CN220021302U - 电池换热结构和电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池换热结构和电池系统，电池换热结构包括：箱体，所述箱体内限定出适于容纳电池组的容纳空间，所述箱体由多个板体围合而成，其中，至少一个所述板体设有第一换热单元和第二换热单元，第一换热单元与第二换热单元间隔设置，且第一换热单元与电池组的正极耳的位置相对应以对正极耳进行换热，第二换热单元与电池组的负极耳的位置相对应以对负极耳进行换热。本实用新型的电池换热结构可以对电池升温较快的区域快速换热，使得电池不会出现较大的温差，保障了电池的快充能力。

Description

电池换热结构和电池系统

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种电池换热结构和电池系统。

背景技术

目前，电池冷却主要是有风冷和液冷两种形式，而液冷的冷却效果更佳，现有技术中电池液冷散热都是通过液冷散热板对电池组的表面进行散热。但是在快充工况中，随着电流的增大，电池系统中会出现很大的温差，主要包括电池极耳处的过流产热温升，电芯箔材因电流密度的分布产生的温差等，这些温差会导致电池的快充能力受限。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种电池换热结构的新技术方案，至少能够解决现有电池在充电时电池的不同部位存在很大温差的技术问题。

本实用新型的又一个目的是提供一种电池系统，包括上述电池换热结构。

根据本实用新型的第一方面的电池换热结构，包括：箱体，所述箱体内限定出适于容纳电池组的容纳空间，所述箱体由多个板体围合而成，其中，至少一个所述板体设有第一换热单元和第二换热单元，所述第一换热单元与所述第二换热单元间隔设置，且所述第一换热单元与所述电池组的正极耳的位置相对应以对所述正极耳进行换热，所述第二换热单元与所述电池组的负极耳的位置相对应以对所述负极耳进行换热。

可选地，所述箱体包括：第一板体和第二板体，所述第一板体和所述第二板体相对设置；第三板体和第四板体，所述第三板体和所述第四板体相对设置，所述第一板体与所述第二板体、所述第三板体和所述第四板体连接围合成所述箱体，所述第一板体与所述第二板体、所述第三板体和所述第四板体中的至少一个设有所述第一换热单元和所述第二换热单元。

可选地，所述第一换热单元具有用于流通换热介质的第一流道，所述第一流道设有第一进液口与第一出液口；所述第二换热单元具有用于流通换热介质的第二流道，所述第二流道设有第二进液口与第二出液口，其中，在第一方向上，所述第一进液口与所述第二进液口的位置向对应，所述第一出液口与所述第二出液口的位置相对应。

可选地，所述第一板体设有所述第一换热单元和所述第二换热单元，所述第一换热单元与所述第二换热单元设于所述第一板体的相对两端。

可选地，所述第二板体设有所述第一换热单元和所述第二换热单元，所述第二板体上所述第一换热单元和所述第二换热单元的位置与所述第一板体上所述第一换热单元和所述第二换热单元的位置相反。

可选地，所述第二板体的朝向所述容纳空间的一侧设有多个第三换热单元，所述第三换热单元设于所述第一换热单元和所述第二换热单元之间。

可选地，所述第三板体与所述正极耳的位置相对应，所述第三板体设有第三流道以与所述正极耳进行换热，所述第四板体与所述负极耳的位置相对应，所述第四板体设有第四流道以与所述负极耳进行换热。

可选地，所述第三流道设有第三进液口与第三出液口，且所述第三进液口靠近所述正极耳，所述第三出液口远离所述正极耳；所述第四流道设有第四进液口与第四出液口，且所述第四进液口靠近所述负极耳，所述第四出液口远离所述负极耳。

