CN221102214U - 一种集成多流道的液冷电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池模组技术领域，具体地涉及一种集成多流道的液冷电池模组，包括：U型流道结构，为U形板状结构，由两个相互平行的平行板和连接两个平行板的连接板构成，所述U型流道结构设置在电芯结构长度及宽度方向上的外侧，且U型流道结构的两个平行板外侧均嵌设有若干条流路，一条所述流路则由分别在两平行板上形成的第一流道空腔和第二流道空腔构成，在所述U型流道结构的连接板外侧面上设有与流路数量对应的流道口空腔的流道，所述流道口空腔的流道对应连通一条第一流道空腔和一条第二流道空腔，集成式设计的液冷系统可提高整体的紧凑性和空间利用率，降低结构的复杂程度。

Description

一种集成多流道的液冷电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池模组技术领域，具体地涉及一种集成多流道的液冷电池模组。

背景技术

随着电池技术的蓬勃发展，电动汽车作为新能源绿色交通工具也越来越普及，由于电动汽车采用车载电池向电动机供电以输出动力，因此在节能、环保方面都有显著效果。相较于传统燃油车，电动汽车的普及暂缓了目前严峻的环境问题和能源问题，但电动汽车的安全问题仍是难关，电池模组作为电动汽车的核心部件，是由若干节“电芯”组成的一个整体,通常由多个电池组成，并设计成一系列可复用、可调整和可更换的模块,这些模块可以根据需要进行组装，形成不同容量的电池包，以满足不同车型和需求的汽车驱动力，电池包固定在电池模组内，电池模组起到整合电池包输入输出和保护固定电池包避免电池包磕碰、倾覆的作用，电池包在电池模组内固定是否安全牢靠直接关系到电池模组整体的安全问题。

现有市场中，为满足电动汽车高性能高标准进而提高竞争力的需求，储能电池也向着高能量密度、大容量、高倍率充放电的方向发展。电池模组作为电动汽车的主要动力来源、续航能力的保障，其电池模组能稳定的、正常的、安全的进行工作尤为重要，受高能量密度应用需求及电池成组排布的影响，电池模组高倍率充放电过程中，会产生较多热量，这些热量必须及时排出电池模组，否则容易造成热量聚集，从而引发电池故障或安全事故，而目前电池模组多采用风冷或液冷对其内部的电池进行降温，由于液冷相比较于风冷，在能耗、噪声、体积方面更具优势，因而在电动汽车制造领域，电池模组采用液冷温控的降温方案已成为主流趋势。

公开号为CN216250990的一种带液冷系统软包电池大模组结构中，公开了一种带液冷系统软包电池大模组结构，电池大模组至少包括两个电池小模组模块，极耳支架模块安装在电池小模组模块的两侧，保护模块安装在极耳支架模块的一侧，保护模块、极耳支架模块和电池小模组模块都安装在外壳模块内，但其问题在于电池模组的液冷系统未集成在电池模组的电芯结构周围，热传导效率低；电池模组需额外设置液冷系统，增加液冷部件，未将液冷系统集成在电池模组的原有结构中，设置液冷系统需要占用电池模组内空间，空间利用率低。

公开号为CN116845420A的一种电池包液冷系统中，该技术装置采用整个电池模组外壳的内腔作为液冷结构，并通过模组外壳隔断相邻电池，使相邻的电池之间也能通过液冷结构降温，达到加强降温的效果，但由于该技术装置的整个电池模组外壳充当液冷结构，会导致该电池模组的体积过大，且隔断相邻电池，可提高降温，但也降低了电池模组的能量密度，其次，该技术装置的内腔并无流道设计，其内部的冷却液流动速度慢，进而导致在长期高温时液冷结构的降温效率降低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种集成多流道的液冷电池模组，解决了上述技术中电池模组的液冷系统未集成在电池模组的电芯结构周围，热传导效率低的问题。

