CN221126048U - 一种换热结构及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种换热结构及电池包，其中换热结构包括第一换热板及第二换热板，第一换热板具有依次连通的第一进液口、第一流道及第一出液口；第二换热板设置有多个，多个第二换热板沿第一换热板的长度方向依次间隔设置，多个第二换热板在第一换热板的一侧限定有多个电池安装腔，电池安装腔用于容纳单体电池，以使单体电池的相对的两个大面分别通过两个第二换热板换热，且底面通过第一换热板换热，相互连接的第二换热板与第一换热板之间能够实现热传递，单体电池的多个表面均能够与换热结构接触，接触面积较大，且无需通过外部管道连接第一换热板及第二换热板，结构较为简单，占用空间较小，有利于提升电池包的能量密度及安全性能。

Description

一种换热结构及电池包

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，尤其是涉及一种换热结构及电池包。

背景技术

锂离子电池的最佳工作温度为15℃至40℃，但电动汽车的工作环境的温度范围较广，在-20℃至55℃之间。为了保证电动汽车的动力电池包的工作性能，需对电池包中的单体电池进行热管理。液冷是电池的热管理方式之一，可在电池包的内部设置液冷换热板，通过液冷换热板与单体电池的热交换实现对电池温度的调控。

单体电池与换热板的接触面积越大，换热效率越高，因此，相关技术中，可采用多个相互分离的液冷板对单体电池的底壁及侧壁进行换热，多个液冷板之间通过管道连接，管路较多，结构复杂，需要占用较大的空间，不利于提升电池包的能量密度；并且由于连接液冷板的管道位于电池组的外部，管道更易受到外部挤压的影响而发生变形，甚至导致液冷板发生漏液，进而导致单体电池发生短路，产生热失控，电池包的安全性能不佳。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种换热结构，将电池组安装于换热结构后，单体电池的两个大面可通过相邻的两个第二换热板来换热，底面可通过第一换热板来换热，且相互连接的第二换热板与第一换热板之间能够实现热传递，单体电池的多个表面均能够与换热结构接触，接触面积较大，且无需通过外部管道连接第一换热板及第二换热板，结构较为简单，占用空间较小，有利于提升电池包的能量密度及安全性能。

本申请还提出了一种包括上述换热结构的电池包。

本申请第一方面实施例提供的一种换热结构，用于安装包括多个单体电池的电池组，所述换热结构包括：第一换热板，具有依次连通的第一进液口、第一流道及第一出液口，所述第一流道用于供换热介质流动；第二换热板，设置有多个，多个所述第二换热板均连接于所述第一换热板且垂直于所述第一换热板，多个所述第二换热板沿所述第一换热板的长度方向依次间隔设置，多个所述第二换热板在所述第一换热板的一侧限定有多个电池安装腔，所述电池安装腔用于容纳所述单体电池，以使所述单体电池的相对的两个大面分别通过两个所述第二换热板换热，且所述单体电池的底面通过所述第一换热板换热。

本申请第一方面实施例提供的换热结构，至少具有如下有益效果：将电池组安装于换热结构后，单体电池的两个大面可通过相邻的两个第二换热板来换热，底面可通过第一换热板来换热，且相互连接的第二换热板与第一换热板之间能够实现热传递，单体电池的多个表面均能够与换热结构接触，接触面积较大，且无需通过外部管道连接第一换热板及第二换热板，结构较为简单，占用空间较小，有利于提升电池包的能量密度及安全性能。

在本申请的一些实施例中，所述第二换热板具有通孔，所述通孔用于露出所述单体电池的大面的一部分。

在本申请的一些实施例中，所述第二换热板具有第二流道，所述第二流道用于供换热介质流动，多个所述第二换热板的所述第二流道均与所述第一流道连通。

在本申请的一些实施例中，所述第一换热板具有多个第一连通口及多个第二连通口，所述第一连通口与所述第二连通口对称地分设于所述第一换热板宽度方向上的两侧，所述第二换热板连接于所述第一换热板的端部具有第二进液口及第二出液口，每一所述第二换热板的所述第二进液口连通于一所述第一连通口，且所述第二出液口连通于对称的所述第二连通口。

在本申请的一些实施例中，所述第一流道包括进液段及出液段，所述第一进液口、所述进液段、所述出液段及所述第一出液口依次连通，所述进液段与所述出液段分设于所述第一换热板宽度方向上的两侧，多个所述第一连通口均位于所述进液段的侧壁，多个所述第二连通口均位于所述出液段的侧壁。

在本申请的一些实施例中，所述进液段设置有多个，多个所述进液段相互平行，多个所述进液段均连通于所述第一进液口；和/或，所述出液段设置有多个，多个所述出液段相互平行，多个所述出液段均连通于所述第一出液口。

