CN220710419U - 一种电池的相变冷却结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池的相变冷却结构，其包括：壳体，包括第一壁面和第二壁面；壳体的第一壁面和第二壁面内部形成冷却流道，冷却流道包括设置于第一壁面和第二壁面内部的第一冷却流道，以及设置于第二壁面内部的第二冷却流道，第一冷却流道和第二冷却流道相互连通；冷却流道内设有相变材料，相变材料沿着第一冷却流道和第二冷却流道循环，以对电池进行冷却；第二壁面上的第一冷却流道的截面厚度大于第二壁面上的第二冷却流道的截面厚度。本实用新型相比于在电池底部设置液冷板的方式，该装置在壳体内部设置了冷却流道，冷却流道至少设置于壳体的两个壁面内部，增加了电池冷却区域，增大冷却效率，同时在电池成组时，无需设置缓冲垫。

Description

一种电池的相变冷却结构

技术领域

本申请涉及电池领域，特别涉及一种电池的相变冷却结构。

背景技术

模组或者整包内的电池在快充过程中温度会升高，而电池在高温工况下使用会导致电池使用寿命大大缩短，现有电池冷却方案为在电池底部通过液冷板传热，换热面单一，会导致电池温差不均匀。

另外在电池成组过程中，需要通过在两两电池之间设置缓冲垫，使得两两电池之间存在缓冲间隙，用以适应电池在充放电过程中膨胀力的变化。

实用新型内容

本申请实施例提供一种电池的相变冷却结构，以解决相关技术中在电池底部通过液冷板传热，换热面单一，会导致电池温差不均匀，以及在电池成组过程中需要设置缓冲垫的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电池的相变冷却结构，其包括：壳体，包括第一壁面和第二壁面；所述壳体的第一壁面和第二壁面内部形成冷却流道，冷却流道包括设置于第一壁面和第二壁面内部的第一冷却流道，以及设置于第二壁面内部的第二冷却流道，所述第一冷却流道和第二冷却流道相互连通；所述冷却流道内设有相变材料，所述相变材料沿着第一冷却流道和第二冷却流道循环，以对电池进行冷却；所述第二壁面上的第一冷却流道的截面厚度大于所述第二壁面上的第二冷却流道的截面厚度。

一些实施例中，所述第二冷却流道位于第二壁面的中部，设置于所述第二壁面的第一冷却流道位于第二冷却流道的两侧。

一些实施例中，所述第二冷却流道包括第一分支和第二分支，所述第一分支位于壳体第二壁面靠近底部的位置，所述第一分支和第二分支均与第一冷却流道连通。

一些实施例中，所述第一分支沿垂直于电池高度方向设置，所述第二分支与第一分支连接处形成一夹角。

一些实施例中，所述第二分支包括横向流道和竖向流道，所述横向流道与竖向流道连通，所述横向流道一端与第一冷却流道连通，所述竖向流道与第一分支连通。

一些实施例中，所述横向流道与竖向流道形成“L”形结构，所述横向流道与竖向流道连接处形成一夹角，所述夹角大于90°。

一些实施例中，所述壳体包括外壳和内壳，所述外壳连接于内壳的表面，所述外壳和内壳之间形成所述冷却流道。

一些实施例中，所述外壳和内壳通过钎焊连接。

一些实施例中，所述相变材料为液-气相变材料。

一些实施例中，所述第一冷却流道为液化流道，所述第二冷却流道为汽化流道。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种电池的相变冷却结构，相比于在电池底部设置液冷板的方式，该装置在壳体的第一壁面和第二壁面内部设置了冷却流道，增加了电池冷却区域，增大冷却效率，由于第二壁面上的第一冷却流道的截面厚度大于第二壁面上的第二冷却流道的截面厚度，在电池成组过程中，相互贴合在一起的两块电池，其邻近第二壁面上的第一冷却流道相互贴合，而邻近第二壁面上的第二冷却流道则相互隔开，存在一定间隔，该间隔为缓冲间隙，用以适应电池充、放电循环膨胀力的变化，同时在电池成组过程中，无需设置额外的缓冲垫。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的整体结构俯视图；

