CN220627922U - 一种冷却组件及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种冷却组件及电池包，涉及电池技术领域。冷却组件包括：限定形成有进液流道和出液流道的汇流板，以及间隔设置于汇流板上的多个液冷板。相邻两个液冷板之间形成有用于放置电芯的安装空间，液冷板内限定形成有冷却流道，冷却流道分别与进液流道和出液流道连通，液冷板设置有用于收容电芯膨胀部分的容纳空间。本申请提供的冷却组件，液冷板上设置有容纳空间，且容纳空间的开口面积是电芯朝向液冷板一侧的表面积的0.4至0.8倍，能够收容电芯的膨胀部分，以吸收电芯膨胀造成的尺寸误差，使得电芯的膨胀力不大于预设压力阈值，从而延长电芯的使用寿命、提高电芯的安全性。

Description

一种冷却组件及电池包

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种冷却组件及电池包。

背景技术

在相关技术中，通过在电芯的两侧设置液冷板对电芯进行冷却降温，冷却介质在液冷板中不断循环流动，从而带走电芯的热量，以达到降低电芯温度的目的。

然而，电芯产生热量的同时，其外形也会随温度升高而膨胀，电芯膨胀过程中将受到液冷板的反向作用力，导致电芯的膨胀力大于预设压力阈值，从而影响电芯的使用寿命和安全性。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种冷却组件及电池包，旨在解决现有技术中电芯膨胀过程中将受到液冷板的反向作用力，导致电芯的膨胀力大于预设压力阈值的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请的实施例提供了一种冷却组件，冷却组件具有第一方向，所述冷却组件包括：

汇流板，所述汇流板内限定出间隔设置的进液流道和出液流道；

多个液冷板，多个所述液冷板沿所述第一方向间隔设置于所述汇流板上，相邻两个所述液冷板之间形成有用于放置电芯的安装空间；

所述液冷板内限定出冷却流道，所述进液流道和所述出液流道均与所述冷却流道连通，所述液冷板设置有与所述安装空间相连通的容纳空间，所述容纳空间用于收容所述电芯的膨胀部分，所述容纳空间的开口面积为S1，所述电芯朝向所述液冷板一侧的表面积为S2，所述液冷板满足关系式：S1/S2＝i，0.4≤i≤0.8。

在第一方面的其中一个实施例中，所述液冷板满足关系式：0.5≤i≤0.6。

在第一方面的其中一个实施例中，沿所述第一方向，所述容纳空间的深度为d，满足关系式：1mm≤d≤4mm。

在第一方面的其中一个实施例中，沿所述第一方向，所述容纳空间的深度为d，满足关系式：1.5mm≤d≤2.6mm。

在第一方面的其中一个实施例中，所述冷却组件具有第二方向，所述第二方向与所述第一方向相交，所述冷却流道包括第一流道和多个第二流道，多个所述第二流道沿所述第二方向间隔设置，所述第一流道分别与每个所述第二流道连通，所述进液流道和所述出液流道均与所述第一流道连通。

在第一方面的其中一个实施例中，沿所述第一方向，所述第二流道的宽度为w，满足关系式：0.5mm≤w≤1.5mm。

在第一方面的其中一个实施例中，多个所述第二流道沿所述第二方向并排分布，且相邻两个所述第二流道在所述第二方向上不相通，以实现所述容纳空间内的壁面形成交替分布的波峰面和波谷面，所述波峰面能够与所述电芯膨胀的部分接触。

在第一方面的其中一个实施例中，所述第一流道包括第一子流道、第二子流道和第三子流道，所述第一子流道、所述第二子流道和所述第三子流道围合形成U形流道；

每个所述第二流道均位于所述U形流道的内侧，且每个所述第二流道的一端均与第二子流道连通，多个所述第二流道中的一部分第二流道的另一端与进液流道连通，多个所述第二流道中的另一部分第二流道的另一端与出液流道连通。

