JP2024518247A

JP2024518247A - 電池冷却プレート及び電池システム

Info

Publication number: JP2024518247A
Application number: JP2023559038A
Authority: JP
Inventors: 郭舒; 彭青波
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2024-05-01
Also published as: EP4300659A4; CN115548504B; US20240030513A1; WO2023273811A1; CN115548504A; EP4300659A1; CA3213990A1; KR20230148362A

Abstract

本開示は、電池冷却プレート及び電池システムを提供する。電池システムは、電池及び電池冷却プレートを含む。電池冷却プレートは、２つの外部接続口、２本の合流管路及び複数本の分岐路を含み、２つの外部接続口がそれぞれ２本の合流管路の中間位置に連通することにより、合流管路内の冷却液体の流路が合流管路の長さの半分になり、合流管路内の流路に沿った流れ抵抗を低減し、複数本の分岐路が並んで設置され、各分岐路の両端がそれぞれ複数のオリフィスによって２本の合流管路に連通し、外部接続口に近接する分岐路内の複数のオリフィスの総横断面積が外部接続口から離れる分岐路内の複数のオリフィスの総横断面積よりも小さく、各サブ分岐路の横断面積が同じであることにより、各分岐路内の流れ抵抗のバランスを取り、各分岐路内の流れ抵抗が一致することを保証し、各分岐路内の冷却液体の流速のバランスを取り、さらに冷却プレートの各箇所の温度を均一にし、放熱のバランス及び効率を向上させることができ、システムのウォーターポンプに対する電力需要を低減し、さらにシステムのコストを低減することに役立つ。

Description

本願は、２０２１年６月３０日に中国国家知識産権局に提出された、出願番号が２０２１１０７４１２３２．２で、出願名称が「電池冷却プレート及び電池システム」である中国特許出願の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。

本開示は、新エネルギー電池の放熱技術に関し、特に電池冷却プレート及び電池システムに関する。

現在、新エネルギー電池の放熱システムには、風冷、液冷、直冷などが設計されており、冷却方法が異なると、熱交換結果が異なる。液冷は、現在、一般的に使用されている冷却方法であり、液冷を設計することは、主に液冷プレートを設計することである。現在、冷却プレートの設計に対して、流路の設計がより注目されている。電池システムの電力需要がますます高くなり、航続距離がますます長くなるにつれて、電池パックのサイズがますます大きくなり、同様に、冷却プレートのサイズがますます大きくなり、放熱システムに必要な流量がますます大きくなり、現在の技術では、冷却プレートの内部の分岐路内の流れ抵抗が大きく異なるため、冷却プレートの各箇所の温度が不均一になり、放熱のバランスが悪くなる。

本開示は、冷却プレートの各箇所の温度の均一性を向上させ、放熱のバランス及び効率を向上させることができる電池冷却プレート及び電池システムを提供する。

一態様によれば、本開示の実施例に係る電池冷却プレートは、２つの外部接続口、２本の合流管路及び複数本の分岐路を含み、
各前記合流管路は、第１方向に沿って延設され、２つの前記外部接続口は、それぞれ２本の前記合流管路の前記第１方向における中間位置に連通し、
複数本の前記分岐路は、前記第１方向に沿って並んで設置され、第２方向において２本の前記合流管路の間に位置し、各前記分岐路の前記第２方向における両端は、それぞれ少なくとも１つのオリフィスによって２本の前記合流管路に連通し、前記第１方向及び前記第２方向は、互いに直交する２つの方向であり、前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの総横断面積は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの総横断面積よりも小さく、
前記分岐路内には、複数本のサブ分岐路が第１方向に沿って配列され、各前記サブ分岐路が第２方向に沿って延設され、同一の前記分岐路内の複数本のサブ分岐路の端部が連通し、全ての前記サブ分岐路の横断面積が同じである。

一実施例において、前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの数は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの数よりも小さい。

一実施例において、前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの数は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの数に等しい。

各前記オリフィスの横断面積は、同じである。

前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの横断面積は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの横断面積よりも小さい。

前記外部接続口に近接する分岐路内のサブ分岐路の数は、前記外部接続口から離れる分岐路内のサブ分岐路の数よりも大きい。

一実施例において、全ての分岐路内の全てのサブ分岐路の横断面積は、同じである。

一実施例において、２つの前記外部接続口は、それぞれ主入口と主出口であり、２本の前記合流管路は、それぞれ入口合流管路と出口合流管路であり、前記主入口、前記入口合流管路、複数本の前記分岐路、前記出口合流管路及び前記主出口は、順に連通し、前記分岐路と前記入口合流管路との間のオリフィスは、流入オリフィスであり、前記分岐路と前記出口合流管路との間のオリフィスは、流出オリフィスである。

一実施例において、同一の前記分岐路内の流入オリフィス及び流出オリフィスの数が同じであり、前記流出オリフィスの横断面積が前記流入オリフィスの横断面積以上である。

一実施例において、前記主入口に近接する分岐路は、第１流入オリフィス及び第１流出オリフィスを含み、前記第１流入オリフィスと前記主入口との間の距離は、前記第１流出オリフィスと前記主出口との間の距離よりも小さい。

一実施例において、１本の前記分岐路において、前記分岐路は、前記第１方向において対向する第１側及び第２側を有し、複数本の前記サブ分岐路の端部と前記流入オリフィスとの間に流入合流キャビティが形成され、複数本の前記サブ分岐路の端部と前記流出オリフィスとの間に流出合流キャビティが形成され、
前記第１側から第２側への方向に沿って、前記流入合流キャビティの第２方向におけるサイズは、徐々に小さくなり、前記流出合流キャビティの第２方向におけるサイズは、徐々に大きくなり、
前記流入オリフィスは、前記流入合流キャビティの第２方向におけるサイズが大きい位置に位置し、
前記流出オリフィスは、前記流出合流キャビティの第２方向におけるサイズが大きい位置に位置する。