图3为图2中A-A处剖视图；

图4为图3中B处局部放大结构示意图；

图5为本申请实施例提供的整体结构侧视图；

图6为图5中C-C处剖视图；

图7为图3中D处局部放大结构示意图；

图8为本申请实施例提供的壳体示意图；

图9为图8中E处局部放大结构示意图；

图10为图8中F处局部放大结构示意图。

图中：1、顶盖板；2、壳体；20、外壳；21、内壳；22、第一壁面；23、第二壁面；3、冷却流道；30、第一冷却流道；31、第二冷却流道；310、第一分支；311、第二分支；3110、横向流道；3111、竖向流道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种电池的相变冷却结构，其能解决相关技术中在电池底部通过液冷板传热，换热面单一，会导致电池温差不均匀，以及电池成组过程中需要设置缓冲垫的问题。

参见图1至图10，本申请实施例提供了一种电池的相变冷却结构，其包括：壳体2，包括第一壁面22和第二壁面23；壳体2的第一壁面22和第二壁面23内部形成冷却流道3，冷却流道3包括设置于第一壁面22和第二壁面23内部的第一冷却流道30，以及设置于第二壁面23内部的第二冷却流道31，第一冷却流道30和第二冷却流道31相互连通；冷却流道3内设有相变材料，相变材料沿着第一冷却流道30和第二冷却流道31循环，以对电池进行冷却；所述第二壁面23上的第一冷却流道30的截面厚度大于所述第二壁面23上的第二冷却流道31的截面厚度。

本申请相比于在电池底部设置液冷板的方式，该装置在壳体2的第一壁面22和第二壁面23内部设置了冷却流道3，增加了电池冷却区域，增大冷却效率，由于第二壁面23上的第一冷却流道30的截面厚度大于第二壁面23上的第二冷却流道31的截面厚度，在电池成组过程中，相互贴合在一起的两块电池，其邻近第二壁面23上的第一冷却流道30相互贴合，而邻近第二壁面23上的第二冷却流道31则相互隔开，存在一定间隔，该间隔为缓冲间隙，用以适应电池充、放电循环膨胀力的变化，同时在电池成组过程中，无需设置额外的缓冲垫。

其中，壳体2用于容置电芯，且壳体2顶端设置有顶盖板1，配合壳体2可以将电芯密封。

壳体2的壁面包括两个相对设置的第一壁面22、两个相对设置的第二壁面23、相对设置的底壁面和顶壁面，为了保证对电池的冷却效果，至少有一个第一壁面22和一个第二壁面23内设置有冷却流道3。

因此：在一些可能的实施例中，一个第一壁面22和一个第二壁面23内设置有冷却流道3，在本实施例中，冷却流道3对电池的两个面冷却。

在另一些可能的实施例中，一个第一壁面22和两个第二壁面23内设置有冷却流道3，在本实施例中，冷却流道3对电池的三个面冷却。

再在一些可能的实施例中，两个第一壁面22和一个第二壁面23内设置有冷却流道3，在本实施例中，冷却流道3对电池的三个面冷却。

还有一些可能的实施例中，两个第一壁面22和两个第二壁面23内设置有冷却流道3，在本实施例中，冷却流道3对电池的四个面冷却；

在上述实施例中，当电池单独设置时，可采用冷却流道3对电池的四个面冷却的设置方式；当多个电池堆叠形成电池模组时，可采用冷却流道3对电池的两个面冷却或冷却流道3对电池的三个面冷却的设置方式，以使一个电池上的冷却流道3可以对与其相邻的电池进行冷却，以达到节省电池的相变冷却结构制作成本的目的。

