CN219801009U - 一种集成液冷装置和电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集成液冷装置及电池系统，属于新能源电池技术领域。该集成液冷装置包括安装板体和液冷管。安装板体具有内腔，内腔中设置有多个壁板，多个壁板平行间隔布置于内腔中，相邻壁板之间形成沿安装板的长度方向延伸的流道，安装板体在长度方向上的一端设置有与内腔连通的第一进水口和第一出水口，安装板体在长度方向上的另一端设置有与内腔连通的第二进水口和第二出水口。液冷管设置于内腔中并盘绕于多个流道中，液冷管的两端分别与第一进水口和第一出水口连接。采用该集成液冷装置能够有效提高对堆叠的长电芯模组的散热均温效果，提高对热失控事故的预防能力。

Description

一种集成液冷装置和电池系统

技术领域

本实用新型涉及新能源电池技术领域，特别涉及一种集成液冷装置和电池系统。

背景技术

在新能源电池领域，为了提高续航能力，往往需要将不同数量的电芯通过串并联连接起来形成电芯模组，以提供相应的电压或电流供负载端使用。电芯模组在工作时，因高倍率的充放电，会导致电池温升过高，从而影响其性能和寿命等，如果温升得不到有效处理甚至可能引起热失控，危及到使用者的生命安全。因此电芯模组需要针对性地做好散热降温设计以保证正常工作，提高使用寿命。

在相关技术中，针对方形铝壳电池内的电芯模组，通常采用在并列设置的电芯底部设置挤型材或者冲压钎焊的液冷板，利用外部供水管道与液冷板的进出水口连接形成冷却水循环，利用在液冷板内的流道中流动的冷却水与电芯进行换热，实现散热均温。

采用相关技术中的冷却方式，对于由多个单体电芯层叠的长电芯模组，位于下方的液冷板也需要相应的拉长设置，冷却水在液冷板内的行程较长，随着冷却水的温度升高导致前后段散热效果不均，在经过前段换热后，温度上升后的冷却水难以快速对后续接触的电芯所产生温升的进行传导，相关技术中的上述缺陷导致现有电芯模组的散热均温效果较差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种集成液冷装置和电池系统，能够有效提高对堆叠的长电芯模组的散热均温效果，提高对热失控事故的预防能力。所述技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种集成液冷装置，包括：安装板体和液冷管，

所述安装板体具有内腔，所述内腔中设置有多个壁板，所述多个壁板平行间隔布置于所述内腔中，相邻所述壁板之间形成沿所述安装板的长度方向延伸的流道，所述安装板体在长度方向上的一端设置有与所述内腔连通的第一进水口和第一出水口，所述安装板体在长度方向上的另一端设置有与所述内腔连通的第二进水口和第二出水口，

所述液冷管设置于所述内腔中并盘绕于多个所述流道中，所述液冷管的两端分别与所述第一进水口和所述第一出水口连接。

可选地，所述安装板体在长度方向上的两侧设置有安装梁，所述安装梁上沿长度方向间隔设置有箱体连接法兰。

可选地，所述安装梁的顶部端面与所述安装板体的底面之间的间距大于所述安装板体的顶面与底面之间的间距。

可选地，所述集成液冷装置还包括多个限位横梁，所述限位横梁的两端分别与两个所述安装梁连接，所述多个限位横梁沿所述安装板体的长度方向间隔布置。

可选地，所述限位横梁上设置有多个螺栓连接孔。

可选地，两个所述安装梁相对的端面上均设置有条形装配槽，所述条形装配槽沿所述安装梁的长度方向布置，所述限位横梁的两端设置有与所述条形装配槽相匹配的装配凸起。

可选地，所述安装梁内部设置有空腔。

可选地，所述安装板体包括沿中线对称布置的第一板体和第二板体，所述安装板体由所述第一板体和所述第二板体对合拼焊而成。

可选地，所述安装板体为铝型材结构件。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池系统，包括前述第一方面所述的集成液冷装置，还包括电芯模组，所述电芯模组由多个单体电芯沿所述安装板体的长度方向堆叠设置而成，所述电芯模组通过导热胶固定连接于所述安装板体的顶面。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