一実施例において、主入口に入口キャビティが設置され、前記主入口は、前記入口キャビティによって前記入口合流管路に連通し、前記入口キャビティ内に複数の入口突起が設置され、前記複数の入口突起は、アレイ状に配列される。

一実施例において、主出口に出口キャビティが設置され、前記主出口は、前記出口キャビティによって前記出口合流管路に連通し、前記出口キャビティ内に複数の出口突起が設置され、前記複数の出口突起は、アレイ状に配列される。

一実施例において、前記入口合流管路内に複数の第１ガイドバーが設置され、前記複数の第１ガイドバーは、第１方向に沿って延びるとともに間隔を置いて配列される。

一実施例において、前記複数の第１ガイドバーは、第２方向に沿って１列又は複数列に配列される。

一実施例において、２つの前記外部接続口の中心の位置を結ぶ線を中心軸線とし、前記中心軸線の両側の前記電池冷却プレートの構造が対称である。

一実施例において、前記電池冷却プレートは、第１冷却プレートと、第１冷却プレートに対向する第２冷却プレートとを含み、前記第１冷却プレートは、表面にキャビティ及び複数の凸リブが形成され、前記複数の凸リブは、前記キャビティに位置し、前記凸リブは、前記キャビティを分割して、前記２本の合流管路、前記複数本の分岐路及び前記複数本のサブ分岐路を形成し、前記第２冷却プレートには、複数の突き合わせ穴が設置され、前記複数の突き合わせ穴は、前記複数の凸リブに対応して設置され、第１冷却プレートと第２冷却プレートの位置決め接続を実現するように、前記複数の凸リブは、前記複数の突き合わせ穴内に当接する。

一実施例において、前記複数の凸リブと前記複数の突き合わせ穴は、締まり嵌めされる。

一実施例において、前記突き合わせ穴は、貫通穴である。

別の態様によれば、本開示の実施例に係る電池システムは、電池と、前述の電池冷却プレートとを含み、前記電池冷却プレートは、前記電池に貼り付けられる。

本開示の実施例に係る電池冷却プレート及び電池システムにおいて、２つの前記外部接続口がそれぞれ２本の前記合流管路の前記第１方向における中間位置に連通することにより、合流管路内の冷却液体の流路が合流管路の長さの半分になり、合流管路内の冷却液体の流路に沿った流れ抵抗を低減することができ、主出口から離れる分岐路の複数のオリフィスの総横断面積を徐々に大きくし、かつ全ての分岐路内のサブ分岐路の幅、即ち横断面積を同じにすることにより、各分岐路内の流れ抵抗のバランスを取り、各分岐路内の流れ抵抗が一致することを保証し、各分岐路内の冷却液体の流速のバランスを取り、さらに冷却プレートの各箇所の温度を均一にし、放熱のバランス及び効率を向上させることができ、システムのウォーターポンプに対する電力需要を低減し、さらにシステムのコストを低減することに役立つ。

本開示の技術手段をより明確に説明するために、以下、実施形態に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、以下に説明される図面は、本開示のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働をしない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。

本開示の一実施例に係る電池冷却プレートの内部管路の概略構成図である。図１の冷却液体が管路内を流れる場合の概略図である。本開示の一実施例に係る電池冷却プレートの第１冷却プレートの概略構成図である。本開示の一実施例に係る電池冷却プレートの第２冷却プレートの概略構成図である。

以下、本開示の実施形態における図面を参照して、本開示の実施形態における技術手段を明確かつ完全に説明する。

本開示の上述した目的、特徴及び利点をより明確に理解するために、以下、図面及び具体的な実施形態を参照して本開示を詳細に説明する。なお、本開示の実施形態及び実施形態における特徴は、矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。

以下の説明において、本開示を十分に理解するために多くの詳細を説明するが、説明された実施形態は、単に本開示の一部の実施形態であり、全ての実施形態ではない。本開示の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労働をしない前提で取得した他の全ての実施形態は、いずれも本開示の保護範囲に属するものである。

本開示は、電池冷却プレート及び電池システムを提供し、電池システムは、電池及び電池冷却プレートを含み、電池冷却プレートは、電池に貼り付けられ、電池を液冷で放熱することができる。

以下の説明において、Ｘ軸が延びる第１方向を単に「第１方向Ｘ」と称し、Ｙ軸が延びる第２方向を単に「第２方向Ｙ」と称し、この２つの方向は、２つの互いに直交する方向であり、図１に示すように、電池冷却プレートは、全体として方形を呈し、第１方向Ｘは、電池冷却プレートの左右の長さ方向であり、第２方向Ｙは、電池冷却プレートの上下の幅方向である。もちろん、他の実施例において、第１方向Ｘが電池冷却プレートの幅方向であり、第２方向Ｙが電池冷却プレートの長さ方向であってもよい。

図１及び図２に示すように、電池冷却プレートは、冷却液体の流れ方向に沿って、順に連通して設置された主入口１０ａ、入口合流管路２０ａ、複数本の分岐路３１／３２／３３、出口合流管路２０ｂ及び主出口１０ｂを含む。主入口１０ａと主出口１０ｂは、電池冷却プレートの２つの外部接続口であり、それぞれ循環ポンプの２つの循環口に接続されてもよい。冷却液体は、主入口１０ａを通って電池冷却プレート内に流入し、入口合流管路２０ａ、複数本の分岐路３１／３２／３３、出口合流管路２０ｂを順に流れた後、主出口１０ｂから電池冷却プレート外に流出して、循環ポンプに戻る。