在第一方面的其中一个实施例中，所述第一流道还包括进液引导流道和出液引导流道，所述进液引导流道与所述出液引导流道不连通；

所述第一子流道和所述一部分所述第二流道均通过所述进液引导流道与所述进液流道连通，所述第三子流道和所述另一部分所述第二流道均通过所述出液引导流道与所述出液流道连通。

第二方面，本申请的实施例还提供了一种电池包，包括上述任一实施例中所述的冷却组件。

本申请的有益效果是：

本申请提供了一种冷却组件，包括：限定形成有进液流道和出液流道的汇流板，以及间隔设置于汇流板上的多个液冷板。其中，相邻两个液冷板之间形成有用于放置电芯的安装空间，液冷板内限定形成冷却流道，冷却流道分别与进液流道和出液流道连通，以实现对电芯的循环散热。液冷板设置有容纳空间，且容纳空间的开口面积是电芯朝向液冷板一侧的表面积的0.4至0.8倍，能够收容电芯的膨胀部分，这样液冷板能够吸收电芯膨胀造成的尺寸误差，使得电芯的膨胀力不大于预设压力阈值，从而延长电芯的使用寿命、提高电芯的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请一些实施例中冷却组件与电芯的装配结构示意图；

图2示出了本申请一些实施例中冷却组件与电芯拆分后的结构示意图；

图3示出了本申请一些实施例中电芯膨胀前和膨胀后的状态示意图；

图4示出了本申请一些实施例中冷却组件的部分结构示意图；

图5示出了本申请一些实施例中冷却组件中液体的流动轨迹示意图；

图6示出了本申请一些实施例中冷却组件的一视角结构示意图；

图7示出了图6中A-A处的剖面结构示意图；

图8示出了图6中B-B处的剖面结构示意图；

图9示出了图7中C部分的局部放大结构示意图；

图10示出了图8中D部分的局部放大结构示意图；

图11示出了图10中E部分的局部放大结构示意图；

图12示出了本申请一些实施例中电芯膨胀前与冷却组件的装配结构示意图。

主要元件符号说明：

100-冷却组件；110-汇流板；111-进液流道；112-出液流道；120-液冷板；121-冷却流道；1211-第一流道；12111-第一子流道；12112-第二子流道；12113-第三子流道；12114-进液引导流道；12115-出液引导流道；1212-第二流道；122-容纳空间；1221-波峰面；1222-波谷面；130-安装空间；200-电芯；x-第一方向；y-第二方向；z-第三方向。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

电池包(Battery Pack)是电动汽车中的重要组成部分，用于为电动汽车提供动力来源。电池包在充放电过程中，其内部的电芯会产生大量的热量，导致电芯的温度升高，因此需要及时对电芯进行散热，以免影响电芯的使用状态和寿命，以及避免牵连到其他电芯发生热失控。

相关技术中，通过在电芯的两侧设置液冷板对电芯进行冷却降温，然而，电芯产生热量的同时，其外形也会随温度升高而膨胀(如图3所示，状态1为电芯膨胀前的状态，状态2为电芯膨胀后的状态)，电芯膨胀过程中将受到液冷板的反向作用力，导致电芯的膨胀力大于预设压力阈值，从而影响电芯的使用寿命和安全性。

如图1所示，为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种冷却组件100，涉及电池技术领域，主要应用于电池包中，用于对电芯200进行循环冷却。

继续参阅图1，定义冷却组件100的长度方向为第一方向x，冷却组件100的宽度方向为第二方向y，冷却组件100的高度方向为第三方向z。可以理解的是，以上定义仅是为了便于理解冷却组件100中各部分的相对位置关系，不应理解为对本申请的限制。其中，第三方向z分别与第一方向x和第二方向y相交。这里以第一方向x与第二方向y为例，第一方向x可以与第二方向y垂直，当然，第一方向x与第二方向y还可以呈其他角度设置，例如70°、76°、80°、85°、100°、120°等。

如图1和图2所示，冷却组件100包括：汇流板110和多个液冷板120。

其中，多个液冷板120沿第一方向x间隔设置于汇流板110上，相邻的两个液冷板120之间形成有用于放置电芯200的安装空间130。当装配冷却组件100和电芯200时，可将多个电芯200一一对应地放置在多个安装空间130内。

