CN216903112U - 用于新能源电池模组的均温装置及均温*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于新能源电池模组的均温装置及均温***，属于新能源设备技术领域。其中均温装置包括均温底座、热管结构和TEC芯片。均温底座上具有承载平面，承载平面上具有U形沟槽和大端凹槽。热管结构包括U形管和矩形大端，U形管固定安装于U形沟槽中，矩形大端固定安装于大端凹槽中，U形管具有与承载平面平齐的第一上接触面，矩形大端具有第二上接触面，TEC芯片贴合在第二上接触面上。结构简单，能够提高对电池盒中电池模组散热降温的均一性和可靠性，同时减小占用体积。

Description

用于新能源电池模组的均温装置及均温***

技术领域

本实用新型涉及新能源设备技术领域，特别涉及一种用于新能源电池模组的均温装置及均温***。

背景技术

目前新能源电池能量储存性能越来越高，在使用过程中因高倍率的充放电，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。因此在通常在用于储存新能源电池的电池盒内也需要做好散热降温设计以提高电池模组的使用寿命。

在相关技术中，通常采用在电池盒的多个模组间隙之间设置液冷板或者液冷箱结构，并在其内部通常集成设置冷却水换热管，通过与新能源汽车等用电终端中的冷却水箱等供水机构相连接，通过冷却水的流动与发热的电池模组进行热交换，实现散热降温。

采用相关技术中的散热降温设计，由于其做为液冷管路中的冷却水换热管具有一定的直径，占用空间较大，导致电池盒以及电池模组整体占用面积增大。同时多个模组之间的冷板通常需要纵向设置，冷却水换热管为了保证散热效果也需要弯曲布置，导致冷却水在流动过程中的流阻较大，无法保证冷却水的流速和经过电池模组各处的流量均一。而专门为此设置增压泵来提高流速又会导致整体成本提高，难以做到流量、流阻以及均温性能的兼顾，导致散热降温性能较低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种用于新能源电池模组的均温装置及均温***，结构简单，能够提高对电池盒中电池模组散热降温的均一性和可靠性，同时减小占用体积。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用于新能源电池模组的均温装置，包括：

均温底座，所述均温底座上具有用于承载电芯的承载平面，所述承载平面上具有U形沟槽和大端凹槽，所述U形沟槽的两端与所述大端凹槽连通；

热管结构，包括U形管和矩形大端，所述U形管的两端与所述矩形大端连通，所述U形管固定安装于所述U形沟槽中，所述矩形大端固定安装于所述大端凹槽中，所述U形管和所述矩形大端内部填充有相变工质且内壁上具有毛细结构，所述U形管具有与所述承载平面平齐的第一上接触面，所述矩形大端具有与所述承载平面平行的第二上接触面；

TEC芯片，所述TEC芯片贴合在所述第二上接触面上，所述TEC芯片用于与电池管理***电连接。

可选地，所述均温装置包括多个所述热管结构，多个所述热管结构的所述矩形大端并列间隔布置，所述均温底座上具有与多个所述热管结构一一对应的多组所述U形沟槽和所述大端凹槽。

可选地，所述承载平面上具有限位挡板，所述限位挡板与所述承载平面垂直连接，所述限位挡板围绕多组所述U形沟槽设置。

可选地，所述限位挡板与所述均温底座可拆卸连接。

可选地，所述均温底座内部具有管状流道，所述管状流道平行于所述承载平面且与多个所述热管结构的所述矩形大端相贴。

可选地，所述均温底座包括多个所述管状流道，多个所述管状流道沿水平方向依次并列布置。

可选地，所述第一上接触面上涂布有导热硅脂层。

可选地，所述U形管与所述U形沟槽钎焊连接，所述矩形大端与所述大端凹槽钎焊连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种均温***，包括前述第一方面所述的用于新能源电池模组的均温装置，还包括电池管理***、继电器、供电单元和控制电路单元，所述电池管理***、所述继电器、所述供电单元和所述TEC芯片依次电连接，所述电池管理***和所述控制电路单元电连接。

可选地，所述供电单元为低温锂离子电池或者超级电容。

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：

通过将均温底座设置在新能源电池模组的电池盒底部，在将电芯放入到电池盒中并设置在承载平面上后，U形管可以通过第一上接触面与电芯的底部的平整接触。而位于U形管旁侧的矩形大端的第二上接触面上则贴合有TEC芯片。当新能源电池模组在工作时电芯温度超过设定阈值时，可以利用电池管理***通过控制电路向TEC芯片提供直流电流，使TEC芯片与第二上接触面制冷，进而使整个矩形大端成为热管结构的冷凝端。填充于热管结构内的相变工质，如沸点较低的丙酮或其他易挥发液态工质在流动到U形管中吸收电芯m放出的热量后蒸发成气体，高温气态工质会向温度较低的矩形大端中流动并在矩形大端内降温重新变回液态，所放出的热量则可以通过TEC芯片或者设置在矩形大端远离电芯的一侧的水冷或风冷结构排走。而变回低温液态的工质在内壁毛细结构的作用重新向靠近热源的U形管中流动，形成散热循环。采用该均温装置，相比相关技术中传统采用的在电池模组的电芯间隙中设置冷板利用水冷进行散热降温。其在电芯m的底部设置与TEC芯片相结合的热管结构，与电芯的接触面更加平整，热传导效率更高，能够提高对电池盒中电池模组散热降温的均一性和可靠性，同时减小占用体积。