入口合流管路２０ａと出口合流管路２０ｂは、２本の合流管路であり、それぞれ主入口１０ａと主出口１０ｂに設置される。入口合流管路２０ａと出口合流管路２０ｂは、それぞれ第１方向Ｘに沿って延設される。主入口１０ａは、入口合流管路２０ａの第１方向Ｘにおける中間位置に連通し、冷却液体は、主入口１０ａを通って入口合流管路２０ａに入った後、第１方向Ｘに沿ってそれぞれ入口合流管路２０ａの両端へ流れることにより、入口合流管路２０ａ内の冷却液体の流路は、入口合流管路２０ａの長さの半分になり、入口合流管路２０ａ内の冷却液体の流路に沿った流れ抵抗を低減することができる。

主入口１０ａには、入口キャビティ１１ａが設置され、主入口１０ａは、入口キャビティ１１ａによって入口合流管路２０ａに連通する。入口キャビティ１１ａは、方形であり、入口キャビティ１１ａ内に複数の入口突起１２ａが設置され、複数の入口突起１２ａは、アレイ状に配列され、入口キャビティ１１ａに入った冷却液体を分流して、冷却液体が該位置に集中しすぎて流れ抵抗を増加させることを回避することもできる。

入口合流管路２０ａ内に複数の第１ガイドバー２１ａが設置され、複数の第１ガイドバー２１ａは、第１方向Ｘに沿って延びるとともに間隔を置いて配列される。複数の第１ガイドバー２１ａは、第１方向Ｘに沿って延び、第１ガイドバー２１ａによって、入口合流管路２０ａに入った冷却液体が第１ガイドバー２１ａに沿って流れ、即ち、第１方向Ｘに沿って流れることができ、それにより入口合流管路２０ａ内の冷却液体の流れ抵抗を低減することができる。複数の第１ガイドバー２１ａは、第１方向Ｘに沿って間隔を置いて配列され、一部の冷却液体は、複数のガイドバーの間の隙間から分岐路へ流れることができる。

本実施例において、複数の第１ガイドバー２１ａが第２方向Ｙに沿って２列に配列されることにより、ガイドして流れ抵抗を低減する効果をよりよく達成するとともに、より多くの冷却液体を主入口１０ａから離れる分岐路にガイドすることができる。他の実施例において、電池冷却プレートの第１方向Ｘにおける長さとガイド需要に応じて、複数の第１ガイドバー２１ａを１列、３列又はより多くの列に設定することができる。

複数本の分岐路３１／３２／３３は、第１方向Ｘに沿って並んで設置され、第２方向Ｙにおいて入口合流管路２０ａと出口合流管路２０ｂとの間に位置する。各上記分岐路の上記第２方向Ｙにおける両端は、複数のオリフィスによって入口合流管路２０ａ及び出口合流管路２０ｂに連通する。

各分岐路３１／３２／３３内には、複数本のサブ分岐路が第１方向Ｘに沿って配列され、各サブ分岐路が第２方向Ｙに沿って延設され、同一の分岐路内の複数本のサブ分岐路の端部が連通することにより、分岐路内に入った冷却液体は、サブ分岐路の一端からサブ分岐路内に入って、サブ分岐路の他端からサブ分岐路外に流出する。

本実施例において、分岐路の数は、６本であり、第１方向Ｘにおいて、主入口１０ａと主出口１０ｂの中心の位置を結ぶ線を中心軸線とし、中心軸線の両側にそれぞれ３本の分岐路が設置され、中心軸線の両側の構造がほぼ同じであり、ここで、そのうちの一側を例として３本の分岐路の構造を説明する。説明の便宜上、３本の分岐路は、それぞれ第１分岐路３１、第２分岐路３２及び第３分岐路３３である。第２分岐路３２は、第１分岐路３１と第３分岐路３３との間に配列される。第１分岐路３１は、第３分岐路３３よりも主入口１０ａ及び主出口１０ｂに近接する。

第１分岐路３１は、一端が第１流入オリフィス３１ａによって入口合流管路２０ａに連通し、他端が第１流出オリフィス３１ｂによって出口合流管路２０ｂに連通する。第１分岐路３１において、第１流入オリフィス３１ａは、１つであり、第１流出オリフィス３１ｂは、１つである。第１分岐路３１内には、複数本の第１サブ分岐路３１０が設置される。ここで、第１分岐路３１内の第１サブ分岐路３１０の数に応じて、第１流入オリフィス３１ａ及び第１流出オリフィス３１ｂを決定することができ、第１サブ分岐路３１０の数が多い場合、冷却液体が全ての第１サブ分岐路３１０内に入るように、２つ以上の第１流入オリフィス３１ａを設置してもよく、冷却液体が第１分岐路３１内から適時に流出して、第１分岐路３１内の圧力が大きすぎることを回避するために、２つ以上の第１流出オリフィス３１ｂを設置してもよく、このとき、各第１流出オリフィス３１ｂと各第１流入オリフィス３１ａの横断面積が同じであるため、数の設定によって冷却液体の流量を調整することができ、もちろん、他の実施形態において、第１流出オリフィス３１ｂと第１流入オリフィス３１ａがいずれも１つであり、横断面積の増加又は減少によって冷却液体の流量を調整することができる。

第１流入オリフィス３１ａと主入口１０ａとの間の距離が第１流出オリフィス３１ｂと主出口１０ｂとの間の距離よりも小さいことにより、入口合流管路２０ａに入った冷却液体が短い距離流れて第１分岐路３１内に入ることができ、冷却液体が第１分岐路３１内に入りやすく、冷却液体が第１分岐路３１に入るときの抵抗を低減することができる。本実施例において、加工成形を容易にするように、第１流出オリフィス３１ｂの横断面積が第１流入オリフィス３１ａの横断面積に等しい。第１分岐路路３１と出口合流管路２０ｂとの間の流れ抵抗をさらに低減するために、第１流出オリフィス３１ｂの横断面積を第１流入オリフィス３１ａの横断面積よりも大きくすることができる。