结合图6至图8，以及图9和图10所示，汇流板110内限定出间隔设置的进液流道111和出液流道112，液冷板120内限定出冷却流道121，进液流道111和出液流道112均与冷却流道121连通，使得冷却液能够在进液流道111、冷却流道121和出液流道112中循环流动，实现对电芯200的循环散热。

示例性地，汇流板110的一端开设有与进液流道111连通的进液口，汇流板110远离进液口的一端开设有与出液流道112连通的出液口，进液口和出液口均与冷却液供应设备连通，以便于冷却液的输入和输出，从而实现冷却液的循环。当然，进液口处还可以设置进液接头，出液口处设置出液接头，进液接头和出液接头分别通过水管与冷却液供应设备连接。

结合图4和图12所示，液冷板120设置有与安装空间130连通的容纳空间122，容纳空间122用于收容电芯200的膨胀部分，容纳空间122的开口面积为S1，电芯200朝向液冷板120的一侧的表面积为S2，即电芯200处于图3中状态1时，其朝向液冷板120的一侧的表面积，液冷板120满足关系式：S1/S2＝i，0.4≤i≤0.8。

需要提到的是，本实用新型中“容纳空间122的开口”具体指的是容纳空间122朝向电芯200的开口，电芯200的膨胀部分通过开口处进入该容纳空间122，该开口可以是位于液冷板120的中部，也可以是液冷板120两端，这里不做限定，优选该开口位于液冷板120的中部，可以有效防止电芯200膨胀时，其他部分发生形变。

本实施例中，电芯200朝向液冷板120的一侧的表面积可采用面积测量仪进行测量，例如二次元坐标测量仪。

示例性地，对电芯200的膨胀力进行测试，采用夹具将电芯200定位固定，通过夹具模拟液冷板120与电芯200的接触状态，并在接触面布置压力传感器，从而通过读取压力传感器的数值，得到电芯200的膨胀力值。

电芯200的预设压力阈值为10000N，经过测试，得到实施例1-5和对比例1-2的电芯200性能检测结果如表1所示。

由表1可知，当容纳空间122的开口面积S1是电芯200朝向液冷板120一侧的表面积S2的0.4至0.8倍时，液冷板120能够吸收电芯200膨胀造成的尺寸误差，使得电芯200的膨胀力不大于预设压力阈值，从而延长电芯200的使用寿命、提高电芯200的使用安全性。

进一步地，液冷板120满足关系式：0.5≤i≤0.6，即容纳空间122的开口面积S1是电芯200朝向液冷板120一侧的表面积的0.5至0.6倍，这样，在满足电芯200膨胀力不大于预设压力阈值的基础上，提高液冷板120与电芯200的贴合度，也就是增大液冷板120与电芯200的接触面积，从而提升电芯200与冷却流道121内的冷却液的热交换效率，提高电芯200的散热效果。

结合图10和图11所示，在一个实施例中，沿第一方向x，容纳空间122的深度为d，满足关系式：1mm≤d≤4mm。

观察膨胀后的电芯200与液冷板120的贴合情况，得到实施例1-4和对比例1-3的观测结果如表2所示。

由表2可知，当d为1mm至4mm时，电芯200与液冷板120相贴，此时电芯200与液冷板120的接触面积较大，这样，提升了电芯200与冷却流道121内的冷却液的热交换效率，提高了电芯200的散热效果。

进一步地，d满足关系式：1.5mm≤d≤2.6mm，即本实施例中，d优选为1.5mm至2.6mm，使得液冷板120与电芯200紧贴，接触面积更大，以有效保证电芯200的散热效果。

如图4和图12所示，在一个实施例中，冷却流道121包括第一流道1211和多个第二流道1212，多个第二流道1212沿第二方向y间隔设置，第一流道1211分别与每个第二流道1212连通，进液流道111和出液流道112均与第一流道1211连通。

