CN220474724U - 液冷结构与电池模组 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种液冷结构与电池模组，属于液冷结构技术领域。液冷结构包括壳体，壳体上设置有沿第一方向间隔设置的至少一进液口和至少一出液口；主流路，设于壳体，主流路沿第一方向延伸设置，且主流路的一端呈封闭设置，另一端呈开口设置且与进液口相连通；分流组，设于壳体，分流组包括分布于主流路两侧的分支流路，各分支流路的一端均与主流路相连，另一端均与至少一出液口相连通。本申请的液冷结构，通过将分支流路分布于主流路的两侧，使得冷媒可以优先冷却高温区，有利于减少电芯温差；且冷媒流向两侧分支流路的流程较短，使得流路内部冷媒温差较低，有利于避免因冷媒温差导致的电芯温差变大，保证液冷结构对电池包的降温效果。

Description

液冷结构与电池模组

技术领域

本申请属于液冷结构技术领域，尤其涉及一种液冷结构与电池模组。

背景技术

锂离子电池因能量密度大、循环性能好和无记忆性等优点，成为了大规模电化学储能的首选载体之一。但锂电池本体对热量较为敏感，其适宜的运行温度范围约在20℃～40℃之间，长期超出该范围运行将导致电池运行效率、循环寿命以及可用容量等性能指标的下降，甚至引发热失控，导致重大安全事故。因此要采用热管理装置对电芯进行加热或冷却，从而使其一致保持在适宜温度下运行。现有技术中的液冷结构由于冷媒通常从流道一端流入另一端流出，入口段冷媒对电芯降温效果优异，远端降温效果较差，如此使得电池包内电芯温差较大，且对于电池包的降温效果差。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种液冷结构，解决现有技术中由于冷媒通常从流道一端流入另一端流出，入口段冷媒对电芯降温效果优异，远端降温效果较差，导致电池包内电芯温差较大，使得液冷结构对电池包的降温效果差的问题。

第一方面，本申请提供了一种液冷结构，包括：

壳体，所述壳体上设置有沿第一方向间隔设置的至少一进液口和至少一出液口；

主流路，设于所述壳体，所述主流路沿所述第一方向延伸设置，且所述主流路的一端呈封闭设置，另一端呈开口设置且与所述进液口相连通；

分流组，设于所述壳体，所述分流组包括分布于所述主流路两侧的分支流路，所述分支流路的一端与所述主流路相连，另一端与所述至少一出液口相连通。

根据本申请的液冷结构，通过将分支流路分布于主流路的两侧，且分支流路的一端与主流路相连，另一端与至少一出液口相连通，使得冷媒可以从进液口进入主流路并流向两侧的分支流路，从分支流路汇流后从出液口排出，此时冷媒先从高热量堆积区流过，实现冷媒对温度较高的区域的优先冷却，有利于减少电芯温差；且冷媒流向两侧分支流路的流程较短，使得流路内部冷媒温差较低，有利于避免因冷媒温差导致的电芯温差变大，保证液冷结构对电池包的降温效果。

根据本申请的一个实施例，所述主流路的宽度大于所述分支流路的宽度。

根据本申请的一个实施例，所述壳体上具有主降温区，所述主降温区用于与发热元件的发热中心相对应；

所述主流路对应所述主降温区设置。

根据本申请的一个实施例，所述主流路两侧中至少一侧为主散热侧，所述主散热侧的所述分支流路设置多个，多个所述分支流路沿所述第一方向间隔设置。

根据本申请的一个实施例，各所述分流组还包括设于所述主散热侧的汇合流路，所述汇合流路至少部分沿所述第一方向延伸设置，所述汇合流路的一端均与对应的多个所述分支流路的另一端相连通，所述汇合流路的另一端均与所述至少一出液口相连通。