第１分岐路３１において、第１分岐路３１は、第１方向Ｘにおいて対向する第１側３１１及び第２側３１２を有する。本実施例において、第１側３１１は、第２側３１２よりも主入口及び主出口に近接する。もちろん、他の実施形態において、第２側３１２は、第１側３１１よりも主入口及び主出口に近接してもよい。

複数本の第１サブ分岐路３１０の端部と第１流入オリフィス３１ａとの間に流入合流キャビティ３０ａが形成され、第１側３１１から第２側３１２への方向に沿って、流入合流キャビティ３０ａの第２方向Ｙにおけるサイズが徐々に小さくなることにより、流入合流キャビティ３０ａが略三角形の楔形構造になる。第１流入オリフィス３１ａは、流入合流キャビティ３０ａの第２方向Ｙにおけるサイズが大きい位置に位置し、即ち、第１側３１１に近接する位置に位置し、流入合流キャビティ３０ａの第１流入オリフィス３１ａに近接する空間が大きいことにより、冷却液体が第１分岐路３１内に入りやすく、第１分岐路３１に入るときの流れ抵抗を低減する。

複数本の第１サブ分岐路３１０の端部と第１流出オリフィス３１ｂとの間に流出合流キャビティ３０ｂが形成され、第１側３１１から第２側３１２への方向に沿って、流出合流キャビティ３０ｂの第２方向Ｙにおけるサイズが徐々に大きくなることにより、流出合流キャビティ３０ｂが略三角形の楔形構造になる。第１流出オリフィス３１ｂは、流出合流キャビティ３０ｂの第２方向Ｙにおけるサイズが大きい位置に位置し、即ち、第２側３１２に近接する位置に位置する。流出合流キャビティ３０ｂの第１流出オリフィス３１ｂに近接する空間が大きいことにより、冷却液体が流出合流キャビティ３０ｂの第１流出オリフィス３１ｂに近接する位置に集中しやすく、さらに、冷却液体が第１流出オリフィス３１ｂから流出して出口合流管路２０ｂ内に入ることに役立ち、冷却液体が第１分岐路管路３１から流出するときの流れ抵抗を低減する。

第１側３１１から第２側３１２への方向に沿って、流入合流キャビティ３０ａの第２方向Ｙにおけるサイズが徐々に小さくなり、流出合流キャビティ３０ｂの第２方向Ｙにおけるサイズが徐々に大きくなることにより、第１側３１１に近接する第１サブ分岐路３１０の入口を大きくし、出口を小さくし、第２側３１２に近接する第１サブ分岐路３１０の入口を小さくし、出口を大きくすることができ、異なる第１サブ分岐路３１０内の冷却液体の流速がほぼ同じであることを保証し、各第１サブ分岐路３１０内の冷却液体の流れのバランスを保証することができる。複数本の分岐路のうち、外部接続口に最も近接する位置の分岐路は、本実施例における第１分岐路であり、その中のサブ分岐路の数が最も多く、かつ該分岐路において、流入合流キャビティ及び流出合流キャビティがいずれも楔形であることにより、複数本のサブ分岐路のバランスを保証し、第２分岐路及び第３分岐路などの他の分岐路において、サブ分岐路の数が比較的少なく、流入合流キャビティ及び流出合流キャビティを方形に設定すればよい。

第２分岐路３２は、一端が２つの第２流入オリフィス３２ａによって入口合流管路２０ａに連通し、他端が２つの第２流出オリフィス３２ｂによって出口合流管路２０ｂに連通する。第２分岐路３２内に複数本の第２サブ分岐路３２１が設置される。第３分岐路３３は、一端が３つの第３流入オリフィス３３ａによって入口合流管路２０ａに連通し、他端が３つの第３流出オリフィス３３ｂによって出口合流管路２０ｂに連通する。第３分岐路３３内に複数本の第３サブ分岐路３３１が設置される。

本実施例において、第１流入オリフィス３１ａ、第２流入オリフィス３２ａ及び第３流入オリフィス３３ａの三者の孔径、即ち横断面積が同じであり、第１流入オリフィス３１ａが１つであり、第２流入オリフィス３２ａが２つであり、第３流入オリフィス３３ａが３つであるため、１つの第１流入オリフィス３１ａの総横断面積、２つの第２流入オリフィス３２ａの総横断面積、３つの第３流入オリフィス３３ａの総横断面積が順に大きくなり、即ち、主入口１０ａに近接する分岐路の複数のオリフィスの総横断面積が主入口１０ａから離れる分岐路の複数のオリフィスの総横断面積よりも小さく、主入口１０ａから離れる分岐路の複数のオリフィスの総横断面積を徐々に大きくすることにより、主入口１０ａから離れる分岐路に入るときの流れ抵抗を低減することができる。

第１流入オリフィス３１ａ、第２流入オリフィス３２ａ及び第３流入オリフィス３３ａの三者の孔径、即ち横断面積が同じであるため、分岐路と主入口１０ａとの間の距離に応じてオリフィスの数を設計することにより、冷却液体が主入口１０ａから離れる分岐路に入るときの流れ抵抗を低減し、構造レイアウトの設計を容易にすることができる。

