CN115498327A - 一种冷却装置及电池模组 - Google Patents

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CN115498327A CN202211216172.3A CN202211216172A CN115498327A CN 115498327 A CN115498327 A CN 115498327A CN 202211216172 A CN202211216172 A CN 202211216172A CN 115498327 A CN115498327 A CN 115498327A
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杨瑞琦
郭忠玉
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Abstract

本发明涉及一种冷却装置及电池模组。冷却装置，包括：至少一个冷却板，冷却板包括多个第一冷却流道，每个第一冷却流道包括第一进液口和第一出液口，每个第一冷却流道用于流通冷媒，冷媒从第一进液口流向第一出液口，其中从第一进液口到第一出液口的冷媒流通方向，每个第一冷却流道的流通面积变大。本发明通过在冷却板设置供冷媒流动的多个第一冷却流道，多个第一冷却流道在进液口到出液口方向横截面积(流通面积)变大，一方面冷媒在流道中由液体向气体转变过程的压降发生变化，提升换热效率，另一方面减小冷媒在流道流动过程中的阻力。

Description

一种冷却装置及电池模组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种冷却装置及电池模组。
背景技术
随着节能减排需求增加，低碳产业经济得到迅速崛起，其中纯电动汽车因其节能环保的特点发展尤为迅速。动力电池作为纯电动汽车的动力核心，其容量、寿命、充放电时间和安全性均受到电池工作温度的制约。因此，为保证电池的正常工作，电池包都配备有冷却***。
随着电池快充技术的发展和放电倍率的提升，快速降低电池温度以保障电池的安全和性能至关重要。目前解决上述电池温升过快主要采用液冷或直冷技术，但液冷技术使用过程中存在如下问题：1、越靠近冷却液出口位置电池温度越高；2、所需冷却液量大，***占用空间大；3、冷却效率低，仅为直冷技术的1/3左右。直冷技术虽然冷却效率高，占用空间小，但存在流动阻力大，进出口电池温度分布不均匀以及流量分配不均等问题。
发明内容
为本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种冷却装置及电池模组。
本发明提供一种冷却装置，包括：至少一个冷却板，所述冷却板包括多个第一冷却流道，每个所述第一冷却流道包括第一进液口和第一出液口，每个所述第一冷却流道用于流通冷媒，所述冷媒从所述第一进液口流向所述第一出液口，其中从所述第一进液口到所述第一出液口的冷媒流通方向，每个所述第一冷却流道的流通面积变大。
在一些实施例中，多个所述第一冷却流道彼此间隔布置；
所述冷却装置还包括第一连通管，多个所述第一进液口均与所述第一连通管连通，所述第一连通管用于流通冷媒，其中从所述第一进液口到所述第一出液口的冷媒流通方向，每个所述第一冷却流道的流通面积变大。
在一些实施例中，所述冷却板还包括第二冷却流道，每个所述第二冷却流道包括第二进液口和第二出液口，每个所述第二冷却流道用于流通冷媒，所述冷媒从所述第二进液口流向所述第二出液口，其中从所述第二进液口向所述第二出液口的流通方向，每个所述第二冷却流道越靠近所述第二出液口的流通面积越大；
其中所述第二进液口与所述第一出液口同侧，所述第二出液口与所述第一进液口同侧，以使所述第一冷却流道内的冷媒流通方向与所述第二冷却流道内的冷媒流通方向相反。
在一些实施例中，多个所述第二冷却流道彼此间隔布置；
所述冷却装置还包括第二连通管，多个所述第二进液口均与所述第二连通管连通，所述第二连通管用于流通冷媒，所述冷媒在所述第二连通管中的流通方向上，多个所述第二进液口中越靠近上游的所述第二进液口的进液面积越大。
在一些实施例中，所述第一冷却流道的流通面积从所述第一进液口向所述第一出液口方向逐渐变大形成渐变式流道；
和/或，