在本申请的一些实施例中，所述第一进液口与所述第一出液口位于所述第一换热板在长度方向上的同一端。

本申请第二方面实施例提供的一种电池包，包括：箱体；本实用新型第一方面任一实施例提供的换热结构，所述换热结构安装于所述箱体的内部；电池组，包括多个单体电池，每一所述单体电池对应安装于一所述电池安装腔中。

本申请第二方面实施例提供的一种电池包，至少具有如下有益效果：本申请第二方面实施例采用了本申请第一方面实施例提供的换热结构，将电池组安装于换热结构后，单体电池的两个大面可通过相邻的两个第二换热板来换热，底面可通过第一换热板来换热，且相互连接的第二换热板与第一换热板之间能够实现热传递，单体电池的多个表面均能够与换热结构接触，接触面积较大，且无需通过外部管道连接第一换热板及第二换热板，结构较为简单，占用空间较小，有利于提升电池包的能量密度及安全性能。

在本申请的一些实施例中，所述电池包包括多个所述换热结构及多个所述电池组，每一电池组安装于一所述换热结构，多个所述换热结构沿所述第一换热板的宽度方向依次设置。

在本申请的一些实施例中，多个所述换热结构的所述第一进液口与所述第一出液口均位于所述第一换热板在长度方向上的同一端。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请第一方面的一些实施例提供的换热结构的立体示意图；

图2为图1所示的换热结构的侧视图；

图3为图1所示的换热结构与电池组的爆炸示意图；

图4为本申请第一方面的另一些实施例提供的换热结构的爆炸示意图；

图5为图4所示的换热结构的第二流道中的换热介质流动方向示意图；

图6为图4所示的换热结构与电池组的爆炸示意图；

图7为本申请第一方面的又一些实施例提供的换热结构的爆炸示意图；

图8为图7所示的换热结构的第二流道中的换热介质流动方向示意图；

图9为图1及图4所示的换热结构的第一换热板的剖视图；

图10为本申请第二方面的一些实施例提供的电池包的立体示意图。

附图标记：

换热结构100，第一换热板110，第一进液口111，第一流道112，进液段1121，出液段1122，第一出液口113，第一连通口114，第二连通口115，第二换热板120，通孔121，第二流道122，第二进液口123，第二出液口124，电池安装腔130，电池组200，单体电池210，箱体300。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右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。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

锂离子电池的最佳工作温度为15℃至40℃，但电动汽车的工作环境的温度范围较广，在-20℃至55℃之间。为了保证电动汽车的动力电池包的工作性能，需对电池包中的单体电池进行热管理。液冷是电池的热管理方式之一，可在电池包的内部设置液冷换热板，通过液冷换热板与单体电池的热交换实现对电池温度的调控。

单体电池与换热板的接触面积越大，换热效率越高，因此，相关技术中，可采用多个相互分离的液冷板对单体电池的底壁及侧壁进行换热，多个液冷板之间通过管道连接，管路较多，结构复杂，需要占用较大的空间，不利于提升电池包的能量密度；并且由于连接液冷板的管道位于电池组的外部，管道更易受到外部挤压的影响而发生变形，甚至导致液冷板发生漏液，进而导致单体电池发生短路，产生热失控，电池包的安全性能不佳。

基于此，参照图1至图8，本申请第一方面实施例提供的一种换热结构100包括第一换热板110及第二换热板120，第一换热板110具有依次连通的第一进液口111、第一流道112及第一出液口113，第一流道112用于供换热介质流动；第二换热板120设置有多个，多个第二换热板120均连接于第一换热板110且垂直于第一换热板110，多个第二换热板120沿第一换热板110的长度方向依次间隔设置，多个第二换热板120在第一换热板110的一侧限定有多个电池安装腔130。

参照图3及图8，换热结构100用于安装包括多个单体电池210的电池组200，电池安装腔130用于容纳单体电池210，以使单体电池210的相对的两个大面分别通过两个第二换热板120换热，且单体电池210的底面通过第一换热板110换热。

将电池组200安装于换热结构100后，单体电池210的两个大面可通过相邻的两个第二换热板120来换热，底面可通过第一换热板110来换热，且相互连接的第二换热板120与第一换热板110之间能够实现热传递，单体电池210的多个表面均能够与换热结构100接触，接触面积较大，且无需通过外部管道连接第一换热板110及第二换热板120，结构较为简单，占用空间较小，有利于提升电池包的能量密度及安全性能。

