CN219998346U - 一种ctp动力电池热管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池的技术领域。尤其涉及一种CTP动力电池热管理装置，包括外壳以及温控组件；外壳由底板以及围绕底板的侧板构成，内部形成有多个阵列分布的电芯放置空间；温控组件包括第一液冷板和第二液冷板组；第一液冷板内设置有底部流道，且第一液冷板覆盖至少一部分电芯放置空间在底板上的正投影；第二液冷板组包括多个第二液冷板，第二液冷板位于外壳内部，且与底板垂直；第二液冷板内设置有垂直流道，且第二液冷板伸入至相邻的两个电芯放置空间之间的间隙中与两个实时电芯放置空间内的电芯热交换。本发明能够高效且合理地对动力电池进行散热，并且本发明在寒冷工况下还能够对动力电池进行加热，使动力电池维持高效工作。

Description

一种CTP动力电池热管理装置

技术领域

本发明涉及电池的技术领域，特别是涉及一种CTP动力电池热管理装置。

背景技术

近年来，动力电池技术飞速发展并逐渐成熟，随着电动汽车的逐渐普及，人们对动力电池的续航能量密度、安全性要求也日趋严格。面对如此严峻的市场环境，各大企业都想经办法从各方面入手减轻电池的重量。因此，CTP(Cell To PACK)结构就应运而生。

CTP结构目的是减轻电池中除开电芯(Cell)以外的多余重量。从而在无法提高电池的额定能量的情况下，尽可能的提高动力电池的能量密度。但是，这种结构带来的问题就是，少了模组(Module)这一个环节的安全防护对于电池热失控的防护会受到更大的挑战。而且，电池过度密集的堆积会导致电池间热量的累积最终导致电芯内部隔离膜受高温溶解导致电池内部短路的发生，从而引发电池的热失控。对乘客的生命财产安全带来严重的安全隐患。原本电池包电芯与电芯之间是通过隔热垫来起到隔热效果，但是，其效果往往不甚理想。

发明内容

为了有效控制CTP动力电池的温度，保证其安全性，本申请提供一种CTP动力电池热管理装置。

本发明所提供的一种CTP动力电池热管理装置，采用如下的技术方案：

一种CTP动力电池热管理装置，包括外壳以及温控组件；所述外壳由底板以及围绕所述底板的侧板构成，内部形成有多个阵列分布的电芯放置空间；所述温控组件包括第一液冷板和第二液冷板组；所述第一液冷板形成于所述外壳的所述底板，所述第一液冷板内设置有底部流道，且所述第一液冷板覆盖至少一部分所述电芯放置空间在所述底板上的正投影；所述第二液冷板组包括多个第二液冷板，所述第二液冷板位于所述外壳内部，且与所述底板垂直；所述第二液冷板内设置有垂直流道，且所述第二液冷板伸入至相邻的两个所述电芯放置空间之间的间隙中与两个实时电芯放置空间内的电芯热交换；所述外壳上设置有进液口和出液口，所述进液口用于向所述第一液冷板和第二液冷板组通入冷却液，所述出液口用于将所述第一液冷板和第二液冷板组中的冷却液排出。

可选的，所述第一液冷板包括上板和下板；所述上板和下板之间固定连接有多个隔板，所述隔板用于与所述上板和所述下板围成所述底部流道。

可选的，所述下板为所述外壳的所述底板。

可选的，所述第一液冷板覆盖全部所述电芯放置空间在所述底板上的正投影。

可选的，每相邻的两个所述电芯放置空间之间的间隙内均设置有所述第二液冷板。

可选的所述侧板内设置有周围流道；所述底部流道通过所述周围流道与所述进液口、所述出液口连通；所述垂直流道通过所述周围流道与所述进液口、所述出液口连通。

可选的，所述外壳内设置有横梁，所述横梁的两端分别固定连接至所述外壳相对的两个所述侧板上，底部与所述第一液冷板固定连接。

可选的，所述横梁内设置有交叉流道，所述交叉流道与所述周围流道连通。

可选的，所述横梁的数量为多个，多根所述横梁在所述外壳内呈网格状交叉，且所述交叉流道之间互相连通。

可选的，所述温控组件还包括测温元件、控制元件以及加热元件；所述测温元件与所述控制元件通信连接，所述控制元件与所述加热元件通信连接；所述测温元件集成在所述动力电池的内部，所述加热元件位于所述外壳外部，且能够对所述冷却液进行加热；所述测温元件检测到所述动力电池的工作温度低于设定温度时，控制所述加热元件对所述冷却液进行加热。

如上所述，本发明的一种CTP动力电池热管理装置，至少具有以下有益效果：

1、通过设置第一液冷板和第二液冷板，对电芯进行散热。与传统的在电芯与电芯之间设置隔热垫相比第二液冷板不仅能够起到隔热的作用，还能够对电芯的侧面进行散热，使得电芯内部的热量能够被更均匀地散发，并且电芯的散热面积与单侧散热相比大大增加，散热效率相应地大大提高。