在电芯模组进行充放电工作时，可以通过第二进水口向安装板体的内腔中注入冷却液体，使内腔中的多个流道之间均充满冷却液体，并通过第二出水口排出实现一套冷却循环。同时通过第一进水口向液冷管中注入冷却液体，并通过第一出水口排出，实现另一套冷却循环。当电芯模组因工作发热时，所发出的热量会优先与内腔中数量较多的流道中的冷却液进行初步换热，而位于液冷管中的温度更低冷却液体会进一步与流道中的冷却液进行进一步换热。采用两级换热的液冷结构，通过接触面较大的内腔中流道的冷却液体进行初步换热，可以避免仅通过液冷管中的冷却液体进行换热均温所导致的因行程较长，随着冷却水的温度升高导致前后段散热效果不均的问题。能够有效提高对堆叠的长电芯模组的散热均温效果，提高对热失控事故的预防能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的集成液冷装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的集成液冷装置的立体结构爆炸图；

图3是本实用新型实施例提供的上板体的安装板体的内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第一板体的截面示意图；

图5是图2中的局部结构放大示意图；

图6是本实用新型实施例提供的电池系统的立体结构示意图。

图中：

1-安装板体；1a-流道；1b-第一板体；1c-第二板体；2-液冷管；3-电芯模组；11-壁板；12-第一进水口；13-第一出水口；14-第二进水口；15-第二出水口；16-安装梁；17-限位横梁；31-单体电芯；161-连接法兰；162-条形装配槽；163-空腔；171-螺栓连接孔；172-装配凸起。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在相关技术中，针对方形铝壳电池内的电芯模组，通常采用在并列设置的电芯底部设置挤型材或者冲压钎焊的液冷板，利用外部供水管道与液冷板的进出水口连接形成冷却水循环，利用在液冷板内的流道中流动的冷却水与电芯进行换热，实现散热均温。

采用相关技术中的冷却方式，对于由多个单体电芯层叠的长电芯模组，位于下方的液冷板也需要相应的拉长设置，冷却水在液冷板内的行程较长，随着冷却水的温度升高导致前后段散热效果不均，在经过前段换热后，温度上升后的冷却水难以快速对后续接触的电芯所产生温升的进行传导，相关技术中的上述缺陷导致现有电芯模组的散热均温效果较差。

图1是本实用新型实施例提供的集成液冷装置的立体结构示意图。图2是本实用新型实施例提供的集成液冷装置的立体结构爆炸图。图3是本实用新型实施例提供的上板体的安装板体的内部结构示意图。图4是本实用新型实施例提供的第一板体的截面示意图。图5是图2中的局部结构放大示意图。如图1至5所示，通过实践，本申请人提供了一种集成液冷装置，包括安装板体1和液冷管2。

其中，安装板体1具有内腔，内腔中设置有多个壁板11，多个壁板11平行间隔布置于内腔中，相邻壁板11之间形成沿安装板的长度方向延伸的流道1a。安装板体1在长度方向上的一端设置有与内腔连通的第一进水口12和第一出水口13，安装板体1在长度方向上的另一端设置有与内腔连通的第二进水口14和第二出水口15。

液冷管2设置于内腔中并盘绕于多个流道1a中，液冷管2的两端分别与第一进水口12和第一出水口13连接。

在本实用新型实施例中，该集成液冷装置的安装板体1可以安装于电池箱体重，在进行安装时，可以将电芯模组安装在安装板体1的顶面，并通过导热结构胶进行粘接固定。同时位于安装板体1一端的第一进水口12、第一出水口13与一套冷却水循环系统连接，位于安装板体1另一端的第二进水口14和第二出水口15与另一套冷却水循环系统连接。液冷管2沿U型反复盘绕设置于多个流道1a之间，其中并列的流道1a总体数量会多于有液冷管2穿过的流道，以在保证换热效果的同时减少工艺难度，降低加工成本。

