CN220895615U - 用于电池包的换热结构及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电池包的换热结构及电池包。该用于电池包的换热结构包括：冷却组件，具有冷却通道；以及缓冲板，缓冲板与冷却组件连接，缓冲板被构造为能够发生弹性形变，缓冲板包括多个第一凸起和多个第一凹槽，第一凸起和第一凹槽沿第一方向交替排布。本实用新型的技术方案的用于电池包的换热结构，能够保证散热效率和电芯的循环寿命。

Description

用于电池包的换热结构及电池包

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种用于电池包的换热结构及电池包。

背景技术

动力电池系统的大功率快充能力一直是行业内不断追求的目标，从电芯材料级到PACK整包级，都在力求提升快充能力，但快充能力的提高，势必会带来更多的热量，产生的热量需要依靠媒介导出。目前，多采用液冷板冷却技术对电池进行散热，液冷板冷却技术是指内部设有供液体冷却介质流动的流道的铜/铝板，与发热元件接触并吸收热量。电池模组安装在液冷板上，液冷板与电芯处于接触状态，通过液冷板对电池模组进行散热，然而在电芯循环过程中，电芯会发生膨胀，膨胀后的电芯对液冷板进行挤压，使液冷板发生形变，而当电芯放电时，电芯体积会收缩，而液冷板无法恢复之前的状态，此时，电芯与液冷板之间出现间隙，两者之间的接触面积减小，导致散热效率降低，影响电芯的循环寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于电池包的换热结构及电池包，能够保证散热效率和提高电芯的循环寿命。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种用于电池包的换热结构，包括：冷却组件，具有冷却通道；以及缓冲板，缓冲板与冷却组件连接，缓冲板被构造为能够发生弹性形变，缓冲板包括多个第一凸起和多个第一凹槽，第一凸起和第一凹槽沿第一方向交替排布。

进一步地，缓冲板采用弹性金属材料制成。

进一步地，第一凸起的宽度为L1，第一凹槽的宽度为L2，两者的比值a的取值范围为2≤a≤2.2；和/或，第一凸起朝向远离冷却组件的方向凸出，第一凹槽朝向靠近冷却组件的方向凹陷并与冷却组件贴合。

进一步地，缓冲板的厚度的取值范围为0.1mm～0.3mm。

进一步地，冷却组件包括第一冷板和第二冷板，第一冷板位于缓冲板和第二冷板之间，三者依次叠置并固定连接，第一冷板与第二冷板之间形成多个冷却通道，多个冷却通道沿第一方向间隔排布，单个冷却通道沿第二方向延伸，冷却通道被构造为能够容纳冷却液。

进一步地，第一冷板包括多个第二凸起和多个第二凹槽，第二凸起和第二凹槽沿第一方向交替排布，第二凸起和第二冷板之间形成冷却通道，第二凹槽的底部与第二冷板连接。

进一步地，第一凹槽与第二凸起对应设置，第一凹槽与第二凸起连接，第二凸起的宽度为L3，L3与L2的比值b的取值范围为1.5≤b≤1.8。

进一步地，第一冷板上设置有进液管和出液管，进液管和出液管均与冷却通道连通；和/或，第一冷板、缓冲板以及第二冷板一体成型。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池包，包括：电池模组，电池模组由多个电芯串联而成；以及如上述的用于电池包的换热结构。

进一步地，电池模组的数量为至少两个，相邻两个电池模组之间均设置有一个用于电池包的换热结构，用于电池包的换热结构位于电池模组的侧面，用于电池包的换热结构的两侧与位于用于电池包的换热结构所在侧的各电芯的侧面贴合。

应用本实用新型的技术方案，设置有缓冲板和冷却组件，缓冲板的第一凸起与电芯贴合，电芯产生的热量传递至第一凸起实现散热，当电芯循环过程中发生膨胀时，电芯膨胀体积增大，电芯对缓冲板施加挤压作用力，缓冲板受力发生弹性形变，第一凸起和第一凹槽的侧壁受力发生弯曲，吸收电芯循环过程中的电芯膨胀力，从而起到缓冲作用，而当电芯放电过程中，电芯的体积相应减小，此时，缓冲板又能够自动回弹，弹性回复的缓冲板仍能够与电芯保持接触，实现散热。由上述可知，由于缓冲板能够发生弹性形变，因此，能够适应电芯循环过程中电芯体积的变化，使缓冲板与电芯始终保持接触，进而能够保证散热效率，同时，由于缓冲板的弹性形变能够适应电芯循环过程中电芯体积的变化，还能够实现电芯的自由呼吸效应，提高电芯的循环寿命。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的用于电池包的换热结构的结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施例的用于电池包的换热结构的爆炸图；