在上述实施例的基础上，本实施例中，第二冷却流道31位于第二壁面23的中部，第二壁面23的第一冷却流道30位于第二冷却流道31的两侧。

在本实施例中，第一冷却流道30一部分位于第一壁面22上，另一部分位于第二壁面23上，第二冷却流道31位置第二壁面23中部时，位于第二壁面23上的第一冷却流道30位于第二冷却流道31的两侧。当一个第一壁面22和一个第二壁面23内设置有冷却流道3，或一个第一壁面22和两个第二壁面23内设置有冷却流道3时，第二冷却流道31两侧均连通有形成在第二壁面23内的第一冷却流道30；当两个第一壁面22和一个第二壁面23内设置有冷却流道3时，第二冷却流道31两侧连通有形成在第二壁面23内的第一冷却流道30。

在上述实施例的基础上，本实施例中，壳体2的第一壁面22和第二壁面23内部形成冷却流道3，内部是指：壳体2包括内壳21和外壳20，外壳20连接于内壳21的表面，即外壳20内表面与内壳21外表面固定，冷却流道3设置于内壳21和外壳20之间。外壳20和内壳21可以为铝制材料制成，外壳20和内壳21通过钎焊的方式连接。

进一步的，在一些可能的实施例中，内壳21上设有由内壳21外表面朝内壳21内表面凹陷而成的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽形成了第一冷却流道30；第二凹槽形成了第二冷却流道31。

在一些可能的实施例中，外壳20上设有由外壳20内表面朝外壳20外表面凹陷而成的第一凹槽和第二凹槽，其中，第一凹槽形成了第一冷却流道30；第二凹槽形成了第二冷却流道31。

再在一些可能的实施例中，内壳21上设有由内壳21外表面朝内壳21内表面凹陷而成的第一凹槽和第二凹槽，外壳20上设有由外壳20内表面朝外壳20外表面凹陷而成的第一凹槽和第二凹槽，外壳20上的第一凹槽和第二凹槽与内壳21上的第一凹槽和第二凹槽对应，以使外壳20上的第一凹槽与内壳21上的第一凹槽对应后，形成第一冷却流道30、外壳20上的第二凹槽与内壳21上的第二凹槽对应后，形成第二冷却流道31。

上述实施例仅为本申请实施例的多种可能的实施方式，本申请实施例并不限于此。

在上述实施例的基础上，本实施例中，冷却液包括液－气相变材料；第一冷却流道30为液化流道，第二冷却流道31为汽化流道。

在本实施例中，液－气相变材料吸收热量会发生液态到气态的相变过程，液－气相变材料在第一冷却流道30时为液态，在第二冷却流道31时为气态，因此该冷却液的流经路径为：液态的冷却液经过第一冷却流道30后流入第二冷却流道31，进入第二冷却流道31的冷却液汽化后再进入第一冷却流道30液化，形成循环回路。液－气相变材料为水、甲醇、乙醇、丙醇等其中一种，或由几种材料调配而成，此处不做具体限定。在电池壳体2的第一壁面22或者第二壁面23上开设有注液口，将液-气相变材料注入至冷却流道中，注液口可以为常闭式或启闭式，当为启闭式时，在需要更换液-气相变材料时，通过打开壳体2上的注液口，将液-气相变材料注入至冷却流道3内。

进一步的，第二冷却流道31包括第一分支310和第二分支311，第一分支310位于壳体2第二壁面23靠近底部的位置，第一分支310和第二分支311均与第一冷却流道30连通。

具体的，第一分支310沿垂直于电池高度方向设置，即第一分支310水平设置，且第二分支311可以倾斜设置，以使第二分支311与第一分支310连接处形成一夹角。该设置方式便于汽化的相变材料顺着第二分支311向上冷却电池。

在一些可能的实施例中，第一分支310位于壳体2靠近底部的位置，且第一分支310直接与第一冷却流道30连通，第二分支311与第一冷却流道30的连接处位于壳体2靠近顶部的位置。因此，在本实施例中，第一冷却流道30的冷却液首先进入第一分支310，然后液－气相变材料汽化后顺着第二分支311冷却电池，液化后的冷却液再经过第一冷却流道30后回到第一分支310。

