中段，相较于热管理组件两端的电芯，散热效果较差，从而导致其温度较高，但是冷却液在流经处于中心位置的电芯之前，已达到一个较高的温度，并不利于位于中部位置以及靠近出液端的电芯降温。因此，现有的热管理组件，在降温后仅能使所有电芯保持在一个正常工作温度内后，但是不同位置的电芯，其工作温度相差仍旧过大。

鉴于此，设置了一种热管理组件，此热管理组件上设有若干第一弧板和第一过渡板间隔设置且首尾顺次连接所形成的第一板件。同时，所有第一弧板的弧长自两端向中部逐渐增大。此处所指的弧长，是指第一弧板和电芯相贴合后的接触长度。

设于热管理组件一侧或是两侧上不同位置的电芯，其工作温度的变化规律，设置了弧长不同的第一弧板，与温度较高的电芯所对应的第一弧板，弧长较大，与电芯的接触面积较大；与温度较低的电芯所对应的第一弧板，弧长较短，与电芯的接触面积较小；从而达到温度较高的电芯，降温较多，温度较低的电芯，降温较少，以此减小降温后分布在电池组内的不同位置的电池之间的温差。

根据不同位置电芯的工作温度，改变所适配的第一弧板弧长，以减小不同位置电芯的温差。其原理为：以第一弧板与电芯相切为例：第一弧板直径越大时，与电芯之间的接触弧长必然要小于直径较小的第一弧板与电芯之间的接触弧长。也就是说直径较小的第一弧板与电芯的接触面积大于直径较大的第一弧板与电芯的接触面积，由于所有第一弧板高度一致，因此，可将不同的接触面积转化为弧长进行概述。此种针对每一侧电芯温度的变化对应制作的第一弧板，降温效果更佳。

由上述可知，相较于现有冷板在进行电芯降温后，不同位置的电芯温度相差过大，从而导致电芯使用寿命较低而言，本实用新型的一种热管理组件，设置了若干个弧长不同的第一弧板，以适配不同位置且工作温度不一致的电芯，从而改变不同温度的电芯和热管理组件的接触面积，使冷却液在热管理组件中流动对电芯降温时，减小不同位置的电芯之间的温差，从而提高电芯及电池组的使用寿命。

作为本实用新型的优选方案，每个所述第一弧板的内弧面用于接触电芯表面，所述第一弧板的弧长沿所述板件本体长度方向自中部向两端逐渐减小。

所述第一弧板弧长的变化，从实质上来说，是所述第一弧板和所述电芯在接触面积上的变化。

若是将其化为更加具体的一个参数，由于弧长的计算与弧面的半径或者直径有关，因此，在所有所述第一弧板高度不变的基础上，改变所有所述第一弧板内弧面的直径，即可改变所述第一弧板与所述电芯之间的接触面积，实现不同温度的电芯与直径不同的所述第一弧板相适配。也就是说，在弧长定义为所述第一弧板的内弧面与电芯的接触弧长时，直径越小的所述第一弧板，与电芯的接触弧长越长。

作为本实用新型的优选方案，所述板件本体还包括第二板件，所述第一板件和所述第二板件相对平行设置。

所述热管理组件两侧的所述电芯，若是其不同位置的电芯温度分布趋势相似，那么根据仿真得到的所述第一板件和所述第二板件，其波形相同，且二者呈相对平行设置，从而形成两侧均可以实现电芯冷却的热管理组件。

作为本实用新型的优选方案，所述第二板件包括若干第二弧板和若干第二过渡板首尾连接形成的板状构件，所有所述第二弧板和所有所述第二过渡板间隔设置。

所述第二板件与所述第一板件的组成方式一致，且所述第二弧板和所述第一弧板形式一致，所述第二过渡板与所述第一过渡板形式相同、尺寸不同，且所述第二过渡板与所述第一过渡板均为弧形板件。