使用冷却组件100对电芯200进行冷却时，冷却液能够在进液流道111、第一流道1211、第二流道1212和出液流道112内循环流动，提升了冷却液与电芯200的热传递效率，从而能够快速吸收电芯200释放的热量，延长电芯200的使用寿命，以及提高安全性能。

结合图10和图11所示，在一个具体的实施例中，沿第一方向x，第二流道1212的宽度为w，满足关系式：0.5mm≤w≤1.5mm。

示例性地，w可设置为0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm等，随着w的增大，第二流道1212的容量也随之增大。

本实施例中，通过设置满足上述关系式的第二流道1212，使得第二流道1212内的冷却液流量能够满足电芯200的散热需求，保证冷却液与电芯200的热传递效率。

如图4所示，在一个具体的实施例中，多个第二流道1212沿第二方向y并排分布，且相邻两个第二流道1212在第二方向y上不相通，以实现容纳空间122内的壁面形成交替分布的波峰面1221和波谷面1222，波峰面1221能够与电芯200膨胀的部分接触。

需要说明的是，波峰面1221为容纳空间122中与第二流道1212相对的壁面，波谷面1222为容纳空间122中位于相邻的两个第二流道1212之间的壁面。

本实施例中，由于波峰面1221与电芯200膨胀的部分接触，因此电芯200的膨胀部分释放的热量能够传递至第二流道1212内，从而与冷却液进行热交换。

同时，通过沿第二方向y并排分布多个第二流道1212，且相邻的两个第二流道1212在第二方向y上不连通，这样流入第一流道1211内的冷却液能够进一步分散进入多个第二流道1212中，每部分冷却液能够在对应的第二流道1212中与电芯200进行热交换。

通过上述设计，提升了热传递的效率，有利于电芯200快速散热，防止其温度超过预设温度阈值，延长电芯200的使用寿命、维持电芯200的使用性能、提高安全性。

当然，对于上述具体实施例，多个第二流道1212也可沿第三方向z并排分布，且相邻两个第二流道1212在第三方向z上不相通，同样可实现容纳空间122内的壁面形成交替分布的波峰面1221和波谷面1222，帮助电芯200快速散热。

继续参阅图4，进一步地，第一流道1211包括第一子流道12111、第二子流道12112和第三子流道12113。

其中，第一子流道12111、第二子流道12112和第三子流道12113围合形成U形流道，每个第二流道1212均位于U形流道的内侧，且每个第二流道1212的一端均与第二子流道12112连通，多个第二流道1212中的一部分第二流道1212的另一端与进液流道111连通，多个第二流道1212中的另一部分第二流道1212的另一端与出液流道112连通。

如图5所示，以一定量的冷却液为例，冷却液从进液流道111流入U形流道中，冷却液与电芯200充分进行热交换后，流入出液流道112内，完成一次热交换过程。

本实施例中，通过U形流道的设置，增加了冷却液的流动路径，使得冷却液能够与电芯200进行充分的热交换，从而快速吸收电芯200释放的热量，进一步提升了电芯200的散热效率。

当然，第一流道1211除了U形流道，还可以是环形流道、蛇形流道等，环形流道例如回形流道或圆形流道，同样可以延长冷却液的流动路径，提高热交换效率。

如图4所示，更进一步地，第一流道1211还包括进液引导流道12114和出液引导流道12115，进液引导流道12114与出液引导流道12115不连通，第一子流道12111和一部分第二流道1212均通过进液引导流道12114与进液流道111连通，第三子流道12113和另一部分第二流道1212均通过出液引导流道12115与出液流道112连通。

本实施例中，进液引导流道12114用于引导进液流道111内的冷却液进入第一子流道12111和一部分第二流道1212内，从而使冷却液与电芯200进行热交换，接着，冷却液汇入第二子流道12112内，并通过第二子流道12112流入另一部分第二流道1212和第三子流道12113内，最后通过出液引导流道12115汇入出液流道112内，完成一次循环过程。

