CN220692129U - 电芯换热系统及动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电芯换热系统及动力电池。电芯换热系统包括：电芯外壳与电芯一一对应设置，电芯外壳在第一方向上的至少一侧设置有流体通道，至少部分的流体通道设置在靠近于电芯的极柱侧；分流件形成有与流体通道一一对应设置的分流孔；电芯外壳具有流体通道的一侧设置有两个分流件，其中一个分流件形成有与该分流件上的每个分流孔连通的入口部；另一个分流件形成有与该分流件上的每个分流孔连通的出口部。本实用新型通过在每个电芯外壳的极柱侧增设流体通道，实现提升换热效率、改善换热效果的目的，每个电芯的换热流道独立设置，能够更好地保持电芯之间的热平衡，提高动力电池的安全性和热稳定性。

Description

电芯换热系统及动力电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电芯换热系统及动力电池。

背景技术

目前，动力电池高功率充放电时极柱的发热量较大，影响动力电池的性能和使用寿命，因此需要增设冷却系统对动力电池进行冷却。在传统的直冷方式中，难以通过对流散热方式实现冷却电芯，且冷却液的粘度较大，导致密封难度增大，从而影响电池的冷却效率和安全性。而采用液冷板进行冷却方式存在生产成本较高、制造工艺复杂且在使用的过程中易受到异物碰撞而损坏，损坏后的液冷板维护困难，通常需要将整个冷却系统报废等问题。此外，由于在传统的液冷方式中，冷却液需要顺次流经不同的电芯，使得冷却液温度逐渐升高，致使冷却效果差，无法保证电芯之间热平衡，从而影响动力电池的性能。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种电芯换热系统及动力电池，以解决传统的液冷方式存在冷却液温度逐渐升高，导致冷却效果差，无法保证电芯之间的热平衡，从而影响动力电池的性能的问题。

本实用新型第一方面提供了一种电芯换热系统，应用于多个堆叠设置的电芯，其中，所述电芯换热系统包括：

电芯外壳，与所述电芯一一对应设置，每个所述电芯外壳在第一方向上的至少一侧设置有流体通道，用于通入换热介质；至少部分的所述流体通道设置在靠近于所述电芯上设置有极柱的一侧；

分流件，形成有与所述流体通道一一对应设置的分流孔；

所述电芯外壳具有所述流体通道的一侧设置有两个所述分流件且两个所述分流件分别位于所述流体通道长度方向上的两端，其中一个所述分流件形成有与该分流件上的每个所述分流孔连通的入口部，用于通入所述换热介质；另一个所述分流件形成有与该分流件上的每个所述分流孔连通的出口部，以供所述换热介质流出。

优选地，所述流体通道贯穿于所述电芯外壳长度方向上的两端；所述流体通道延伸至所述电芯外壳在所述电芯堆叠方向上的两端。

优选地，所述分流件形成为沿所述电芯的堆叠方向延伸的管状结构；多个所述分流孔沿所述分流件的长度方向间隔设置。

优选地，所述分流件的内部设置有加强部，所述加强部形成为沿所述电芯的堆叠方向延伸且与所述电芯外壳呈角度设置的板状结构。

优选地，所述电芯换热系统还包括：

封堵件，与所述分流件在延伸方向上的端部连接，所述封堵件设置在远离所述入口部或所述出口部的一端；

所述入口部和所述出口部设置在所述电芯的同侧，或所述入口部和所述出口部设置在所述电芯的两侧。

优选地，所述电芯换热系统还包括：

引流件，设置有两个且分别与所述入口部和所述出口部密封连接；所述引流件背向所述入口部或所述出口部的一面形成有凸出的引流管，所述引流管与所述分流孔连通。

优选地，所述电芯换热系统还包括：

连接件，设置在所述流体通道长度方向上的两端部；所述连接件包括与所述流体通道的开口部位仿形贴合的密封部和设置在所述密封部背向所述流体通道一侧的连接部，所述连接部形成为贯穿于所述密封部主体的管状结构，并且所述连接部能够与所述分流孔连通。

优选地，所述电芯换热系统还包括：

转接件，形成为柔软的管状结构，所述转接件的两端分别与所述连接部和所述分流孔连通。

优选地，所述换热介质为液体或气体的冷却介质，或所述换热介质为液体或气体的加热介质。

本实用新型第二方面提供了一种动力电池，包括上述任一技术方案所述的电芯换热系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的电芯换热系统，通过在每个电芯外壳上增设与极柱对应设置的流体通道，以达到提升换热效率、改善换热效果的目的，且使得每个电芯具有独立的换热流道，具有入口部的分流件能够将换热介质分配输送至每个流体通道内，具有出口部的分流件能够将每个换热流道中换热后的换热介质汇聚排出，从而克服冷却液温度逐渐升高的问题，如此能够更好地保持电芯之间的热平衡，进而提高动力电池的安全性和热稳定性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中电芯外壳的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中电芯外壳在另一视角下的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电芯换热系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中分流件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中分流件在另一视角下的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中分流件的一端与封堵件的装配结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中分流件和引流件的装配结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中分流件、引流件、连接件和转接件的装配结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中连接件的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的电芯换热系统中电芯外壳与连接件的装配结构示意图。