其次，解决了上述技术中电池模组需额外设置液冷系统，增加液冷部件，未将液冷系统集成在电池模组的原有结构中，设置液冷系统需要占用电池模组内空间，空间利用率低等问题。

最后，解决了上述技术中，为提高降温效率采用电池隔断式的整体模组外壳液冷结构导致的电池模组体积偏大，能量密度低的问题，以及无流道设计的液冷结构内腔会使内部冷却液流速变慢，在长期高温环境下液冷结构的降温效率会降低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种集成多流道的液冷电池模组，包括:U型流道结构，为U形板状结构，由两个相互平行的平行板和连接两个平行板的连接板构成，所述U型流道结构设置在电芯结构长度及宽度方向上的外侧，且U型流道结构的两个平行板外侧均嵌设有若干条流路，一条所述流路则由分别在两平行板上形成的第一流道空腔和第二流道空腔构成，在所述U型流道结构的连接板外侧面上设有与流路数量对应的流道口空腔的流道，所述流道口空腔的流道对应连通一条第一流道空腔和一条第二流道空腔。

作为优选，所述U型流道结构，套设固定在电芯结构的外部，所述电芯结构由若干层金属箔、隔膜和电解液堆叠构成，且所述电芯结构和所述U型流道结构均设置在截面为矩形的电池模组外壳内部。

作为优选，所述U型流道结构的两平行板同侧的一端设有连接板，所述电芯结构嵌设在由两平行板和连接板围成的空间内，且连接板上近于电芯结构的为内底板，远于电芯结构的一侧为外底板。

作为优选，所述U型流道结构的连接板由内底板和外底板共同构成，且所述流道口空腔则是由内底板和外底板相互耦合并由若干条并联的流道构成的，所述外底板上设有总进水口和总出水口，所述流道口空腔的流道在外底板所设的总进水口和总出水口汇聚。

作为优选，所述总进水口和总出水口均设置在外底板的同侧，且总进水口内径大于总出水口内径，所述总进水口连通流道口空腔的流道汇聚处所设的进水口，总出水口连通流道口空腔的流道汇聚处所设的出水口。

作为优选，还包括上盖，所述上盖为一端开放的箱体结构，安装在电芯结构远离于连接板的一端，且在所述上盖内部对称的两内壁上分别设有对称的第一流道转角和第二流道转角，所述第一流道转角和第二流道转角分别与第一流道空腔和第二流道空腔配合。

作为优选，所述第一流道转角和第二流道转角的数量与第一流道空腔和第二流道空腔的数量相同并一一对应。

作为优选，所述U型流道结构的连接板和平行板一体成型，并与电池模组外壳一体加工成型。

作为优选，所述上盖与电芯结构之间还设有BMS，所述BMS中集成了发热元件，所述发热元件与上盖之间涂覆有导热膏。

作为优选，所述U型流道结构和电芯结构之间采用灌封胶进行填充。

与现有技术相比，本发明有益的效果是：

本实用新型解决了现有技术电池模组的液冷系统未集成在电池模组的电芯结构周围，热传导效率低；电池模组需额外设置液冷系统，增加液冷部件，未将液冷系统集成在电池模组的原有结构中，设置液冷系统需要占用电池模组内空间，空间利用率低等问题，并具有以下有益效果，在高度集成的前提下，使液冷系统和电池一体化，将冷却流道和腔体一体加工而成，提高了整体的紧凑性和空间利用率；液冷系统的流道为多流道设计，该设计在减小流阻的同时，还可延长冷却液和电芯的换热时间，降低了电芯至冷却液之间的热阻，尽可能的带走更多的热量，提高电芯温度均匀性，保证电池的安全使用。液冷系统的流道流经上盖区域，结合导热膏的作用，可较好的将MOS管的热量带走，维持其安全的温度范围。

本实用新型在高度集成的前提下，使液冷系统和电池一体化，将冷却流道和电池模组外壳一体加工而成，降低了电池模组的体积，提高了能量密度体积比和空间利用率。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例的整体结构的爆炸示意图。

