CN220155608U - 一种热交换装置及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热交换装置及电池包，包括：冷凝器，所述冷凝器一端设置有第一节点，另一端设置有第三节点；均热板，所述均热板一端设置有第二节点；电源，所述电源包括第一电极和第二电极，所述第一节点与电源一个电极连接，所述第三节点与电源另一个电极连接；所述第三节点通过第一半导体与第二节点连接，所述第一节点通过第二半导体与第二节点连接。本实用新型与传统的液冷方案相比，无冷却液，不存在漏夜风险，无液冷板、水泵等，且体积更小、质量更轻、空间利用率高，能力密度提升，且无噪声，环保性更好，寿命长，可以灵活切换冷热端，通过改变电流的大小，还可以实时改变加热或冷却功率，实时性好，适应性强，调节精度高。

Description

一种热交换装置及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种热交换装置及电池包。

背景技术

电动车中使用多个动力电池包来充当驱动能源。一般而言一个电池包内含有多个电池模组，并将多个模组放入到外壳中。由于电池单元盒中的原电池在充放电过程中必然要发热升温，特别是集中了多个原电池的电池单元盒在夏天时升温就特别明显，为此必须通过分冷或是水冷等方式进行冷却降温。现有的电池包采用液冷方式进行冷却，这种方式具有如下缺点：

1.液冷系统存在漏夜风险，且冷却结构复杂，重量较大，不利于轻量化；

2.因为必须布置冷却管路，占用空间大，所以冷却液管路会降低电池包整体能量密度；

3.还需外加设备对冷却水进行加热或者冷却，冷却速率慢，以及加装水泵等装置，结构复杂，可靠性差；

4.在电池包需要加热时，需要加装PTC加热器，外设复杂，且生产成本较高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本实用新型提供一种热交换装置及电池包。本方案与传统的液冷方案相比，无冷却液，不存在漏夜风险，无液冷板、水泵等，且体积更小、质量更轻、空间利用率高，能力密度提升，且无噪声，环保性更好，寿命长，可以灵活切换冷热端，通过改变电流的大小，还可以实时改变加热或冷却功率，实时性好，适应性强，调节精度高。

本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：

一种热交换装置，包括：冷凝器，所述冷凝器一端设置有第一节点，另一端设置有第三节点；均热板，所述均热板一端设置有第二节点；电源，所述电源包括第一电极和第二电极，所述第一节点与电源一个电极连接，所述第三节点与电源另一个电极连接；所述第三节点通过第一半导体与第二节点连接，所述第一节点通过第二半导体与第二节点连接。

通过采用上述方案，通过改变电流的正第二电极从而改变电流的方向，改变所述第一节点、第二节点和第三节点的温度，使得所述均热板可以升温或降温，为电池包的电池模组提供了稳定的热交换。

进一步地，所述第一节点与电源的第一电极连接时，所述电源的电流依次流经第一电极、第一节点、第二半导体、第二节点、第一半导体、第三节点和第二电极。

进一步地，所述第二节点温度低于第一节点温度和第三节点温度。

通过采用上述方案，使得第二节点充当冷端，第一节点和第三节点充当热端，此时冷凝器用于给第一节点和第三节点降温，使得所述第二节点与第一节点、第三节点之间存在温差，保持对均热板的持续制冷。

进一步地，所述第三节点与电源的第一电极连接时，所述电源的电流依次流经第一电极、第三节点、第一半导体、第二节点、第二半导体、第一节点和第二电极。

进一步地，所述第二节点的温度高于第一节点温度和第三节点温度。

通过采用上述方案，使得第二节点充当热端，第一节点和第三节点充当冷端，此时冷凝器不工作，所述第一节点、第三节点持续从空气中吸热，使得所述第二节点与第一节点、第三节点之间存在温差，保持对均热板的持续供热。

