CN210489777U - 电池热控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种结构简单、换热效果好、成本低的电池热控制装置，包括：电池单元、隔板；电池单元包括电池内芯和电池内芯外部包裹的将电池内芯密封的密封膜，所述隔板的至少部分表面与所述密封膜至少部分外表面直接接触，并且隔板内设有流体通道。本实用新型将电池单元与隔板相互间隔设置形成一个或多个“三明治”结构，隔板将电池单元隔开，并且在电池单元之间形成流体通道，优选地，流体通道内的换热介质可以与电池单元直接换热。相比于现有技术，本实用新型结构简单，成本低廉，换热效果更好。

Description

电池热控制装置

本实用新型专利申请是分案申请。原案的申请号是CN201620236400.7，申请日是2016年3月26日，实用新型名称是：电池热控制装置。

技术领域

本实用新型涉及一种电池热控制装置，尤其涉及一种结构简单、热传导效率高的电池热控制装置。

背景技术

目前电池、尤其是可充电电池，是一种清洁、高效的动力源，其应用极为广泛。但是，众所周知，电池在工作、以及充电过程中会产生大量的热，一旦过热或者本身处于高温环境，则会对电池带来不利影响，甚至导致电池***。尤其是对于机动车等使用领域，电池体积较大，电池散热缓慢，必须借助外部冷却***来解决散热问题。

CN102683766A公开了一种电池冷却装置，将电池单元置于袋内，冷却单元***到袋内，袋外部分与空气或者外部冷却流体之间进行热交换，从而将袋内电池单元热量带出。该方法中，冷却单元与冷却流体之间换热面积有限，而且冷却单元需要在袋内与电池单元热交换后将热量传导致袋外部分进行扩散，散热效果很差。

CN102117904A公开了另外一种电池冷却方法，在电池之间设置冷却板，冷却板周边设有环绕的冷却流体管道。这种方式具有更好的热交换效果，但是，类似地，电池单元产生的热量也仅通过有限的散热面积与冷却介质进行热交换，而且该方法导致电池组体积庞大，结构复杂。

可以看出，现有技术的冷却***大多为间接换热，并且有着复杂的冷却路径，因此，在确保电池热控制效果的基础上，简化电池热控制结构、减小电池体积，是人们所期望的。

实用新型内容

针对目前电池热控制装置换热效果差、结构复杂的问题，本实用新型提供了一种结构简单、换热效果好、成本低的电池热控制装置。

本实用新型所提供的电池热控制装置，包括：电池单元、隔板；电池单元包括电池内芯以及、电池内芯外部包裹的将电池内芯密封的密封膜，所述隔板的至少部分表面与所述密封膜至少部分外表面直接接触，并且隔板内设有流体通道。

其中，所述电池单元可以是包括一个电池内芯或含有多个电池内芯的电池组，并且可以是每个电池内芯均设有单独的密封膜，或者一个电池组共用一个密封膜。并且所述电池可以是一次性电池、可充电电池中的任意一种或几种。更优选地，所述电池单元优选为至少包括软包电池、硬壳电池中的任意一种或几种，更优选为至少包括软包电池，更优选为一个或多个软包电池。

其中，所述电池内芯本身可以设有密封膜；但是所述电池内芯也可以不设有密封膜，而仅仅为能够实现电池功能的基本结构。

其中，所述电池优选为扁平形状，所述扁平形状优选为长度/厚度和宽度/厚度的值分别独立地至少为5，更优选为至少为10，更优选为至少为15，更优选为至少为50，更优选为至少为100。

所述隔板与所述密封膜之间的接触面可以是连续的或者间隔排布。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述电池热控制装置包括至少两个电池单元，电池单元与隔板间隔设置。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述隔板内流体通道可以与电池单元的密封膜直接接触，也可以不与电池单元的密封膜直接接触。即使隔板内流体通道不与密封膜直接接触，在没有隔板的那面，密封膜与换热介质直接接触。

