CN220914351U - 液冷板、电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种液冷板、电池包及车辆。液冷板内形成有液流腔，液流腔内设置有支撑构件，且支撑构件抵接在液流腔的腔壁上，液冷板包括被构造为液流腔的两相对侧壁的第一侧板和第二侧板，支撑构件位于第一侧板和第二侧板之间，支撑构件朝向第一侧板和第二侧板两个侧面分别与第一侧板和第二侧板之间形成有形变空间，第一侧板和第二侧板随电芯的膨胀挤压朝靠近彼此的方向形变，当电芯膨胀时，形变空间为第一侧板和第二侧板的形变提供了空间，形变到一定程度时能抵靠在支撑构件的侧面上，保证电芯始终与第一侧板和第二侧板保持贴合状态，保证电芯膨胀状态下的冷却效率，且支撑构件对膨胀的电芯及变形的第一侧板和第二侧板起到支撑保护作用。

Description

液冷板、电池包及车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种液冷板、电池包及车辆。

背景技术

目前，新能源汽车行业正在加速发展，电动或者混合动力车辆设置有电池系统。电池系统包括电池包，一般通过电池包内的电芯来为车辆提供动力来源，通过电池包内的液冷系统来对电池进行降温。现有技术的电芯热管理是将电芯通过导热介质与液冷板的表面连接，电芯与液冷板之间的传热效率在很大程度上依赖于电芯与液冷板的贴合面积，然而当电芯在充放电过程中产生膨胀时，会降低电芯与液冷板之间的贴合面积，从而影响电芯的冷却效果。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种液冷板、电池包及车辆。

本公开的第一方面提供了一种液冷板，所述液冷板内形成有液流腔，所述液流腔内设置有支撑构件，且所述支撑构件抵接在所述液流腔的腔壁上，所述液冷板包括被构造为所述液流腔的两相对侧壁的第一侧板和第二侧板，所述支撑构件位于所述第一侧板和所述第二侧板之间，所述支撑构件朝向所述第一侧板和所述第二侧板的两个侧面分别与所述第一侧板和所述第二侧板的内侧面之间形成有形变空间，所述第一侧板和所述第二侧板随电芯的膨胀挤压朝靠近彼此的方向形变。

可选地，所述支撑构件包括多个支撑板，在沿垂直于所述第一侧板朝向所述第二侧板的方向上，多个所述支撑板相互平行且间隔设置，相邻的所述支撑板之间形成有液流通道。

可选地，在沿多个所述支撑板依次间隔设置的方向上，多个所述支撑板朝向所述第一侧板和所述第二侧板的两个侧面共同形成由中部分别向两侧逐渐向背离另一者的方向延展的弧形面。

可选地，所述电芯产生膨胀并挤压所述第一侧板和所述第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板分别沿靠近彼此的方向朝所述形变空间内形变，并可分别抵接在所述支撑构件相对应的侧壁上。

可选地，所述支撑构件沿所述第一侧板朝向所述第二侧板的方向对称设置；和/或，所述支撑构件沿与所述第一侧板朝向所述第二侧板的方向垂直的方向对称设置。

可选地，所述第一侧板和所述第二侧板中至少一者的外侧面朝靠近另一者的方向凹陷以形成定位凹槽，所述定位凹槽的内部空间形成为电芯容纳位；

和/或，所述第一侧板和所述第二侧板中至少一者的外侧面设置有多个相互平行且间隔的定位凸筋，相邻的所述定位凸筋之间的区域形成为电芯容纳位。

可选地，还包括相对设置的第三侧板和第四侧板，所述第三侧板和所述第四侧板均垂直于所述第一侧板和所述第二侧板，所述第一侧板、所述第三侧板、所述第二侧板和所述第四侧板依次连接以围合成所述液流腔，所述支撑构件连接在所述第三侧板和所述第四侧板的内壁上。

可选地，所述支撑板为内部具有空腔的空心板；和/或，所述支撑板为薄板状的支撑筋板。

本公开的第二方面提供一种电池包，包括多个电芯以及上述任一种所述的液冷板，所述液冷板的数量为多个，多个所述液冷板相互平行且间隔设置，每相邻的两个所述液冷板之间夹持有所述电芯。