所述第二冷却流道的流通面积从所述第二进液口向所述第二出液口方向逐渐变大形成渐变式流道。
在一些实施例中，所述第一冷却流道包括第一渐变段和/或第一突变段；
和/或，
所述第二冷却流道包括第二渐变段和/或第二突变段。
在一些实施例中，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多条第一凸筋，每相邻两个所述第一凸筋之间的间隙形成所述第一冷却流道；或者，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多个第一流通孔，每个所述流通孔形成所述第一冷却流道。
在一些实施例中，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多条第二凸筋，每相邻两个所述第二凸筋之间的间隙形成所述第二冷却流道；或者，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多个第二流通孔，每个所述流通孔形成所述第二冷却流道。
在一些实施例中，所述冷却板设置有两个，包括第一冷却板和第二冷却板，所述第一冷却板与所述第二冷却板相对设置，
其中，所述第一冷却板的第一冷却流道的第一进液口与所述第二冷却板的第一冷却流道的第一进液口通过第一进液管连通，所述第一冷却板的第一冷却流道的第一出液口与所述第二冷却板的第一冷却流道的第一出液口通过第第一出液管连通，
所述第二冷却板的第二冷却流道的第二进液口与所述第二冷却板的第二冷却流道的第二进液口通过第二进液管连通，所述第二冷却板的第二冷却流道的第二出液口与所述第二冷却板的第二冷却流道的第二出液口通过第第二出液管连通。
本发明还提供一种电池模组，其特征在于，包括：
电池组；
如上述任一实施例所述的冷却装置，所述冷却装置的冷却板位于所述电池组的至少一侧面和/或底面。
在一些实施例中，还包括：固定结构，所述固定结构包括定位板和固定带，所述定位板分别设置在所述电池组两端，所述固定带与所述定位板连接，并捆绑于所述电池组四周，其中所述定位板支撑于所述冷却板上。
在一些实施例中，所述固定结构还包括：锁固组件，所述锁固组件支撑板和锁固板，所述支撑板设置于所述定位板上，支撑于所述冷却板上下表面，所述锁固板分别与所述支撑板可拆卸连接，位于所述冷却板侧面。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过在冷却板设置供冷媒流动的多个第一冷却流道，多个第一冷却流道在进液口到出液口方向横截面积(流通面积)变大，一方面冷媒在流道中由液体向气体转变过程的压降发生变化，提升换热效率，另一方面减小冷媒在流道流动过程中的阻力。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1是根据本发明一示例性实施例示出的电池模组结构示意图；
图2是根据本发明一示例性实施例示出的冷却装置结构示意图；
图3是根据本发明一示例性实施例示出的冷却流道结构示意图；
图4是根据本发明一示例性实施例示出的冷却流道进液口和出液口结构示意图；
图5是根据本发明一示例性实施例示出的固定结构示意图；
图6是根据本发明一示例性实施例示出的电池模组直冷***温度控制逻辑图；
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，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”、“接触”、“连通”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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种用于冷却电池的冷却装置。通过在冷却板形成流通面积变化的流通通道，供冷媒流通，能快速降低电池在快充以及高倍率放电过程的温度，减小冷媒在流道中的流动阻力，提升冷媒流量分配均匀性，并提升电池温度均匀性。
如图1-图5所示，本发明的冷却装置，包括：至少一个冷却板1，所述冷却板1包括多个第一冷却流道10，每个所述第一冷却流道10包括第一进液口11和第一出液口12，每个所述第一冷却流道用于流通冷媒以吸收电池热量，所述冷媒从所述第一进液口11流向所述第一出液口12，其中从所述第一进液口11到所述第一出液口12的冷媒流通方向，每个所述第一冷却流道10的流通面积变大。