在电芯模组进行充放电工作时，可以通过第二进水口14向安装板体1的内腔中注入冷却液体，使内腔中的多个流道1a之间均充满冷却液体，并通过第二出水口15排出实现一套冷却循环。同时通过第一进水口12向液冷管2中注入冷却液体，并通过第一出水口13排出，实现另一套冷却循环。当电芯模组因工作发热时，所发出的热量会优先与内腔中数量较多的流道1a中的冷却液进行初步换热，而位于液冷管2中的温度更低冷却液体会进一步与流道1a中的冷却液进行进一步换热。采用两级换热的液冷结构，通过接触面较大的内腔中流道1a的冷却液体进行初步换热，可以避免仅通过液冷管2中的冷却液体进行换热均温所导致的因行程较长，随着冷却水的温度升高导致前后段散热效果不均的问题。能够有效提高对堆叠的长电芯模组的散热均温效果，提高对热失控事故的预防能力。

可选地，安装板体1在长度方向上的两侧设置有安装梁16，安装梁16上沿长度方向间隔设置有箱体连接法兰161。示例性的，在本实用新型实施例中，安装板体1在电池箱中设置到位后，可以通过两侧安装梁16上的连接法兰161与电池箱体中的安装孔对齐，并拧入螺栓进行固定连接，两侧连接点设置均匀紧固，保证装配稳定性。

可选地，安装梁16的顶部端面与安装板体1的底面之间的间距大于安装板体1的顶面与底面之间的间距。示例性地，在本实用新型实施例中，位于安装板体1两侧的安装梁16的顶部端面高度高于安装板体1的顶面。两侧的较高的安装梁16与安装板体1形成一截面呈“U”形的槽形结构。两个安装梁16相对的端面可以对安装于安装板体1上的电芯模组进行限位，以提高电芯模组的装配稳定性。

可选地，集成液冷装置还包括多个限位横梁17，限位横梁17的两端分别与两个安装梁16连接，多个限位横梁17沿安装板体1的长度方向间隔布置。示例性地，在本实用新型实施例中，通过在两个安装梁16之间沿安装板体1的长度方向间隔焊接多个限位横梁17。相邻限位横梁17之间可以限定出对单个电芯模组进行限位的独立安装槽，从而实现对多个电芯模组的对应限位按住好难过，进一步提高了集成液冷装置的装配稳定性。

可选地，限位横梁17上设置有多个螺栓连接孔171。示例性地，在本实用新型实施例中，限位横梁17上沿长度方向间隔设置有多个螺栓连接孔171，电芯长模组通常包括多个堆叠设置的单体电芯，而两侧则通过端板进行固定。在将电芯模组对应装入相邻两个限位横梁17所限定出的独立安装槽后，其两侧端板上设置的螺栓安装孔会与限位横梁17上的螺栓连接孔171相对应。此时可以通过螺栓将电芯模组的两侧端板与限位横梁17进行固定连接，进一步提高电芯模组的装配稳定性。

可选地，两个安装梁16相对的端面上均设置有条形装配槽162，条形装配槽162沿安装梁16的长度方向布置，限位横梁17的两端设置有与条形装配槽162相匹配的装配凸起172。示例性地，资本实用新型实施例中，在进行集成液冷装置的组合时，可以先将限位横梁17的两端装配凸起172分别对应卡入两个安装梁16上的条形装配槽162中，再沿安装板体1的长度方向水平滑动到焊接位置，最后将限位横梁17的两端装配凸起172与条形装配槽162的卡入位置焊接固定。装配定位方便，同时能够提高焊接点位的焊接面积，进一步提高了集成液冷装置的结构稳定性。

可选地，安装梁16内部设置有空腔163。示例性地，在本实用新型实施例中，安装梁16采用具有空腔163的中空铝型材结构，在保证整体结构强度的同时，可以降低集成液冷装置的重量，有益于整个电池包箱体的减重，还具有优良的抗腐蚀能力。

可选地，安装板体1包括沿中线对称布置的第一板体1b和第二板体1c，安装板体1由第一板体1b和第二板体1c对合拼焊而成。示例性地，在本实用新型实施例中，安装板体1采用两块独立的第一板体1b和第二板体1c对合拼焊而成，在连接之前可以分别对第一板体1b和第二板体1c进行独立加工，方便进行内部加工成型，减少整体一体加工的加工难度，提高实用性。

