CN212412131U - 一种浸没式液冷电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浸没式液冷电池包。浸没式液冷电池包包括：壳体，壳体内设有至少一组电池组，电池组包括若干个沿第一方向间隔设置的电芯；电池组沿第二方向的两侧分别设置有进液腔和出液腔，第二方向与第一方向垂直；进液腔沿第一方向的两端中其中一端设置有进液口，出液腔沿第一方向的两端中与进液口相异的一端设置有出液口，以使冷却液从进液口进入进液腔，流经电池组后流入出液腔，并从出液口流出；均流板，设于进液腔与电池组之间，均流板沿第一方向设置，均流板上设置通液孔，通液孔处设置若干沿第二方向间隔设置的导流片。本实用新型提供一种加热/冷却效率高、均匀性好且结构简单的浸没式液冷电池包。

Description

一种浸没式液冷电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种浸没式液冷电池包。

背景技术

近年来随着新能源汽车市场的快速增长，跟电动汽车相关的技术也得到了快速发展。动力电池是电动汽车的核心部件之一，其性能好坏直接关系到汽车的工作状况。

电池在工作时内部通过发生剧烈的化学反应提供电能，在充放电过程中会产生大量的热量，导致电池温度上升，而电池温度又会直接影响电池的安全性、充放电容量和效率、循环寿命等性能，进而影响整车的工作性能。电池的最佳工作温度范围比较窄，一般在15℃-45℃之间，超出此范围的话电池的基本性能会出现明显下降，影响电池寿命和安全性。另外，单体电池通常需要成组才能满足使用需求，因此电池组温度的一致性也是电池发挥正常性能的重要保证。如果电池的冷却***不能及时、均匀地将热量有效地散出，会造成模组之间温度分布不一致，这样会加剧电池的内阻和容量不一致，对使用寿命带来负面影响，严重时会有安全隐患。

电池热管理技术就是在电池温度较高时进行有效散热，防止发生热失控事故，电池温度较低时进行预热，保证低温下电池正常工作，保证电池均温性，防止局部高温区电池性能过快衰减降低整体寿命。随着用户对电动车续航里程的期望越来越高，电池包的能量密度也随之提高，散热量增大，电池的热管理问题特别是高温散热问题的挑战越来越大。自然冷却、风冷方式已经逐渐不能满足散热功率需求，进而转变为目前常见的间接式液冷(包含制冷剂)，不管采用哪种冷却方式，它们的均温性由于结构原因一直是有待于改进的。

自然冷却就是靠自然风吹，结构简单、成本低、占用空间小，缺点是散热效率低，无法适应于大功率放电工况。风冷***结构简单、便于维护，但散热效率低，且温度均匀性不太好，防尘防水效果差。行业内运用和研究最多的就是液冷，通过在电池底部或者周围布置冷却板，实现电池和冷却液热交换，液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快，对提升电池组温度场一致性有一定的效果，但结构相对复杂，内部结构部件较多，对电池包能量密度有一定的局限作用。此外，由于底部冷却板与电池的接触面积有限，单电芯的温差还是较大，对电池本身的性能有影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种浸没式液冷电池包，以解决现有技术中电池包冷却装置加热/冷却效率低、均匀性差且结构复杂的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种浸没式液冷电池包，包括：

壳体，所述壳体内设有至少一组电池组，所述电池组包括若干个沿第一方向间隔设置的电芯；所述电池组沿第二方向的两侧分别设置有进液腔和出液腔，所述第二方向与所述第一方向垂直；所述进液腔沿所述第一方向的两端中其中一端设置有进液口，所述出液腔沿所述第一方向的两端中与所述进液口相异的一端设置有出液口，以使冷却液从所述进液口进入所述进液腔，流经所述电池组后流入所述出液腔，并从所述出液口流出；

均流板，设于所述进液腔与所述电池组之间，所述均流板沿所述第一方向设置，所述均流板上设置通液孔，所述通液孔内设置若干沿所述第一方向间隔设置的导流片。

在本实用新型一种可选的实施方式中，所述导流片包括位于所述进液腔中的第一部分，以及位于所述均流板与所述电池组之间的第二部分，所述第一部分向所述进液口倾斜，所述第二部分与所述电芯平行。