所述流体通道可以是与电极方向相同，或垂直于电极方向，但也可以是其他方向，本实用新型中优选为垂直于电极方向。

在一种更优选实施例中，所述隔板包括两个平板，两个平板分别与一个电池单元的密封膜接触，两个平板之间设有连接在至少一个平板上的连接板，从而在两个平板之间形成流体通道。

在另一种更优选实施例中，所述隔板为翅片结构，优选地，翅片之间依次连接，所述连接方式可以是“V”形、“U”形、梯形、弧形、锯齿形等连接，并且相邻翅片之间可以是平行或形成一角度，从而在相邻翅片之间形成所述流体通道。

其中，更优选地，所述翅片结构包括竖板以及竖板两端的平板，所述平板与电池密封膜直接接触。

更优选地，所述翅片结构包括两组所述的平板，所述两组分别与相邻的两个电池单元中的一个电池单元的密封膜接触，各组中包括多个平板。更优选地，各个平板只连接两个竖板。

所述竖板并不必然与所述平板垂直，也可以是倾斜连接在平板上。

在一种更优选实施例中，所述翅片上还可以设有孔。

在另一种更优选实施例中，所述翅片可以是直板翅片、波浪形翅片中的任意一种或几种，其中，所述波浪形翅片在弯曲处可以是弧形、也可以是形成尖角（如锐角、直角或钝角），更优选为弧形。

其中，相邻两个电池单元之间的隔板可以是一个隔板或者是多个子隔板组成的子隔板组，例如，多个子隔板在两个电池单元之间间隔排布；所述子隔板结构选自上述隔板结构中的任意一种或几种。

在本实用新型的更优选实施例中，所述隔板材质可以是金属材料（包括合金材料）、聚合物材料中的任意一种或几种，并优选为导热板，更优选为金属材料，如铝合金、不锈钢等。

在一种优选实施例中，所述隔板与电池单元的密封膜之间直接接触。

本实用新型上述内容中，所述密封膜优选为、但不限定于绝缘膜。

所述密封膜材质可以是含氟聚合物、有机硅聚合物中的任意一种或几种。更优选地，所述密封膜包括绝缘层、绝缘层表面的金属箔，如金属塑膜，并优选为铝塑膜。所述金属箔可以是仅设置在绝缘层的一个侧面，或者也可以设于绝缘层的两个侧面，如仅设于绝缘层内表面和/或绝缘层外表面；或者所述绝缘层可以是仅设置在金属箔一个侧面，或者也可以设于金属箔的两个侧面，如绝缘层设于金属箔的内表面和/或外表面。

其中，所述密封膜优选为耐换热介质浸泡的材料。若密封膜外层为绝缘层，这种材料可选自耐换热介质浸泡的绝缘硅胶、或者环氧树脂。若密封膜外层为金属层，该金属层材料优选为耐换热介质腐蚀的铝合金材料；比如可以选自：3系铝合金、或其他抗蚀性良好的铝合金材料。3系铝合金具有良好的抗蚀性能。

更优选地，所述密封膜将所述电池单元四周密封，仅电池电极、或电极连接端口从所述密封膜中伸出。所述连接端口可以是导线、插头、电极极耳等任意一种或几种。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述电池热控制装置还包括主板，所述主板上设有插口，所述电池单元从密封膜内伸出的部分通过所述插口***到主板上。

更优选地，所述密封膜在所述电池内芯顶部形成密封顶边，所述电极或者电极连接端口从所述密封顶边伸出，更优选地，所述密封顶边的至少部分也通过所述插口***到主板上。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述电池热控制装置还包括壳体，所述壳体内部设有容纳腔室，所述电池单元与隔板均置于所述壳体的容纳腔室内。

更优选地，所述壳体一侧开口，所述主板封盖在所述开口处。

更优选地，所述主板位于所述壳体的容纳腔室内，并将所述容纳腔室隔开成为两个部分，第一部分容纳电池单元主体以及隔板，第二部分容纳从所述密封膜伸出的电极和/或电极连接端口部分。