图标：10-分流件；11-入口部；12-出口部；13-分流孔；14-加强部；20-电芯外壳；21-流体通道；30-封堵件；40-引流件；41-引流管；50-连接件；51-密封部；52-连接部；60-转接件；D1-第一方向。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

根据本实用新型的第一方面提供一种电芯换热系统，其包括分流件10以及电芯外壳20。

在下文中，将描述根据本实施例的电芯换热系统的上述部件的具体结构。

在本实施例中，如图3所示，电芯换热系统应用于多个堆叠设置的电芯，相邻的两个电芯的大面相贴合。沿电芯堆叠的方向，多个电芯顺次串联连接，以形成电池模组，电池模组装配在壳体内以形成电池包。

需要说明的是，在本实施例中，电芯为长刀、短刀或普通方形等结构。

在本实施例中，如图1和2所示，电芯外壳20与电芯一一对应设置，每个电芯外壳20在第一方向D1上的至少一侧设置有流体通道21(第一方向D1即为在如图1视角下的电芯外壳20的高度方向)，换热介质能够在流体通道21中流通，以实现换热；具体地，由于电芯的极柱部位通常会产生大量的热量，至少部分的流体通道21设置在靠近于电芯上设置有极柱的一侧，如此达到最佳的换热效果。

需要说明的是，当电芯在其长度方向的一端上仅设置有一个极柱时，流体通道21可以设置一个或两个，但要保证电芯外壳20在第一方向D1上的靠近于极柱的一侧设置有流体通道21；当电芯在其长度方向上一端设置有两个极柱时，在优选的实施方式中，电芯外壳20在上在第一方向D1上的两端分别设置有一个流体通道21，以保证换热效果。

更具体地，在本实施例中，如图1至图3所示，流体通道21设置在电芯外壳20宽度方向上且靠近极柱设置的一端，即流体通道21设置在电芯的两个大面之间，使得多个流体通道21沿电芯的堆叠方向排列。流体通道21贯穿于电芯外壳20长度方向上的两端，如此使得流体通道21的长度最大化，从而增加换热介质与电芯的换热时长，进而实现充分换热以改善换热效果。

在本实施例中，流体通道21设置在如图3所示的视角下的电芯外壳20的顶部。

需要说明的是，设置在电芯外壳20侧部的流体通道21可以与电芯外壳20一体成型制成，例如可以通过铝型材挤压成型，以节省成本。

在优选的实施方式中，如图1和图2所示，流体通道21延伸至电芯外壳20在电芯堆叠方向上的两端，即流体通道21在完全覆盖于电芯外壳20在电芯堆叠方向上的侧壁，使得换热介质与电芯的接触面积最大化，以加快换热效率，从而改善换热效果。在本实施例中，流体通道21的横截面(即垂直于流体通道21长度方向上的截面)形成为矩形结构，使得电芯换热系统的结构规整、便于装配，且避免对堆叠电芯造成干涉。需要说明的是，流体通道21的横截面积可以根据换热需求进行设计。

在本实施例中。如图3和图4所示，分流件10形成有与流体通道21一一对应设置的分流孔13；电芯外壳20具有流体通道21的一侧设置有两个分流件10，两个分流件10分别位于流体通道21长度方向上的两端，其中一个分流件10形成有与该分流件10上的每个分流孔13连通的入口部11，换热介质能够从入口部11流入分流件10的内部，并经由分流件10将换热介质分配给每一个分流孔13，如此使得换热介质进入每一个流体通道21内；另一个分流件10形成有与该分流件10上的每个分流孔13连通的出口部12，完成换热后的换热介质从流体通道21的另一端流进与其对应的分流孔13内，并由分流件10聚集后从出口部12流出。

需要说明的是，当电芯外壳20仅在第一方向D1上的一侧设置有流体通道21时，分流件10设置有两个，两个分流件10分别位于流体通道21长度方向上的两端；当电芯外壳20在第一方向D1上的两侧分别设置有流体通道21时，即在流体通道21设置有两个的情况下，分流件10一共设置有四个，每两个分流件10形成为一组且与一个流体通道21连通，即电芯外壳20在第一方向D1上的两侧均设置有两个分流件10。

具体地，在本实施例中，如图3所示，分流件10可以与电芯外壳20装配连接，使得流体通道21设置在电芯与分流件10之间，如此在保证分流件10固定牢固的同时，还能够缩短分流孔13与流体通道21之间的距离，使得换热介质能够快速循环。