进一步地，所述均热板与第二节点之间设置有第一导热件。

通过采用上述方案，可减小热阻，保证第二节点与均热板之间充分接触。

进一步地，设定一个所述第一半导体和一个所述第二半导体为一组半导体，则至少设置一组半导体，且每组半导体中的第一半导体和第二半导体均平行设置。

通过采用上述方案，连接稳定，且节省空间。

一种电池包，包括壳体、位于壳体内的至少一个电池模组以及与电池模组连接的热交换装置。

通过采用上述方案，有利于对电池模组进行热交换，提供制冷或制热两种方案。

进一步地，包括多个热交换装置，且连接有至少一个电池模组，以使每个电池模组至少与一个均热板接触。

通过采用上述方案，保证均热板对电池包加热或冷却时，每个磨组均能够受热或冷却，保证受热和冷却的均匀。

进一步地，所述电池模组与均热板之间设置有第二导热件。

通过采用上述方案，大大减小均热板与电池模组之间的热阻，同时增强结构稳定性。

综上所述，本实用新型提供的一种热交换装置及电池包具有如下技术效果：

1.随着所述热交换装置的电源切换可灵活切换电流方向，从而改变节点的冷热，将加热和制冷功能集于一身；

2.相对于传统的液冷方案，其无冷却液，不存在漏夜风险，无液冷板、水泵等，体积更小，质量更轻，空间利用率高，能力密度提升，且无噪声，环保性更好，寿命长；

3.可通过改变电源的电流的大小，来实时改变加热或冷却功率，实时性好，适应性强，调节精度高；

4.均热板可实现每个模组、电芯受热和冷却均匀，提高电芯的温度一致性，延长电池包的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例的热交换装置在制冷状态下的连接拓扑结构示意图；

图2为本实用新型实施例的热交换装置在制热状态下的连接拓扑结构示意图；

图3为本实用新型实施例的均热板与第二节点之间的连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例的均热板与电池模组之间的连接结构示意图。

其中，附图标记含义如下：1、冷凝器；2、均热板；3、电源；31、第一电极；32、第二电极；4、第一节点；5、第二节点；6、第三节点；7、第一半导体；8、第二半导体；9、电池模组；10、第一导热件；11、第二导热件。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

为了便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本实用新型实施例的限定。

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。

本实用新型的实施例1参阅图1-图4所示，公开了一种热交换装置，包括冷凝器1、均热板2、电源3、第一半导体7和第二半导体8，所述冷凝器1一端设置有第一节点4，另一端设置有第三节点6，所述冷凝器1与第一节点4和第三节点6电性连接，用于为第一节点4和第三节降温。所述均热板2一端设置有第二节点5连接，所述均热板2与第二节点5之间设置有第一导热件10，所述第一导热件10为硅胶垫或导热结构胶，可减小热阻，保证第二节点5与均热板2之间充分接触。所述第三节点6通过第一半导体7与第二节点5连接，所述第一节点4通过第二半导体8与第二节点5连接，所述电源3包括第一电极31和第二电极32，所述第一节点4与电源3一个电极连接，所述第三节点6与电源3另一个电极连接；通过改变电源3的电流方向，控制冷凝器1的工作状态，从而改变所述第一节点4、第二节点5和第三节点6的温度，最终改变均热板2的温度，使得所述均热板2可以升温或降温，为电池包的电池模组9提供了稳定的热交换。

具体的，当所述第一电极31为电源的正极、所述第二电极32为电源的负极、所述第一半导体7为P型半导体、所述第二半导体8为N型半导体时，所述第一节点4与电源3的正极31连接，所述电源3的电流依次流经正极、第一节点4、N型半导体、第二节点5、P型半导体、第三节点6和负极。此时所述冷凝器1工作，为所述第一节点4和第三节点6降温，因此所述第一节点4和第三节点6充当热端，所述第二节点5充当冷端，所述第一节点4和第三节点6降温保持所述第二节点5与第一节点4、第三节点6之间的温差，以使所述第二节点5温度低于第一节点4温度和第三节点6温度，实现对均热板2的持续制冷。

当所述第一电极31为电源的负极、所述第二电极32为电源的正极、所述第一半导体7为P型半导体、所述第二半导体8为N型半导体时，所述第三节点6与电源3的正极连接，所述电源3的电流依次流经正极、第三节点6、P型半导体、第二节点5、N型半导体、第一节点4和负极，此时所述冷凝器1不工作，所述第二节点5充当热端，第一节点4和第三节点6充当冷端，所述第一节点4、第三节点6持续从空气中吸热，所述第二节点5与第一节点4、第三节点6之间存在温差，使得所述第二节点5的温度高于第一节点4温度和第三节点6温度，从而保持对均热板2的持续供热。

需要说明的是，在上述两种电路走向中，所述第一半导体7可以为N型半导体，所述第二半导体8可以为P型半导体，更换了两个半导体的位置后，当电流从P型半导体向N型半导体流动时，所述热交换装置保持对均热板2的持续供热，当电流从N型半导体向P型半导体流动时，所述热交换装置保持对均热板2的持续制冷。

所述第一半导体7和第二半导体8均为大小形状一致的长方体，所述第一半导体7和第二半导体8连接节点的一侧边为所述第一半导体7和第二半导体8自身的宽，在其他实施例中，所述第一半导体7和第二半导体8连接节点的一侧边还可以为所述第一半导体7和第二半导体8自身的长，以使所述第一半导体7和第二半导体8与节点之间纵横垂直连接，在一些实施例中，所述第一半导体7和第二半导体8还可以与节点之间倾斜连接，本实施例不做具体限制。