图2为本实用新型的一种实施例的整体结构径向剖视示意图。

图3为本实用新型的一种实施例的U型流道结构主视示意图。

图4为本实用新型的一种实施例的上盖结构俯视示意图。

图5为本实用新型的一种实施例的上盖、导热膏、BMS安装关系示意图。

图中：1上盖；2电芯结构；3灌封胶；4电池模组外壳；5内底板；6外底板；7总进水口；8总出水口；111第一流道转角；112第二流道转角；411第一流道空腔；412流道口空腔；413第二流道空腔；10导热膏；11BMS。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1至图5为本实施例，本实施例为一种集成多流道的液冷电池模组，包括U型流道结构，为U形板状结构，由两个相互平行的平行板和连接两个平行板的连接板构成，所述U型流道结构设置在电芯结构长度及宽度方向上的外侧，且U型流道结构的两个平行板外侧均嵌设有若干条流路，在本实施例中U型流道结构含有两条流路，一条所述流路则由分别在两平行板上形成的第一流道空腔和第二流道空腔构成，因而在本实施例中平行板外侧设有两个第一流道空腔和两个第二流道空腔，并且，所述两条第一流道空腔间隔分布，互相平行，所述两条第二流道空腔同理，第一流道空腔和第二流道空腔相互平行，所述U型流道结构的连接板外侧面上设有流道口空腔，且在所述流道口空腔内设有两条流道，每条流道对应连通一条第一流道空腔和一条第二流道空腔，与同一条流道连通的第一流道空腔和一条第二流道空腔在平行板上的高度相同。

所述电芯结构2由若干层金属箔、隔膜和电解液堆叠构成；电芯结构2设置于U型流道结构内，U型流道结构设置在电芯结构2长度及宽度方向上的外侧。电芯结构外圈呈U型半环抱的结构即为U型流道结构，由于电芯结构为堆叠结构，电芯结构在厚度方向上由于材料变化等原因，其导热性能较差。故电芯的长度及宽度方向为电芯的散热面。通过上述设置，使得U型流道结构与电芯结构2接触紧密，热传导效率高。此外，所述电芯结构和所述U型流道结构均设置在截面为矩形的电池模组外壳内部，所述U型流道结构的连接板和平行板为一体成型，且所述U型流道结构包含于电池模组外壳内，即U型流道结构为电池模组外壳的其中一个组成部分，在电池模组外壳加工时便将U型流道结构加工在电池模组外壳内壁上，也就是说，U型流道结构和电池模组外壳一体加工成型。

在本实施例中，如图1所示，U型流道结构与电芯结构2之间填充有灌封胶3。由于电芯结构2是由多层铜箔、铝箔、隔膜、电解液组成的软包结构，电池模组与外层壳体包括U型流道结构、上盖1和电池模组外壳4等的内壁面不能完全贴合，容易形成空腔间隙，故需要填充导热系数良好的灌封胶3，灌封胶3使外层壳体与电芯结构2通过灌封胶3进行热传导，相较于空气作为介质导热效果更好。

整体的传热路径为：电芯的热量传给灌封胶，灌封胶再将热量传递给冷却流道。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，U型流道结构的U型底部的靠近电芯结构2一侧为内底板5，远离电芯结构2一侧为外底板6，且所述流道口空腔则是由内底板和外底板相互耦合并由若干条并联的流道构成的，所述外底板上设有总进水口和总出水口，所述流道口空腔的流道在外底板所设的总进水口和总出水口汇聚。

为了提高空间利用率，U型流道结构的部分流道区域设置在靠近电芯结构2的内底板5和外底板6上，利用原有电池模组的底板，设计相互耦合的凹槽形成流道。

为了提升电芯的换热效率，降低冷却液流阻，设计并联式的环绕式双流道结构，冷却液分别流入电芯两侧的流道中，可以延长冷却液和电芯的换热时间，降低电芯至冷却液之间的热阻，从而最大限度的将电芯的热量带走，提高电芯温度均匀性。

结合图2和图3所示，在本实施例中，U型流道结构的U型两臂分别设有第一流道空腔411和第二流道空腔413，第一流道空腔411与第二流道空腔413为并联关系。

如图1所示，外底板6远离电芯结构2一侧设有总进水口7和总出水口8，总进水口7的内径大于总出水口8的内径，所述总进水口和总出水口均设置在外底板的同侧，所述总进水口连通流道口空腔的流道汇聚处所设的进水口，总出水口连通流道口空腔的流道汇聚处所设的出水口。

通过上述设置，总进水口7的内径大于总出水口8的内径，可保证较低的流阻，冷却液从总进水口7进入后分别进入第一流道空腔411和第二流道空腔413，最终于总出水口8处汇合。

内底板和外底板相互耦合并由若干条并联的流道构成的流道口空腔与U型流道结构的第一流道空腔和第二流道空腔形成液冷回路，冷却液由总进水口进入后一分为二，分别流入U型流道结构的两侧流路，并在上盖处的第一流道空腔411与第二流道空腔413处发生转向，最终汇合在总出水口，形成并联环绕式双流道结构。相比于单流道，双流道的设计可延长冷却液和电芯的换热时间，降低了电芯至冷却液之间的热阻，从而最大限度的将电芯的热量带走，提高电芯温度均匀性。