可以理解的是，第一换热板110与第二换热板120之间可通过钎焊的方式相互焊接。

单体电池210在工作过程中可能发生膨胀，且单体电池210在其大面上所发生的膨胀变形最大。基于此，参照图4至图6，第二换热板120具有通孔121，通孔121用于露出单体电池210的大面的一部分，将电池组200安装至换热结构100之后，任意两个相邻的单体电池210之间均通过第二换热板120分隔，第二换热板120的通孔121能够为两侧的两个单体电池210提供一定的膨胀空间，因此能够降低单体电池210发生膨胀时所受到的挤压力，从而降低单体电池210由于膨胀而发生失效的可能性。

在一些实施例中，第二换热板120可选用导热性较好的实心板件，具体地，可选用铝板，参照图2，为了更好地示出结构，对第一换热板进行剖视处理。需要对单体电池210进行冷却时，第二换热板120能够较为快速地将单体电池210的热量传递给第一换热板110，由第一换热板110的第一流道112中的换热介质带走热量；需要对单体电池210进行加热时，第二换热板120能够较为快速地将第一换热板110的第一流道112中的换热介质的热量传递给单体电池210。

在另一些实施例中，第二换热板120具有第二流道122，第二流道122用于供换热介质流动，多个第二换热板120的第二流道122均与第一流道112连通。参照图5及图8，换热介质自第一进液口111输入第一流道112，换热介质经过第一流道112与第二流道122的连通处时，部分换热介质进入第二流道122，其余换热介质继续沿第一流道112流动，最终换热介质经第一出液口113流出。在第二换热板120的内部设置第二流道122能够进一步地提升第二换热板120的换热效率，优化换热效果；设置第二流道122与第一流道112连通，无需在第一换热板110与第二换热板120的外部额外设置管道，通过第一进液口111与第一出液口113即可实现第一流道112与第二流道122的换热介质循环，即使电池包受到挤压也不易导致换热结构100漏液，有利于提升电池包的安全性能。

进一步地，参照图4及图7，第一换热板110具有多个第一连通口114及多个第二连通口115，第一连通口114与第二连通口115对称地分设于第一换热板110宽度方向上的两侧，第二换热板120连接于第一换热板110的端部具有第二进液口123及第二出液口124，每一第二换热板120的第二进液口123连通于一第一连通口114，且第二出液口124连通于对称的第二连通口115。参照图5及图8，第一流道112中的换热介质经过第一连通口114与第二进液口123进入第二流道122后，沿第二换热板120的宽度方向完整地流经第二流道122，而后再经过第二出液口124与第二连通口115流回第一流道112。

设置第一连通口114与第二连通口115对称地分设于第一换热板110宽度方向上的两侧，且第二换热板120连接于第一换热板110的端部具有第二进液口123及第二出液口124，有利于提升第二流道122布置的便利性。具体地，在一些实施例中，参照图8，第二换热板120为一个完整的板件，在第二进液口123与第二出液口124之间，第二流道122呈蛇形布置，以覆盖整个第二换热板120；在另一些实施例中，参照图5，第二换热板120具有通孔121，在第二进液口123与第二出液口124之间，第二流道122围绕通孔121布置。

进一步地，参照图9，第一流道112包括进液段1121及出液段1122，第一进液口111、进液段1121、出液段1122及第一出液口113依次连通，进液段1121与出液段1122分设于第一换热板110宽度方向上的两侧，参照图4及图7，多个第一连通口114均位于进液段1121的侧壁，多个第二连通口115均位于出液段1122的侧壁。换热介质自第一进液口111进入进液段1121并沿进液段1121流动，在此过程中，部分换热介质沿进液段1121流入出液段1122，其余部分换热介质经过多个第一连通口114分流至多个第二流道122中，流经第二流道122后，从第二连通口115流入出液段1122，两部分的换热介质在出液段1122中汇聚并从第一出液口113流出。上述的换热介质的流动过程较为合理，能够使换热介质的流动更为顺畅，以更为顺利地完成循环换热。

进一步地，参照图9，进液段1121设置有多个，多个进液段1121相互平行，多个进液段1121均连通于第一进液口111，换热介质由第一进液口111进入并分流至多个进液段1121，设置多个平行的进液段1121有利于提升进液流量，以提升换热效率；相邻的进液段1121之间的分隔结构能够对换热介质的流动起到导向作用，使换热介质更为稳定地流动。

进一步地，参照图9，出液段1122设置有多个，多个出液段1122相互平行，多个出液段1122均连通于第一出液口113，经过多个进液段1121的换热介质分流至多个出液段1122，设置多个平行的出液段1122有利于提升出液流量，以尽快排出已经进行过换热的换热介质，提升换热介质的循环速率；相邻的出液段1122之间的分隔结构能够对换热介质的流动起到导向作用，使换热介质更为稳定地流动。

可以理解的是，可同时设置进液段1121设置有多个且出液段1122设置有多个，也可单独设置进液段1121设置有多个，或单独设置出液段1122设置有多个，可根据实际需求进行设置。