本发明通过在冷却板1设置供冷媒流动的多个第一冷却流道10，多个第一冷却流道10在进液口11到出液口12方向横截面积(流通面积)变大，一方面冷媒在流道中由液体向气体转变过程的压降发生变化，提升换热效率，另一方面减小冷媒在流道流动过程中的阻力。
可以在电池组的侧面和/或底面设置冷却板1。还可以在电池组的极耳位置设置冷却板1。
在一些示例中，所述第一冷却流道10的流通面积从所述第一进液口11向所述第一出液口12方向逐渐变大形成渐变式流道。
在另一些示例中，所述第一冷却流道10包括第一渐变段和/或第一突变段。
本发明中第一冷却流道10沿冷媒流动方向采用横截面积渐变的形式，或者采用横截面积突变、渐变和突变结合等形式均可以使冷媒在流道中由液体向气体转变过程的压降发生变化，提升换热效率，另一方面减小冷媒在流道流动过程中的阻力。
在一些实施例中，冷却板1内形成有沿其长度方向延伸的多条第一凸筋，每相邻两个所述第一凸筋之间的间隙形成所述第一冷却流道10；或者，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多个第一流通孔，每个所述流通孔形成所述第一冷却流道10。第一冷却流道10的截面形状可以是扁平状、圆形、椭圆形、多边形、三角形、异形等多种形状。
在一些实施例中，多个所述第一冷却流道10彼此间隔布置；所述冷却装置还包括第一连通管13，多个所述第一进液口11均与所述第一连通管13连通，所述第一连通管13用于流通并汇聚冷媒，并将冷媒分流给多个所述第一进液口11。所述冷媒在所述第一连通管13中的流通方向上，多个所述第一进液口11中越靠近上游的所述第一进液口11的进液面积越大。
进一步的，所述冷却装置还包括第三连通管14，多个所述第一出液口12均与第三连通管14连通，作为集流管将从多个第一出液口12流出的冷媒汇聚到第三连通管14流出。
例如，如图2和图4所示，多个所述第一冷却流道10可以横向延伸，纵向间隔布置，可以理解的，多个第一进液口11纵向间隔布置，多个进液口1由下向上进液面积逐渐增大，第一连通管13可以纵向放置，冷媒由在第一连通管13中流道经过多个第一进液口11分流，下方(下游)的第一进液口11流体压力大，上方(上游)流体压力小，从而将下方(下游)的第一进液口11进液面积小一些，将上方(上游)第一进液口11进液面积大一些，这样可以调整冷媒流量，使得流量分配均匀性。使得电池冷却更均匀。
在一些实施例中，冷却板1还包括第二冷却流道20，每个所述第二冷却流道20包括第二进液口21和第二出液口22，每个所述第二冷却流道20用于流通冷媒，所述冷媒从所述第二进液口21流向所述第二出液口22，其中从所述第二进液口21向所述第二出液口22的流通方向，每个所述第二冷却流道20越靠近所述第二出液口22的流通面积越大；其中所述第二进液口21与所述第一出液口12同侧，所述第二出液口22与所述第一进液口11同侧，以使所述第一冷却流道10内的冷媒流通方向与所述第二冷却流道12内的冷媒流通方向相反。本发明实施例的冷却装置可以形成双冷却流道，且由于第一冷却流道10内的冷媒流通方向与所述第二冷却流道12冷媒流通方向相反，使得电池两侧的冷却更加均衡，提升冷却效率。
在一些示例中，所述第二冷却流道20的流通面积从所述第二进液口21向所述第一出液口22方向逐渐变大形成渐变式流道。
在另一些示例中，所述第二冷却流道20包括第一渐变段和/或第一突变段。
在一些实施例中，冷却板1内形成有沿其长度方向延伸的多条第二凸筋，每相邻两个所述第二凸筋之间的间隙形成所述第二冷却流道20；或者，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多个第二流通孔，每个所述流通孔形成所述第二冷却流道20。
在一些实施例中，多个所述第二冷却流道20彼此间隔布置；所述冷却装置还包括第二连通管24，多个所述第二进液口21均与所述第二连通管24连通，所述第二连通管24用于流通冷媒，所述冷媒在所述第二连通管24中的流通方向上，多个所述第二进液口21中越靠近上游的所述第二进液口21的进液面积越大。
进一步的，所述冷却装置还包括第四连通管23，多个所述第二出液口22均与第四连通管23连通，作为集流管将从多个第二出液口22流出的冷媒汇聚到第四连通管23流出。