本公开的第三方面提供一种车辆，包括上述所述的电池包。

本公开提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的液冷板、电池包及车辆，该液冷板内形成有液流腔，所述液流腔内设置有支撑构件，且所述支撑构件抵接在所述液流腔的腔壁上，所述液冷板包括被构造为所述液流腔的两相对侧壁的第一侧板和第二侧板，支撑构件位于第一侧板和第二侧板之间，支撑构件朝向第一侧板和第二侧板的两个侧面分别与第一侧板和第二侧板的内侧面之间形成有形变空间，第一侧板和第二侧板随电芯的膨胀挤压朝靠近彼此的方向形变，在液冷板的工作状态下，电芯与第一侧板和第二侧板保持贴合，从而对电芯进行快速散热，保证电芯的正常运行，当电芯在使用过程中产生膨胀时，第一侧板和第二侧板受到电芯的膨胀挤压能够朝靠近彼此的方向产生一定形变，并且上述的形变空间为第一侧板和第二侧板的形变提供了空间，使得第一侧板和第二侧板能够随着电芯的膨胀而形变，并且当第一侧板和第二侧板形变到一定程度时，第一侧板和第二侧板能够抵靠在支撑构件的侧面上，支撑构件对第一侧板和第二侧板起到支撑作用，从而保证电芯始终能够与第一侧板和第二侧板保持贴合状态，以实现电芯的快速散热，保证了电芯在膨胀状态下的冷却效率，使得电芯在整个生命周期内热管理效果不受电芯膨胀的影响，保证了电芯的使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一种实施例中液冷板的结构示意图；

图2为本公开一种实施例中液冷板的正视图；

图3为图2中a-a向的剖视图；

图4为本公开另一种实施例中液冷板的剖视图；

图5为本公开一种实施例中电芯初始状态的结构示意图；

图6为本公开一种实施例中电芯膨胀状态的结构示意图；

图7为本公开一种实施例中电芯和液冷板的装配示意图；

图8为本公开另一种实施例中电芯和液冷板的装配示意图一；

图9为本公开另一种实施例中电芯和液冷板的装配示意图二。

附图标记：

10、液冷板；101、液流腔；11、第一侧板；12、第二侧板；13、支撑构件；130、支撑板；131、液流通道；14、形变空间；15、定位凹槽；16、电芯容纳位；17、定位凸筋；18、第三侧板；19、第四侧板；20、电芯。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1至图9所示，本公开的一些实施例提供了一种液冷板10，液冷板10内形成有液流腔101，液流腔101内设置有支撑构件13，且支撑构件13抵接在液流腔101的腔壁上，液冷板10包括被构造为液流腔101的两相对侧壁的第一侧板11和第二侧板12，支撑构件13位于第一侧板11和第二侧板12之间，支撑构件13朝向第一侧板11和第二侧板12的两个侧面分别与第一侧板11和第二侧板12的内侧面之间形成有形变空间14，第一侧板11和第二侧板12随电芯20的膨胀挤压朝靠近彼此的方向形变。

通过上述的设置，第一侧板11和第二侧板12被配置为可随电芯20的膨胀挤压而朝靠近彼此的方向产生形变，在液冷板10的工作状态下，电芯20与第一侧板11和第二侧板12保持贴合，从而对电芯20进行快速散热，保证电芯20的正常运行，当电芯20在使用过程中产生膨胀时，第一侧板11和第二侧板12受到电芯20的膨胀挤压能够朝靠近彼此的方向产生一定形变，并且上述的形变空间14为第一侧板11和第二侧板12的形变提供了空间，使得第一侧板11和第二侧板12能够随着电芯20的膨胀而形变，并且当第一侧板11和第二侧板12形变到一定程度时，第一侧板11和第二侧板12能够抵靠在支撑构件13的侧面上，支撑构件13对第一侧板11和第二侧板12起到支撑作用，从而保证电芯20始终能够与第一侧板11和第二侧板12保持贴合状态，以实现电芯20的快速散热，保证了电芯20在膨胀状态下的冷却效率，使得电芯20在整个生命周期内热管理效果不受电芯20膨胀的影响，保证了电芯20的使用寿命，并且形变空间14也可以视作液冷板10为电芯20预留的膨胀空间，使得电芯20产生膨胀时，电芯20的部分结构有足够的膨胀空间，能够从一定程度上提高电芯20的使用寿命。

需要说明的是，在本公开的描述中，以电池包静置在车辆内部，液冷板10静置在电池包内部而言，X向为电池包的长度方向(即车辆的长度方向)，Y向为电池包的宽度方向(即车辆的宽度方向)，Z向为电池包的高度方向(即车辆的高度方向)。内外是相对于液冷板10沿宽度方向的中心而言，靠近液冷板10沿宽度方向的中心即为内，远离液冷板10沿宽度方向的中心即为外。本公开的方位词仅为了便于描述，不用于对本公开的后地板框架结构进行具体方向等的限定。