可选地，所述箱体还包括：边梁，所述边梁与所述第一板体、所述第二板体、所述第三板体和所述第四板体连接，所述边梁内设有换热通道。

可选地，所述第一板体、所述第二板体、所述第三板体和所述第四板体分别为加热板、加热膜或制冷板中的任意一个或多个的组合。

根据本实用新型第二方面的电池系统，包括上述电池换热结构。

根据本实用新型的电池换热结构，通过第一换热单元与第二换热单元间隔设置，第一换热单元对正极耳进行换热，第二换热单元对负极耳进行换热，第一换热单元和第二换热单元所在区域的换热效果高于第一换热单元与第二换热单元之间的区域的换热效果，使得第一换热单元与第二换热单元对电池靠近正极耳与负极耳的位置换热较快，从而可以对电池升温较快的区域快速换热，均衡了电池过流的温差，使得电池不会出现较大的温差，保障了电池的快充能力以及使用寿命。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据本实用新型提供的一个实施例的电池换热结构的结构爆炸图；

图2是根据本实用新型提供的一个实施例的电池换热结构的立体图；

图3是根据本实用新型提供的一个实施例的电池换热结构的第一板体中第一换热单元与第二换热单元的分布图；

图4是根据本实用新型提供的一个实施例的电池换热结构的第二板体中换热流道的示意图；

图5是根据本实用新型提供的一个实施例的电池换热结构的第三板体中第三流道的示意图。

附图标记：

电池换热结构100；

第一板体10；

第一换热单元11；第一进液口111；第一出液口112；

第二换热单元12；第二进液口121；第二出液口122；

第二板体20；换热流道21；

第三板体30；第三流道31；第三进液口311；第三出液口312；

第四板体40；第四流道41；

边梁50；

电池组200。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的电池换热结构100。

如图1至图3所示，根据本实用新型实施例的电池换热结构100，包括箱体。

具体而言，箱体内限定出适于容纳电池组200的容纳空间，箱体由多个板体围合而成，其中，至少一个板体设有第一换热单元11和第二换热单元12，第一换热单元11与第二换热单元12间隔设置，且第一换热单元11与电池组200的正极耳的位置相对应以对正极耳进行换热，第二换热单元12与电池组200的负极耳的位置相对应以对负极耳进行换热。

换言之，根据本实用新型实施例的电池换热结构100包括多个板体围合成的箱体，箱体内形成容纳电池组200的容纳空间，其中，所有板体的材料可以是铝合金或者钢铝复合材料再喷涂绝缘层，绝缘层可以是环氧涂层、陶瓷涂层、PI膜或者其他结构，也可以是非金属材料与金属材料的复合，非金属材料主要起到绝缘、保温、隔热等的作用，如碳纤维、玻纤等，金属材料主要是为电池连接的导热面或者其他作为冷却器以及结构板的金属材料，如铝合金、钢合金等，具体材料可以根据实际的使用需求进行选取。各个板体之间可以采用铆接加粘接连接，也可以是机械连接加粘接连接，或者采用焊接工艺实现连接，如激光焊，摩擦焊或者FDS等焊接。

如图3所示，箱体的至少一个板体上设有第一换热单元11与第二换热单元12，第一换热单元11与第二换热单元12间隔设置，使得第一换热单元11的位置与电池组200的正极耳相对应，以对电池组200的正极耳进行换热，使得第二换热单元12的位置与电池组200的负极耳相对应，以对电池组200的负极耳进行换热，第一换热单元11与第二换热单元12中间的区域可以是平板或者直接掏空，具体结构可基于换热单元所在板体的结构强度要求或者密封要求进行确定。

由此，根据本实用新型实施例的电池换热结构100，通过第一换热单元11与第二换热单元12间隔设置，第一换热单元11对正极耳进行换热，第二换热单元12对负极耳进行换热，第一换热单元11与第二换热单元12所在区域的换热效果高于第一换热单元11与第二换热单元12之间的区域的换热效果，使得第一换热单元11与第二换热单元12对电池靠近正极耳与负极耳的位置换热较快，从而可以对电池升温较快的区域快速换热，均衡了电池过流的温差，使得电池不会出现较大的温差，保障了电池的快充能力以及使用寿命。

在本实用新型的一些具体实施方式中，箱体包括第一板体10与第二板体20、第三板体30和第四板体40，其中，第一板体10和第二板体20相对设置，第三板体30和第四板体40相对设置，第一板体10与第二板体20、第三板体30和第四板体40连接围合成箱体，第一板体10与第二板体20、第三板体30和第四板体40中的至少一个设有第一换热单元11和第二换热单元12。

