CN220692135U - 冷却装置、电池单元、电池模组及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冷却装置、电池单元、电池模组及用电设备，包括至少一个冷却套，所述冷却套包括：内壳，所述内壳的内部形成空腔，电池单体设于所述空腔内；以及外壳，所述外壳套装于所述内壳的外部，且所述外壳与所述内壳之间形成有供冷却介质流通的通道；其中，外壳上还设有进液口和出液口，冷却介质通过进液口流入通道，冷却介质通过出液口流出通道。冷却介质从进液口通入通道，在流经通道的过程中，电池单体工作产生的热量会与内壳进行全周向的大面积传热，热传递均匀且高效，使得冷却介质能够更快速的吸收电池单体产生的热量并最终从出液口排走，由此大大提升对电池单体的散热冷却效率，满足电池在大倍率充放电工况下的散热降温需求。

Description

冷却装置、电池单元、电池模组及用电设备

技术领域

本申请涉及电池热管理技术领域，特别是涉及一种冷却装置、电池单元、电池模组及用电设备。

背景技术

随着新能源汽车、储能等行业的快速发展，市场对于动力电池的需求也日益增长，这也对动力电池的使用性能与可靠性提出了更高要求。实际使用中，电池在循环充放电、特别是大倍率充放电情况下，电池的发热量很大，为避免高温对电池的使用寿命造成影响，甚至引发安全事故，就需要对电池进行冷却降温管理。

目前，针对圆柱电池的冷却主要使用蛇形口琴管，但蛇形口琴管与圆柱电池的接触面积通常较小，造成换热效能较差，导致冷却效率低，很难满足电池在大倍率充放电工况下的散热降温需求。

发明内容

基于此，有必要针对换热效能差，冷却效率低的问题，提供一种冷却装置、电池单元、电池模组及用电设备。

一方面，本申请提供一种冷却装置，其包括至少一个冷却套，所述冷却套包括：

内壳，所述内壳的内部形成空腔，电池单体设于所述空腔内；以及，

外壳，所述外壳套装于所述内壳的外部，且所述外壳与所述内壳之间形成有供冷却介质流通的通道；

其中，所述外壳上还设有进液口和出液口，所述冷却介质通过所述进液口流入所述通道，所述冷却介质通过所述出液口流出所述通道。

上述方案的冷却装置应用于为电池单体散热降温的工作场合中，使用时将电池单体装入内壳形成的空腔内，此时电池单体的外周壁完全被内壳的内侧壁包裹接触；紧接着，将冷却介质从进液口通入通道，在流经通道的过程中，电池单体工作产生的热量会与内壳进行全周向的大面积传热，热传递均匀且高效，使得冷却介质能够更快速的吸收电池单体产生的热量并最终从出液口排走，由此大大提升对电池单体的散热冷却效率，满足电池在大倍率充放电工况下的散热降温需求。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述冷却套设置为多个，多个所述冷却套沿第一方向呈一列设置，且相邻两个所述冷却套的所述通道设置为连通，所述进液口形成于一列所述冷却套的第一个所述冷却套的外壳上，所述出液口形成于一列所述冷却套的最后一个所述冷却套的外壳上。

在其中一个实施例中，依次续接的多个所述通道构成连续八字型通道，所述八字型通道分为两条波浪型通道，从所述进液口流入的冷却介质分别沿着两条所述波浪型通道流动并汇聚于所述出液口排出。

在其中一个实施例中，所述内壳设置为圆柱筒体，所述空腔的直径大于所述电池单体的外径，所述空腔的直径与所述电池单体的外径的差值小于或等于1mm。

在其中一个实施例中，所述内壳与所述电池单体之间设置有第一导热介质。

在其中一个实施例中，所述内壳的内侧面的整体或者局部形成有凹凸纹路结构。

在其中一个实施例中，所述内壳和/或所述外壳采用合金或者高分子聚合物材质；

和/或，所述内壳与所述外壳采用热熔连接为一体结构。

另一方面，本申请还提供一种电池单元，其包括：

电池单体；以及，

如上所述的冷却装置，所述电池单体装设于对应的所述冷却套的空腔内。

此外，本申请还提供一种电池模组，其包括至少两个如上所述的电池单元，至少两个所述电池单元沿第二方向并排设置，且相邻两个所述电池单元的至少三个所述冷却套之间围成有间隙，所述间隙内填充有第二导热介质。

最后，本申请还提供一种用电设备，其包括如上所述的电池模组。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本申请一实施例所述的冷却装置的结构示意图。