参照图3或图4所示，第一侧板11沿Y向与第二侧板12相对设置，支撑构件13包括多个相互平行的支撑板130，在沿垂直于第一侧板11朝向第二侧板12的方向上，即多个支撑板130沿X向和Z向相互平行且间隔设置。每两个相邻的支撑板130之间具有间隙，以形成有多个液流通道131，液流通道131与形变空间14相连通，以供液冷板10内的冷却液充分流通，避免多个支撑板130阻碍冷却液流动的同时，还可以保证在电芯20膨胀的前期和后期，液流腔101内位于多个支撑板130之间的液流通道131不会受到电芯20膨胀的挤压变形，从而保证冷却液的正常流动，使得冷却效果不受影响。

图5和图6所示为电芯20处于初始状态和膨胀状态的前后对比图，膨胀前的电芯20基本与电芯20壳体的形状和尺寸保持一致，但实际上电芯20从生产线上下线后处于较高电量状态，大多电芯20会处于表面微凸状态。后期在使用过程中随着循环次数的增加，电芯20表面的凸出尺寸越来越高，即产生膨胀，膨胀后由于电芯20壳体四角的约束，电芯20内极片的受力不一致，电芯20的中部偏下膨胀最大，需求的膨胀空间最大，否则产生较大受力，影响电解液的循环回流，进而影响电芯20的寿命。

具体地，在沿多个支撑板130依次间隔设置的方向上，多个支撑板130朝向第一侧板11和第二侧板12的两个侧面共同形成沿Z向由中部分别向两侧逐渐向背离彼此的方向延展的弧形面，以使形变空间14形成为中部凹陷的凹腔，凹腔呈半椭圆形结构，与电芯20中部膨胀后的凸出形状相适配，能够满足液冷板10的结构强度需求和电芯20的循环寿命需求。当第一侧板11和第二侧板12形变到一定程度时，第一侧板11和第二侧板12的形变形状与凹腔的形状同形，使得第一侧板11和第二侧板12在电芯20的膨胀挤压下能够始终抵靠在支撑构件13的侧面上，支撑构件13对第一侧板11和第二侧板12起到支撑作用，使得第一侧板11和第二侧板12能够始终与膨胀的电芯贴合，进行持续散热。在实际的应用过程中，凹腔的具体形状可以根据第一侧板11和第二侧板12的形变特性进行灵活地设置，例如，凹腔的形状也可以是长方形、正方向或者半圆形，只要能够预留第一侧板11和第二侧板12形变的空间且为第一侧板11和第二侧板12提供一定支撑即可。

并且电芯20在膨胀状态下的形状也与凹腔的形状同形，使得膨胀状态下的电芯20的两侧结构具有足够的膨胀空间，在一定程度上提高了电芯20的使用寿命。在实际的应用过程中，凹腔的具体形状可以根据电芯20的膨胀特性进行灵活地设置，例如凹腔可以设置成与膨胀后的电芯20同形的半椭圆性、弧形或者半圆形，电芯20的膨胀区域位于电芯20靠近顶部的位置，则凹腔可以形成在液冷板10内部靠近顶部的位置，保证膨胀状态下的电芯20具有足够的膨胀空间即可。

在一些实施例中，参照图9所示，液冷板10的数量可以为多个，多个液冷板10相互平行且间隔设置，每相邻的两个液冷板10之间均分布有电芯20，第一侧板11和第二侧板12均与相应位置的电芯20贴合散热。当电芯20产生膨胀会挤压第一侧板11和第二侧板12，导致第一侧板11和第二侧板12在挤压力作用下分别朝靠近彼此的方向产生形变。在电芯20持续膨胀的过程中，第一侧板11和第二侧板12在持续的挤压力作用下沿靠近彼此的方向产生形变，并分别抵接在支撑构件13相对应的侧壁上，限制第一侧板11和第二侧板12朝靠近彼此的方向形变的极限位置，从而限制第一侧板11和第二侧板12的最大形变量，防止第一侧板11和第二侧板12持续形变至彼此接触，阻碍冷却液的流动，从而影响液冷板10的正常使用，并且支撑构件13通过支撑第一侧板11和第二侧板12，能够对电芯20起到一定的保护作用，避免电芯20持续膨胀变大，影响电芯20的安全性。