在本实用新型一种可选的实施方式中，所述进液腔及所述出液腔的截面均为楔形，所述进液腔的沿所述第一方向的两端中，设置所述进液口的一端较大，另一端较小，所述出液腔的沿所述第一方向的两端中，设置所述出液口的一端较大，另一端较小，楔形的所述进液腔及所述出液腔能使各所述电芯间流道的流阻和流量一致。

在本实用新型一种可选的实施方式中，还包括设置在所述壳体底部的底部支架，所述底部支架上设置有沿所述第二方向延伸的槽体，所述电芯卡在所述槽体内。

在本实用新型一种可选的实施方式中，还包括设置在所述壳体顶部的顶部横梁，所述顶部横梁沿所述第一方向设置，所述顶部横梁抵接在所述电芯的顶部。

在本实用新型一种可选的实施方式中，所述顶部横梁的截面为直角形，以使所述顶部横梁能卡在所述电芯的一角上。

在本实用新型一种可选的实施方式中，所述壳体包括托盘以及盖合在所述托盘上的上盖，所述底部支架设于所述托盘上，所述顶部横梁设于所述上盖上。

在本实用新型一种可选的实施方式中，每一所述电池组中，相邻两个所述电芯之间的间隙为2-6mm。

在本实用新型一种可选的实施方式中，所述电池组为多组，多组所述电池组沿所述第二方向间隔设置。

在本实用新型一种可选的实施方式中，相邻两组所述电池组之间的间隙为10-22mm。

本实用新型的有益之处在于：在电池包内设置了均流板，均流板上沿第一方向间隔设置了若干导流片，导流片能将冷却液导到电芯间的流道中，以提高电池包内各流道的流体流速及方向均一性，防止出现流动死区，改善整个电池包的温度均匀性；

用绝缘冷却液取代了现有的液冷结构中的间接式冷却板、导热垫、隔热垫以及模组壳体等结构件，结构简单紧凑，装配简单，电池包单位体积的能量密度提高；

电芯与冷却液直接接触，加热和冷却效率高，单电芯均温性比间接式冷却有明显改善；

绝缘冷却液充满电芯周围空间，当有个别电芯在出现热失控时，早期热量暂未累积，冷却液充当隔热垫和隔绝空气的作用，可以对热扩散起到抑制和降温的作用，为乘员预留更多安全逃生时间。

附图说明

图1是本实用新型中浸没式液冷电池包实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型中浸没式液冷电池包内部的俯视结构示意图；

图3是本实用新型中浸没式液冷电池包内部的立体结构示意；

图4是本实用新型中均流板实施例的结构示意图；

图5是本实用新型中底部支架实施例的结构示意图。

图中：

1、上盖；2、托盘；3、进液口；4、出液口；5、底部支架；51、槽体；52、挡边；6、冷却液；7、均流板；8、进液腔；9、出液腔；10、顶部横梁；11、电芯；12、第一间隙；13、第二间隙；14、导流片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型提供了一种浸没式液冷电池包，请参考图1至图4，浸没式液冷电池包括由上盖1和托盘2组成的壳体。壳体内设有至少一组电池组，请参考图3，本实用新型的一种实施方式中电池组为三组，每组电池组包括若干个沿第一方向间隔设置的电芯11，在其它实施例中，可以根据需要增加或减少电池组的数量，例如设置一组、两组电池组，或四组、五组电池组，在此不作限制。第一方向为附图中所示的Y方向，也就是前后方向。定义附图所示的X方向为第二方向，也就是左右方向，Z方向为上下方向。理所当然的是，X方向、Y方向、Z方向两两垂直。如图3所述，电芯11沿Y方向间隔设置，使得电芯11之间具有第一间隙12，第一间隙12作为电池包内的流道。在一种实施方式中，第一间隙12为2-6mm，进一步的，第一间隙12为3-5mm。多组电池组沿X方向间隔设置，相邻两组电池组之间的具有第二间隙13，第二间隙13为10-22mm，进一步的，第二间隙13为13-20mm。