图6是本实用新型实施例提供的电池系统的立体结构示意图。如图6所示，本实用新型实施例还提供了一种电池系统，包括如图1至图5所示的集成液冷装置，还包括电芯模组3，电芯模组3由多个单体电芯31沿安装板体1的长度方向堆叠设置而成，电芯模组3通过导热胶固定连接于安装板体1的顶面。

采用本实用新型实施例所提供的集成液冷装置，在电芯模组进行充放电工作时，可以通过第二进水口14向安装板体1的内腔中注入冷却液体，使内腔中的多个流道1a之间均充满冷却液体，并通过第二出水口15排出实现一套冷却循环。同时通过第一进水口12向液冷管2中注入冷却液体，并通过第一出水口13排出，实现另一套冷却循环。当电芯模组3因工作发热时，所发出的热量会优先与内腔中数量较多的流道1a中的冷却液进行初步换热，而位于液冷管2中的温度更低冷却液体会进一步与流道1a中的冷却液进行进一步换热。采用两级换热的液冷结构，通过接触面较大的内腔中流道1a的冷却液体进行初步换热，可以避免仅通过液冷管2中的冷却液体进行换热均温所导致的因行程较长，随着冷却水的温度升高导致前后段散热效果不均的问题。能够有效提高对堆叠的长电芯模组的散热均温效果，提高对热失控事故的预防能力。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成液冷装置，其特征在于，包括：安装板体(1)和液冷管(2)，

所述安装板体(1)具有内腔，所述内腔中设置有多个壁板(11)，所述多个壁板(11)平行间隔布置于所述内腔中，相邻所述壁板(11)之间形成沿所述安装板的长度方向延伸的流道(1a)，所述安装板体(1)在长度方向上的一端设置有与所述内腔连通的第一进水口(12)和第一出水口(13)，所述安装板体(1)在长度方向上的另一端设置有与所述内腔连通的第二进水口(14)和第二出水口(15)，

所述液冷管(2)设置于所述内腔中并盘绕于多个所述流道(1a)中，所述液冷管(2)的两端分别与所述第一进水口(12)和所述第一出水口(13)连接。

2.根据权利要求1所述的集成液冷装置，其特征在于，所述安装板体(1)在长度方向上的两侧设置有安装梁(16)，所述安装梁(16)上沿长度方向间隔设置有箱体连接法兰(161)。

3.根据权利要求2所述的集成液冷装置，其特征在于，所述安装梁(16)的顶部端面与所述安装板体(1)的底面之间的间距大于所述安装板体(1)的顶面与底面之间的间距。

4.根据权利要求3所述的集成液冷装置，其特征在于，所述集成液冷装置还包括多个限位横梁(17)，所述限位横梁(17)的两端分别与两个所述安装梁(16)连接，所述多个限位横梁(17)沿所述安装板体(1)的长度方向间隔布置。

5.根据权利要求4所述的集成液冷装置，其特征在于，所述限位横梁(17)上设置有多个螺栓连接孔(171)。

6.根据权利要求4所述的集成液冷装置，其特征在于，两个所述安装梁(16)相对的端面上均设置有条形装配槽(162)，所述条形装配槽(162)沿所述安装梁(16)的长度方向布置，所述限位横梁(17)的两端设置有与所述条形装配槽(162)相匹配的装配凸起(172)。

7.根据权利要求2所述的集成液冷装置，其特征在于，所述安装梁(16)内部设置有空腔(163)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的集成液冷装置，其特征在于，所述安装板体(1)包括沿中线对称布置的第一板体(1b)和第二板体(1c)，所述安装板体(1)由所述第一板体(1b)和所述第二板体(1c)对合拼焊而成。

9.根据权利要求1至7任一项所述的集成液冷装置，其特征在于，所述安装板体(1)为铝型材结构件。

10.一种电池系统，包括如权利要求1至7任一项所述的集成液冷装置，其特征在于，还包括电芯模组(3)，所述电芯模组(3)由多个单体电芯(31)沿所述安装板体(1)的长度方向堆叠设置而成，所述电芯模组(3)通过导热胶固定连接于所述安装板体(1)的顶面。