进一步地，支撑构件13沿第一侧板11朝向第二侧板12的方向对称设置，并且支撑构件13沿与第一侧板11朝向第二侧板12的方向垂直的方向对称设置，即支撑构件13沿Y向和Z向均对称设置，能够提高支撑构件13的制造效率，装配时无需区分装配方向，从而提高了支撑构件13的装配速度。当电芯20沿Y向的两侧产生膨胀时，能够同时挤压第一侧板11和第二侧板12产生形变，第一侧板11和第二侧板12能够同时抵接在支撑构件13沿Y向的两侧，有利于第一侧板11和第二侧板12与支撑构件13之间的支撑配合。

在实际的应用过程中，参照图7所示，第一侧板11和第二侧板12中至少一者的外侧面设置有多个相互平行且间隔的定位凸筋17，相邻的定位凸筋17之间的区域形成为电芯容纳位16，将电芯20沿Z向装配至电芯容纳位16内，电芯20的两端与定位凸筋17抵接配合，同样能够确保电芯20的装配准确性，提高电芯20的装配速度，避免电芯20在使用过程中易位。并且上述两种实施例汇中电芯容纳位16与电芯20的结构相匹配，可以确保电芯20与液冷板10之间的接触面积，提高液冷板10的冷却效率。通过电芯容纳位16与形变空间14的配合，能够避免电芯20膨胀过程中，电芯20产生易位，导致电芯20与液冷板10之间的贴合面积降低，直接影响电芯20的冷却效果。

需要说明的是，电芯容纳位16的形成方式可以根据实际的装配需求进行灵活设置，当电芯20的高度大于液冷板10的高度时，可以采用上述的电芯容纳位16。在另一种情况下，参照图8和图9所示，当电芯20的高度小于液冷板10的高度时，第一侧板11和第二侧板12中至少一者的外侧面朝靠近另一者的方向凹陷以形成定位凹槽15，定位凹槽15的高度可以为0.3-0.5mm，定位凹槽15的内部空间形成为电芯容纳位16，用于电芯20的快速定位。装配电芯20时，可以将电芯20的四角对准定位凹槽15，以容置在电芯容纳位16内，确保电芯20的装配准确性，提高电芯20的装配速度，避免电芯20在使用过程中易位。

在一些实施例中，第一侧板11和第二侧板12可以选用具有一定延伸率、容易产生形变作用的金属材料制成，例如薄片状铝材，便于随着电芯20的膨胀而产生相应地变形。液冷板10还包括相对设置的第三侧板18和第四侧板19，第三侧板18和第四侧板19可以有铸铝等材料制成，使得第三侧板18和第四侧板19的结构强度高于第一侧板11和第二侧板12的结构强度，保证液冷板10自身的结构稳定性。第三侧板18和第四侧板19均垂直于第一侧板11和第二侧板12，第三侧板18和第四侧板19沿X向相对设置，第一侧板11、第三侧板18、第二侧板12和第四侧板19依次连接以围合成液流腔101，以供液冷板10内的冷却液流动，支撑构件13沿X向连接在第三侧板18和第四侧板19的内壁上；或者，支撑构件13还可以沿Z向连接在液流腔101的上腔壁和下腔壁上；再或者，支撑构件13还可以沿Y向连接在第一侧板11和第二侧板12内侧面的上端和下端上。

在实际的应用过程中，液冷板10内部流道的设置方式较多，液流腔101内部可以设置有多个并联的流道，每个流道分别设置有进水管路和出水管路，或者，液流腔101内部可以设置串联的流道，液冷板10仅设置一个供冷却液流动的进水口和出水口。

参照图3所示，多个液冷板10沿液流腔101的Z向和X向相互平行且间隔设置，支撑板130为内部具有空腔的空心板，以减轻液冷板10的整体重量，每两个相邻的空心板之间具有间隙，以形成有多个液流通道131。每个空心板沿Y向的两侧均为弧形面，且每个空心板沿Y向的两侧与第一侧板11和第二侧板12之间均形成有间隙，多个间隙连通以形成形变空间14，当第一侧板11和第二侧板12在膨胀挤压下产生形变时，第一侧板11和第二侧板12能够同时抵接在空心板沿Y向的两侧。

需要说明的是，在具体的实践过程中，支撑板130的具体设置方式可以根据使用需求进行调整。例如，参照图4所示，在一些实施例中，支撑板130还可以为薄板状的支撑筋板，每两个相邻的支撑筋板之间具有间隙，以形成有多个液流通道131。每个支撑筋板沿Y向的两侧均为弧形面，且每个支撑筋板沿Y向的两侧与第一侧板11和第二侧板12之间均形成有间隙，多个间隙连通以形成形变空间14，当第一侧板11和第二侧板12在膨胀挤压下产生形变时，第一侧板11和第二侧板12能够同时抵接在支撑筋板沿Y向的两侧。