2、通过设置加热元件，在低温工况下能够快速对动力电池进行加热，使动力电池达到适当的温度，进而使其能够高效地工作。

附图说明

图1是本发明实施例用于体现CTP动力电池热管理装置整体结构的示意图。

图2是本发明实施例用于体现第一液冷板结构的示意图。

附图标记：1、第一液冷板；11、上板；12、下板；13、隔板；14、底部流道；2、第二液冷板；3、侧板；4、横梁；5、电芯放置空间；6、进液口；7、出液口。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1、图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1、图2，本发明的一种CTP动力电池热管理装置，包括外壳以及温控组件。外壳由底板以及围绕在底板周围的侧板3构成，内部形成有多个阵列分布的电芯放置空间5。温控组件包括第一液冷板1和第二液冷板2。第一液冷板1形成于外壳的底板，第一液冷板1内设置有底部流道14，且第一液冷板1覆盖至少一部分电芯放置空间5在底板上的正投影。第二液冷板2位于外壳内部，其与第二液冷板2垂直，且与第二液冷板2固定连接；第二液冷板2内设置有垂直流道。外壳上设置有进液口6和出液口7，进液口6用于向第一液冷板1和第二液冷板组通入冷却液，出液口7用于将第一液冷板1和第二液冷板组中的冷却液排出。多个第一液冷板1与外壳的侧板3、第二液冷板2之间围成能够容纳电芯的电芯放置空间5，电芯放置空间5与其所容纳的电芯的尺寸相适配。

本发明的一种CTP动力电池热管理装置的工作原理是：电芯放置空间5是一个长方体形的空间，由于其尺寸与电芯的尺寸匹配，电芯置入电芯放置空间5之后，电芯与围成其所在电芯放置空间5的第一液冷板1、第二液冷板2以及侧板3均能够形成接触。第一液冷板1的底部流道14和第二液冷板2内部的垂直流道内部均有冷却液通过，所以第一液冷板1能够降低电芯底部的温度，而第二液冷板2能够降低电芯侧面的温度。

与传统的在电芯与电芯之间设置隔热垫相比，本发明的第二液冷板2不仅能够起到隔热的作用，还能够对电芯的侧面进行散热，使得电芯内部的热量能够被更均匀地散发，并且电芯的散热面积与单侧散热相比大大增加，散热效率相应地大大提高。

具体的，请继续参阅图1，外壳呈长方体型，因此组成外壳的底板、侧板3均为长方形，侧板3的数量为四块。而在实际运用中，由于第一液冷板1需要对电芯的底部进行散热，因此外壳不需要额外再设置底板，直接以第一液冷板1作为外壳的底板。

在本发明的其他一些实施例中，当对外壳的底板强度有特殊要求时，外壳的底部为底板，第一液冷板1位于外壳内部，并且固定连接在底板上。

外壳的侧板3均为中空设置，其内部设置有周围流道。互相连接的两个侧板3对应的两个周围流道也互相连通。进液口6和出液口7开设在同一个侧板3上，并且进液口6和出液口7与其所在侧板3内的周围流道连通，但进液口6和出液口7之间互不连通。

更具体的，请参阅图2，第二液冷板2为双层结构，底板包括上板11和下板12；上板11和下板12之间固定连接有多个隔板13，隔板13用于和上板11、下板12围成底部流道14。底部流道14与电芯一一对应，并且底部流道14的位置正对与其所对应的电芯的发热位置，以使底部流道14的散热效果最大化。底部流道14整体呈网格状分布，各底部流道14之间相互连通。外壳的侧板3上预留有多个连接孔，底部流道14通过连接孔与周围流道连通。

实际运用中，加工本发明的CTP动力电池热管理装置时，先在下板12上按照电芯的发热位置焊接隔板13，然后再在隔板13上焊接上板11，形成底部流道14，最后再将第一液冷板1焊接在外壳的侧板3上。此外，本发明的CTP动力电池热管理装置在焊接完成后，焊接位置需进行抛光处理，防止损伤电芯。并且本发明的CTP动力电池热管理装置内部均进行镀铬防锈处理，防止其在冷却液的作用下发生锈蚀，延长其使用寿命。

请参阅图1，外壳内设置有横梁4，横梁4的两端分别固定连接至外壳相对的两个侧板3上，底部固定连接至第一液冷板1。横梁4的数量为多个，其长度方向平行于任意一个侧板3或垂直于该侧板3，使得多个横梁4整体呈网格状排布，并且将外壳内部分隔为多个长方体型的存储区，每个存储区内又交错分布若干个第二液冷板2，进而第二液冷板2将存储区分隔为多个电芯放置空间5。横梁4内部设置有交叉流道，交叉流道之间互相连通，而交叉流道又通过横梁4与侧板3的连接处与侧板3内的周围流道连通。

第二液冷板2的长度方向根据电芯安装的需要，平行于任意一个侧板3或者垂直于该侧板3，其长度方向的两端分别固定在构成其所在存储区的相对的两个横梁4上，或者一端固定在构成其所在存储区的侧板3上，另一端固定在与该侧板3相对的横梁4上。垂直流道在第二液冷板2与横梁4的连接处与交叉流道相连通，在第二液冷板2与侧板3的连接处与周围流道相连通。