ここで、他の実施例において、第２流入オリフィス３２ａ及び第３流入オリフィス３３ａの数はいずれも１つであってもよく、このとき、第２流入オリフィス３２ａの孔径、即ち横断面積が第１流入オリフィス３１ａの横断面積よりも大きく、第３流入オリフィス３３ａの孔径、即ち横断面積が第２流入オリフィス３２ａの横断面積よりも大きい必要がある。

また、第１流入オリフィス３１ａ、第２流入オリフィス３２ａ及び第３流入オリフィス３３ａの三者の数が徐々に増加するとともに、三者の横断面積も徐々に増加するように設定されることにより、第２分岐路及び第３分岐路に入るときの流れ抵抗をさらに低減することができる。

本実施例において、第１流出オリフィス３１ｂ、第２流出オリフィス３２ｂ及び第３流出オリフィス３３ｂの三者の孔径、即ち横断面積が同じであり、第１流出オリフィス３１ｂが１つであり、第２流出オリフィス３２ｂが２つであり、第３流出オリフィス３３ｂが３つであるため、１つの第１流出オリフィス３１ｂの総横断面積、２つの第２流出オリフィス３２ｂの総横断面積、３つの第３流出オリフィス３３ｂの総横断面積が順に大きくなり、即ち、主出口１０ｂに近接する分岐路の複数のオリフィスの総横断面積が主出口１０ｂから離れる分岐路の複数のオリフィスの総横断面積よりも小さく、主出口１０ｂから離れる分岐路の複数のオリフィスの総横断面積を徐々に大きくすることにより、主出口１０ｂから離れる分岐路から流出するときの流れ抵抗を低減することができる。

第１流出オリフィス３１ｂ、第２流出オリフィス３２ｂ及び第３流出オリフィス３３ｂの三者の孔径、即ち横断面積が同じであるため、分岐路と主出口１０ｂとの間の距離に応じて流出オリフィスの数を設計することにより、冷却液体が主出口１０ｂから離れる分岐路から流出するときの流れ抵抗を低減し、構造レイアウトの設計を容易にすることができる。

ここで、他の実施例において、第２流出オリフィス３２ｂ及び第３流出オリフィス３３ｂの数はいずれも１つであってもよく、このとき、第２流出オリフィス３２ｂの孔径、即ち横断面積が第１流出オリフィス３１ｂの横断面積よりも大きく、第３流出オリフィス３３ｂの孔径、即ち横断面積が第２流出オリフィス３２ｂの横断面積よりも大きい必要がある。

また、第１流出オリフィス３１ｂ、第２流出オリフィス３２ｂ及び第３流出オリフィス３３ｂの三者の数が徐々に増加するとともに、三者の横断面積も徐々に増加するように設定されることにより、第２分岐路及び第３分岐路から流出するときの流れ抵抗をさらに低減することができる。

第１分岐路３１内の第１サブ分岐路３１０の数は、第２分岐路３２内の第２サブ分岐路３２１の数よりも大きく、第２分岐路３２内の第２サブ分岐路３２１の数は、第３分岐路３３内の第３サブ分岐路３３１の数と同じである。より具体的には、本実施例において、第１サブ分岐路３１０は、１０本であり、第２サブ分岐路３２１は、４本であり、第３サブ分岐路３３１は、４本である。もちろん、第１サブ分岐路３１０、第２サブ分岐路３２１及び第３サブ分岐路３３１の数は、これらに限定されず、必要に応じて他の数を設定してもよい。

主入口１０ａに近接する第１分岐路３１の第１サブ分岐路３１０の数が多く、主入口１０ａから離れる第２サブ分岐路３２１及び第３サブ分岐路３３１の数が少ないことにより、冷却液体が第２分岐路３２及び第３分岐路３３に入るときの流れ抵抗を低減することができる。

全ての分岐路内のサブ分岐路の幅、即ち横断面積が同じであり、即ち、複数本の第１サブ分岐路３１０、複数本の第２サブ分岐路３２１及び複数本の第３サブ分岐路３３１の横断面積が同じであることにより、各サブ分岐路内の冷却液体の流れ抵抗が同じであるとともに、複数本のサブ分岐路内の冷却液体の体積が同じであり、電池冷却プレートの各位置での放熱の均一性を保証することができる。前述の数量関係の説明から分かるように、第１方向Ｘにおいて、第１分岐路３１のサイズは、第２分岐路３２及び第３分岐路３３のサイズよりも大きい。

出口合流管路２０ｂ内に複数の第２ガイドバー２１ｂが設置され、複数の第２ガイドバー２１ｂは、第１方向Ｘに沿って延びるとともに間隔を置いて配列される。複数の第２ガイドバー２１ｂは、第１方向Ｘに沿って延び、第２ガイドバー２１ｂによって、入口合流管路２０ａに入った冷却液体が第２ガイドバー２１ｂに沿って流れ、即ち、第１方向Ｘに沿って流れることができ、それにより入口合流管路２０ａ内の冷却液体の流れ抵抗を低減することができる。複数の第２ガイドバー２１ｂは、第１方向Ｘに沿って間隔を置いて配列され、一部の冷却液体は、複数のガイドバーの間の隙間から出口合流管路２０ｂへ流れることができる。

主出口１０ｂには、出口キャビティ１１ｂが設置され、主出口１０ｂは、出口キャビティ１１ｂによって出口合流管路２０ｂに連通する。出口キャビティ１１ｂは、方形であり、出口キャビティ１１ｂ内に複数の出口突起１２ｂが設置され、複数の出口突起１２ｂは、アレイ状に配列され、出口キャビティ１１ｂから流出した冷却液体を分流して、冷却液体が該位置に集中しすぎて流れ抵抗を増加させることを回避することもできる。