例如，如图2和图4所示，多个所述第二冷却流道20可以横向延伸，纵向间隔布置，可以理解的，多个第二进液口21纵向间隔布置，多个第二进液口21由上向下进液面积逐渐增大，第二连通管24可以纵向放置，冷媒由在下方向上方流入第二连通管24中流道经过多个第二进液口21分流，下方(下游)的第二进液口21流体压力小，上方(上游)流体压力大，从而将下方(下游)的第一进液口21进液面积小大些，将上方(上游)第二进液口21进液面积小一些，这样可以调整冷媒流量，使得流量分配均匀性。使得电池冷却更均匀。
在一些实施例中，所述冷却板1设置有两个，包括第一冷却板和第二冷却板，所述第一冷却板与所述第二冷却板相对设置，其中，所述第一冷却板的第一冷却流道的第一进液口与所述第二冷却板的第一冷却流道的第一进液口通过第一进液管15连通，所述第一冷却板的第一冷却流道的第一出液口与所述第二冷却板的第一冷却流道的第一出液口通过第第一出液管16连通，
所述第二冷却板的第二冷却流道的第二进液口与所述第二冷却板的第二冷却流道的第二进液口通过第二进液管25连通，所述第二冷却板的第二冷却流道的第二出液口与所述第二冷却板的第二冷却流道的第二出液口通过第二出液管26连通。
本发明还提供一种电池模组，包括：电池组2及如上述任一实施例所述的冷却装置，所述冷却装置的冷却板1设置在所述电池组2的至少一侧面和/或底面。
在一些实施例中，电池模组还包括：固定结构，所述固定结构包括定位板31和固定带32，所述定位板31分别设置在所述电池组2两端，所述固定带32与所述定位板31连接，并捆绑于所述电池组2四周，其中所述定位板31支撑于所述冷却板上。本发明的电池模组，利用冷却板1为电池组2提供冷却的同时还提供支撑固定功能，对电池组高效散热的同时对电池组进行保护。
在一些实施例中，所述固定结构还包括：锁固组件33，所述锁固组件33包括支撑板331和锁固板332，所述支撑板331设置于所述定位板31上，支撑于所述冷却板1上下表面，所述锁固板332分别与所述支撑板331可拆卸连接，位于所述冷却板1侧面。
在一些实施例中，结合图6所示，在电池模组内部还可以设置的温度传感器，温度传感器将检测到的电池温度信号传输给电池热管理***，电池热管理***通过实测值T0和设定值T1的比较结果，若温度实测值大于设定值，则开启制冷***进行直冷冷却，若温度实测值小于设定值，则无需对电池进行冷却，制冷***保持关闭。
具体直冷冷却***运行情况如下：设置于电池模组内部的温度传感器实时的接收电池的温度信号，并将温度信号传递给电池热管理***，当某时刻电池温度的实测值大于温度的设定值时，电池直冷的制冷***启动。冷媒由电池组2两侧的冷媒入口分别第一进液管15和第二进液管26，然后进入第一连通管13(第一集流管)和第二连通管24(第二集流管)，然后分别通过第一进液口11和第二进液口221分别流入第一冷却流道10和第二冷却流道20中，冷媒在流道中流动，带走电池组的热量，对电池组进行冷却降温，其中冷媒在第一冷却流道10和第二冷却流道20中的流动方向如图1箭头所示，冷媒沿两个相反方向同时流动，冷媒双向流入第一冷却流道10和第二冷却流道20中。然后两个流道中的冷媒由扁管两侧的冷媒出孔12流出扁管4，进入到冷媒出口集流段20中，再通过两侧的第一出液管16和第二出液管25流出，冷媒带出的电池热量在制冷***中被交换走，然后重新进入冷媒入口对电池模组进行冷却。当某时刻电池热管理***接收来自电池模组中温度传感器的温度信号，发现电池温度的实测值小于温度的设定值，电池模组温度恢复正常，不需要在进行冷却，电池直冷的制冷***停止运行，冷却结束。
进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。

Claims (12)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：
至少一个冷却板，所述冷却板包括多个第一冷却流道，每个所述第一冷却流道包括第一进液口和第一出液口，所述第一冷却流道用于流通冷媒，所述冷媒从所述第一进液口流向所述第一出液口，其中从所述第一进液口到所述第一出液口的冷媒流通方向，每个所述第一冷却流道的流通面积变大。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