也就是说，第一板体10、第三板体30、第二板体20和第四板体40依次收尾连接形成箱体的四个侧面，在第一板体10、第三板体30、第二板体20和第四板体40中的至少一个设置由第一换热单元11和第二换热单元12，其可以根据电池组200的正、负极耳所在位置和实际需求进行确定，在此不加以限制。

根据本实用新型一个实施例，第一换热单元11具有用于流通换热介质的第一流道，第一流道设有第一进液口111与第一出液口112；第二换热单元12具有用于流通换热介质的第二流道，第二流道设有第二进液口121与第二出液口122，其中，在第一方向上，第一进液口111与第二进液口121的位置相对应，第一出液口112与第二出液口122的位置相对应。

如图3所示，第一换热单元11可以具有第一流道，第一流道可以形成为蛇形或螺旋形，第一流道的第一端作为第一进液口111，以供换热介质进入第一流道，第一流道的第二端作为第一出液口112，以供换热介质从第一流道流出；第二换热单元12可以具有第二流道，第二流道可以形成为蛇形或螺旋形，第二流道的第一端作为第二进液口121，以供换热介质进入第二流道，第二流道的第二端作为第二出液口122，以供换热介质从第二流道内流出，在换热介质流经第一流道与第二流道时对电池组200的正极耳与负极耳进行换热。而且，在第一方向，即第一方向为电池组200的长度方向上，第一进液口111与第二进液口121的位置相对应，第一出液口112与第二出液口122的位置相对应，以此可以减少空间的占用。

需要说明的是，换热介质既可以是冷却液，也可以是冷媒，或者是单纯的相变材料或者几种工质的组合。

在本实用新型的一些具体实施方式中，第一板体10设有第一换热单元11和第二换热单元12，第一换热单元11与第二换热单元12设于第一板体10的相对两端。

具体地，如图3所示，第一换热单元11与第二换热单元12可以设置在第一板体10上，且第一换热单元11与第二换热单元12设置在第一板体10的相对两端，以使得第一换热单元11与第二换热单元12的位置满足多数电池组200的正极耳与负极耳的所在位置。在使用时，以第一板体10作为上层板进行说明，第一板体10与整车连接，由于第一换热单元11与第二换热单元12之间的区域导热性差，温升低，所以可以均衡电池过流的温差，使得电池不会出现较大的温差，保障了电池的快充能力以及使用寿命。

根据本实用新型一个实施例，第二板体20设有第一换热单元11和第二换热单元12，第二板体20上第一换热单元11和第二换热单元12的位置与第一板体10上第一换热单元11和第二换热单元12的位置相反。

也就是说，第二板体20设置有第一换热单元11与第二换热单元12，第二板体20上第一换热单元11的第一进液口111与第一出液口112的所在位置和第一板体10上第一换热单元11的第一进液口111与第一出液口112的所在位置相反，以使得两个第一换热单元11可以对电池组200的正极耳均匀换热，避免电池组200的正极耳的不同区域出现较大的温差；第二板体20上第二换热单元12的第二进液口121与第二出液口122的所在位置和第一板体10上第二换热单元12的第二进液口121与第二出液口122的所在位置相反，以使得两个第二换热单元12可以对电池组200的负极耳均匀换热，避免电池组200的负极耳的不同区域出现较大的温差。

此外，如图4所示，第二板体20可以不分区，第二板体20上的换热流道21如图4所示，以使得第二板体20整体对电池加热或冷却。

在本实用新型的一些具体实施方式中，第二板体20的朝向容纳空间的一侧设有多个第三换热单元，第三换热单元设于第一换热单元11和第二换热单元12之间。

可选地，第二板体20可以设有多个第三换热单元，第三换热单元可以位于第一换热单元11与第二换热单元12之间，第三换热单元的具体位置可根据电池组200发热严重的位置在第二板体20上分布，以减小电池组200不同区域的温差。第一板体10也可以设置为与第二板体20相同的结构对电池组200不同区域加热或冷却。