结合图4和图5所示，电芯结构2的与U型流道结构底部相对一侧设有上盖1，所述上盖为一端开放的箱体结构，安装在电芯结构远离于连接板的一端，且在所述上盖内部对称的两内壁上分别设有对称的第一流道转角和第二流道转角，所述第一流道转角和第二流道转角分别与第一流道空腔和第二流道空腔配合。

所述第一流道转角和第二流道转角的数量与第一流道空腔和第二流道空腔的数量相同并一一对应。

上盖1靠近电芯结构2一侧设有BMS11，BMS为电池模组中的电池管理系统，BMS 11中的发热元件与上盖1之间设有导热膏10。上盖1处设有BMS11，组件中集成了MOS管，MOS管的发热量大，需要并入液冷系统进行有效散热。通过将MOS管设置在电路板上，电路板与MOS管处集中发热，能够较好的将MOS管的热量带走，将MOS管与上盖1贴合位置涂导热膏10，提高导热系数，同时配合流经上盖1的液冷系统对MOS管进行散热。

通过上述设置本实用新型实现了以下有益效果，在高度集成的前提下，使液冷系统和电池一体化，将冷却流道和腔体一体加工而成，提高了整体的紧凑性和空间利用率；液冷系统的流道为双流道设计，该设计再减小流阻的同时，还可延长冷却液和电芯的换热时间，降低了电芯至冷却液之间的热阻，尽可能的带走更多的热量，提高电芯温度均匀性，保证电池的安全使用。液冷系统的流道流经上盖1区域，结合导热膏10的作用，可较好的将MOS管的热量带走，维持其安全的温度范围。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，包括：U型流道结构，为U形板状结构，由两个相互平行的平行板和连接两个平行板的连接板构成，所述U型流道结构设置在电芯结构长度及宽度方向上的外侧，且U型流道结构的两个平行板外侧均嵌设有若干条流路，一条所述流路则由分别在两平行板上形成的第一流道空腔和第二流道空腔构成，在所述U型流道结构的连接板外侧面上设有与流路数量对应的流道口空腔的流道，所述流道口空腔的流道对应连通一条第一流道空腔和一条第二流道空腔。

2.根据权利要求1所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述U型流道结构，套设固定在电芯结构的外部，所述电芯结构由若干层金属箔、隔膜和电解液堆叠构成，且所述电芯结构和所述U型流道结构均设置在截面为矩形的电池模组外壳内部。

3.根据权利要求1所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述U型流道结构的两平行板同侧的一端设有连接板，所述电芯结构嵌设在由两平行板和连接板围成的空间内，且连接板上近于电芯结构的为内底板，远于电芯结构的一侧为外底板。

4.根据权利要求1所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述U型流道结构的连接板由内底板和外底板共同构成，且所述流道口空腔则是由内底板和外底板相互耦合并由若干条并联的流道构成的，所述外底板上设有总进水口和总出水口，所述流道口空腔的流道在外底板所设的总进水口和总出水口汇聚。

5.根据权利要求4所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述总进水口和总出水口均设置在外底板的同侧，且总进水口内径大于总出水口内径，所述总进水口连通流道口空腔的流道汇聚处所设的进水口，总出水口连通流道口空腔的流道汇聚处所设的出水口。

6.根据权利要求1所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，还包括上盖，所述上盖为一端开放的箱体结构，安装在电芯结构远离于连接板的一端，且在所述上盖内部对称的两内壁上分别设有对称的第一流道转角和第二流道转角，所述第一流道转角和第二流道转角分别与第一流道空腔和第二流道空腔配合。

7.根据权利要求6所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述第一流道转角和第二流道转角的数量与第一流道空腔和第二流道空腔的数量相同并一一对应。

8.根据权利要求1或3所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述U型流道结构的连接板和平行板一体成型，并与电池模组外壳一体加工成型。

9.根据权利要求6所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述上盖与电芯结构之间还设有BMS，所述BMS中集成了发热元件，所述发热元件与上盖之间涂覆有导热膏。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种集成多流道的液冷电池模组，其特征在于，所述U型流道结构和电芯结构之间采用灌封胶进行填充。