更优选地，所述第一部分和第二部分之间物理隔绝，即第一部分腔室内流体不能够进入第二部分腔室。

更优选地，所述插口与所述“从密封膜内伸出的部分”之间密封。

在本实用新型的更优选实施例中，所述壳体还包括流体入口和流体出口。

本实用新型的更优选实施例中，所述壳体的容纳腔室内、尤其优选为所述容纳腔室的第一部分内，含有换热介质，所述换热介质可以是电绝缘换热介质（电阻率大于10¹⁰Ω·cm），也可以是非电绝缘换热介质。

所述换热介质举例如：变压器油、硅油、空气、水、发动机冷却液、乙二醇/水混合液等。其中，发动机冷却液通常选用乙二醇与水为主要成分的防冻冷却液（简称防冻液），当然，也可选用丙二醇或乙醇与水为主要成分的防冻液。

本实用新型上述内容中，所述电池单元之间、或者同一电池单元的电池之间、不同电池单元的电池之间可以是串联设置、并联设置、或二者的结合。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述壳体纵截面形状可以是方形、U形、T形、梯形、以及其他不规则形状。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述电池单元与隔板组成的序列进行固定，固定方法可以是绑扎固定、贯穿螺柱固定等现有固定方式，或也可以是在壳体内通过卡件和/或扣合结构将电池单元和/或隔板固定于壳体内。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述流体通道优选为从一端向另一端逐步扩大，并更优选为所述流体通道从壳体的流体入口一端向流体出口一端逐步扩大。应当理解的是，所述逐步扩大也包括逐级扩大的情况。

在本实用新型的一种优选实施例中，包括多个所述电池单元和隔板，并且各个电池单元中的电池数量可以相同或不同，更优选为，在所述壳体流体入口流向所述壳体流体出口的方向上，所述电池单元中电池数量≥下一级电池单元中的电池数量。例如，在壳体流体入口处的电池单元中设置2-3个电池，壳体流体出口处电池单元设置1个电池。

本实用新型上述内容中，所述流体入口和流体出口：1）可以是不同的开口，这种情况下，流体出口和流体入口可以进行变换；2）也可以是同一个开口，这种情况下，所述流体出口和流体入口仅仅代表不同的使用状态。

本实用新型将电池单元与隔板相互间隔设置形成一个或多个“三明治”结构，隔板将电池单元隔开，并且在电池单元之间形成流体通道，优选地，流体通道内的介质可以与电池单元直接换热。相比于上述现有技术，本实用新型结构简单，成本低廉，换热效果更好，且提高了电池模组内部的强度和刚度，提高抗振动性能。

附图说明

图1为本实用新型一种优选实施例中电池热控制装置剖面结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例中电池结构示意图；

图3.1-图3.7为本实用新型优选实施例中几种隔板结构示意图；

图4.1-图4.2为本实用新型优选实施例中主板结构示意图；

图5为本实用新型另一种优选实施例中电池热控制装置剖面结构示意图。

具体实施方式

下面，通过具体实施例、并参照附图对本实用新型进行详细介绍。

参照图1，本实用新型一种实施例中，电池热控制装置包括壳体6，壳体6的容纳腔室内设有主板5，主板5将壳体容纳腔室分成两个部分。

在容纳腔室的下面的部分，置有多个电池1，相邻电池1之间设有隔板2，隔板2内设有流体通道21。

图2给出了一种电池结构示意图，电池1包括电池内芯11和电池内芯11外部包裹的密封膜10，密封膜为铝塑膜，铝塑膜中间为铝箔，铝箔膜内外表面分别设有绝缘塑料。密封膜10在电池1的侧边位置形成密封侧边102，在顶部位置形成密封顶边101，从而将电池1密封。所述密封可以是塑料热封的方法。电极极耳3从密封膜中伸出，用于连接外部电导线。即该电池优选为铝塑膜软包电池。