进一步地，参照图1、图4及图7，第一进液口111与第一出液口113位于第一换热板110在长度方向上的同一端，从而，用于向换热结构100供给换热介质的管道以及用于接收换热结构100所排出的换热介质的管道均可安装于第一换热板110在长度方向上的同一端，能够实现较为集中的管道布局，有利于优化电池包的箱体300内部的空间布局，以提升电池包的能量密度。

参照图10，本申请第二方面实施例提供的一种电池包，包括箱体300、电池组200及本实用新型第一方面任一实施例提供的换热结构100，换热结构100安装于箱体300的内部；电池组200包括多个单体电池210，每一单体电池210对应安装于一电池安装腔130中。

本申请第二方面实施例采用了本申请第一方面实施例提供的换热结构100，将电池组200安装于换热结构100后，单体电池210的两个大面可通过相邻的两个第二换热板120来换热，底面可通过第一换热板110来换热，且相互连接的第二换热板120与第一换热板110之间能够实现热传递，单体电池210的多个表面均能够与换热结构100接触，接触面积较大，且无需通过外部管道连接第一换热板110及第二换热板120，结构较为简单，占用空间较小，有利于提升电池包的能量密度及安全性能。

进一步地，参照图10，电池包包括多个换热结构100及多个电池组200，每一电池组200安装于一换热结构100，设置多个电池组200能够提升电池包的容量；多个换热结构100沿第一换热板110的宽度方向依次设置，能够使多个电池组200与换热结构100的组合体的排列更为紧凑，有利于提升电池包的能量密度。

进一步地，参照图10，多个换热结构100的第一进液口111与第一出液口113均位于第一换热板110在长度方向上的同一端，每一换热结构100用于向换热结构100供给换热介质的管道以及用于接收换热结构100所排出的换热介质的管道均可安装于第一换热板110在长度方向上的同一端，从而，所有换热结构100所需要的外部管道均可集中地布置在第一换热板110在长度方向上的同一端，有利于优化电池包的箱体300内部的空间布局，以提升电池包的能量密度。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种换热结构，用于安装包括多个单体电池的电池组，其特征在于，所述换热结构包括：

第一换热板，具有依次连通的第一进液口、第一流道及第一出液口，所述第一流道用于供换热介质流动；

第二换热板，设置有多个，多个所述第二换热板均连接于所述第一换热板且垂直于所述第一换热板，多个所述第二换热板沿所述第一换热板的长度方向依次间隔设置，多个所述第二换热板在所述第一换热板的一侧限定有多个电池安装腔，所述电池安装腔用于容纳所述单体电池，以使所述单体电池的相对的两个大面分别通过两个所述第二换热板换热，且所述单体电池的底面通过所述第一换热板换热。

2.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述第二换热板具有通孔，所述通孔用于露出所述单体电池的大面的一部分。

3.根据权利要求1或2所述的换热结构，其特征在于，所述第二换热板具有第二流道，所述第二流道用于供换热介质流动，多个所述第二换热板的所述第二流道均与所述第一流道连通。

4.根据权利要求3所述的换热结构，其特征在于，所述第一换热板具有多个第一连通口及多个第二连通口，所述第一连通口与所述第二连通口对称地分设于所述第一换热板宽度方向上的两侧，所述第二换热板连接于所述第一换热板的端部具有第二进液口及第二出液口，每一所述第二换热板的所述第二进液口连通于一所述第一连通口，且所述第二出液口连通于对称的所述第二连通口。

5.根据权利要求4所述的换热结构，其特征在于，所述第一流道包括进液段及出液段，所述第一进液口、所述进液段、所述出液段及所述第一出液口依次连通，所述进液段与所述出液段分设于所述第一换热板宽度方向上的两侧，多个所述第一连通口均位于所述进液段的侧壁，多个所述第二连通口均位于所述出液段的侧壁。

6.根据权利要求5所述的换热结构，其特征在于，所述进液段设置有多个，多个所述进液段相互平行，多个所述进液段均连通于所述第一进液口；

和/或，

所述出液段设置有多个，多个所述出液段相互平行，多个所述出液段均连通于所述第一出液口。

7.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述第一进液口与所述第一出液口位于所述第一换热板在长度方向上的同一端。

8.一种电池包，其特征在于，包括：

箱体；

如权利要求1至7中任一项所述的换热结构，所述换热结构安装于所述箱体的内部；

电池组，包括多个单体电池，每一所述单体电池对应安装于一所述电池安装腔中。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述电池包包括多个所述换热结构及多个所述电池组，每一电池组安装于一所述换热结构，多个所述换热结构沿所述第一换热板的宽度方向依次设置。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，多个所述换热结构的所述第一进液口与所述第一出液口均位于所述第一换热板在长度方向上的同一端。