多个所述第一冷却流道彼此间隔布置；
所述冷却装置还包括第一连通管，多个所述第一进液口均与所述第一连通管连通，所述第一连通管用于流通冷媒，所述冷媒在所述第一连通管中的流通方向上，多个所述第一进液口中越靠近上游的所述第一进液口的进液面积越大。
3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，
所述冷却板还包括第二冷却流道，每个所述第二冷却流道包括第二进液口和第二出液口，所述第二冷却流道用于流通冷媒，所述冷媒从所述第二进液口流向所述第二出液口，其中从所述第二进液口向所述第二出液口的流通方向，每个所述第二冷却流道流通面积变大；
其中所述第二进液口与所述第一出液口同侧，所述第二出液口与所述第一进液口同侧，以使所述第一冷却流道内的冷媒流通方向与所述第二冷却流道内的冷媒流通方向相反。
4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，
多个所述第二冷却流道彼此间隔布置；
所述冷却装置还包括第二连通管，多个所述第二进液口均与所述第二连通管连通，所述第二连通管用于流通冷媒，所述冷媒在所述第二连通管中的流通方向上，多个所述第二进液口中越靠近上游的所述第二进液口的进液面积越大。
5.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，
所述第一冷却流道的流通面积从所述第一进液口向所述第一出液口方向逐渐变大形成渐变式流道；
和/或，
所述第二冷却流道的流通面积从所述第二进液口向所述第二出液口方向逐渐变大形成渐变式流道。
6.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，
所述第一冷却流道包括第一渐变段和/或第一突变段；
和/或，
所述第二冷却流道包括第二渐变段和/或第二突变段。
7.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多条第一凸筋，每相邻两个所述第一凸筋之间的间隙形成所述第一冷却流道；或者，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多个第一流通孔，每个所述流通孔形成所述第一冷却流道。
8.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，
所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多条第二凸筋，每相邻两个所述第二凸筋之间的间隙形成所述第二冷却流道；或者，所述冷却板内形成有沿其长度方向延伸的多个第二流通孔，每个所述流通孔形成所述第二冷却流道。
9.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，
所述冷却板设置有两个，包括第一冷却板和第二冷却板，所述第一冷却板与所述第二冷却板相对设置，
其中，所述第一冷却板的第一冷却流道的第一进液口与所述第二冷却板的第一冷却流道的第一进液口通过第一进液管连通，所述第一冷却板的第一冷却流道的第一出液口与所述第二冷却板的第一冷却流道的第一出液口通过第一出液管连通，
所述第二冷却板的第二冷却流道的第二进液口与所述第二冷却板的第二冷却流道的第二进液口通过第二进液管连通，所述第二冷却板的第二冷却流道的第二出液口与所述第二冷却板的第二冷却流道的第二出液口通过第二出液管连通。
10.一种电池模组，其特征在于，包括：
电池组；
如权利要求1-9中任一项所述的冷却装置，所述冷却装置的冷却板位于所述电池组的至少一侧面和/或底面。
11.根据权利要求10所述的电池模组，其特征在于，还包括：
固定结构，所述固定结构包括定位板和固定带，所述定位板分别设置在所述电池组两端，所述固定带与所述定位板连接，并捆绑于所述电池组四周，其中所述定位板支撑于所述冷却板上。
12.根据权利要求11所述的电池模组，其特征在于，所述固定结构还包括：锁固组件，所述锁固组件支撑板和锁固板，所述支撑板设置于所述定位板上，支撑于所述冷却板上下表面，所述锁固板分别与所述支撑板可拆卸连接，位于所述冷却板侧面。
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