参照图3.1-图3.7，本实施例中可以采用多种形状和类型的隔板：

图3.1给出了一种扁管形式的隔板，包括上下两个平面。上下两个平面与密封膜10直接接触，并且为导热材料。上下两个平面之间形成流体通道，并且所述流体通道可以通过加强筋隔成多个通道。

图3.2给出了一种V形翅片隔板，相邻的两个面板形成一个夹角，两个面板的连接线与密封膜之间直接接触。所形成的夹角作为流体通道。

图3.3给出了一种梯形连接结构的翅片隔板，包括平板和平板之间倾斜连接的竖板，两个竖板之间形成流体通道，平板与密封膜之间直接接触。

图3.4给出了一种平直翅片隔板，包括平行的竖板和竖板两端连接的上下平板，平板与密封膜之间直接接触，竖板之间形成流体通道。

图3.5给出了一种倾斜翅片隔板，包括平板和平板之间倾斜连接的竖板，与图3.3不同之处在于，所述竖板向同一个方向倾斜。

图3.6给出了平直翅片隔板的变异形状，与图3.4类似，上下平板与密封膜直接接触。

图3.7给出了一种锯齿形翅片隔板，包括多个齿形单元，同一列齿形单元内部连通形成流体通道，相邻齿形单元之间前后交错排布。齿形单元的顶部和底部平面与密封膜直接接触。

隔板2在设置时，流体通道21垂直于电极方向。

另外，如图3.2所示，翅片隔板或者扁管形式的隔板中，各面板上均可以设置有穿孔，从而将各个流体通道连通。应当注意的是，本实用新型穿孔并不是只能设置于V形翅片隔板，也可以设置于其他任意形状的可用隔板。

对于上述翅片隔板，由于流体通道直接接触电池（即冷却换热介质直接接触电池），因此，翅片隔板并不必须是导热材料，但优选为导热材料。

以上各种技术方案中，换热介质均与软包电池直接接触换热；故其相对于现有技术，换热效率有显著的提高。

以上软包电池与隔板组合形成的电池***中，隔板发挥了重要的作用，一方面可以分隔和支撑软包电池，提高电池包***的机械强度和刚度；另一方面组织换热介质流场、强化换热。

以上优选地，也可采用胶粘剂将隔板和软包电池之间粘接起来。这样，一方面可以进一步提高动力电池包内部的机械强度，另一方面可以减小隔板和软包之间接触热阻，有利于热量更高效地传递到隔板上并散发到换热介质中。

参照图4.1-图4.2，本实用新型中，主板设有多个插口，电极极耳3从所述插口内伸出，并且所述插口与电极极耳之间密封，本实施例中，电池的密封顶边一同***到插口中，并进行密封。

插口可以是均匀分布，如图4.1，但是也可以根据情况按照区域进行排布，如图4.2，形成多个插口区。

壳体6设有流体入口和出口（图中未显示），流体可以作为换热介质，并且可以是电绝缘换热介质，如空气、变压器油、硅油，也可以是非电绝缘换热介质，如水、乙二醇/水（如体积比50/50）混合液、发动机冷却液、或防冻液等。并且，本实施例中，流体通道21从流体入口一端向流体出口一端逐步扩大。

上述实施例给出的是隔板之间仅设置一个电池的情况，但是本实用新型也可以用多个电池组成的电池单元来替换图1中的电池。如图5所示，隔板之间设置有两个并排设置的电池1。

另外，本实用新型中，各个电池单元之间，电池数量也可以不同，如在流体入口一端的电池单元中设置两个电池，在流体出口一端的电池单元中设置一个电池。

本实用新型中，由于流体通道直接与电池接触，翅片隔板可以仅作为支撑板存在，而无需是导热板，可以大大简化电池热控制装置的制备，或者为了进一步增强换热效果，翅片隔板也可以是导热材料。