图2为冷却装置的俯视结构图。

图3为图2中A-A处的剖面结构图。

图4为图2中B-B处的剖面结构图。

图5为本申请中电池模组的结构示意图。

附图标记说明：

100、冷却装置；10、冷却套；11、内壳；111、空腔；12、外壳；20、通道；30、进液口；40、出液口；200、电池单体；300、电池模组；400、第一导热介质；500、第二导热介质。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“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，这些术语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，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，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至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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，除非另有明确的限定。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，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义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。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1至图4，为本申请一实施例展示的一种冷却装置100，其包括至少一个冷却套10，冷却套10包括内壳11以及外壳12。内壳11的内部形成有用于安装电池单体200的空腔111。可以理解的，内壳11应当具有至少一个进出口，例如，内壳11设置为圆柱筒体，进出口具体为内壳的一端开口，且进出口与空腔111是相连通的，以便通过进出口向空腔111内装入电池单体200，或者是从空腔111内取出电池单体200。

外壳12套装于内壳11的外部，且外壳12与内壳11之间形成有供冷却介质流通的通道20。容易理解的，外壳12的内部尺寸应当大于内壳11的外部尺寸，例如当外壳12和内壳11均为圆形时，外壳12的内径应当大于内壳11的外径，从而保证外壳12与内壳11套装后两者之间能形成一定宽度的环形空腔以形成通道20。

且根据实际需要，通过调整内壳11的外径和/或外壳12的内径，能获得不同宽度的通道20，不同宽度的通道20的冷却介质流通量不同，从而满足不同的电池散热降温场合需要。

外壳12上还设有进液口30和出液口40，进液口30和出液口40分别与通道20连通，冷却介质通过进液口30流入通道20，冷却介质通过出液口40流出通道20。

例如，本实施例中进液口30和出液口40为凸出于外壳12的外壁的圆柱状筒体，与外壳12为一体式结构或者可拆卸装配的。而为了提高连接便利性与可靠性，进液口30和出液口40可采用快接快拆结构设计，以便于冷却介质供给装置高效连接。

可选地，本案中提及的冷却介质可以是但不限于冷水、冷油等流质态介质，具体根据实际需要进行灵活选择即可。

综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述方案的冷却装置100应用于为电池单体200散热降温的工作场合中，使用时将电池单体200装入内壳11形成的空腔111内，此时电池单体200的外周壁完全被内壳11的内侧壁包裹接触；紧接着，将冷却介质从进液口30通入通道20，在流经通道20的过程中，电池单体200工作产生的热量会与内壳11进行全周向的大面积传热，热传递均匀且高效，使得冷却介质能够更快速的吸收电池单体200产生的热量并最终从出液口40排走，由此大大提升对电池单体200的散热冷却效率，满足电池在大倍率充放电工况下的散热降温需求。

面对市场对于电池产品的容量、续航能力提出了更高要求，目前市场上的绝大多数产品会采用将多个电池单体200采用串联或并联方式进行集成，从而提升电池容量和密度。

因此在上述实施例中，冷却装置100的体量可以根据实际需要进行扩充，具体为将冷却套10设置为多个，多个冷却套10沿第一方向(如图1中的箭头指向)呈一列设置，且相邻两个冷却套10的通道20设置为连通，进液口30形成于一列所述冷却套10的第一个冷却套10的外壳12上，出液口40形成于一列所述冷却套10的最后一个冷却套10的外壳12上；其中，每个冷却套10的空腔111内均安装有一个电池单体200。

如此，每个空腔111内分别安装一个电池单体200，不同空腔111内的电池单体200相互串联，能获得多个电池单体200电池容量和密度的叠加，能满足大电流、长续航使用工况的用电设备需要。在此基础上，从进液口30流入的冷却介质能够依次流经各个冷却套10的通道20，与各个电池单体200依次进行大面积热传递，吸热后的冷却介质最终从出液口40排出，实现对多个电池单体200同时冷却降温的目的。

依次续接的多个通道20构成连续八字型通道，八字型通道分为两条波浪型通道，从进液口30流入的冷却介质分别沿着两条波浪型通道流动并汇聚于出液口40排出。冷却介质的流动效能高，新、旧冷却介质更新快，从而有助于提高热传递效能，提升冷却效率。

此外，现有技术中若电池单元或者电池模组300内需要同时装配多个电池单体200时，组装时就需要使用到电池固定支架，通过电池固定支架将多个电池单体200进行定位。但采用电池固定支架不仅会增加零部件数量，不利于自动化装配，且增加成本，同时还会增加电池单元或电池模组300的重量，影响续航能力。而上述实施例中采用一体式连续连接结构的多个冷却套10，其整体能够起到对多个电池单体200定位约束效果，也即起到了充当电池固定支架角色的作用，但同时又不会增加零部件数量，不会额外占用过多空间。