根据本申请的一个实施例，所述汇合流路包括沿所述第一方向延伸设置的汇合流段，所述汇合流段的宽度大于各所述分支流路的宽度。

根据本申请的一个实施例，所述分流组件沿所述第一方向成轴对称设置。

根据本申请的一个实施例，所述出液口和所述进液口均设置一个，且所述出液口与所述进液口呈共线设置。

根据本申请的一个实施例，所述壳体、所述主流路以及所述分流组呈一体设置。

根据本申请的一个实施例，所述分支流路至少部分沿第二方向延伸设置，所述第二方向与所述第一方向呈夹角设置。

第二方面，本申请提供了一种电池模组，该电池模组包括：

电芯；以及，

上述任一项的液冷结构，所述液冷结构与所述电芯相接触。

本申请的电池模组，通过设置该液冷结构，使得冷媒可以先从高热量堆积区流过，优先冷却高温区，有利于减少电芯温差；且流向两侧分支流路的冷媒流程较短，使得流路内部冷媒温差较低，在保证液冷结构对电池包的降温效果的同时，可以避免因冷媒温差导致的电芯温差变大，进而降低电芯出现热失控的概率，提高电芯的安全性，保证电池模组的正常工作。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的液冷结构的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的液冷结构的结构剖视图及冷媒流向示意图。

附图标记：

液冷结构100；

壳体110、进液口111、出液口112；

主流路120；

分流组130、分支流路131、汇合流路132、汇合流段133。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请公开一种液冷结构。

下面参考图1至图2描述根据本申请实施例的液冷结构100。

如图1所示，液冷结构100包括：壳体110、主流路120以及分流组130。

壳体110上设置有沿第一方向间隔设置的至少一进液口111和至少一出液口112，使得冷媒可以从进液口111进入液冷结构100后又从出液口112排出，且使得冷媒可以沿第一方向流动，实现对电芯第一方向上的冷却降温。

需要说明的是，至少一进液口111和至少一出液口112可以位于壳体110的第一方向上的侧壁或者底部，可以节省壳体110的第一方向上的空间，有利于壳体110内布置更多的电芯，可提高电池包的工作效率。

可以理解的是，至少一进液口111和至少一出液口112可以位于壳体110的中间，也可以不必完全中间；进液口11和出液口112可以设置两个或者两个以上；进液口111和出液口112的形状可以为圆形或者矩形；本申请对此不作具体限定。

壳体110的材质可以为多种，例如，在一个实施例中，壳体110的材质可以为铝，可以提高壳体110的安全性以及抗冲击能力；在其他实施例中，壳体110的材质可以为不锈钢，使得壳体110有较好的经济性，还可以实现壳体110的轻量化；本申请对此不作具体限定。

如图1所示，主流路120设于壳体110，主流路120沿第一方向延伸设置，主流路120的一端呈开口设置且与进液口111相连通，使得冷媒可以从进液口111进入主流路120，并沿主流路120在第一方向上流动，可以实现对电芯的冷却降温；且主流路120的另一端呈封闭设置，可以避免冷媒直接从主流路120的另一端流出而造成冷媒的浪费，使得冷媒能在主流路120内充分吸收电芯的热量，提高冷媒的利用率。主流路120可以与壳体110一体成型，也可以将主流路120做成单独流路放置在壳体110内，本申请对此不作具体限定。

可以理解的是，对于模组形式的电芯排列方式，其模组中间部位电芯热量更加容易堆积，因而中间区域电芯温度会高于两端，可以将主流路120设置于壳体110的中间区域，使得冷媒先从高热量堆积区流过，实现冷媒对温度较高的区域的优先冷却，有利于减少电芯温差；也可以不需要将主流路120设置于壳体110的中间区域，可以依据热量分布适当向其他方向偏移，本申请对此不作具体限定。