更具体地，在本实施例中，如图3和图4所示，分流件10形成为沿电芯的堆叠方向延伸的管状结构，管状结构的横截面优选为矩形，以便于分流件10与电芯外壳20装配连接，分流件10可以与电芯外壳20采用螺栓紧固的方式固定。

需要说明的是，在本实施例中，“连通”仅表示换热介质流经两个部件，两个部件可以直接接触连接，也可以不直接接触连接。

此外，在本实施例中，如图4所示，多个分流孔13沿分流件10的长度方向间隔设置，使得每个分流孔13能够与流体通道21的端部一一对应。分流孔13可以形成为开设在管状结构的分流件10的侧壁的孔状结构，使得每个分流件10上的所有的分流孔13彼此连通，如此使得分流件10的结构更加简单且分流更加均匀。

在优选的实施方式中，如图4和图5所示，分流孔13由分流件10的侧壁向外凸出，以便于其与下述转接件60密封连接，以提升电芯换热系统的密封性。

在本实施例中，入口部11和出口部12的位置可以根据电池包的结构进行布局，在一种可选的实施方式中，如图3所示，入口部11和出口部12设置在电芯的同侧。然而在另一种可选的实施方式中，入口部11和出口部12设置在电芯的两侧。

此外，在本实施例中，如图3和图4所示，分流件10的内部设置有加强部14，加强部14形成为沿电芯的堆叠方向延伸且与电芯外壳20呈角度设置的板状结构，如此能够提升分流件10的结构强度，增加分流件10抵抗在外力的作用下变形的能力，如此起到保护电芯、加强电池包强度的作用。加强部14可以设置为一个或多个，当加强部14设置有多个时，多个加强部14沿电芯的长度方向间隔设置。

需要说明的是，在本实施例中，板状结构的加强部14使得分流件10的内部被分隔成具有多个相互独立的腔体结构，其中一个腔体的外壁设置有分流孔13，除设置有分流孔13的腔体之外的剩余的腔体内不会有换热介质流通，剩余的腔体可以用于走线或固定电池模组等。

需要进一步说明的是，多个相互独立的腔体结构中，设置有分流孔13的腔体的侧壁优选地进行加厚，如此避免开设分流孔13对腔体结构的强度造成影响。

进一步地，在本实施例中，如图5和图6所示，电芯换热系统还包括封堵件30，封堵件30与分流件10在延伸方向上的端部密封连接，封堵件30与分流件10的形状相适配，以保证密封性。具体地，封堵件30设置在远离入口部11或出口部12的一端；使得由入口部11进入分流件10中的换热介质仅能够从各个分流孔13中流出，或由流体通道21流进分流孔13的换热介质仅能够从出口部12流出，从而实现避免换热介质泄漏；在本实施例中，封堵件30可以形成为片状结构，例如铝片，并通过激光焊的形式焊接在分流件10的端部，以形成密封连接，或封堵件30也可以与分流件10由一体成型制成，如此节省装配工序，从而缩短装配时间。

更进一步地，在本实施例中，如图7所示，电芯换热系统还包括引流件40，引流件40设置有两个且分别与入口部11和出口部12密封连接，如此便于将换热介质引入分流件10或将换热介质输送至所需位置，以满足电芯换热系统的布局需求；具体地，引流件40背向入口部11或出口部12的一面形成有凸出的引流管41，引流管41可以形成为弯折的管状结构，引流管41与分流孔13连通，如此使得引流管41中的换热介质能够流向分流孔13，或由分流孔13流进分流件10的换热介质能够流向引流管41。

需要说明的是，引流件40可以与分流件10焊接、螺纹连接，或引流件40与分流件10一体成型。

由于电芯外壳20与分流件10在空间上具有一定距离，使得分流孔13无法与流体通道21直接相连，在本实施例中，如图8至图10所示，电芯换热系统还包括连接件50，连接件50设置在流体通道21长度方向上的两端部；连接件50包括与流体通道21的开口部位仿形贴合的密封部51和设置在密封部51背向流体通道21一侧的连接部52。

具体地，在本实施例中，如图8至图10所示，密封部51可以形成为片状或凸块状结构，只要能够对流体通道21的两端进行封堵即可，避免泄漏；连接部52形成为贯穿于密封部51主体的管状结构，并且连接部52能够与分流孔13连通，连接部52可以为但不限于扣压式管接头、快插头或微型快拧接头等结构，密封部51主体形成有用于装配连接部52的通孔，连接部52可以与密封部51采用螺纹连接、焊接或密封圈密封固定等方式进行装配，亦或是密封部51和连接部52一体成型。