作为本实用新型的优选方案，所述第一弧板设于所述第二过渡板内弧面一侧，所述第一过渡板设于所述第二弧板外周面一侧。

所述板件本体为波浪形板件，所述第一弧板和所述第二弧板均为薄壁状板件，且由于所述第一板件和所述第二板件错位设置，因此，所述第一弧板设于所述第二过渡板内弧面一侧，所述第一过渡板设于所述第二弧板外周面一侧。

作为本实用新型的优选方案，沿所述板件本体长度方向，所述第一弧板内弧面的直径自所述第一板件两端向中部减小，所述第二弧板内弧面的直径自所述第二板件中部向两端增大。

设于所述热管理组件一侧或是两侧的所述电芯，其温度变化规律大多是从中部自两端减小，为了带走温度较高的所述电芯更多热量，与温度较高的所述电芯贴合的所述第一弧板或是所述第二弧板，与所述电芯的接触面积较大，即：所述第一弧板和所述第二弧板的直径较小。因此，可以得知，沿所述板件长度方向，所述第一弧板和所述第二弧板的直径从中部向两端顺次增大。

作为本实用新型的优选方案，所有所述第一弧板平滑过渡连接，所有所述第二弧板平滑过渡连接。

作为本实用新型的优选方案，所述板件本体还包括第三板件，所述第一板件和所述第二板件设于所述第三板件两侧，所述第三板件沿所述板件本体长度方向延伸设置，且两端分别与所述第一板件、所述第二板件固接以围合形成流道。

两个所述第三板件结合所述第一板件和所述第二板件，构成一个四面封闭的腔体，且所述第一板件和所述第二板件位于所述腔体左右两侧。且所述板件本体为金属薄壁腔体，具体点说，所述流道设于薄壁腔体内的空腔中。将所述板件本体设置为薄壁腔体，是为了提高所述热管理组件的冷却效率，增大冷却液的流量，从而更好的达到给所述电芯降温的目的。且所述板件本体设置为薄壁腔体后，由于电池能量密度较大，因此对所述板件本体的材质有着一定的要求，但是部分轻质的高密度材料经济成本较高，因此，所述板件本体的材质可选择高强度、高密度的铝合金材料，或是其余强度和高度均符合所述板件本体要求的材质。

作为本实用新型的优选方案，所述板件本体外侧壁设有用于导热或阻燃的导热片。

所述导热片设于所述电芯与所述热管理组件之间，从而提高所述热管理组件降温的效率。

一种电池包，包括液冷模块及若干圆柱电芯，所述液冷模块包括若干上述的热管理组件；所有所述热管理组件并排间隔设置，所述圆柱电芯电芯设于两个相邻冷板之间，每个所述圆柱电芯外周面与相邻两个所述热管理组件内弧面均贴合。

本实用新型的一种电池包，采用了上述的热管理组件，从而提高了电池组中所有电芯的均温性，达到高效冷却电池包的目的。

所述热管理组件包括所述第一板件和所述第二板件，所述第一板件和所述第二板件的距离为壁厚。所述圆柱电芯两侧的所述热管理组件，是根据不同位置的电芯温度分布趋势设置，但是考虑到所述圆柱电芯之间的温度差异较大，那么根据仿真得到的所述圆柱电芯的温度分布趋势，确定所述热管理组件的壁厚或是所述热管理组件的直径，以此减小所有所述圆柱电芯在降温后的温差。

同时，同一列所述圆柱电芯两侧的所述热管理组件，其壁厚或是直径可以根据电芯的温度分布趋势，进行选择。也就是说，相邻的两列所述热管理组件，可选择直径相同或是壁厚相同的所述热管理组件，也可选择直径不同或壁厚不同的两个热管理组件。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的一种热管理组件，设置了若干个弧长不同的第一弧板，以适配不同位置且工作温度不一致的电芯，从而改变不同温度的电芯和热管理组件的接触面积，使冷却液在热管理组件中流动对电芯降温时，减小不同位置的电芯之间的温差，从而提高电芯及电池组的使用寿命。