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一种用于新能源电池模组的均温装置的立体结构***图；

图2是本实用新型实施例提供的一种用于新能源电池模组的均温装置的装配结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种用于新能源电池模组的均温装置的局部结构剖视图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种均温底座的立体结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的限位挡板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种均温底座的俯视结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的均温***的控制结构框图。

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，通常采用在电池盒的多个模组间隙之间设置液冷板或者液冷箱结构，并在其内部通常集成设置冷却水换热管，通过与新能源汽车等用电终端中的冷却水箱等供水机构相连接，通过冷却水的流动与发热的电池模组进行热交换，实现散热降温。

采用相关技术中的散热降温设计，由于其做为液冷管路中的冷却水换热管具有一定的直径，占用空间较大，导致电池盒以及电池模组整体占用面积增大。同时多个模组之间的冷板通常需要纵向设置，冷却水换热管为了保证散热效果也需要弯曲布置，导致冷却水在流动过程中的流阻较大，无法保证冷却水的流速和经过电池模组各处的流量均一。而专门为此设置增压泵来提高流速又会导致整体成本提高，难以做到流量、流阻以及均温性能的兼顾，导致散热降温性能较低。

图1是本实用新型实施例提供的一种用于新能源电池模组的均温装置的立体结构***图。图2是本实用新型实施例提供的一种用于新能源电池模组的均温装置的装配结构示意图。图3是本实用新型实施例提供的一种用于新能源电池模组的均温装置的局部结构剖视图。图4是本实用新型实施例提供的另一种均温底座的立体结构示意图。图5是本实用新型实施例提供的限位挡板的结构示意图。图6是本实用新型实施例提供的另一种均温底座的俯视结构示意图。如图1至6所示，通过实践，本申请人提供了一种用于新能源电池模组的均温装置，包括均温底座1、热管结构2和TEC芯片3。

其中，均温底座1上具有用于承载电芯m的承载平面11，承载平面11上具有U形沟槽111和大端凹槽112，U形沟槽111的两端与大端凹槽112连通。

热管结构2包括U形管21和矩形大端22，U形管21的两端与矩形大端22连通。U形管21固定安装于U形沟槽111中，矩形大端22固定安装于大端凹槽112中，U形管21和矩形大端22内部填充有相变工质且内壁上具有毛细结构。U形管21具有与承载平面11平齐的第一上接触面211，矩形大端22具有与承载平面11平行的第二上接触面221。

TEC芯片3贴合在第二上接触面221上，TEC芯片3用于与电池管理***4电连接。

在本实用新型实施例中，均温底座1可以设置在新能源电池模组的电池盒底部，其用于承载电芯m的呈在平面11朝上。承载平面11上成型开设的U形沟槽111和大端凹槽112内配套固定安装有热管结构2，其中沿水平方向延伸设置的U形管21具有与承载平面11相平齐的第一上接触面211。在将电芯m放入到电池盒中并设置在承载平面11上后，U形管21可以通过第一上接触面211与电芯m的底部的平整接触。而位于U形管旁侧的矩形大端22的第二上接触面221上则贴合有TEC(Thermo Electric Cooler，半导体制冷器)芯片3。当新能源电池模组在工作时电芯m温度超过设定阈值时，可以利用电池管理***4通过控制电路向TEC芯片3提供直流电流，使TEC芯片3与第二上接触面221制冷，进而使整个矩形大端22成为热管结构2的冷凝端。填充于热管结构2内的相变工质，如沸点较低的丙酮或其他易挥发液态工质在流动到U形管21中吸收电芯m放出的热量后蒸发成气体，高温气态工质会向温度较低的矩形大端22中流动并在矩形大端22内降温重新变回液态，所放出的热量则可以通过TEC芯片3或者设置在矩形大端22远离电芯m的一侧的水冷或风冷结构排走。而变回低温液态的工质在内壁毛细结构的作用重新向靠近热源的U形管21中流动，形成散热循环。采用该均温装置，相比相关技术中传统采用的在电池模组的电芯间隙中设置冷板利用水冷进行散热降温。其在电芯m的底部设置与TEC芯片3相结合的热管结构2，与电芯m的接触面更加平整，热传导效率更高，能够提高对电池盒中电池模组散热降温的均一性和可靠性，同时减小占用体积。