本実施例において、図３及び図４に示すように、電池冷却プレートは、平行に設置された第１冷却プレート１００及び第２冷却プレート２００を含み、第１冷却プレート１００及び第２冷却プレート２００は、熱伝導に役立つように、いずれも熱伝導性板材で製造される。第１冷却プレート１００は、プレスにより冷却プレートの表面にキャビティ１０１及び複数の凸リブ１０２が形成され、複数の凸リブ１０２は、キャビティ１０１内に位置し、凸リブ１０２は、キャビティ１０１を分割して、冷却液体が流れる複数の管路を形成し、即ち、キャビティ１０１を２本の合流管路２０ａ／２０ｂ、複数本の分岐路３１／３２／３３及び分岐路内の複数本のサブ分岐路に分割することができる。第２冷却プレート２００には、複数の突き合わせ穴２０２が設置され、複数の突き合わせ穴２０２は、複数の凸リブ１０２に対応して設置され、第１冷却プレート１００と第２冷却プレート２００の位置決め接続を実現するように、複数の凸リブ１０２は、複数の突き合わせ穴２０２内に当接する。凸リブ１０２と突き合わせ穴２０２は、緊密に接続されるように、締まり嵌めされてもよく、それにより複数本の分岐路３１／３２／３３が互いに隔離されることを保証し、冷却液体が分岐路の間を流れることを回避する。突き合わせ穴２０２と凸リブ１０２との間には、二者の接続箇所が密封されることをさらに保証するように、熱伝導性シーラントが設置されてもよい。

本実施形態において、プレスによる加工成形を容易にするように、突き合わせ穴２０２は、貫通穴であり、凸リブ１０２は、突き合わせ穴２０２内に接続され、突き合わせ穴２０２内に熱伝導性シーラントが充填されることにより、突き合わせ穴２０２が第２冷却プレート２００の外表面と面一になり、電池との貼り合わせに役立つ。もちろん、他の実施形態において、突き合わせ穴２０２は、止まり穴であってもよい。他の実施形態として、第２冷却プレート２００に突き合わせ穴２０２が設置されなくてもよい。

また、本開示の実施例は、電池システムをさらに提供し、該電池システムは、電池及び上述した電池冷却プレートを含み、電池冷却プレートは、電池に貼り付けられ、電池を液冷で放熱することができる。

本開示に係る電池冷却プレート及び電池システムにおいて、電池冷却プレートの主入口及び主出口は、冷却プレートの中間位置に配置され、冷却液体は、中間位置の主入口から冷却プレートに入った後、両側へ流れて、複数本の分岐路を流れた後、中間位置の主出口から冷却プレート外に流出することにより、電池冷却プレート内の冷却液体の流路は、略Ｕ字型構造である。合流管路は、合流管路内の流路に沿った流れ抵抗を低減するように、電池の配列に応じてできるだけ複数本が並列に接続され、即ち、複数列のガイドバーが設置される。分岐路の数は、合流長さと分岐路長さを合わせて決定される。単一の分流分岐路内の流量分配の均一性を保証するために、各分岐路において、オリフィスと主入口及び主出口との間の距離に応じてオリフィスを設計する。本開示の電池冷却プレートの流路構造の配列は、同じ流量及び同じ面積の電池冷却プレート内の流れ抵抗を最大限に低減することにより、システムのウォーターポンプに対する電力需要の低減に役立ち、さらにシステムのコストを低減するとともに、流れ抵抗の低い冷却プレート構造は、ウォーターポンプの電力が一定である場合、電池冷却プレートの流量をできるだけ大きくし、さらに出入口の温度差を小さくすることができる。

本開示に係る電池冷却プレート及び電池システムにおいて、電池冷却プレートの外部接続口は、１つの出口及び１つの入口の構造を利用し、中間から入って中間から出るという出入口方式によって、合流管路内の流路の長さを半分にし、分流用分岐路を最大にする原則を利用し、並列に接続された分岐路が多いほど、並列に接続された主管路の流れ抵抗が小さくなり、さらに冷却プレート全体の流れ抵抗を最小に設計する。本開示の電池冷却プレート構造を利用することにより、大冷却プレートの大流量での流れ抵抗を最大限に低減することができ、オリフィスの孔径、即ち横断面積を最適化して、各分岐路の流量を均一に分配することにより、冷却プレート全体の熱交換性能を向上させ、流れ抵抗を低減するとともに、電池冷却プレートが大型の電池冷却プレートの構造に適用され、ウォーターポンプの電力を低減して、車両システムのコストを低減することができる。

前述の実施例の説明において、理解できるように、第１ガイドバー２１ａと第２ガイドバー２１ｂは、異なる合流管路内に設置されるときの名前であり、即ち、合流管路内に複数のガイドバーが設置されてもよく、複数のガイドバーは、第１方向Ｘに沿って延びるとともに間隔を置いて配列され、ガイドバーによって、合流管路に入った冷却液体がガイドバーに沿って流れ、即ち、第１方向Ｘに沿って流れることができ、それにより合流管路内の冷却液体の流れ抵抗を低減することができ、複数のガイドバーは、１列又は２列以上に設置されてもよい。

前述の実施例の説明において、理解できるように、第１分岐路３１、第２分岐路３２及び第３分岐路３３は、異なる位置の複数本の分岐路の名前であり、分岐路の異なる具体的な実現形態として理解できる。第１サブ分岐路、第２サブ分岐路及び第３サブ分岐路は、同様である。