2、本实用新型的一种电池包，采用了上述的热管理组件，从而提高了电池组中所有电芯的均温性，达到高效冷却电池包的目的。

附图说明

图1为本实用新型一种热管理组件结构示意图；

图2为本实用新型一种热管理组件的俯视图；

图3为本实用新型图2中A处放大局部结构示意图；

图4为本实用新型一种热管理组件设置第二弧板的结构示意图；

图5为本实用新型一种热管理组件原理图；

图6为本实用新型一种热管理组件冷却电芯结构示意图；

图7为本实用新型一种热管理组件设置导热片结构示意图；

图8为本实用新型一种电池包结构示意图；

图9为本实用新型一种电池包中液冷模块的结构示意图；

图10为本实用新型一种电池包俯视图。

图中标记：10-热管理组件，1-板件本体，11-第一板件，111-第一弧板，112-第一过渡板，12-第二板件，121-第二弧板，122-第二过渡板，13-第三板件，20-圆柱电芯，2-导热片，30-液冷模块，3-出液端，4-进液端，5-腔体。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

使用热管理组件10进行电芯的冷却，是在热管理组件10中注入冷却液，且使其于板件本体1内部流动，通过热传导的方式，带走电芯的热量。冷却液进入热管理组件10后，在热管理组件10进口处，由于冷却液和电芯温差较大，冷却液通过热传导带走了电芯的大部分热量，同时冷却液温度升高，随着冷却液的流动，冷却后面的电芯时，根据热平衡原理，冷却液所能吸收的热量会越来越少。

且根据热仿真云图，可以得知布设于热管理组件10一侧的电芯，在热管理组件10中段，相较于热管理组件10两端的电芯，散热效果较差，从而导致其温度较高，但是冷却液在流经处于中心位置的电芯之前，已达到一个较高的温度，并不利于位于中部位置以及靠近出液端3的电芯降温。因此，现有的热管理组件10，在降温后仅能使所有电芯保持在一个正常工作温度内后，但是不同位置的电芯，其工作温度相差仍旧过大。

鉴于此，设置了一种新的热管理组件10，如图1所示，一种热管理组件10，包括板件本体1，板件本体1包括第一板件11；第一板件11包括若干第一弧板111和若干第一过渡板112首尾连接形成的板状构件，所有第一弧板111和所有第一过渡板112间隔设置；沿第一板件11长度方向上，位于板件本体1两端的第一弧板111的弧长小于位于中部位置的第一弧板111的弧长。

如图2、图3、图4所示，此种热管理组件10上设有若干第一弧板111和第一过渡板112间隔设置且首尾顺次连接所形成的第一板件11。同时，所有第一弧板111的弧长自两端向中部逐渐增大。此处所指的弧长，是指第一弧板111和电芯相贴合后的接触长度。

根据相邻两个热管理组件10不同位置的电芯，其工作温度的变化规律，设置了弧长不同的第一弧板111，与温度较高的电芯所对应的第一弧板111，弧长较大，与电芯的接触面积较大；与温度较低的电芯所对应的第一弧板111，弧长较短，与电芯的接触面积较小；从而达到温度较高的电芯，降温较多，温度较低的电芯，降温较少，以此减小降温后分布在电池组内的不同位置的电池之间的温差。

此外，每个第一弧板111的内弧面用于电芯与板件本体1相互适配时接触电芯表面，第一弧板111的直径沿板件本体1长度方向自中部向两端逐渐减小。第一弧板111弧长的变化，从实质上来说，是第一弧板111和电芯在接触面积上的变化。在所有第一弧板111高度不变的基础上，改变所有第一弧板111的直径，即可改变第一弧板111与电芯之间的接触面积，实现不同温度的电芯与直径不同的第一弧板111相适配。

根据不同位置电芯的工作温度，改变所适配的第一弧板111弧长，以减小不同位置电芯的温差。如图5所示，其原理为：以第一弧板111与电芯相切为例：第一弧板111内弧面直径越大时，与电芯之间的接触弧长必然要小于内弧面直径较小的第一弧板111与电芯之间的接触弧长。也就是说内弧面直径较小的第一弧板111与电芯的接触面积大于内弧面直径较大的第一弧板111与电芯的接触面积，由于所有第一弧板111高度一致，因此，可将不同的接触面积转化为弧长进行概述。此种针对每一侧电芯温度的变化对应制作的第一弧板111，降温效果更佳。

