CN221057512U - 直冷直热换热装置及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，揭示了一种直冷直热换热装置及电池包，包括若干第一换热组件和两组第二换热组件，若干第一换热组件位于两组第二换热组件之间，且若干第一换热组件与两组第二换热组件呈阵列排布，若干第一换热组件和两组第二换热组件设置有相同的直冷板，直冷板内部呈回型布置有若干流道，流道的出入口皆设置在直冷板的同一侧且出入口呈上下分布，若干第一换热组件和两组第二换热组件内部的直冷板上的出入口呈相互交错设置；通过直冷板波浪形结构可大大改善直冷板的换热效率，直冷板流道冷热错流回字形结构及两侧直冷板与中间直冷板进出口错流结构，使冷媒在冷板中冷热交替，大大改善电池包均温性能，使温差控制在5℃以内。

Description

直冷直热换热装置及电池包

技术领域

本实用新型涉及到电池技术领域，特别涉及到一种直冷直热换热装置及电池包。

背景技术

随着电池技术的不断发展，电池作为电动车的重要组成部分，为电动车直接提供动力。为保证电池最优使用性能，通常在电池充放电过程中，通过电池热管理系统对其进行温度控制，使其温度维持在25-45℃范围内。目前主流的热管理系统主要为液冷液热系统，通过低温/高温冷却液在冷却回路中循环，对电池进行冷却/加热。另一种方式为冷媒直冷直热热管理系统，采用冷媒作为热交换介质，通过冷媒的相变潜热吸收/释放热量达到对电池进行冷却/加热的目的。

现有技术中直冷板设计方案大多为顶部/底部平板结构，对电芯顶面/底面进行冷却，通过流道并联结构进行分流，由于直冷板为平铺结构，气液两相冷媒在直冷板中受重力影响较小，分流结构大多采用平行流多并联结构，然而由于直冷流道截面积小，流动过程中压降较大，带来直冷板的温度均匀性较差，直接导致电池系统温差较大，对此，本实用新型提供了一种直冷直热换热装置及电池包，以解决此类问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种直冷直热换热装置及电池包，旨在解决现有技术直冷流道截面积小，流动过程中压降较大，带来直冷板的温度均匀性较差，直接导致电池系统温差较大的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提出一种直冷直热换热装置，包括两组第二换热组件为立式布置，两组第二换热组件设置有直冷板，直冷板上设置有冷媒出口和冷媒入口，且冷媒出口和冷媒入口设置在直冷板的同一侧，两组第二换热组件的冷媒出口和冷媒入口的设置方向相同，直冷板内部设置有流道，流道的管道进口和出口分别与直冷板上的出入口连通，两组第二换热组件内部的直冷板上的冷媒出口和冷媒入口呈交错设置，直冷板的冷媒出口和冷媒入口通过直冷管道组件与冷媒连接。

进一步地，两组第二换热组件之间平行设置有至少一组第一换热组件，第一换热组件与两组第二换热组件呈阵列排布，第一换热组件包括两块直冷板，第一换热组件中的两块直冷板的上下两边分别通过加强筋固定连接，第一换热组件中的两块直冷板的冷媒出口和冷媒入口呈交错设置，且与直冷管道组件连接。

进一步地，直冷板的流道为多流道并联。

进一步地，流道在直冷板上呈冷热错流布置。

进一步地，直冷板的流道呈波浪形。

进一步地，第二换热组件还包括支架和防冲击泡棉，直冷板可拆卸式安装在支架的一侧，防冲击泡棉固定安装在支架的另一侧。

进一步地，加强筋与两块直冷板之间通过焊接的方式固定连接。

进一步地，直冷板上开设有用于热失控排气的通孔。

进一步地，防冲击泡棉对应直冷板通孔的位置开设有气口。

进一步地，直冷管道组件为外部包覆保温材料的铝制管路。

进一步地，直冷管道组件的管道与直冷板的冷媒出入口通过法兰盘连接。

本实用新型第二方面提出一种电池包，包括下箱体，下箱体内部固定安装有上述实施例中任一项的直冷直热换热装置、电池组件和压板，电池组件布置在第二换热组件之间，压板安装在电池组件上方，下箱体与上盖固定连接。

进一步地，电池组件包括若干电芯、导热片、泡棉和保温棉，电芯呈平铺布置，电芯呈平铺状且为层叠布置，两两电芯之间设置有导热片和泡棉，最下层电芯与下箱体之间及最上层电芯与压板之间安装有保温棉。