分流组130设于壳体110，如图1所示，分流组130包括分布于主流路120的两侧的分支流路131，分支流路131的一端与主流路120相连，使得主流路120内的冷媒可以由主流路120分别向两端流向分支流路131，实现了对冷媒的分流，可以使冷媒更加快速地布满分流组130，提高冷媒对电芯冷却的均匀性，尽量避免了对电芯降温不均匀的情况；且冷媒流向两侧分支流路131的流程较短，可以使得分流组130内部冷媒温差较低，有利于避免因冷媒温差导致的电芯温差变大。

分支流路131的另一端与至少一出液口112相连通，使得冷媒在流经分支流路131且完成对电芯的降温后可以从出液口112排出，此时分支流路131内不会存在有吸收了电芯的热量后却无法排出的冷媒，使得新的冷媒可以从进液口111进入主流路120后又分流至分支流路131内，保证液冷结构100对电池包的降温效果。

可以理解的是，两个分流组130设置方式可以有多种，例如，在一个实施例中，两个分流组130可以为均S型折回形式，此时主流路120两侧的分支流路131均可以呈S形分布，使得冷媒可以更加快速地布满在整个液冷结构100内，可以更加快速、均匀地对电芯进行冷却降温；当然了，两个分流组130设置方式还可以为其他，本申请中以两个分流组130在主流路120两侧为多条分隔排布的直线分支进行说明。

根据本申请的液冷结构100，通过将分支流路131分布于主流路120的两侧，且分支流路131的一端与主流路120相连，另一端与至少一出液口112相连通，使得冷媒可以从进液口111进入主流路120并流向两侧的分支流路131，从分支流路131汇流后从出液口112排出，此时冷媒先从高热量堆积区流过，优先冷却高温区，有利于减少电芯温差；且流向两侧分支流路131的冷媒流程较短，使得流路内部冷媒温差较低，有利于避免因冷媒温差导致的电芯温差变大，保证液冷结构100对电池包的降温效果。

在一些实施例中，主流路120的宽度大于分支流路131的宽度，可以减少冷媒在主流路120中的流动阻力，当主流路120内的冷媒由主流路120分别向两端流向分支流路131时，可以使得分支流路131内流量均匀，使得冷媒在分流组130内分布均匀；还可以减小冷媒分流时对分支流路131的冲击力，可以在一定程度上延长分支流路131的使用寿命；同时，还有利于降低分流后冷媒的流速，使得冷媒可以更加充分地吸收电芯产生的热量，提高了对冷媒的使用效率。

需要说明的是，本申请中，分支流路131的宽度并不需要保持一致，可以通过分析冷媒的流量均匀性以及电芯的温度均匀性适当增加或者减少相对于的分支流路131的宽度，以使得冷媒对电芯的降温效果更好。

在一些实施例中，壳体110上具有主降温区，主降温区用于与发热元件的发热中心相对应，使得主降温区可以较为精确的对整个发热元件中热量最高的地方优先进行降温，避免因对电芯降温不及时而引发热失控，导致重大安全事故。

可以理解的是，发热元件的发热中心可以位于壳体110的中间区域，此时，主降温区也设置与壳体110的中心区域；发热元件的发热中心也可以位于壳体110的其他区域，主降温区可依据热量分布适当向某方向偏移；本申请对此不作具体限定。

主流路120对应主降温区设置，当冷媒由进液口111流入主流路120时，可以使得冷媒先从发热元件的发热中心流过，实现冷媒对温度较高的区域的优先冷却，有利于减少电芯温差；还可以进一步提高冷媒对电芯的降温效率。

在一些实施例中，主流路120两侧中至少一侧为主散热侧，主散热侧可以与发热元件的发热中心相对应，使得主散热侧可以较为精确的对整个发热元件中热量最高的地方优先进行降温，避免因对电芯降温不及时而引发热失控，导致重大安全事故。

主散热侧的分支流路131设置多个，多个分支流路13配合作用可以提高主散热侧对发热元件的散热能力；多个分支流路131沿第一方向间隔设置，使得冷媒可以更加均匀地通过各分支流路131分布在壳体110上，提高对电芯降温的均匀程度，有利于减少电芯温差；还可以使得相邻两个分支流路131之间存在一定的空间，避免多个分支流路131相互影响，可以提升多个分支流路131的导热散热性。