此原理表现在电芯与热管理组件10之间的接触时，其形式如图6所示，冷却液自进液端4流入，随后自出液端3流出。根据理论关系，D1应当与D5相等，但是冷却液在流经冷板的过程中，自身温度在不断升高，因此，靠近出液端3的第一弧板111的内弧面直径，小于靠近进液端4的第一弧板111内弧面直径，此时可以得知，在热管理组件10上，各个第一弧板111内弧面的直径大小关系为：D1>D2>D5>D4>D3，第二弧板121的内弧面直径大小关系则为：D6>D7>D10>D9>D8。第二弧板121同理。

为了形成两侧均可以实现电芯冷却的热管理组件10，板件本体1另一侧还设置有第二板件12，热管理组件10两侧的电芯，若是其不同位置的电芯温度分布趋势相似，那么根据仿真得到的第一板件11和第二板件12，其波形相同、振幅相同，且二者呈相对平行设置。

板件本体1还包括第三板件13，第一板件11和第二板件12设于第三板件13两侧，第三板件13沿板件本体1长度方向延伸设置，且两端分别与第一板件11、第二板件12固接以围合形成流道。

通俗的说，两个第三板件13结合第一板件11和第二板件12，构成一个四面封闭的金属薄壁腔体5的板件本体1，且第一板件11和第二板件12位于腔体5左右两侧，流道置于板件本体1内。

将板件本体1设置为薄壁腔体5，是为了提高热管理组件10的冷却效率，增大冷却液的流量，从而更好的达到给电芯降温的目的。且板件本体1设置为薄壁腔体5后，由于电池能量密度较大，因此对板件本体1的材质有着一定的要求，但是部分轻质的高密度材料经济成本较高，因此，板件本体1的材质可选择高强度、高密度的铝合金材料，或是其余强度和高度均符合板件本体1要求的材质。

如图7所示，为了提高冷却效率的另外一个方式，是在电芯与热管理组件10之间，设置导热片2，从而提高热管理组件10降温的效率。

第二板件12与第一板件11的组成方式一致，包括若干第二弧板121和若干第二过渡板122首尾连接形成的板状构件，所有第二弧板121和所有第二过渡板122间隔设置。其中，第二弧板121和第一弧板111形式一致，第二过渡板122与第一过渡板112形式相同、尺寸不同，且第二过渡板122与第一过渡板112均为弧形板件。

板件本体1为波浪形板件，第一弧板111和第二弧板121均为薄壁状板件，且由于第一板件11和第二板件12错位设置，因此，第一弧板111设于第二过渡板122内弧面一侧，第一过渡板112设于第二弧板121外周面一侧。所有第一弧板111平滑过渡连接，所有第二弧板121平滑过渡连接。

此外，由于设于热管理组件10一侧或是两侧的电芯，其温度变化规律大多是从中部自两端减小，为了带走温度较高的电芯更多热量，与温度较高的电芯贴合的第一弧板111或是第二弧板121，与电芯的接触面积较大，即：第一弧板111和第二弧板121的直径较小。因此，可以得知，沿板件长度方向，第一弧板111和第二弧板121的内弧面直径从中部向两端顺次增大。

本实施例的有益效果：本实用新型的一种热管理组件10，设置了若干个弧长不同的第一弧板111，以适配不同位置且工作温度不一致的电芯，从而改变不同温度的电芯和热管理组件10的接触面积，使冷却液在热管理组件10中流动对电芯降温时，减小不同位置的电芯之间的温差，从而提高电芯及电池组的使用寿命。

实施例2

一种电池包，如图8所示，包括液冷模块30及若干圆柱电芯20，如图9所示，液冷模块30包括若干实施例1的热管理组件10；如图10所示，所有热管理组件10并排间隔设置，圆柱电芯20设于两个相邻热管理组件10之间，每个圆柱电芯20外周面与相邻两个热管理组件10内弧面均贴合。热管理组件10包括第一板件11和第二板件12，第一板件11和第二板件12的距离为壁厚。