前述の実施例の説明において、理解できるように、第１流入オリフィス３１ａ、第２流入オリフィス３２ａ及び第３流入オリフィス３３ａは、異なる分岐路内の流入オリフィスの名前であり、流入オリフィスの異なる実現形態であり、それに応じて、第１流出オリフィス３１ｂ、第２流出オリフィス３２ｂ及び第３流出オリフィス３３ｂは、異なる分岐路内の流出オリフィスの名前であり、流出オリフィスの異なる実現形態であり、ある分岐路において、特に外部接続口に近接する分岐路において、流入オリフィスと流出オリフィスの数がいずれも１つであり、このとき、流入オリフィスと主入口１０ａとの間の距離を流出オリフィスと主出口１０ｂとの間の距離よりも小さくすることにより、入口合流管路２０ａに入った冷却液体が短い距離流れて分岐路内に入ることができ、冷却液体が分岐路内に入りやすいとともに、流入オリフィスと流出オリフィスがそれぞれ分岐路の対向する両側に近接して設置されることにより、該分岐路内に入った冷却液体が全てのサブ分岐路を流れることができる。同一の上記分岐路内の流入オリフィスと流出オリフィスの数は、同じであってもよく、流出オリフィスの横断面積は、分岐路と出口合流管路との間の流れ抵抗を低減するように、流入オリフィスの横断面積よりも大きく設定されてもよく、流入オリフィスの横断面積に等しくてもよい。

また、流入オリフィスと流出オリフィスは、オリフィスの異なる実現形態である。流入オリフィスと流出オリフィスの数及び横断面積を設計することにより、分岐路内に入った冷却液体の流量及び流速を制御することができる。外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの数は、外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの数よりも小さいことにより、冷却液体は、外部接続口から離れる分岐路に入りやすい。加工成形を容易にするように、各オリフィスの横断面積が同じであってもよく、冷却液体が外部接続口から離れる分岐路に入りやすいために、外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの横断面積が外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの横断面積よりも小さくてもよい。

前述の実施例の説明において、理解できるように、流入合流キャビティ３０ａと流出合流キャビティ３０ｂは、異なる位置の合流キャビティの名前であり、流入合流キャビティ３０ａと流出合流キャビティ３０ｂの異なる実現形態であり、合流キャビティの形状は、第１分岐路３１に用いられてもよく、他の分岐路に用いられてもよく、分岐路内の流入オリフィス及び流出オリフィスがいずれも１つである場合に特に適用され、該分岐路において、複数本のサブ分岐路の端部とオリフィスとの間に合流キャビティが形成されてもよく、第１方向Ｘにおいて、オリフィスに近接する位置からオリフィスから離れる位置まで、合流キャビティの第２方向Ｙにおけるサイズが徐々に小さくなることにより、冷却液体が分岐路に出入りしやすく、分岐路に出入りするときの流れ抵抗を低減する。

前述の実施例の説明において、理解できるように、入口キャビティ１１ａと出口キャビティ１１ｂは、接続キャビティの異なる実現形態であり、外部接続口に接続キャビティが設置され、外部接続口が接続キャビティによって合流管路に連通してもよい。接続キャビティは、方形であり、入口キャビティ１１ａ内に複数の突起が設置され、複数の突起は、アレイ状に配列され、接続キャビティに出入りした冷却液体を分流して、冷却液体が該位置に集中しすぎて流れ抵抗を増加させることを回避することもできる。

前述の実施例において、第１方向Ｘにおける両端に位置する２本の分岐路内のサブ分岐路の数は、わずかに異なり、ここで、両端の流れ抵抗のバランスを保証するために、第１方向Ｘにおける両端に位置する２本の分岐路内のサブ分岐路の数を同じにすることができ、また、２つの上記外部接続口の中心の位置を結ぶ線を中心軸線とし、上記中心軸線の両側の上記電池冷却プレートの構造は、両側の流れ抵抗が一致することを保証するように、完全対称構造に設定されてもよい。

前述の実施例において、分岐路の数は、６本であり、中間位置の両側は、それぞれ３本の分岐路であり、冷却液体は、中間位置の主入口から入り、入口合流管路に沿って両端へ流れて、分岐路を流れた後、両側から出口合流管路を流れて主出口に戻ることができる。なお、分岐路の数は、これに限定されず、空間位置が十分である条件下で、できるだけ多くの分岐路が分流し、分岐路の数は、電池セルの配列又は放熱需要に応じて設計することができ、流れ抵抗を低減する設計から、分岐路の数を決定するとき、電池冷却プレートの第１方向におけるサイズが電池冷却プレートの第２方向におけるサイズの２倍よりも大きければ、分岐路は、電池セルの放熱面の需要に応じて、複数本が並列に接続されるという設計を利用し、例えば、上記実施例に基づいて、第４、第５分岐路を追加し、即ち、分岐路の数を増加させ、電池冷却プレートの第１方向におけるサイズが電池冷却プレートの第２方向におけるサイズの２倍よりも小さければ、電池冷却プレートの長さの半分とサブ分岐路の幅に応じて分岐路を設計することができ、例えば、本実施例において、分岐路の数は、６本である。ここで、電池冷却プレートは、方形であり、その第１方向におけるサイズが第２方向におけるサイズよりも大きいため、第１方向におけるサイズが電池冷却プレートの長さであり、第２方向におけるサイズが電池冷却プレートの幅である。したがって、電池冷却プレートの半分の長さは、電池冷却プレートの第１方向におけるサイズの半分である。サブ分岐路が第２方向に沿って長尺状に設定されるため、理解できるように、サブ分岐路の長さがその第２方向におけるサイズであり、サブ分岐路の幅がその第１方向におけるサイズであり、このように冷却プレート全体の流れ抵抗のバランスをさらに取り、冷却放熱能力を向上させることができる。

以上の説明は、本開示の実施形態であり、なお、当業者であれば、本開示の原理から逸脱しない前提でいくつかの改良と修飾を行うこともでき、これらの改良と修飾も本開示の保護範囲にあるものと見なすべきである。