通过主板插口将电池固定，另外，为了固定隔板，主板上也可以设有隔板插口，隔板上设有插头，或者通过绑扎、螺柱贯穿等方式，将隔板和电池之间的位置进行固定。

由于本实施例采用的电池优选为软包电池，软包电池本身的机械强度和刚度都较差，若直接应用于电动汽车动力电池***上，则不能满足抗振动要求。本实用新型采用在软包电池之间增加隔板（其中更优选为锯齿翅片）的技术方案，通过软包电池与翅片隔板的组合之后，本实用新型技术方案取得了显著的效果：一方面由于锯齿翅片对软包电池的分隔和支撑作用，电池包整体的抗振强度提高了；另一方面通过锯齿翅片组织冷却液流场、强化换热，且冷却液与软包电池直接接触换热，电池包可以以更大的电流对外输出功率而不会过热，其功率密度得到了显著提升。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (21)

1.一种电池热控制装置，包括：至少两个软包电池单元、翅片；

所述软包电池单元包含有一个或多个软包电池，软包电池单元与翅片间隔设置；所述翅片的至少部分表面与电池单元至少部分外表面直接接触，所述翅片隔开和支撑所述软包电池单元，所述翅片内设有流体通道；

所述电池热控制装置还包括主板，主板上设有插口，电池的极耳通过插口***到主板上；

所述电池热控制装置还包括壳体，壳体内部设有容纳腔室，软包电池单元与翅片均置于壳体的容纳腔室内，所述壳体还包括流体入口和流体出口；

所述主板位于所述壳体的容纳腔室内，并将所述容纳腔室隔开成为两个部分，第一部分容纳软包电池单元主体以及翅片，第二部分容纳电池极耳，所述第一部分和第二部分之间物理隔绝；

所述软包电池为扁平形状，所述扁平形状长度/厚度的值至少为10。

2.如权利要求1所述的电池热控制装置，所述电池热控制装置还包括换热介质，翅片将软包电池单元隔开，所述换热介质在软包电池单元之间的翅片中流动，并与软包电池单元直接接触换热。

3.如权利要求1所述的电池热控制装置，所述软包电池顶部形成密封顶边，软包电池的极耳从密封顶边伸出，所述密封顶边的至少部分也通过插口***到主板上。

4.如权利要求1所述的电池热控制装置，其中，包裹所述软包电池的密封膜材质是含氟聚合物；或者，所述密封膜包括绝缘层和绝缘层表面的金属箔，绝缘层仅设置于金属箔的内表面。

5.如权利要求1所述的电池热控制装置，其中，包裹所述软包电池的密封膜包括绝缘层和绝缘层表面的金属箔，绝缘层仅设置于金属箔的一个侧面。

6.一种电池热控制装置，包括：软包电池单元、隔板；

所述软包电池单元包括电池内芯以及、电池内芯外部包裹的将电池内芯密封的密封膜，所述隔板的至少部分表面与所述密封膜至少部分外表面直接接触，并且隔板内设有流体通道，所述隔板内流体通道与软包电池单元的密封膜直接接触；

电池热控制装置包括至少两个软包电池单元，软包电池单元与隔板间隔设置；

所述隔板为翅片结构隔板，各翅片之间依次连接，并且相邻翅片之间可以是平行或形成一角度，从而在相邻翅片之间形成所述流体通道；

所述密封膜材质是含氟聚合物；或者，所述密封膜包括绝缘层和绝缘层表面的金属箔，绝缘层仅设置于金属箔的内表面；

所述密封膜将所述软包电池单元四周密封，仅电池电极、或电极连接端口从所述密封膜中伸出；电池热控制装置还包括主板，所述主板上设有插口，所述电池从密封膜内伸出的部分通过插口***到主板上；