实际运用中，横梁4不仅能够向第二液冷板2提供冷却液，还能够起到加强筋的作用，即能够提高CTP动力电池热管理系统整体的结构强度。

本发明的CTP动力电池热管理装置中，冷却液先从进液口6进入侧板3的周围流道内，再通入横梁4的交叉流道、第一液冷板1的底部流道14以及第二液冷板2的垂直流道内，交叉流道、底部流道14以及垂直流道内的冷却液最后重新汇集至周围流道内，并通过出液口7排出。

在低温工况下，动力电池的充放电性能降低，需要对电池进行加热，才能使其保持高性能，因此温控组件还包括测温元件、控制元件以及加热元件。测温元件与控制元件通信连接，控制元件与加热元件通信连接。测温元件集成在动力电池的内部，加热元件位于外壳外部，且能够对冷却液进行加热。

具体的，冷却液通过连接在进液口6前的管路通入周围流道内，加热元件安装在进液口6前的管路上对冷却液进行加热，使得冷却液在进入进液口6前被加热至适当的温度。加热元件可采用加热管，加热管盘绕在进液口6前的管路上。

更具体的，测温元件集成在动力电池的CCS模块(电池管理系统模块)内，控制元件为动力电池的BMS(电池管理系统)。测温元件检测到的温度信息由动力电池的BMS采集，当BMS采集到的温度信息显示动力电池温度过低时，BMS随即控制加热元件对冷却液进行加热，进而快速提高动力电池的温度，使动力电池保持高性能。

本发明的CTP动力电池热管理装置，通过设置第一液冷板1和第二液冷板2，对电芯进行散热。与传统的在电芯与电芯之间设置隔热垫相比第二液冷板2不仅能够起到隔热的作用，还能够对电芯的侧面进行散热，使得电芯内部的热量能够被更均匀地散发，并且电芯的散热面积与单侧散热相比大大增加，散热效率相应地大大提高。

并且本发明的CTP动力电池热管理装置还具有加热功能，在低温工况下能够快速对动力电池进行加热，使动力电池达到适当的温度，进而使其能够高效地工作。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种CTP动力电池热管理装置，其特征在于，包括外壳以及温控组件；

所述外壳由底板以及围绕所述底板的侧板(3)构成，内部形成有多个阵列分布的电芯放置空间(5)；

所述温控组件包括第一液冷板(1)和第二液冷板(2)组；

所述第一液冷板(1)形成于所述外壳的所述底板，所述第一液冷板(1)内设置有底部流道(14)，且所述第一液冷板(1)覆盖至少一部分所述电芯放置空间(5)在所述底板上的正投影；

所述第二液冷板(2)组包括多个第二液冷板(2)，所述第二液冷板(2)位于所述外壳内部，且与所述底板垂直；所述第二液冷板(2)内设置有垂直流道，且所述第二液冷板(2)伸入至相邻的两个所述电芯放置空间(5)之间的间隙中与两个实时电芯放置空间(5)内的电芯热交换；

所述外壳上设置有进液口(6)和出液口(7)，所述进液口(6)用于向所述第一液冷板(1)和第二液冷板(2)组通入冷却液，所述出液口(7)用于将所述第一液冷板(1)和第二液冷板(2)组中的冷却液排出。

2.根据权利要求1所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述第一液冷板(1)包括上板(11)和下板(12)；

所述上板(11)和下板(12)之间固定连接有多个隔板(13)，所述隔板(13)用于与所述上板(11)和所述下板(12)围成所述底部流道(14)。

3.根据权利要求2所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述下板(12)为所述外壳的所述底板。

4.根据权利要求1所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述第一液冷板(1)覆盖全部所述电芯放置空间(5)在所述底板上的正投影。

5.根据权利要求1所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：每相邻的两个所述电芯放置空间(5)之间的间隙内均设置有所述第二液冷板(2)。

6.根据权利要求1所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述侧板(3)内设置有周围流道；

所述底部流道(14)通过所述周围流道与所述进液口(6)、所述出液口(7)连通；所述垂直流道通过所述周围流道与所述进液口(6)、所述出液口(7)连通。

7.根据权利要求6所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述外壳内设置有横梁(4)，所述横梁(4)的两端分别固定连接至所述外壳相对的两个所述侧板(3)上，底部与所述第一液冷板(1)固定连接。

8.根据权利要求7所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述横梁(4)内设置有交叉流道，所述交叉流道与所述周围流道连通。

9.根据权利要求8所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述横梁(4)的数量为多个，多根所述横梁(4)在所述外壳内呈网格状交叉，且所述交叉流道之间互相连通。

10.根据权利要求1所述的CTP动力电池热管理装置，其特征在于：所述温控组件还包括测温元件、控制元件以及加热元件；所述测温元件与所述控制元件通信连接，所述控制元件与所述加热元件通信连接；所述测温元件集成在动力电池的内部，所述加热元件位于所述外壳外部，且能够对所述冷却液进行加热；

所述测温元件检测到动力电池的工作温度低于设定温度时，控制所述加热元件对所述冷却液进行加热。