示例性地，在本实用新型实施例中，通过设置TEC芯片3，在冬季外界环境温度较低，新能源电池模组在工作时电芯m温度低于正常工作的温度阈值时。也可以利用电池管理***4通过控制电路向TEC芯片3提供反向的直流电流，使TEC芯片3与第二上接触面221制热，进而使整个矩形大端22成为热管结构2的发热端。在矩形大端22中蒸发为高温气态的工质在流向U形管21中后热量会被温度相对较低的电芯m吸收从而提高电芯温度保证电池模组正常运行。温度降低后的液态工质则会重新流动到矩形大端22中实现循环。

可选地，均温装置包括多个热管结构2，多个热管结构2的矩形大端22并列间隔布置，均温底座1上具有与多个热管结构2一一对应的多组U形沟槽111和大端凹槽112。示例性地，在本实用新型实施例中，通过沿水平方向在均温底座上并列设置多个热管结构2，可以实现对均温底座1上并列放置的多个电芯m进行一一对应散热均温，进一步提高对电池盒中电池模组散热降温的均一性和可靠性，同时提高散热均温的效率。

可选地，承载平面11上具有限位挡板113，限位挡板113与承载平面11垂直连接，限位挡板113围绕多组U形沟槽111设置。示例性地，在本实用新型实施例中，根据承载平面11上所要承载的电芯m数量和尺寸设置有围绕多组U形沟槽111的限位挡板113。限位挡板113围绕限定出供电芯m放置的容纳空间，在安装电芯m时，可以对电芯m进行导向，使电芯m能够准确放置到对应的U形管21上方与第一上接触面211接触。同时在工作时也可以对电芯m起到一定的限位作用，避免因振动等因素发生相对晃动，提高了均温装置的装配稳定性。

可选地，限位挡板113与均温底座1可拆卸连接。示例性地，在本实用新型实施例中，限位挡板113上具有插接凸起1131，均温底座1的承载平面11上具有与插接凸起1131相匹配的插接凹槽114。限位挡板113和均温底座1通过插接凸起1131和插接凹槽114对应配合安装，结构简单，拆装方便，进一步提高了均温装置的实用性。

可选地，均温底座1内部具有管状流道12，管状流道12平行于承载平面11且与多个热管结构2的矩形大端22相贴。示例性地，在本实用新型实施例中，通过设置横穿均温底座1内部且与矩形大端22相贴的管状流道12。可以通过向管状流道12中通入不同温度的冷却水，与位于矩形大端22中的相变工质进行换热，带走经过换热的相变工质所散发的热量，或者对相变工质进行加热，实现辅助液冷降温或者升温。在某些特定工况下，也可以单独通过管状流道12实与热管结构2进行换热，实现对电芯m的散热均温，进一步提高了均温装置的散热均温能力以及实用性。

可选地，均温底座1包括多个管状流道12，多个管状流道12沿水平方向依次并列布置。示例性地，在本实用新型实施例中，通过沿水平方向并列布置多个管状流道12形成口琴管式的液冷流道结构，能够在提高与热管结构2的换热接触面积，提高换热效率的同时，保证液冷流体的均一性。

可选地，第一上接触面211上涂布有导热硅脂层212。示例性地，在本实用新型实施例中，通过在第一上接触面211与涂布一层导热硅脂层212，进一步提高U形管21与电芯m的底部之间的热传导效率，进而提高均温装置的换热均温效率。

可选地，U形管21与U形沟槽111钎焊连接，矩形大端22与大端凹槽112钎焊连接。示例性地，在本实用新型实施例中，通过将热管结构2与均温底座1通过钎焊呈一体结构，能够提高均温装置的整体机械强度。同时钎焊还具有接头表面光洁，气密性好，形状和尺寸稳定，生产效率高的优点，能够进一步提高均温装置的实用性。

图7是本实用新型实施例提供的均温***的控制结构框图。包括如图1至图6的用于新能源电池模组的均温装置，该均温***还包括电池管理***4、继电器5、供电单元6和控制电路单元7，电池管理***4、继电器5、供电单元6、控制电路单元7和TEC芯片3依次电连接，电池管理***4于控制电路单元7电连接。示例性地，在本实用新型实施例中，通过设置智能化的BMS(Battery Management System)电池管理***4，可以利用其采集模组对电芯m的工作温度进行采集。当新能源电池模组在工作时电芯m温度超过设定阈值时，电池管理***4控制继电器5吸合，供电单元6电路导通并向TEC芯片3提供直流电流，使TEC芯片3与第二上接触面221制冷，进而使整个矩形大端22成为热管结构2的冷凝端。填充于热管结构2内的相变工质，如沸点较低的丙酮或其他易挥发液态工质在流动到U形管21中吸收电芯m放出的热量后蒸发成气体，高温气态工质会向温度较低的矩形大端22中流动并在矩形大端22内降温重新变回液态，所放出的热量则可以通过TEC芯片3或者设置在矩形大端22远离电芯m的一侧的水冷或风冷结构排走。而变回低温液态的工质在内壁毛细结构的作用重新向靠近热源的U形管21中流动，形成散热循环。