在其他实施例中，所述第一半导体7和第二半导体8能够设置两组上，每组包含一个P型半导体和一个N型半导体，且每组中的P型半导体和N型半导体均相互平行设置，提高了第二节点5与第三节点6之间的传热效率，提高了第二节点5与第一节点4之间的传热效率，连接稳定，且节省占用率高。

在一些实施例中，所述P型半导体和N型半导体的数量可以不相同，保证至少包含一个P型半导体和一个N型半导体即可。

本实用新型还涉及一种电池包，包括壳体、电池模组9和热交换装置，所述壳体内设置有至少一个电池模组9，所述电池模组9与均热板2贴合设置，为了大大减小均热板2与电池模组9之间的热阻，同时增强结构稳定性，所述电池模组9与均热板2之间设置有第二导热件11，所述第二导热件11在本实施例中为导热结构胶，在其他实施例中不做具体限定。所述均热板2可以铺满每一个电池模组9的一侧表面或多侧表面，实现高效换热效果，所述第二导热件11铺满均热板2，提高均热板2的导热效果，便于均热板2对电池模组9的加热或冷却，通过均热板2有利于对电池模组9进行热交换，提供制冷或制热两种方案。当电池模组9与数量大于一个时，所述均热板2与每个电池模组9均接触，保证均热板2对电池包加热或冷却时，每个电池模组9均能够受热或冷却，保证受热和冷却的均匀。

在其他实施例中，可以设置多个热交换装置，装配于一个电池模组9或多个电池模组9上，且至少保证每个电池模组9至少与一个均热板2接触，实现对每个电池模组9的传热均匀。

需要说明的是，所述电池包包括但不限于应用于汽车领域或家电领域，所述热交换装置包括但不限于应用于电池领域。

综上所述，本实用新型提供的一种热交换装置及电池包具有如下技术效果：

1.随着所述热交换装置的电源3切换可灵活切换电流方向，从而改变节点的冷热，将加热和制冷功能集于一身；

2.相对于传统的液冷方案，其无冷却液，不存在漏夜风险，无液冷板、水泵等，体积更小，质量更轻，空间利用率高，能力密度提升，且无噪声，环保性更好，寿命长；

3.可通过改变电源3的电流的大小，来实时改变加热或冷却功率，实时性好，适应性强，调节精度高；

4.均热板2可实现每个模组、电芯受热和冷却均匀，提高电芯的温度一致性，延长电池包的使用寿命。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种热交换装置，其特征在于，包括：

冷凝器(1)，所述冷凝器(1)一端设置有第一节点(4)，另一端设置有第三节点(6)；

均热板(2)，所述均热板(2)一端设置有第二节点(5)；

电源(3)，所述电源(3)包括第一电极(31)和第二电极(32)，所述第一节点(4)与电源(3)一个电极连接，所述第三节点(6)与电源(3)另一个电极连接；

所述第三节点(6)通过第一半导体(7)与第二节点(5)连接，所述第一节点(4)通过第二半导体(8)与第二节点(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种热交换装置，其特征在于，所述第一节点(4)与电源(3)的第一电极(31)连接时，所述电源(3)的电流依次流经第一电极(31)、第一节点(4)、第二半导体(8)、第二节点(5)、第一半导体(7)、第三节点(6)和第二电极(32)。

3.根据权利要求2所述的一种热交换装置，其特征在于，所述第二节点(5)温度低于第一节点(4)温度和第三节点(6)温度。

4.根据权利要求1所述的一种热交换装置，其特征在于，所述第三节点(6)与电源(3)的第一电极(31)连接时，所述电源(3)的电流依次流经第一电极(31)、第三节点(6)、第一半导体(7)、第二节点(5)、第二半导体(8)、第一节点(4)和第二电极(32)。

5.根据权利要求4所述的一种热交换装置，其特征在于，所述第二节点(5)的温度高于第一节点(4)温度和第三节点(6)温度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种热交换装置，其特征在于，所述均热板(2)与第二节点(5)之间设置有第一导热件(10)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种热交换装置，其特征在于，设定一个所述第一半导体(7)和一个所述第二半导体(8)为一组半导体，则至少设置一组半导体，且每组半导体中的第一半导体(7)和第二半导体(8)均平行设置。

8.一种电池包，其特征在于，包括壳体、位于壳体内的至少一个电池模组(9)以及与电池模组(9)连接的如权利要求1-7任一项所述的一种热交换装置。

9.根据权利要求8所述的一种电池包，其特征在于，包括多个热交换装置，且连接有至少一个电池模组(9)，以使每个电池模组(9)至少与一个均热板(2)接触。

10.根据权利要求9所述的一种电池包，其特征在于，所述电池模组(9)与均热板(2)之间设置有第二导热件(11)。