请参考图2，电池组沿X方向的两侧分别设置有进液腔8和出液腔9，进液腔8上设置进液口3，出液腔9上设置出液口4。具体的，进液腔8沿Y方向的两端中其中一端设置有进液口3，出液腔9沿Y方向的两端中与进液口3相异的一端设置出液口4。图2所示中，进液腔8的后端设置进液口3，出液腔9的前端设置出液口4，冷却液6从进液口3进入进液腔8，从进液腔8流经电池组后流入出液腔9，并从出液口4流出，以使冷却液6对电芯11进行加热或冷却。具体的，当电池包处于较低的环境温度下时，电芯11温度较低，则通过冷却液6对电芯11进行加热，以使电芯11温度升高，达到理想的工作温度；当电池包处于较高的环境温度下或电芯11发热严重导致电池包升温时，电芯11温度较高，则通过冷却液6对电芯11进行冷却，以使电芯11温度下降，达到理想的工作温度。

请结合图2至图4，本实用新型的浸没式液冷电池还包括均流板7，如图2所示，均流板7设置在进液腔8与电池组之间，均流板7沿所述Y方向设置，均流板7的两端分别安装在外壳前后两端的侧壁上。请参考图4，均流板7上设置通液孔，以供冷却液6通过，使冷却液6从进液腔8流到电芯11处，通液孔内设置有若干导流片14，若干导流片14沿Y方向间隔设置。导流片14能将冷却液6导到电芯11间的流道中，以提高电池包内各流道的流体流速及方向均一性，防止出现流动死区，改善整个电池包的温度均匀性。在一种实施方式中，可以将导流片14与电芯11间的流道一一对应设置，每个流道对应一个导流片14。

本实用新型中，采用浸没式液冷方式，使电芯11浸没在冷却液6中，用绝缘冷却液6取代了现有的液冷结构中的间接式冷却板、导热垫、隔热垫以及模组壳体等结构件，结构简单紧凑，装配简单，电池包单位体积的能量密度提高；电芯11与冷却液6直接接触，加热和冷却效率高，单电芯11均温性比间接式冷却有明显改善；绝缘冷却液6充满电芯11周围空间，当有个别电芯11在出现热失控时，早期热量暂未累积，冷却液6充当隔热垫和隔绝空气的作用，可以对热扩散起到抑制和降温的作用，为乘员预留更多安全逃生时间。

请结合图2及图4，导流片14包括两部分，这两部分分别为位于进液腔8中的第一部分，以及位于均流板7与电池组之间的第二部分，也就是说，导流片14的两部分分别在均流板7的左右两侧，第一部分在左侧，第二部分在右侧。如图2所示，第一部分向进液口3倾斜，第二部分与电芯11平行，以将冷却液6导到电芯11间的流道中，将第一部分朝向进液口3倾斜、第二部分与电芯11平行设置具有较好的导流效果，能均匀的提高电池包内各流道的流体流速及方向均一性，防止出现流动死区，改善整个电池包的温度均匀性。

在一种实施方式中，导流片14可以通过在均流板7上冲压形成，在均流板7上冲压出导流片14，使得导流片14与均流板7一提成型，无需另外将两者安装在一起，简化了装配步骤，提升了电池包结构的整体性。

请参考图2，进液腔8及出液腔9的截面均为楔形，也就是说，进液腔8及出液腔9的在X方向与Y方向形成的平面内的投影为楔形，进液腔8的沿Y方向的两端中，设置进液口3的一端较大，另一端较小，出液腔9的沿Y方向的两端中，设置出液口4的一端较大，另一端较小。图2所示中，进液腔8的后端设置进液口3，所以进液腔8的后端大前端小，出液腔9的前端设出液口4，所以出液腔9的前端大后端小。以上楔形结构的进液腔8及出液腔9能使各电芯11间流道的流阻和流量一致，进而改善整个电池包的温度均匀性。

具体的，请参考图1，上盖1大致为矩形结构，包括五个侧壁，分别是前后两个侧壁、左右两个侧壁以及顶部侧壁，上盖1盖设在托盘2上，以形成电池包的内部容纳空间。请结合图2，进液腔8和出液腔9分别位于上盖1的左右两侧，将上盖1的左右两个侧壁均设置为与前后两个侧壁形成非直角的倾斜角度，即可使进液腔8和出液腔9形成楔形结构。如图2所示，电池组和均流板7均垂直于上盖1的前后两个侧壁，电池组中的电芯11则平行于上盖1的前后两个侧壁。