而在在冬季外界环境温度较低，新能源电池模组在工作时电芯m温度低于正常工作的温度阈值时。电池管理***4控制继电器5吸合，供电单元6电路导通并向TEC芯片3提供直流电流，同时电池管理***4通过控制电路单元7管理电流反向流动，使TEC芯片3与第二上接触面221制热，进而使整个矩形大端22成为热管结构2的发热端。在矩形大端22中蒸发为高温气态的工质在流向U形管21中后热量会被温度相对较低的电芯m吸收从而提高电芯温度保证电池模组正常运行。温度降低后的液态工质则会重新流动到矩形大端22中实现循环。

而当电芯m温度满足工作范围时，电池管理***4断开继电器5和控制电路单元7。

采用该均温***，相比相关技术中传统采用的在电池模组的电芯间隙中设置冷板利用水冷进行散热降温。其在电芯m的底部设置与TEC芯片3相结合的热管结构2，与电芯m的接触面更加平整，热传导效率更高，能够提高对电池盒中电池模组散热降温的均一性和可靠性，同时减小占用体积。同时利用电池管理***4对电池模组的均温散热实现自动监控和控制，减轻了对新能源电池模组的维护难度，充分节省了人力资源和时间成本

示例性地，在本实用新型实施例中，供电单元6为低温锂离子电池或者超级电容。可以根据新能源电池模组的具体使用环境配置不同的供电单元6进行均温***的供电，本实用新型实施例在此不作限定。

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)

1.一种用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，包括：

均温底座(1)，所述均温底座(1)上具有用于承载电芯(m)的承载平面(11)，所述承载平面(11)上具有U形沟槽(111)和大端凹槽(112)，所述U形沟槽(111)的两端与所述大端凹槽(112)连通；

热管结构(2)，包括U形管(21)和矩形大端(22)，所述U形管(21)的两端与所述矩形大端(22)连通，所述U形管(21)固定安装于所述U形沟槽(111)中，所述矩形大端(22)固定安装于所述大端凹槽(112)中，所述U形管(21)和所述矩形大端(22)内部填充有相变工质且内壁上具有毛细结构，所述U形管(21)具有与所述承载平面(11)平齐的第一上接触面(211)，所述矩形大端(22)具有与所述承载平面(11)平行的第二上接触面(221)；

TEC芯片(3)，所述TEC芯片(3)贴合在所述第二上接触面(221)上，所述TEC芯片(3)用于与电池管理***(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，所述均温装置包括多个所述热管结构(2)，多个所述热管结构(2)的所述矩形大端(22)并列间隔布置，所述均温底座(1)上具有与多个所述热管结构(2)一一对应的多组所述U形沟槽(111)和所述大端凹槽(112)。

3.根据权利要求2所述的用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，所述承载平面(11)上具有限位挡板(113)，所述限位挡板(113)与所述承载平面(11)垂直连接，所述限位挡板(113)围绕多组所述U形沟槽(111)设置。

4.根据权利要求3所述的用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，所述限位挡板(113)与所述均温底座(1)可拆卸连接。

5.根据权利要求2所述的用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，所述均温底座(1)内部具有管状流道(12)，所述管状流道(12)平行于所述承载平面(11)且与多个所述热管结构(2)的所述矩形大端(22)相贴。

6.根据权利要求5所述的用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，所述均温底座(1)包括多个所述管状流道(12)，多个所述管状流道(12)沿水平方向依次并列布置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，所述第一上接触面(211)上涂布有导热硅脂层(212)。

8.根据权利要求1至6任一项所述的用于新能源电池模组的均温装置，其特征在于，所述U形管(21)与所述U形沟槽(111)钎焊连接，所述矩形大端(22)与所述大端凹槽(112)钎焊连接。

9.一种均温***，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的用于新能源电池模组的均温装置，所述均温***还包括电池管理***(4)、继电器(5)、供电单元(6)和控制电路单元(7)，所述电池管理***(4)、所述继电器(5)、所述供电单元(6)和所述TEC芯片(3)依次电连接，所述电池管理***(4)和所述控制电路单元(7)电连接。

10.根据权利要求9所述的用于新能源电池模组的均温***，其特征在于，所述供电单元(6)为低温锂离子电池或者超级电容。

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