根据本实用新型一个实施例，第三板体30与正极耳的位置相对应，第三板体30设有第三流道31以与正极耳进行换热，第四板体40与负极耳的位置相对应，第四板体40设有第四流道41以与负极耳进行换热。

具体地，如图1和图5所示，第三板体30与正极耳相对设置，第三板体30设有用于流通换热介质的第三流道31，第四板体40与负极耳相对设置，第四板体40设有用于流通换热介质的第四流道41，在换热介质流经第三流道31与第四流道41时分别对正极耳与负极耳进行换热。

在本实用新型的一些具体实施方式中，第三流道31设有第三进液口311与第三出液口312，且第三进液口311靠近正极耳，第三出液口312远离正极耳；第四流道41设有第四进液口与第四出液口，且第四进液口靠近负极耳，第四出液口远离负极耳。

也就是说，如图1和图5所示，第三流道31的第一端为第三进液口311，第三流道31的第二端为第三出液口312，第三进液口311靠近正极耳所在位置，第三出液口312远离正极耳所在位置，使得换热介质进入第三流道31优先对正极耳所在位置进行换热，然后在对正极耳附近区域进行换热，从而有效避免了正极耳和附近区域产生较大的温差；第四流道41的第一端为第四进液口，第四流道41的第二端为第四出液口，第四进液口靠近负极耳所在位置，第四出液口远离负极耳所在位置，使得换热介质进入第四流道41优先对负极耳所在位置进行换热，然后在对负极耳附近区域进行换热，从而有效避免了负极耳和附近区域产生较大的温差，减少了电池高度方向的温差。

在本实用新型的一些具体实施方式中，每个进液口与出液口均设有接头，接头可以基于箱体的空间位置，不占用电池组200的容纳空间的其它位置。而且板体上的进液口与出液口可以采用错位排列的方式排列，以保障电池换热的均匀性。

根据本实用新型一个实施例，箱体还包括：边梁50，边梁50与第一板体10、第二板体20、第三板体30和第四板体40连接，边梁50内设有换热通道。

具体地，如图2所示，箱体还包括两个相对设置的边梁50，两个边梁50与第一板体10、第二板体20、第三板体30和第四板体40作为结构强度板连接形成容纳电池组200的箱体，即电池包的包体，以使得电池换热结构100不占用电池包的内部空间，提高了包体的体积利用率。而且边梁50内可以设有用于流通换热介质的换热通道，在换热介质流经换热通道时对电池换热，保障了电池换热的均匀性。

在本实用新型的一些具体实施方式中，第一板体10、第二板体20、第三板体30和第四板体40分别为加热板、加热膜或制冷板中的任意一个或多个的组合。

也就是说，第一板体10、第二板体20、第三板体30与第四板体40可以对电池加热或散热，各个板体可以制冷板，制冷板可为液冷板，直冷板，均温相变板；各个板体也可为加热板，加热板为金属材料或者复合材料与金属发热丝集成，也可为PTC膜或者PI膜粘接或者热压，也可为两种结构的各种组合，也可以在板体上设置供换热介质流通的通道，通过改变换热介质的温度即可对电池加热或散热，使得该电池换热结构100满足加热需求和冷却需求。

总而言之，根据本实用新型提供的电池换热结构100，通过第一换热单元11与第二换热单元12间隔设置，第一换热单元11对正极耳进行换热，第二换热单元12对负极耳进行换热，第一换热单元11和第二换热单元12所在区域的换热效果高于第一换热单元11与第二换热单元12之间的区域的换热效果，使得第一换热单元11与第二换热单元12对电池靠近正极耳与负极耳的位置换热较快，从而可以对电池升温较快的区域快速换热，均衡了电池过流的温差，使得电池不会出现较大的温差，保障了电池的快充能力以及使用寿命。