图3示出了本实用新型的实施例的用于电池包的换热结构的截面示意图；以及

图4示出了本实用新型的一个实施例的电池包的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、冷却组件；11、第一冷板；111、第二凸起；112、第二凹槽；12、第二冷板；20、冷却通道；30、缓冲板；31、第一凸起；32、第一凹槽；40、进液管；50、出液管；60、电池模组；61、电芯。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

结合参见图1至图3所示，本实用新型提供了一种用于电池包的换热结构，该用于电池包的换热结构包括：冷却组件10，具有冷却通道20；以及缓冲板30，缓冲板30与冷却组件10连接，缓冲板30被构造为能够发生弹性形变，缓冲板30包括多个第一凸起31和多个第一凹槽32，第一凸起31和第一凹槽32沿第一方向交替排布。

在本实施例中，缓冲板30与冷却组件10固定连接为一体，缓冲板30包括多个第一凸起31和多个第一凹槽32，相邻两个第一凸起31之间设置有一个第一凹槽32，整个缓冲板30呈现凹凸不平的结构。第一凹槽32的两个侧壁同样作为与其相邻的两个第一凸起31的侧壁。

本申请的用于电池包的换热结构在使用时，可设置在相邻两个电池模组60之间，每个电池模组60由多个电芯61串联而成，其中，冷却组件10与其中一个电池模组60的各个电芯61相接触，由于冷却组件10具有冷却通道20，冷却通道20内装有冷却液，因此，能够实现热量快速交换，对电芯61进行散热，缓冲板30与另一个电池模组60的各个电芯61相接触，具体地，缓冲板30的第一凸起31与电芯61贴合，电芯61产生的热量传递至第一凸起31实现散热，当电芯61循环过程中发生膨胀时，电芯61膨胀体积增大，电芯61对缓冲板30施加挤压作用力，缓冲板30受力发生弹性形变，第一凸起31和第一凹槽32的侧壁受力发生弯曲，吸收电芯61循环过程中的电芯61膨胀力，从而起到缓冲作用，而当电芯61放电过程中，电芯61的体积相应减小，此时，缓冲板30又能够自动回弹，弹性回复的缓冲板30仍能够与电芯61保持接触，实现散热。由上述可知，由于缓冲板30能够发生弹性形变，因此，能够适应电芯61循环过程中电芯61体积的变化，使缓冲板30与电芯61始终保持接触，进而能够保证散热效率，同时，由于缓冲板30的弹性形变能够适应电芯61循环过程中电芯61体积的变化，还能够实现电芯61的自由呼吸效应，提高电芯61的循环寿命。

结合参见图1至图3所示，本实用新型的一个实施例中，缓冲板30采用弹性金属材料制成。

在本实施例中，缓冲板30采用弹性金属材料制成，一方面，能够保证散热效果，另一方面，能够使缓冲板30在受力时能够发生弹性形变，适应电芯61体积的变化，进而保证散热效果。

具体地，缓冲板30可以采用铝或铜制成。

结合参见图1至图3所示，本实用新型的一个实施例中，第一凸起31的宽度为L1，第一凹槽32的宽度为L2，两者的比值a的取值范围为2≤a≤2.2。

通过上述设置，既能够保证缓冲板30与电芯61的接触面积，确保散热效率，还能够保证缓冲板30的缓冲效果。

本实用新型的一个实施例中，第一凸起31朝向远离冷却组件10的方向凸出，第一凹槽32朝向靠近冷却组件10的方向凹陷并与冷却组件10贴合。

在本实施例中，第一凸起31朝向远离冷却组件10的方向凸出并与电芯61贴合，电芯61产生的热量传递至第一凸起31实现散热，当电芯61循环过程中发生膨胀时，电芯61膨胀体积增大，电芯61对缓冲板30施加挤压作用力，缓冲板30受力发生弹性形变，第一凸起31和第一凹槽32的侧壁受力发生弯曲，吸收电芯61循环过程中的电芯61膨胀力，从而起到缓冲作用，而当电芯61放电过程中，电芯61的体积相应减小，此时，缓冲板30又能够自动回弹，弹性回复的缓冲板30仍能够与电芯61保持接触，实现散热。

本实用新型的一个实施例中，缓冲板30的厚度的取值范围为0.1mm～0.3mm。

通过上述设置，能够在保证缓冲板30结构强度的前提下，降低生产成本。

结合参见图1至图3所示，本实用新型的一个实施例中，冷却组件10包括第一冷板11和第二冷板12，第一冷板11位于缓冲板30和第二冷板12之间，三者依次叠置并固定连接，第一冷板11与第二冷板12之间形成多个冷却通道20，多个冷却通道20沿第一方向间隔排布，单个冷却通道20沿第二方向延伸，冷却通道20被构造为能够容纳冷却液。