在另一些可能的实施例中，第一分支310位于壳体2靠近底部的位置，第一分支310如图8所示，通过第二分支311与第一冷却流道30连通。因此，在本实施例中，第一冷却流道30的冷却液首先进入第二分支311向下流动进入第一分支310，进入第一分支310的冷却液汽化后再经过第二分支311冷却电池，然后进入第一冷却流道30。在本实施例中，第二分支311除倾斜设置之外，第二分支311还可以包括横向流道3110和竖向流道3111，横向流道3110与竖向流道3111连通，其中，横向流道3110一端与第一冷却流道30连通，竖向流道3111与第一分支310连通。

在本实施例中，为了方便液化后的冷却液快速从第二分支311流至第一分支310，可以使横向流道3110与竖向流道3111形成“L”形结构，以使横向流道3110与竖向流道3111连接处形成一夹角，并设置夹角大于90°，使横向流道3110一端向电池底端倾斜。该设置方式中，如图8所示，横向流道3110数量与竖向流道3111数量相同。

或者，设置多个横向流道3110和一个竖向流道3111，其中横向流道3110中部低于横向流道3110两侧。当第二冷却流道31两侧均设置有第一冷却流道30时，多个横向流道3110两端分别连通两个第二冷却流道31，以使横向流道3110与竖向流道3111形成“Y”形结构。

上述实施例仅为本申请实施例的多种可能的实施方式，本申请实施例并不限于此。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电池的相变冷却结构，其特征在于，其包括：

壳体(2)，包括第一壁面(22)和第二壁面(23)；

所述壳体(2)的第一壁面(22)和第二壁面(23)内部形成冷却流道(3)，冷却流道(3)包括设置于第一壁面(22)和第二壁面(23)内部的第一冷却流道(30)，以及设置于第二壁面(23)内部的第二冷却流道(31)，所述第一冷却流道(30)和第二冷却流道(31)相互连通；所述冷却流道(3)内设有相变材料，所述相变材料沿着第一冷却流道(30)和第二冷却流道(31)循环，以对电池进行冷却；

所述第二壁面(23)上的第一冷却流道(30)的截面厚度大于所述第二壁面(23)上的第二冷却流道(31)的截面厚度。

2.根据权利要求1所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述第二冷却流道(31)位于第二壁面(23)的中部，所述第二壁面(23)的第一冷却流道(30)位于第二冷却流道(31)的两侧。

3.根据权利要求1所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述第二冷却流道(31)包括第一分支(310)和第二分支(311)，所述第一分支(310)位于壳体(2)第二壁面(23)靠近底部的位置，所述第一分支(310)和第二分支(311)均与第一冷却流道(30)连通。

4.根据权利要求3所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述第一分支(310)沿垂直于电池高度方向设置，所述第二分支(311)与第一分支(310)连接处形成一夹角。

5.根据权利要求4所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述第二分支(311)包括横向流道(3110)和竖向流道(3111)，所述横向流道(3110)与竖向流道(3111)连通，所述横向流道(3110)一端与第一冷却流道(30)连通，所述竖向流道(3111)与第一分支(310)连通。

6.根据权利要求5所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述横向流道(3110)与竖向流道(3111)形成“L”形结构，所述横向流道(3110)与竖向流道(3111)连接处形成一夹角，所述夹角大于90°。

7.根据权利要求1所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述壳体(2)包括外壳(20)和内壳(21)，所述外壳(20)连接于内壳(21)的表面，所述外壳(20)和内壳(21)之间形成所述冷却流道(3)。

8.根据权利要求7所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述外壳(20)和内壳(21)通过钎焊连接。

9.根据权利要求1所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述相变材料为液-气相变材料。

10.根据权利要求9所述的电池的相变冷却结构，其特征在于，所述第一冷却流道(30)为液化流道，所述第二冷却流道(31)为汽化流道。