在本实施例中，如图9所示，连接部52形成为朝向分流件10延伸的弯管结构。密封部51可以采用铝片。

为了避免制造过程的公差导致连接件50与分流件10的装配出现问题，在本实施例中，如图3和图8所示，电芯换热系统还包括转接件60，转接件60的两端分别与连接部52和分流孔13连通，转接件60形成为柔软的管状结构，例如软管，如此使得转接件60可以弯曲成所需形状，以保证连接件50与分流件10顺利连通。

在本实施例的一种实施方式中，换热介质为液体或气体的冷却介质，如此使得电芯换热系统形成为冷却系统，从而可以针对电芯极柱部位发热量大，进行快速冷却降温。在另一种实施方式中，换热介质为液体或气体的加热介质，如此使得电芯换热系统形成为加热系统，以避免在低温环境下，例如在冬天环境下，影响电池的容量和寿命。

根据本实用新型的提供一种电芯换热系统，制造简单、装配方便，灵活性高，通过在每个电芯外壳上增设与极柱对应设置的流体通道，以达到提升换热效率、改善换热效果的目的，且使得每个电芯具有独立的换热流道，具有入口部的分流件能够将换热介质分配输送至每个流体通道内，具有出口部的分流件能够将每个换热流道中换热后的换热介质汇聚排出，从而克服冷却液温度逐渐升高的问题，如此能够更好地保持电芯之间的热平衡；分流件装配在电芯外壳上也能够对电芯形成保护，起到加强电池包强度的作用；此外，电芯换热系统中的各部件拆装方便，当出现电芯损坏的情况时，仅更换损坏的电芯即可，而不会将整个电芯换热系统报废。

根据本实用新型的第二方面提供一种动力电池，包括上述实施例所述的电芯换热系统，由于在每个电芯外壳上增设与极柱对应设置的流体通道，以达到提升换热效率、改善换热效果的目的，且使得每个电芯具有独立的换热流道，如此能够更好地保持电芯之间的热平衡，进而提高动力电池的安全性和热稳定性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电芯换热系统，应用于多个堆叠设置的电芯，其特征在于，所述电芯换热系统包括：

电芯外壳，与所述电芯一一对应设置，每个所述电芯外壳在第一方向上的至少一侧设置有流体通道，用于通入换热介质；至少部分的所述流体通道设置在靠近于所述电芯上设置有极柱的一侧；

分流件，形成有与所述流体通道一一对应设置的分流孔；

所述电芯外壳具有所述流体通道的一侧设置有两个所述分流件且两个所述分流件分别位于所述流体通道长度方向上的两端，其中一个所述分流件形成有与该分流件上的每个所述分流孔连通的入口部，用于通入所述换热介质；另一个所述分流件形成有与该分流件上的每个所述分流孔连通的出口部，以供所述换热介质流出。

2.根据权利要求1所述的电芯换热系统，其特征在于，所述流体通道贯穿于所述电芯外壳长度方向上的两端；所述流体通道延伸至所述电芯外壳在所述电芯堆叠方向上的两端。

3.根据权利要求1所述的电芯换热系统，其特征在于，所述分流件形成为沿所述电芯的堆叠方向延伸的管状结构；多个所述分流孔沿所述分流件的长度方向间隔设置。

4.根据权利要求1所述的电芯换热系统，其特征在于，所述分流件的内部设置有加强部，所述加强部形成为沿所述电芯的堆叠方向延伸且与所述电芯外壳呈角度设置的板状结构。

5.根据权利要求3所述的电芯换热系统，其特征在于，所述电芯换热系统还包括：

封堵件，与所述分流件在延伸方向上的端部连接，所述封堵件设置在远离所述入口部或所述出口部的一端；

所述入口部和所述出口部设置在所述电芯的同侧，或所述入口部和所述出口部设置在所述电芯的两侧。

6.根据权利要求1所述的电芯换热系统，其特征在于，所述电芯换热系统还包括：

引流件，设置有两个且分别与所述入口部和所述出口部密封连接；所述引流件背向所述入口部或所述出口部的一面形成有凸出的引流管，所述引流管与所述分流孔连通。

7.根据权利要求1所述的电芯换热系统，其特征在于，所述电芯换热系统还包括：

连接件，设置在所述流体通道长度方向上的两端部；所述连接件包括与所述流体通道的开口部位仿形贴合的密封部和设置在所述密封部背向所述流体通道一侧的连接部，所述连接部形成为贯穿于所述密封部主体的管状结构，并且所述连接部能够与所述分流孔连通。

8.根据权利要求7所述的电芯换热系统，其特征在于，所述电芯换热系统还包括：

转接件，形成为柔软的管状结构，所述转接件的两端分别与所述连接部和所述分流孔连通。

9.根据权利要求1所述的电芯换热系统，其特征在于，所述换热介质为液体或气体的冷却介质，或所述换热介质为液体或气体的加热介质。

10.一种动力电池，其特征在于，包括由权利要求1至9中任意一项所述的电芯换热系统。