所述电池热控制装置还包括壳体，所述壳体内部设有容纳腔室，所述软包电池单元与隔板均置于所述壳体的容纳腔室内，所述壳体还包括流体入口和流体出口；

所述主板位于所述壳体的容纳腔室内，并将所述容纳腔室隔开成为两个部分，第一部分容纳软包电池单元主体以及隔板，第二部分容纳从所述密封膜伸出的电极和/或电极连接端口部分，所述第一部分和第二部分之间物理隔绝。

7.如权利要求6所述的电池热控制装置，其中所述密封膜在所述电池内芯顶部形成密封顶边，所述电极或者电极连接端口从所述密封顶边伸出，所述密封顶边的至少部分也通过所述插口***到主板上。

8.如权利要求6所述的电池热控制装置，其中所述密封膜为铝塑膜。

9.如权利要求6所述的电池热控制装置，还包括换热介质，换热介质在流体通道内流动并与软包电池单元直接接触换热，其中所述换热介质为水或者防冻液。

10.如权利要求1或6所述的电池热控制装置，其中所述翅片为平直翅片、或者锯齿翅片、或者波浪形翅片。

11.如权利要求1或6所述的电池热控制装置，其中所述软包电池单元与翅片组成的序列进行固定，固定方法是绑扎固定、或贯穿螺柱固定，或在壳体内通过卡件和/或扣合结构将软包电池单元和隔板固定于壳体内。

12.一种电池热控制装置，其特征在于，包括：电池单元、隔板；电池单元包括电池内芯以及、电池内芯外部包裹的将电池内芯密封的密封膜，所述隔板的至少部分表面与所述密封膜至少部分外表面直接接触，并且隔板内设有流体通道；

电池热控制装置包括至少两个电池单元，电池单元与隔板间隔设置；

所述隔板内流体通道与电池单元的密封膜直接接触；其中所述电池为扁平形状。

13.根据权利要求12所述的电池热控制装置，其特征在于，所述隔板包括两个平板，两个平板分别与一个电池单元的密封膜接触，两个平板之间设有连接在至少一个平板上的连接板，从而在两个平板之间形成流体通道。

14.根据权利要求12所述的电池热控制装置，其特征在于，所述隔板为翅片结构，各翅片之间依次连接，并且相邻翅片之间可以是平行或形成一角度，从而在相邻翅片之间形成所述流体通道。

15.根据权利要求12所述的电池热控制装置，其特征在于，所述隔板为锯齿翅片、平直翅片、波浪形翅片、V形翅片、梯形连接结构的翅片、倾斜翅片中的一种或几种。

16.根据权利要求12所述的电池热控制装置，其特征在于，所述密封膜包括绝缘层、绝缘层表面的金属箔，所述绝缘层设置在金属箔一个侧面。

17.根据权利要求12所述的电池热控制装置，其特征在于，所述密封膜将所述电池单元四周密封，仅电池电极、或电极连接端口从所述密封膜中伸出；电池热控制装置还包括主板，所述主板上设有插口，所述电池从密封膜内伸出的部分通过所述插口***到主板上。

18.根据权利要求17所述的电池热控制装置，其特征在于，所述电池热控制装置还包括壳体，所述壳体内部设有容纳腔室，所述电池单元与隔板均置于所述壳体的容纳腔室内，所述壳体还包括流体入口和流体出口。

19.根据权利要求18所述的电池热控制装置，其特征在于，所述主板位于所述壳体的容纳腔室内，并将所述容纳腔室隔开成为两个部分，第一部分容纳电池单元主体以及隔板，第二部分容纳从所述密封膜伸出的电极和/或电极连接端口部分，所述第一部分和第二部分之间物理隔绝。

20.根据权利要求12所述的电池热控制装置，其特征在于，所述的电池热控制装置还包括换热介质，所述换热介质为水、或者防冻液；所述换热介质在流体通道中流动并与电池直接接触换热。

21.根据权利要求12或16所述的电池热控制装置，其特征在于，所述密封膜包括绝缘层、绝缘层表面的金属箔，所述绝缘层仅设于金属箔的内表面。

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