在本实施例中，缓冲板30、第一冷板11、第二冷板12三者依次叠置并焊接成为一个整体，第一冷板11和第二冷板12之间形成多个冷却通道20，冷却通道20之间是相互连通的，形成一个闭环的循环回路，冷却通道20内装有冷却液，以对电芯61进行散热。第二方向为图2中所示的方向，第二方向即为第一冷板11的长度方向。

结合参见图1至图3所示，本实用新型的一个实施例中，第一冷板11包括多个第二凸起111和多个第二凹槽112，第二凸起111和第二凹槽112沿第一方向交替排布，第二凸起111和第二冷板12之间形成冷却通道20，第二凹槽112的底部与第二冷板12连接。

在本实施例中，第一冷板11包括多个第二凸起111和多个第二凹槽112，第二凸起111能够对缓冲板30进行支撑，缓冲板30的第一凹槽32的底壁与第二凸起111的顶壁焊接连接，第二凹槽112的底壁与第二冷板12焊接连接，第二凹槽112的两个侧壁同时也作为与其相邻的两个第二凸起111的侧壁，第二凸起111与第二冷板12之间形成冷却通道20，冷却通道20内装有冷却液以对电芯61进行散热。

结合参见图1至图3所示，本实用新型的一个实施例中，第一凹槽32与第二凸起111对应设置，第一凹槽32与第二凸起111连接，第二凸起111的宽度为L3，L3与L2的比值b的取值范围为1.5≤b≤1.8。

在本实施例中，L3与L2的比值b满足1.5≤b≤1.8，这样设置，既能够保证第一冷板11对缓冲板30的支撑效果，还能够保证缓冲板30与第一冷板11之间的连接稳定性。

结合参见图1至图4所示，本实用新型的一个实施例中，第一冷板11上设置有进液管40和出液管50，进液管40和出液管50均与冷却通道20连通。

在本实施例中，进液管40和出液管50均与外部冷却装置(图中未示出)连接，冷却装置包括水泵和冷却液箱，冷却液箱内装有冷却液，水泵用于将冷却液箱内的冷却液通过进液管40输送至冷却通道20，流动的冷却液带走电池模组60产生的热量，达到散热的目的，然后冷却液再从出液管50流回至冷却箱内。

在一个实施例中，第一冷板11、缓冲板30以及第二冷板12一体成型。

如图4所示，本实用新型还提供了一种电池包，包括：电池模组60，电池模组60由多个电芯61串联而成；以及如上述的用于电池包的换热结构。

在本实施例中，电池包的用于电池包的换热结构具有上述用于电池包的换热结构的技术方案和技术效果完全相同，此处不再赘述。

如图4所示，本实用新型的一个实施例中，电池模组60的数量为至少两个，相邻两个电池模组60之间均设置有一个用于电池包的换热结构，用于电池包的换热结构位于电池模组60的侧面，用于电池包的换热结构的两侧与位于用于电池包的换热结构所在侧的各电芯61的侧面贴合。

当前快充能力多以2C为主，其中，C为充电倍率，即充电电流相对电芯61额定容量的倍数。液冷散热通常是利用电芯61的底部进行散热，当快充能力提升到4C后，底部冷却散热面积存在明显不足，不能将热量完全导出，影响快充能力。

在本实施例中，电池模组60的数量为两个，每个电池模组60由四个方形电芯61串联而成，用于电池包的换热结构设置在两个电池模组60之间，即用于电池包的换热结构位于两排电芯61之间。将方形电芯61中面积最大的表面定义为冷却面，也就是说，每个方形电芯61包括两个冷却面，本申请的用于电池包的换热结构的缓冲板30与位于其所在侧的各个方形电芯61的冷却面接触，第二冷板12与位于其所在侧的各个方形电芯61的冷却面相接触。现有技术中的冷板设置在电芯61的底部，电芯61底面的面积较小，与冷板接触面积相对较小，散热效果较差，而本申请的用于电池包的换热结构的设置在两个电池模组60之间，并且冷却结构的两侧均与电芯61的冷却面接触，冷却面为方形电芯61面积最大的表面，能够实现热量的快速交换，显著提升散热效果，可满足大倍率的超充要求，满足4G快充能力，提升电池的快充性能。

需要说明的是，本申请的用于电池包的换热结构既可以实现对电芯61的散热，还可以用于对电芯61进行加热，冷却通道20内通入温度较高的液体，即可实现对电芯61的加热，而通入冷却液，则实现对电芯61的散热。本申请的用于电池包的换热结构可充当防火墙的作用，在电芯61发生热失控的时候，开启液冷模式即向冷却通道20内通入冷却液，能够快速带走热失控产生的热量，同时，用于电池包的换热结构还具有热量阻隔的作用，冷却通道20内的冷却液能够减缓甚至避免热量的扩散。