圆柱电芯20两侧的热管理组件10，是根据不同位置的电芯温度分布趋势设置，但是考虑到圆柱电芯20之间的温度差异较大，那么可根据仿真得到的圆柱电芯20的温度分布趋势，确定热管理组件10的壁厚或是热管理组件10的直径，以此减小所有圆柱电芯20降温后的温差。

因此，同一列圆柱电芯20两侧的热管理组件10，其壁厚或是直径可以根据电芯的温度分布趋势，进行选择。也就是说，相邻的两列热管理组件10，可选择直径相同或是壁厚相同的热管理组件10，也可选择直径不同或壁厚不同的两个热管理组件10。

同时，热管理组件10两端分别设有出液端3和进液端4，液冷模块30的所有出液端3并联，液冷模块30的所有进液端4并联。

冷却液自进液端4进入热管理组件10，流经热管理组件10并带走与所有热管理组件10相贴的圆柱电芯20上的热量，实现热交换，随后自出液端3流出。

本实施例的有益效果：本实用新型的一种电池包，采用了上述的热管理组件10，从而提高了电池组中所有圆柱电芯20的均温性，达到高效冷却电池包的目的。

以上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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热管理组件，其特征在于，包括板件本体(1)，所述板件本体(1)包括第一板件(11)；

所述第一板件(11)为若干第一弧板(111)和若干第一过渡板(112)依次间隔首尾连接形成的板状构件；

沿所述第一板件(11)长度方向上，位于所述板件本体(1)两端的所述第一弧板(111)的弧长小于位于中部位置的所述第一弧板(111)的弧长。

2.根据权利要求1所述的一种热管理组件，其特征在于，每个所述第一弧板(111)的内弧面用于接触电芯表面；

所述第一弧板(111)的弧长沿所述板件本体(1)长度方向自中部向两端逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的一种热管理组件，其特征在于，所述板件本体(1)还包括第二板件(12)，所述第一板件(11)和所述第二板件(12)相对平行设置。

4.根据权利要求3所述的一种热管理组件，其特征在于，所述第二板件(12)包括若干第二弧板(121)和若干第二过渡板(122)首尾连接形成的板状构件，所有所述第二弧板(121)和所有所述第二过渡板(122)间隔设置。

5.根据权利要求4所述的一种热管理组件，其特征在于，所述第一弧板(111)设于所述第二过渡板(122)内弧面一侧，所述第一过渡板(112)设于所述第二弧板(121)外周面一侧。

6.根据权利要求4所述的一种热管理组件，其特征在于，沿所述板件本体(1)长度方向，所述第一弧板(111)内弧面的直径自所述第一板件(11)两端向中部逐渐减小，所述第二弧板(121)内弧面的直径自所述第二板件(12)中部向两端逐渐增大。

7.根据权利要求4所述的一种热管理组件，其特征在于，所有所述第一弧板(111)平滑过渡连接，所有所述第二弧板(121)平滑过渡连接。

8.根据权利要求3所述的一种热管理组件，其特征在于，所述板件本体(1)还包括第三板件(13)，所述第一板件(11)和所述第二板件(12)设于所述第三板件(13)两侧，所述第三板件(13)沿所述板件本体(1)长度方向延伸设置，且两端分别与所述第一板件(11)、所述第二板件(12)固接以围合形成流道。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种热管理组件，其特征在于，所述板件本体(1)外侧壁设有用于导热或阻燃的导热片(2)。

10.一种电池包，其特征在于，包括液冷模块(30)及若干圆柱电芯(20)，所述液冷模块(30)包括若干如权利要求1-9任一所述的热管理组件(10)；

所有所述热管理组件(10)并排间隔设置，所述圆柱电芯(20)设于两个相邻所述热管理组件(10)之间，每个所述圆柱电芯(20)外周面与相邻两个所述热管理组件(10)内弧面均贴合。