在一些实施例中，内壳11为圆柱筒体，空腔111的直径大于所要安装的圆柱电池单体200的外径。从而有助于降低电池单体200装入空腔111的难度，提高可安装性。

但需要注意的是，空腔111的直径与圆柱电池单体200的外径的差值小于或等于1mm。差值若过大，则电池单体200装入空腔111内后两者形成的装配间隙就会偏大，造成电池单体200无法安装定位，电池单体200在冷却套10内发生晃动而与内壳11发生撞击损坏，影响使用寿命。

请继续参阅图5，在又一些实施例中，冷却装置100还包括第一导热介质400，空腔111内装入电池单体200后，内壳11的内壁与电池单体200的外壁之间形成有装配缝，第一导热介质400填充于装配缝内。第一导热介质400具有更高的导热系数，能增强热量从电池单体200向内壳11传导的效能，从而提高单位时间内冷却介质的吸热量，提升对电池单体200降温冷却效果。

进一步地，内壳11的内侧面的整体或者局部形成有凹凸纹路结构。设计凹凸纹路结构能显著增大内壳11的表面积，增大热量由电池传导至内壳11上的路径，从而增大单位时间内冷却介质通过内壳11与电池单体200之间的热传递量，达到强化对电池单体200散热降温的效果。

此外，在一些实施例中内壳11和/或外壳12采用合金或者高分子聚合物材质。使得内壳11和外壳12具备优良的结构性能，高效的热传导性能，满足对大倍率充放电工况下的电池单体200冷却需要。例如，合金可以是黄铜合金、铝合金、钢合金等其中的任意一种。高分子聚合物可以是石墨烯、玻璃纤维等其中任意一种。

而为了提高冷却套10的结构整体性和力学性能，减少零部件数量，优选内壳11与外壳12采用热熔连接为一体结构。热熔连接的具体方式可以是焊接等。

当然了，其他实施例中内壳11与外壳12也可以是采用螺接、卡扣连接等可拆卸连接方式组装的。

另一方面，本申请还提供一种用电设备，其包括电池模组300。电池模组300包括至少两个如上的电池单元，至少两个电池单元沿第二方向(如图5中的箭头方向)并排设置，且相邻两个电池单元的至少三个冷却套10之间围成有间隙，间隙内填充有第二导热介质500。第二导热介质500不仅可起到固定各电池单元，提高电池模组300结构稳定性的作用，同时还能增加导热。电池单元包括：电池单体200以及冷却装置100，电池单体200装设于对应的冷却套10的空腔111内。

可选地，第一导热介质400和第二导热介质500采用导热硅胶、导热树脂等其中的任意一种，具体根据实际需要进行灵活选择即可。

电池单体200可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。

电池单体200可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。按封装的方式不同，电池单体200一般分成三种：圆柱电池、方形电池和软包电池。

本申请的实施例所提到的电池模组是指包括一个或多个电池单体200以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池模组一般包括用于封装一个或多个电池单体200的箱体，箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体200的充电或放电。

用电设备可以为多种形式，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等，电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括至少一个冷却套，所述冷却套包括：

内壳，所述内壳的内部形成空腔，电池单体设于所述空腔内；以及，

外壳，所述外壳套装于所述内壳的外部，且所述外壳与所述内壳之间形成有供冷却介质流通的通道；

其中，所述外壳上还设有进液口和出液口，所述冷却介质通过所述进液口流入所述通道，所述冷却介质通过所述出液口流出所述通道。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却套设置为多个，多个所述冷却套沿第一方向呈一列设置，且相邻两个所述冷却套的所述通道设置为连通，所述进液口形成于一列所述冷却套的第一个所述冷却套的外壳上，所述出液口形成于一列所述冷却套的最后一个所述冷却套的外壳上。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，依次续接的多个所述通道构成连续八字型通道，所述八字型通道分为两条波浪型通道，从所述进液口流入的冷却介质分别沿着两条所述波浪型通道流动并汇聚于所述出液口排出。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述内壳设置为圆柱筒体，所述空腔的直径大于所述电池单体的外径，所述空腔的直径与所述电池单体的外径的差值小于或等于1mm。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述内壳与所述电池单体之间设置有第一导热介质。

6.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述内壳的内侧面的整体或者局部形成有凹凸纹路结构。

7.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述内壳和/或所述外壳采用合金或者高分子聚合物材质；

和/或，所述内壳与所述外壳采用热熔连接为一体结构。

8.一种电池单元，其特征在于，包括：

电池单体；以及，

如权利要求1至7任一项所述的冷却装置，所述电池单体装设于对应的所述冷却套的空腔内。

9.一种电池模组，其特征在于，包括至少两个如权利要求8所述的电池单元，至少两个所述电池单元沿第二方向并排设置，且相邻两个所述电池单元的至少三个所述冷却套之间围成有间隙，所述间隙内填充有第二导热介质。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池模组。