进一步地，导热片为双折边结构。

进一步地，导热片侧面折边与直冷板通过导热结构胶粘结。

有益效果：

本实用新型的一种直冷直热换热装置及电池包，通过直冷板波浪形结构可大大改善直冷板的换热效率，直冷板流道冷热错流回字形结构及两侧直冷板与中间直冷板进出口错流结构，使冷媒在冷板中冷热交替，大大改善电池包均温性能，使温差控制在5℃以内。

附图说明

图1是本实用新型换热装置结构示意图；

图2是本实用新型直冷板结构示意图；

图3是本实用新型第一换热组件结构示意图；

图4是本实用新型第二换热组件结构示意图；

图5是本实用新型第二换热组件内部结构示意图；

图6是本实用新型电池包结构示意图；

图7是本实用新型电池包剖面结构示意图；

图8是本实用新型图7中A处放大图；

其中：

1、第一换热组件；11、加强筋；2、第二换热组件；21、支架；22、防冲击泡棉；3、直冷板；31、流道；32、法兰盘；4、直冷管道组件；5、直冷进出口法兰；6、下箱体；7、电池组件；71、电芯；72、导热片；73、泡棉；74、保温棉；8、压板；9、上盖。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”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一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，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。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1至图5，本实用新型实施例中提出一种直冷直热换热装置，包括两组第二换热组件2为立式布置，两组第二换热组件2设置有直冷板3，直冷板3上设置有冷媒出口和冷媒入口，且冷媒出口和冷媒入口设置在直冷板3的同一侧，两组第二换热组件2的冷媒出口和冷媒入口的设置方向相同，直冷板3内部设置有流道31，流道31的管道进口和出口分别与直冷板3上的出入口连通，两组第二换热组件2内部的直冷板3上的冷媒出口和冷媒入口呈交错设置，直冷板3的冷媒出口和冷媒入口通过直冷管道组件4与冷媒连接。

本实施例采用直冷管道组件4将冷媒输送至直冷板3，冷媒在直冷板3流道31交错流动结构及两组直冷板3冷媒出入口的交错流动，使冷媒在直冷板3中冷热交替，大大改善电池包均温性能，使温差控制在5℃以内。

在一个实施例中，两组第二换热组件2之间平行设置有至少一组第一换热组件1，第一换热组件1与两组第二换热组件2呈阵列排布，第一换热组件1包括两块直冷板3，第一换热组件1中的两块直冷板3的上下两边分别通过加强筋11固定连接，第一换热组件1中的两块直冷板3的冷媒出口和冷媒入口呈交错设置，且与直冷管道组件4连接。

本实施例中，当设置有多组电芯71时，可在两组第二换热组件2之间加装若干第一换热组件1，使得电芯71的两侧始终设置两块直冷板3，且两块直冷板3的冷媒出口和冷媒入口始终保持交错设置从而达到均温的效果。

在一个实施例中，直冷板3的流道31为多流道31并联。

本实施例采用多流道31并联，实现了冷媒流量均匀分配，避免重力影响下，气液相分离，导致换热不均，同时减小流动过程中的压降，提高换热的性能。

在一个实施例中，流道31在直冷板3上呈回旋布置。

本实施例采用流道31的回旋布置，使得流道31可以布满直冷板3，提高直冷板3的换热性能和均温性能。

在一个实施例中，直冷板3的流道31呈波浪。

本实施例采用波浪形结构的流道31，提高了冷媒在直冷板3中的扰动，进一步改善了换热性能。

在一个实施例中，第二换热组件2还包括支架21和防冲击泡棉22，直冷板3可拆卸式安装在支架21的一侧，防冲击泡棉22固定安装在支架21的另一侧。

本实施例采用加装防冲击泡棉22，目的是为了防止直冷板3受到损坏。

在一个实施例中，加强筋11与两块直冷板3之间通过焊接的方式固定连接。

本实施例采用加强筋11以及通过焊接的方式，使得两块直冷板3固定在一起，焊接使得两块直冷板3的连接更加稳定。

在一个实施例中，直冷板3上开设有用于热失控排气的通孔。

本实施例在直冷板3上开有通孔，目的是用于热失控后进行排气。可选的，通孔的形状可为长条形、方形、圆形等。

在一个实施例中，防冲击泡棉22对应直冷板3通孔的位置也开设有气口。

本实施例采用在防冲击泡棉22对应直冷板3通孔的位置开设有气口的方式，当电池热失控后，高温气体冲开气口，起到顺畅排气作用，同时防止外部气体倒灌。可选的，气口的形状为十字型。