在附图未示出的实施例中，电池模组60的数量为三个，相邻两个电池模组60之间均设置有一个用于电池包的换热结构，此时，位于中间的电池模组60的各个方形电芯61的两个冷却面均能够与冷却结构进行热量交换，由于冷却面为方形电芯61中面积最大的面，因此，能够最大程度的进行冷却或者加热，热管理效果较好。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：设置有缓冲板和冷却组件，缓冲板的第一凸起与电芯贴合，电芯产生的热量传递至第一凸起实现散热，当电芯循环过程中发生膨胀时，电芯膨胀体积增大，电芯对缓冲板施加挤压作用力，缓冲板受力发生弹性形变，第一凸起和第一凹槽的侧壁受力发生弯曲，吸收电芯循环过程中的电芯膨胀力，从而起到缓冲作用，而当电芯放电过程中，电芯的体积相应减小，此时，缓冲板又能够自动回弹，弹性回复的缓冲板仍能够与电芯保持接触，实现散热。由上述可知，由于缓冲板能够发生弹性形变，因此，能够适应电芯循环过程中电芯体积的变化，使缓冲板与电芯始终保持接触，进而能够保证散热效率，同时，由于缓冲板的弹性形变能够适应电芯循环过程中电芯体积的变化，还能够实现电芯的自由呼吸效应，提高电芯的循环寿命。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电池包的换热结构，其特征在于，包括：

冷却组件(10)，具有冷却通道(20)；以及

缓冲板(30)，所述缓冲板(30)与所述冷却组件(10)连接，所述缓冲板(30)被构造为能够发生弹性形变，所述缓冲板(30)包括多个第一凸起(31)和多个第一凹槽(32)，所述第一凸起(31)和所述第一凹槽(32)沿第一方向交替排布。

2.根据权利要求1所述的用于电池包的换热结构，其特征在于，所述缓冲板(30)采用弹性金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的用于电池包的换热结构，其特征在于，所述第一凸起(31)的宽度为L1，所述第一凹槽(32)的宽度为L2，两者的比值a的取值范围为2≤a≤2.2；和/或，所述第一凸起(31)朝向远离所述冷却组件(10)的方向凸出，所述第一凹槽(32)朝向靠近所述冷却组件(10)的方向凹陷并与所述冷却组件(10)贴合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于电池包的换热结构，其特征在于，所述缓冲板(30)的厚度的取值范围为0.1mm～0.3mm。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于电池包的换热结构，其特征在于，所述冷却组件(10)包括第一冷板(11)和第二冷板(12)，所述第一冷板(11)位于所述缓冲板(30)和所述第二冷板(12)之间，三者依次叠置并固定连接，所述第一冷板(11)与所述第二冷板(12)之间形成多个所述冷却通道(20)，多个所述冷却通道(20)沿所述第一方向间隔排布，单个所述冷却通道(20)沿第二方向延伸，所述冷却通道(20)被构造为能够容纳冷却液。

6.根据权利要求5所述的用于电池包的换热结构，其特征在于，所述第一冷板(11)包括多个第二凸起(111)和多个第二凹槽(112)，所述第二凸起(111)和所述第二凹槽(112)沿所述第一方向交替排布，所述第二凸起(111)和所述第二冷板(12)之间形成所述冷却通道(20)，所述第二凹槽(112)的底部与所述第二冷板(12)连接。

7.根据权利要求6所述的用于电池包的换热结构，其特征在于，所述第一凹槽(32)与所述第二凸起(111)对应设置，所述第一凹槽(32)与所述第二凸起(111)连接，所述第二凸起(111)的宽度为L3，L3与L2的比值b的取值范围为1.5≤b≤1.8。

8.根据权利要求5所述的用于电池包的换热结构，其特征在于，所述第一冷板(11)上设置有进液管(40)和出液管(50)，所述进液管(40)和所述出液管(50)均与所述冷却通道(20)连通；和/或，所述第一冷板(11)、所述缓冲板(30)以及所述第二冷板(12)一体成型。

9.一种电池包，其特征在于，包括：

电池模组(60)，所述电池模组(60)由多个电芯(61)串联而成；以及

如权利要求1至8中任一项所述的用于电池包的换热结构。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述电池模组(60)的数量为至少两个，相邻两个所述电池模组(60)之间均设置有一个所述用于电池包的换热结构，所述用于电池包的换热结构位于所述电池模组(60)的侧面，所述用于电池包的换热结构的两侧与位于所述用于电池包的换热结构所在侧的各所述电芯(61)的侧面贴合。