请参考图3及图5，浸没式液冷电池包还包括底部支架5，底部支架5设置在壳体底部，具体的，底部支架5设置在托盘2上，用于放置电芯11，如图5所示，底部支架5上设置有沿X方向延伸的槽体51，电芯11卡在槽体51内。槽体51为多条，每条槽体51从托盘2左端延伸到右端，多条槽体51沿前后方向间隔设置，槽体51之间的间隙即电芯11之间的第一间隙12。底部支架5上设置了电池组的区域的周围还设置有一圈挡边52，挡边52用于对电池组的外圈进行整体的限位，限定电芯11放置的范围，避免电芯11向外移动。

请参考图3，浸没式液冷电池包还包括顶部横梁10，顶部横梁10设置在壳体顶部，也就是说，顶部横梁10设置在上盖1上，顶部横梁10的两端分别固定在上盖1的前后两个侧壁上。顶部横梁10沿Y方向设置，顶部横梁10抵接在电芯11的顶部，用于对电芯11的顶部进行固定和限位。两条顶部横梁10配合用于固定一组电池组，两条顶部横梁10分别抵接在电池组的左右侧。结合底部支架5上槽体51对电芯11底部的固定和限位，即可实现整个电芯11的固定和限位了。

在一种实施方式中，如图3所示，顶部横梁10的截面为直角形，也就是说顶部横梁10在X方向和Z方向形成的平面上的投影为直角，以使顶部横梁10能卡在电芯11的一角上，顶部横梁10的内侧壁与电芯11的顶角处贴合，起到更好的限位和固定效果。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浸没式液冷电池包，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设有至少一组电池组，所述电池组包括若干个沿第一方向间隔设置的电芯(11)；所述电池组沿第二方向的两侧分别设置有进液腔(8)和出液腔(9)，所述第二方向与所述第一方向垂直；所述进液腔(8)沿所述第一方向的两端中其中一端设置有进液口(3)，所述出液腔(9)沿所述第一方向的两端中与所述进液口(3)相异的一端设置有出液口(4)，以使冷却液(6)从所述进液口(3)进入所述进液腔(8)，流经所述电池组后流入所述出液腔(9)，并从所述出液口(4)流出；

均流板(7)，设于所述进液腔(8)与所述电池组之间，所述均流板(7)沿所述第一方向设置，所述均流板(7)上设置通液孔，所述通液孔内设置若干沿所述第一方向间隔设置的导流片(14)。

2.根据权利要求1所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，所述导流片(14)包括位于所述进液腔(8)中的第一部分，以及位于所述均流板(7)与所述电池组之间的第二部分，所述第一部分向所述进液口(3)倾斜，所述第二部分与所述电芯(11)平行。

3.根据权利要求1所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，所述进液腔(8)及所述出液腔(9)的截面均为楔形，所述进液腔(8)的沿所述第一方向的两端中，设置所述进液口(3)的一端较大，另一端较小，所述出液腔(9)的沿所述第一方向的两端中，设置所述出液口(4)的一端较大，另一端较小，楔形的所述进液腔(8)及所述出液腔(9)能使各所述电芯(11)间流道的流阻和流量一致。

4.根据权利要求1所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，还包括设置在所述壳体底部的底部支架(5)，所述底部支架(5)上设置有沿所述第二方向延伸的槽体(51)，所述电芯(11)卡在所述槽体(51)内。

5.根据权利要求4所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，还包括设置在所述壳体顶部的顶部横梁(10)，所述顶部横梁(10)沿所述第一方向设置，所述顶部横梁(10)抵接在所述电芯(11)的顶部。

6.根据权利要求5所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，所述顶部横梁(10)的截面为直角形，以使所述顶部横梁(10)能卡在所述电芯(11)的一角上。

7.根据权利要求6所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，所述壳体包括托盘(2)以及盖合在所述托盘(2)上的上盖(1)，所述底部支架(5)设于所述托盘(2)上，所述顶部横梁(10)设于所述上盖(1)上。

8.根据权利要求1所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，每一所述电池组中，相邻两个所述电芯(11)之间的间隙为2-6mm。

9.根据权利要求1所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，所述电池组为多组，多组所述电池组沿所述第二方向间隔设置。

10.根据权利要求2所述的浸没式液冷电池包，其特征在于，相邻两组所述电池组之间的间隙为10-22mm。

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