在一些实施例中，各分流组130还设于主散热侧的包括汇合流路132，各汇合流路132的一端均与对应的多个分支流路131的另一端相连通，使得冷媒流经各分支流路131并对电芯进行冷却后可以汇流于汇合流路132；各汇合流路132的另一端均与至少一出液口112相连通，便于将使用后的冷媒从出液口112排出，使得主流路120与各分支流路131内有流入新的冷媒的空间；且各汇合流路132均至少部分沿第一方向延伸设置，便于各汇合流路132沿第一方向收集来自各分支流路131的冷媒，有利于冷媒的替换更新，可以保证液冷结构100对电池包的降温效果。

可以理解的是，汇合流路132的形状可以为多种，例如直线或者曲线；相邻的两条分支流路131可以一端相连通，冷媒在连通处先汇流之后，在统一流到汇合流路132中，本申请对此不作具体限定。

在一些实施例中，汇合流路132包括沿第一方向延伸设置的汇合流段133，汇合流段133可以沿第一方向收集来自各分支流路131的冷媒，可以使得由主流路120分流至各分支流路131的冷媒在发挥作用后均能通过汇合流段133流向出液口112，并从出液口112排出，有利于冷媒的替换更新，可以保证液冷结构100对电池包的降温效果。

汇合流段133的宽度大于各分支流路131的宽度，可以减少冷媒在汇合流段133内的流动阻力，进一步便于冷媒通过汇合流段133流向出液口112后从出液口112排出，有利于冷媒的替换更新。

在一些实施例中，分流组130件沿第一方向成轴对称设置，可以使得主流路120两侧的分支流路131形状与大小一致，实现分支流路131在主流路120两侧的对称均匀分布，使得冷媒可以更加均匀地通过各分支流路131分布在壳体110上，进而可以更好地对电芯进行均匀降温，提高对电芯降温的均匀程度。

在一些实施例中，出液口112与进液口111均设置一个，且出液口112与进液口111呈共线设置，使得出液口112与进液口111沿壳体110的第一方向间隔且正对设置，使得在第二方向上，出液口112与各分支流路131的距离与进液口111与各分支流路131的距离相同，可以使得冷媒在充分吸收了电芯的热量后从出液口112排出，提高对冷媒的使用效率。

可以理解的是，出液口112与进液口111也设置多个，多个出液口112与进液口111可以一一对应且呈共线设置，也可以呈交错设置，本申请对此不作具体限定。

在一些实施例中，壳体110、主流路120以及分流组130呈一体设置。由于不同的材质在受到外部影响时其变形程度不同，若将壳体110、主流路120以及分流组130采用不同的材料制成，当冷媒从主流路120流向分流组130时，壳体110、主流路120以及分流组130会产生不同程度的冷却收缩变形，这种变形容易导致壳体110、主流路120以及分流组130之间连接处的开裂甚至断裂，不利于对电芯进行持续性冷却，因此可以将壳体110、主流路120以及分流组130以熔铸方式制成一体结构，有利于对电芯持续性降温，还可以提高液冷结构100的使用寿命。

在一些实施例中，分支流路131至少部分沿第二方向延伸设置，使得冷媒可以在多个分支流路131内沿第二方向流动，可以实现对电芯第二方向的冷却降温；第二方向与第一方向呈夹角设置，使得多个分支流路131与主流路120之间呈夹角设置，可以增大电芯与流路的接触面积，进而可以更好地对电芯进行降温。分支流路131也可以均沿第二方向延伸设置，进一步便于冷媒沿第二方向流动，本申请对此不作具体下限定。