在一个实施例中，直冷管道组件4为外部包覆保温材料的铝制管路。

本实施例采用直冷管道组件4为外部包覆保温材料，可以保证输入直冷板3冷媒的温度。

在一个实施例中，直冷管道组件4的管道与直冷板3的冷媒出入口通过法兰盘32连接。

本实施例采用法兰连接的方式，使得连接处有较高的稳定性和密封性能，同时安装和拆卸方便。

参照图6至图8，本实用新型实施例中提出一种电池包，包括下箱体6，下箱体6内部固定安装有上述实施例中任一项的直冷直热换热装置、电池组件7和压板8，电池组件7布置在第一换热组件1与第二换热组件2之间，压板8安装在电池组件7上方，下箱体6与上盖固定连接。

在一个实施例中，电池组件7包括若干电芯71、导热片72、泡棉73和保温棉74，电芯71呈平铺状且为层叠布置，两两电芯71之间设置有导热片72和泡棉73，最下层电芯71与下箱体6之间及最上层电芯71与压板8之间安装有保温棉74。

本实施例采用电芯71平铺层叠的结构，使得电池组件7的结构紧凑，从而成组效率高，在电芯71的表面设置铝导热片72，配合上直冷板3，使得均温效果更好。

在一个实施例中，导热片72的材质为铝。

本实施例中导热片72采用铝材质，铝材质有较好的传热性。

在一个实施例中，导热片72为双折边结构。

本实施例采用双折边结构，使得导热片72有较强的抗弯和抗扭能力，提高其稳定性。

在一个实施例中，导热片72侧面折边与直冷板3通过导热结构胶粘结。

本实施例采用导热结构胶粘结的方式，目的是为了热量传递均匀以及有较好的高温耐受性。

在一个实施例中，保温棉74材质为气凝胶材质。

本实施例采用气凝胶材质，气凝胶有超低的密度和优异的隔热性能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种直冷直热换热装置，包括两组第二换热组件，其特征在于，两组所述第二换热组件为立式布置，两组所述第二换热组件设置有直冷板，所述直冷板上设置有冷媒出口和冷媒入口，且所述冷媒出口和冷媒入口设置在所述直冷板的同一侧，两组所述第二换热组件的冷媒出口和冷媒入口的设置方向相同，所述直冷板内部设置有流道，所述流道的管道进口和出口分别与所述直冷板上的出入口连通，两组所述第二换热组件内部的所述直冷板上的冷媒出口和冷媒入口呈交错设置，所述直冷板的冷媒出口和冷媒入口通过直冷管道组件与冷媒连接。

2.根据权利要求1所述的直冷直热换热装置，其特征在于，两组所述第二换热组件之间平行设置有至少一组第一换热组件，所述第一换热组件与两组所述第二换热组件呈阵列排布，所述第一换热组件包括两块所述直冷板，所述第一换热组件中的两块所述直冷板的上下两边分别通过加强筋固定连接，所述第一换热组件中的两块所述直冷板的冷媒出口和冷媒入口呈交错设置，且与所述直冷管道组件连接。

3.根据权利要求2所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述直冷板的流道为多流道并联_。

4.根据权利要求3所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述流道在所述直冷板上呈冷热错流布置。

5.根据权利要求4所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述直冷板的流道结构呈波浪形。

6.根据权利要求1所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述第二换热组件还包括支架和防冲击泡棉，所述直冷板安装在所述支架的一侧，所述防冲击泡棉固定安装在支架的另一侧_。

7.根据权利要求2所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述加强筋与两块所述直冷板之间通过焊接的方式固定连接。

8.根据权利要求6所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述直冷板上开设有用于热失控排气的通孔。

9.根据权利要求8所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述防冲击泡棉对应所述直冷板通孔的位置开设有气口。

10.根据权利要求1所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述直冷管道组件为外部包覆保温材料的铝制管路。

11.根据权利要求3所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述直冷管道组件的管道与所述直冷板的冷媒出入口通过法兰盘连接。

12.根据权利要求5所述的直冷直热换热装置，其特征在于，所述直冷板为冲压板结构。

13.一种电池包，包括下箱体，其特征在于，所述下箱体内部固定安装有权利要求1至12任一项所述的直冷直热换热装置、电池组件和压板，所述电池组件布置在所述第二换热组件之间，所述压板安装在电池组件上方，所述下箱体与上盖固定连接。

14.根据权利要求13所述的电池包，其特征在于，所述电池组件包括若干电芯、导热片、泡棉和保温棉，所述电芯呈平铺状且为层叠布置，两两所述电芯之间设置有所述导热片和所述泡棉，最下层所述电芯与所述下箱体之间及最上层所述电芯与所述压板之间安装有保温棉。

15.根据权利要求14所述的电池包，其特征在于，所述导热片为双折边结构。

16.根据权利要求14所述的电池包，其特征在于，所述导热片侧面折边与所述直冷板通过热结构胶粘结。