或者，在另一些实施例中，支撑构件13可以为两个相连的支撑片，两个支撑片的长度方向在液流腔101内沿X向延伸设置，两个支撑片沿Z向的一端相连，两个支撑片沿Z向的一端固定在液流腔101上端或下端的内壁上，两个支撑片沿Y向的两个侧面分别与第一侧板11和第二侧板12之间形成有形变空间14，以允许第一侧板11和第二侧板12朝靠近形变空间14产生形变。

本公开的另一些实施例还提供一种电池包，包括多个电芯20以及上述任一实施例中的液冷板10，液冷板10的数量为多个，多个液冷板10相互平行且间隔设置，每相邻的两个液冷板10之间均夹持有电芯20，通过液冷板10内的冷却液对电芯20进行有效降温。值得说明的是，冷却液的类型原则上不受限制，只要能够实现电芯20的冷却即可。示例性地，冷却液可以为冷却水等。该电池包使用的液冷板10的技术特征可参见上述实施例中的液冷板10，此处不再一一赘述。

本公开的又一些实施例还提供一种车辆，包括如上述实施例中的电池包。电池包安装在车辆的内部。示例性地，车辆为电动汽车或者是油电混合汽车，电池包安装于车身的底面。该车辆使用的电池包的技术特征可参见上述实施例中的电池包，此处不再一一赘述。

需要说明的是，在本文中，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”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。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。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公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种液冷板，其特征在于，所述液冷板内形成有液流腔，所述液流腔内设置有支撑构件，且所述支撑构件抵接在所述液流腔的腔壁上，所述液冷板包括被构造为所述液流腔的两相对侧壁的第一侧板和第二侧板，所述支撑构件位于所述第一侧板和所述第二侧板之间，所述支撑构件朝向所述第一侧板和所述第二侧板的两个侧面分别与所述第一侧板和所述第二侧板的内侧面之间形成有形变空间，所述第一侧板和所述第二侧板随电芯的膨胀挤压朝靠近彼此的方向形变。

2.根据权利要求1所述的液冷板，其特征在于，所述支撑构件包括多个支撑板，在沿垂直于所述第一侧板朝向所述第二侧板的方向上，多个所述支撑板相互平行且间隔设置，相邻的所述支撑板之间形成有液流通道。

3.根据权利要求2所述的液冷板，其特征在于，在沿多个所述支撑板依次间隔设置的方向上，多个所述支撑板朝向所述第一侧板和所述第二侧板的两个侧面共同形成由中部分别向两侧逐渐向背离彼此的方向延展的弧形面。

4.根据权利要求1所述的液冷板，其特征在于，所述电芯产生膨胀并挤压所述第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板分别沿靠近彼此的方向朝所述形变空间内形变，并分别抵接在所述支撑构件相对应的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的液冷板，其特征在于，所述支撑构件沿所述第一侧板朝向所述第二侧板的方向对称设置；和/或，所述支撑构件沿与所述第一侧板朝向所述第二侧板的方向垂直的方向对称设置。

6.根据权利要求1至5任一项所述的液冷板，其特征在于，所述第一侧板和所述第二侧板中至少一者的外侧面朝靠近另一者的方向凹陷以形成定位凹槽，所述定位凹槽的内部空间形成为电芯容纳位；

和/或，所述第一侧板和所述第二侧板中至少一者的外侧面设置有多个相互平行且间隔的定位凸筋，相邻的所述定位凸筋之间的区域形成为电芯容纳位。

7.根据权利要求1至5任一项所述的液冷板，其特征在于，还包括相对设置的第三侧板和第四侧板，所述第三侧板和所述第四侧板均垂直于所述第一侧板和所述第二侧板，所述第一侧板、所述第三侧板、所述第二侧板和所述第四侧板依次连接以围合成所述液流腔，所述支撑构件连接在所述第三侧板和所述第四侧板的内壁上。

8.根据权利要求2或3所述的液冷板，其特征在于，所述支撑板为内部具有空腔的空心板；和/或，所述支撑板为薄板状的支撑筋板。

9.一种电池包，其特征在于，包括多个电芯以及如权利要求1-8中任一项所述的液冷板，所述液冷板的数量为多个，多个所述液冷板相互平行且间隔设置，每相邻的两个所述液冷板之间夹持有所述电芯。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池包。