通过上述设计，使得冷却液能够在多个流道内有序流动，延长了冷却液的流动路径，提升了热传递效率，有利于电芯200的快速散热。

在另一个实施例中，冷却流道121还可以为波浪形流道，同样可以满足电芯200的散热需求。

本申请的实施例还提供了一种电池包，包括冷却组件100和多个电芯200。

本实施例中，通过设置由汇流板110和多个液冷板120组成的冷却组件100，使得多个电芯200安装到冷却组件100后，能够形成整体，便于后续对所有的电芯200进行有效的热管理，同时又能保证电芯200整体的结构强度，从而提升电池包的使用性能。

可以理解的是，由于本实施例提供的电池包，具有上述任一实施例中的冷却组件100，因此具有冷却组件100的全部有益效果，在此就不一一赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种冷却组件，其特征在于，具有第一方向，所述冷却组件包括：

汇流板(110)，所述汇流板(110)内限定出间隔设置的进液流道(111)和出液流道(112)；

多个液冷板(120)，多个所述液冷板(120)沿所述第一方向间隔设置于所述汇流板(110)上，相邻两个所述液冷板(120)之间形成有用于放置电芯(200)的安装空间(130)；

所述液冷板(120)内限定出冷却流道(121)，所述进液流道(111)和所述出液流道(112)均与所述冷却流道(121)连通，所述液冷板(120)设置有与所述安装空间(130)相连通的容纳空间(122)，所述容纳空间(122)用于收容所述电芯(200)的膨胀部分，所述容纳空间(122)的开口面积为S1，所述电芯(200)朝向所述液冷板(120)一侧的表面积为S2，所述液冷板(120)满足关系式：S1/S2＝i，0.4≤i≤0.8。

2.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，所述液冷板(120)满足关系式：0.5≤i≤0.6。

3.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述容纳空间(122)的深度为d，满足关系式：1mm≤d≤4mm。

4.根据权利要求3所述的冷却组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述容纳空间(122)的深度为d，满足关系式：1.5mm≤d≤2.6mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述冷却组件具有第二方向，所述第二方向与所述第一方向相交，所述冷却流道(121)包括第一流道(1211)和多个第二流道(1212)，多个所述第二流道(1212)沿所述第二方向间隔设置，所述第一流道(1211)分别与每个所述第二流道(1212)连通，所述进液流道(111)和所述出液流道(112)均与所述第一流道(1211)连通。

6.根据权利要求5所述的冷却组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述第二流道(1212)的宽度为w，满足关系式：0.5mm≤w≤1.5mm。

7.根据权利要求5所述的冷却组件，其特征在于，多个所述第二流道(1212)沿所述第二方向并排分布，且相邻两个所述第二流道(1212)在所述第二方向上不相通，以实现所述容纳空间(122)内的壁面形成交替分布的波峰面(1221)和波谷面(1222)，所述波峰面(1221)能够与所述电芯(200)膨胀的部分接触。

8.根据权利要求5所述的冷却组件，其特征在于，所述第一流道(1211)包括第一子流道(12111)、第二子流道(12112)和第三子流道(12113)，所述第一子流道(12111)、所述第二子流道(12112)和所述第三子流道(12113)围合形成U形流道；

每个所述第二流道(1212)均位于所述U形流道的内侧，且每个所述第二流道(1212)的一端均与第二子流道(12112)连通，多个所述第二流道(1212)中的一部分第二流道(1212)的另一端与进液流道(111)连通，多个所述第二流道(1212)中的另一部分第二流道(1212)的另一端与出液流道(112)连通。

9.根据权利要求8所述的冷却组件，其特征在于，所述第一流道(1211)还包括进液引导流道(12114)和出液引导流道(12115)，所述进液引导流道(12114)与所述出液引导流道(12115)不连通；

所述第一子流道(12111)和所述一部分所述第二流道(1212)均通过所述进液引导流道(12114)与所述进液流道(111)连通，所述第三子流道(12113)和所述另一部分所述第二流道(1212)均通过所述出液引导流道(12115)与所述出液流道(112)连通。

10.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的冷却组件。