Claims

２つの外部接続口、２本の合流管路及び複数本の分岐路を含む電池冷却プレートであって、
各前記合流管路は、第１方向に沿って延設され、２つの前記外部接続口は、それぞれ２本の前記合流管路の前記第１方向における中間位置に連通し、
複数本の前記分岐路は、前記第１方向に沿って並んで設置され、第２方向において２本の前記合流管路の間に位置し、各前記分岐路の前記第２方向における両端は、それぞれ少なくとも１つのオリフィスによって２本の前記合流管路に連通し、前記第１方向及び前記第２方向は、互いに直交する２つの方向であり、前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの総横断面積は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの総横断面積よりも小さく、
前記分岐路内には、複数本のサブ分岐路が第１方向に沿って配列され、各前記サブ分岐路が第２方向に沿って延設され、同一の前記分岐路内の複数本のサブ分岐路の端部が連通し、全ての前記サブ分岐路の横断面積が同じであることを特徴とする、電池冷却プレート。
前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの数は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの数よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の電池冷却プレート。
前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの数は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの数に等しいことを特徴とする、請求項１に記載の電池冷却プレート。
各前記オリフィスの横断面積は、同じであることを特徴とする、請求項２に記載の電池冷却プレート。
前記外部接続口に近接する分岐路内のオリフィスの横断面積は、前記外部接続口から離れる分岐路内のオリフィスの横断面積よりも小さいことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
前記外部接続口に近接する分岐路内のサブ分岐路の数は、前記外部接続口から離れる分岐路内のサブ分岐路の数よりも大きいことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
全ての分岐路内の全てのサブ分岐路の横断面積は、同じであることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
２つの前記外部接続口は、それぞれ主入口と主出口であり、２本の前記合流管路は、それぞれ入口合流管路と出口合流管路であり、前記主入口、前記入口合流管路、複数本の前記分岐路、前記出口合流管路及び前記主出口は、順に連通し、前記分岐路と前記入口合流管路との間のオリフィスは、流入オリフィスであり、前記分岐路と前記出口合流管路との間のオリフィスは、流出オリフィスであることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
同一の前記分岐路内の流入オリフィス及び流出オリフィスの数が同じであり、前記流出オリフィスの横断面積が前記流入オリフィスの横断面積以上であることを特徴とする、請求項８に記載の電池冷却プレート。
前記主入口に近接する分岐路は、第１流入オリフィス及び第１流出オリフィスを含み、前記第１流入オリフィスと前記主入口との間の距離は、前記第１流出オリフィスと前記主出口との間の距離よりも小さいことを特徴とする、請求項８又は９に記載の電池冷却プレート。
１本の前記分岐路において、前記分岐路は、前記第１方向において対向する第１側及び第２側を有し、複数本の前記サブ分岐路の端部と前記流入オリフィスとの間に流入合流キャビティが形成され、複数本の前記サブ分岐路の端部と前記流出オリフィスとの間に流出合流キャビティが形成され、
前記第１側から第２側への方向に沿って、前記流入合流キャビティの第２方向におけるサイズは、徐々に小さくなり、前記流出合流キャビティの第２方向におけるサイズは、徐々に大きくなり、
前記流入オリフィスは、前記流入合流キャビティの第２方向におけるサイズが大きい位置に位置し、
前記流出オリフィスは、前記流出合流キャビティの第２方向におけるサイズが大きい位置に位置することを特徴とする、請求項８～１０のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
主入口に入口キャビティが設置され、前記主入口は、前記入口キャビティによって前記入口合流管路に連通し、前記入口キャビティ内に複数の入口突起が設置され、前記複数の入口突起は、アレイ状に配列されることを特徴とする、請求項８～１１のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
主出口に出口キャビティが設置され、前記主出口は、前記出口キャビティによって前記出口合流管路に連通し、前記出口キャビティ内に複数の出口突起が設置され、前記複数の出口突起は、アレイ状に配列されることを特徴とする、請求項８～１２のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
前記入口合流管路内に複数の第１ガイドバーが設置され、前記複数の第１ガイドバーは、第１方向に沿って延びるとともに間隔を置いて配列されることを特徴とする、請求項８～１３のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
前記複数の第１ガイドバーは、第２方向に沿って１列又は複数列に配列されることを特徴とする、請求項１４に記載の電池冷却プレート。
２つの前記外部接続口の中心の位置を結ぶ線を中心軸線とし、前記中心軸線の両側の前記電池冷却プレートの構造が対称であることを特徴とする、請求項１～１５のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
前記電池冷却プレートは、第１冷却プレートと、第１冷却プレートに対向する第２冷却プレートとを含み、前記第１冷却プレートは、表面にキャビティ及び複数の凸リブが形成され、前記複数の凸リブは、前記キャビティに位置し、前記凸リブは、前記キャビティを分割して、前記２本の合流管路、前記複数本の分岐路及び前記複数本のサブ分岐路を形成し、前記第２冷却プレートには、複数の突き合わせ穴が設置され、前記複数の突き合わせ穴は、前記複数の凸リブに対応して設置され、第１冷却プレートと第２冷却プレートの位置決め接続を実現するように、前記複数の凸リブは、前記複数の突き合わせ穴内に当接することを特徴とする、請求項１～１６のいずれか一項に記載の電池冷却プレート。
前記複数の凸リブと前記複数の突き合わせ穴は、締まり嵌めされることを特徴とする、請求項１７に記載の電池冷却プレート。
前記突き合わせ穴は、貫通穴であることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の電池冷却プレート。
電池と、請求項１～１９のいずれか一項に記載の電池冷却プレートとを含み、前記電池冷却プレートは、前記電池に貼り付けられることを特徴とする、電池システム。