本实用新型的实施例还提供了一种电池系统，包括上述任一实施例所述的电池换热结构100。由于根据本实用新型实施例的电池换热结构100能够解决电池在充电时温差较大的问题，因此根据本实用新型实施例的电池系统也具有上述优点，能够在电池在快充工况下对电池升温较快的区域快速换热，可以均衡电池过流的温差，保障了电池的快充能力以及使用寿命，而且电池系统可以控制不同的换热单元协同工作，控制换热单元对电池进行加热或冷却，以满足在不同工况下的冷却或加热需求。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种电池换热结构，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体内限定出适于容纳电池组(200)的容纳空间，所述箱体由多个板体围合而成，其中，至少一个所述板体设有第一换热单元(11)和第二换热单元(12)，所述第一换热单元(11)与所述第二换热单元(12)间隔设置，且所述第一换热单元(11)与所述电池组(200)的正极耳的位置相对应以对所述正极耳进行换热，所述第二换热单元(12)与所述电池组(200)的负极耳的位置相对应以对所述负极耳进行换热。

2.根据权利要求1所述的电池换热结构，其特征在于，所述箱体包括：

第一板体(10)和第二板体(20)，所述第一板体(10)和所述第二板体(20)相对设置；

第三板体(30)和第四板体(40)，所述第三板体(30)和所述第四板体(40)相对设置，所述第一板体(10)与所述第二板体(20)、所述第三板体(30)和所述第四板体(40)连接围合成所述箱体，所述第一板体(10)与所述第二板体(20)、所述第三板体(30)和所述第四板体(40)中的至少一个设有所述第一换热单元(11)和所述第二换热单元(12)。

3.根据权利要求2所述的电池换热结构，其特征在于，所述第一换热单元(11)具有用于流通换热介质的第一流道，所述第一流道设有第一进液口(111)与第一出液口(112)；

所述第二换热单元(12)具有用于流通换热介质的第二流道，所述第二流道设有第二进液口(121)与第二出液口(122)，

其中，在第一方向上，所述第一进液口(111)与所述第二进液口(121)的位置相对应，所述第一出液口(112)与所述第二进液口(121)和所述第二出液口(122)的位置相对应。

4.根据权利要求3所述的电池换热结构，其特征在于，所述第一板体(10)设有所述第一换热单元(11)和所述第二换热单元(12)，所述第一换热单元(11)与所述第二换热单元(12)设于所述第一板体(10)的相对两端。

5.根据权利要求4所述的电池换热结构，其特征在于，所述第二板体(20)设有所述第一换热单元(11)和所述第二换热单元(12)，所述第二板体(20)上所述第一换热单元(11)和所述第二换热单元(12)的位置与所述第一板体(10)上所述第一换热单元(11)和所述第二换热单元(12)的位置相反。

6.根据权利要求5所述的电池换热结构，其特征在于，所述第二板体(20)的朝向所述容纳空间的一侧设有多个第三换热单元，所述第三换热单元设于所述第一换热单元(11)和所述第二换热单元(12)之间。

7.根据权利要求2所述的电池换热结构，其特征在于，所述第三板体(30)与所述正极耳的位置相对应，所述第三板体(30)设有第三流道(31)以与所述正极耳进行换热，所述第四板体(40)与所述负极耳的位置相对应，所述第四板体(40)设有第四流道(41)以与所述负极耳进行换热。

8.根据权利要求7所述的电池换热结构，其特征在于，所述第三流道(31)设有第三进液口(311)与第三出液口(312)，且所述第三进液口(311)靠近所述正极耳，所述第三出液口(312)远离所述正极耳；

所述第四流道(41)设有第四进液口与第四出液口，且所述第四进液口靠近所述负极耳，所述第四出液口远离所述负极耳。

9.根据权利要求2所述的电池换热结构，其特征在于，所述箱体还包括：

边梁(50)，所述边梁(50)与所述第一板体(10)、所述第二板体(20)、所述第三板体(30)和所述第四板体(40)连接，所述边梁(50)内设有换热通道。

10.根据权利要求2-9中任一项所述的电池换热结构，其特征在于，所述第一板体(10)、所述第二板体(20)、所述第三板体(30)和所述第四板体(40)分别为加热板、加热膜或制冷板中任意一个或多个的组合。

11.一种电池系统，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的电池换热结构。