可以理解的是，多个分支流路131与主流路120之间设置方式可以有多种：例如，在一个实施例中，多个分支流路131与主流路120之间可以呈弧形平滑过渡连接，可以减小冷媒流向多个分支流路131时的流阻，有利于冷媒的分流，可以提高冷媒的使用效率，提高对电芯的冷却效果；当然了，多个分支流路131与主流路120之间设置方式可以为其他，本申请中以多个分支流路131与主流路120之间呈直角设置进行说明。

需要说明的是，本申请中本液冷结构100的工作原理为：将冷媒通过进液口111流入主流路120内，主流路120可以位于壳体110的中间位置，使得冷媒先从高热量堆积区流过，实现冷媒对温度较高的区域的优先冷却，冷媒在主流路120内分成多股且分别流进各分支流路131内，并通过各分支流路131迅速地从壳体110的中部向两侧扩散，因此实现了将冷媒快速、均匀地分布在壳体110上，可以实现对电芯进行快速、均匀的冷却散热，提高了对电芯的冷却性能。冷媒在壳体110上的流通顺序为：进液口111→主流路120→各分支流路131→汇合流段133→汇合流路132→出液口112。

本申请实施例还提供了一种电池模组。

该电池模组包括：电芯以及上述任一项的液冷结构100，且液冷结构100与电芯相接触，有利于液冷结构对电芯的降温，可以避免因对电芯降温不及时而引发热失控并导致重大安全事故，可以保证电池模组的正常且安全工作。

本申请的电池模组，通过设置该液冷结构100，使得冷媒可以先从高热量堆积区流过，优先冷却高温区，有利于减少电芯温差；且流向两侧分支流路131的冷媒流程较短，使得流路内部冷媒温差较低，在保证液冷结构100对电池包的降温效果的同时，可以避免因冷媒温差导致的电芯温差变大，进而降低电芯出现热失控的概率，提高电芯的安全性，保证电池模组的正常工作。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种液冷结构，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设置有沿第一方向间隔设置的至少一进液口和至少一出液口；

主流路，设于所述壳体，所述主流路沿所述第一方向延伸设置，且所述主流路的一端呈封闭设置，另一端呈开口设置且与所述进液口相连通；

分流组，设于所述壳体，所述分流组包括分布于所述主流路两侧的分支流路，各所述分支流路的一端均与所述主流路相连，另一端均与所述至少一出液口相连通。

2.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述主流路的宽度大于所述分支流路的宽度。

3.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述壳体上具有主降温区，所述主降温区用于与发热元件的发热中心相对应；

所述主流路对应所述主降温区设置。

4.根据权利要求1所述的液冷结构，其特征在于，所述主流路两侧中至少一侧为主散热侧，所述主散热侧的所述分支流路设置多个，多个所述分支流路沿所述第一方向间隔设置。

5.根据权利要求4所述的液冷结构，其特征在于，所述分流组还包括设于所述主散热侧的汇合流路，所述汇合流路至少部分沿所述第一方向延伸设置，所述汇合流路的一端均与对应的多个所述分支流路的另一端相连通，所述汇合流路的另一端均与所述至少一出液口相连通。

6.根据权利要求5所述的液冷结构，其特征在于，所述汇合流路包括沿所述第一方向延伸设置的汇合流段，所述汇合流段的宽度大于各所述分支流路的宽度。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的液冷结构，其特征在于，所述分流组件沿所述第一方向成轴对称设置。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的液冷结构，其特征在于，所述出液口和所述进液口均设置一个，且所述出液口与所述进液口呈共线设置。

9.根据权利要求1至6中任意一项所述的液冷结构，其特征在于，所述壳体、所述主流路以及所述分流组呈一体设置。

10.根据权利要求1至6中任意一项所述的液冷结构，其特征在于，所述分支流路至少部分沿第二方向延伸设置，所述第二方向与所述第一方向呈夹角设置。

11.一种电池模组，其特征在于，包括：

电芯；以及，

如权利要求1至10中任意一项所述的液冷结构，所述液冷结构与所述电芯相接触。