CN218919028U - 一种用于电芯的冷媒冷却管及电芯成组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，提出了一种用于电芯的冷媒冷却管及电芯成组结构，包括水冷板、相态隔板和连接管，其中，水冷板中设置有流道，相态隔板允许气态冷媒穿过且能够隔绝液态冷媒，相态隔板在水冷板的内部固定有两个，两个相态隔板将流道分割为第一流道、第二流道和第三流道；连接管在水冷板上设置有三个，用于冷媒的输入及输出；本技术方案通过在水冷板中设置有相态隔板用于区分气态冷媒和液态冷媒，在第一流道和第三流道内的液态冷煤吸热气化后，能够穿过相态隔板进入第二流道并输出，如此一来，冷媒吸热后无需穿过水冷板的流道全程，不存在吸热能力降低的问题，从而有效的解决了现有水冷板散热效率低、电池模组均温性差的问题。

Description

一种用于电芯的冷媒冷却管及电芯成组结构

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种用于电芯的冷媒冷却管及电芯成组结构。

背景技术

动力电池作为新能源电动汽车的核心动力装置，其安全性能受到广泛的关注，动力电池通常由若干电池模组构成，为了保证电池的正常运行，降低电芯热失控的发生概率，需要对其设置热管理***，通常情况下，是在电池包内设置冷却组件，主要是水冷板，依靠水冷的方式对电池模组进行降温。

现有授权公告号为CN207690852U的实用新型专利，公开了一种应用于新能源领域动力电池技术领域的动力电池水冷结构，所述的动力电池水冷结构的电池本体包括多个电池模组，每相邻两个电池模组之间设置间隙部，每个间隙部内夹装一个垂直布置的水冷板，每个水冷板的一端端部通过一个模组支架与相邻的另一个水冷板的一端端部连接，每个水冷板的另一端端部通过另一个模组支架与相邻的另一个水冷板的另一端端部连接。

如上所述的技术方案，其采用了水冷板对电池模组进行散热降温，水冷板内的冷却水，需要走完冷却管路全程后流出，冷却水在刚进入管路时温度低，但随着行程越来越长，其温度会逐步提高，在管路中后段时吸热能力会显著降低，因此会导致电池散热不够均匀，电池模组均温性差，即水冷板进水端电池模组降温快，而水冷板出水端电池模组降温慢。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种散热均匀、能够保证电池模组均温性的冷媒冷却管及包括该冷媒冷却管的电芯成组结构。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一方面，本实用新型提供了一种冷媒冷却管，包括水冷板、相态隔板和连接管，其中，

水冷板内设置有流道；

相态隔板允许气态冷媒穿过且能够隔绝液态冷媒，相态隔板在水冷板的内部固定有两个，两个相态隔板呈纵向平行设置并将流道分割为第一流道、第二流道和第三流道；

连接管在水冷板上固定有三个，第一流道、第二流道和第三流道各与一个连接管相贯通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述连接管在水冷板的右端固定有一个，连接管在水冷板的左端固定有两个，水冷板右端的连接管与第二流道贯通，水冷板左端的两个连接管，一个与第一流道贯通，另一个与第三流道贯通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述水冷板呈长方体状，其内部的第一流道、第二流道和第三流道相平行且等高。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一流道和第三流道等宽，第二流道宽于第一流道和第三流道。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述相态隔板为憎水性复合碳气凝胶材质，其孔隙率为99％，孔隙大小为50nm。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述相态隔板的厚度为1～2毫米。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述水冷板的壁厚为0.3～1毫米。

更进一步优选的，所述水冷板的壁厚为0.5毫米。

另一方面，本实用新型提供了一种电芯成组结构，包括如上所述的冷媒冷却管。

在以上技术方案的基础上，优选的，包括电芯，所述电芯成列设置，冷媒冷却管抵持电芯的端面。

本实用新型的用于电芯的冷媒冷却管及电芯成组结构相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本装置中的水冷板，通过两个相态隔板将内部流道分为第一流道、第二流道和第三流道，相态隔板可以隔绝液态冷媒，并允许气态冷媒穿过，由此一来，在向第一流道和第三流道注入液态冷媒后，电池热量经水冷板传给液态冷媒后，液态冷媒吸热会立即变为气态冷媒穿过相态隔板进入第二流道内，并由第二流道输出并冷凝变回液态，而无需像水冷一样需要走完冷却管道全程，因此不存在吸热能力降低的问题，有效的提高了散热效率，以保证电池模组的均温性。

(2)本水冷板中相态隔板采用了憎水性气凝胶，气凝胶材质的相态隔板具有优良的隔热性能，因此第二流道内的热量不会以气凝胶作为介质传输至第一流道和第三流道内，可防止三个流道温度相互影响，以避免第一流道和第三流道升温影响散热。

(3)本水冷板中第一流道、第二流道和第三流道相平行设置，水冷板两侧各可设置一列电芯，与传统的水冷电芯布局无异，其在安装应用时，通用性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本实用新型的冷媒冷却管的立体图；

图2为本实用新型的冷媒冷却管的主视图；

图3为本实用新型的冷媒冷却管的左视图；

图4为本实用新型的冷媒冷却管的右视图；

图5为本实用新型的冷媒冷却管的右侧视角剖面图；

图6为本实用新型的冷媒冷却管的俯视视角剖面图；

图7为本实用新型的冷媒冷却管的半剖图；

图8为本实用新型的电芯成组结构的立体图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～8所示，本实用新型提出的冷媒冷却管，包括水冷板1、相态隔板2和连接管3。

如图1～7所示，其中，水冷板1内设置有流道101；相态隔板2允许气态冷媒穿过且能够隔绝液态冷媒，相态隔板2在水冷板1的内部固定有两个，两个相态隔板2呈纵向平行设置并将流道101分割为第一流道101a、第二流道101b和第三流道101c；连接管3在水冷板1上固定有三个，第一流道101a、第二流道101b和第三流道101c各与一个连接管3相贯通；

上述结构中，水冷板1用于接触电池模组，连接管3用于冷媒的输入及输出使用，第一流道101a和第三流道101c用于液态冷媒流通，电池模组的热量传递至水冷板1后，其内部的液态冷煤吸收热量相变为气态，气态冷媒会直接穿过相态隔板2进入第二流道101b中，经第二流道101b输出至冷凝设备转换为液态并进行循环，如此一来，本水冷板1中的液态冷媒无需像液冷水一样走完冷却管路全程，其吸热气化后，后续的液态冷媒进行补充即可，因此也就没有热传导效率降低的问题，能够始终保持吸热能力，以保证高效的散热效率，使得电池模组具有优良的均温性。

在本实施例中，作为一种优选方式，如图6和图7所示，所述连接管3在水冷板1的右端固定有一个，连接管3在水冷板1的左端固定有两个，水冷板1右端的连接管3与第二流道101b贯通，水冷板1左端的两个连接管3，一个与第一流道101a贯通，另一个与第三流道101c贯通；

上述结构中，水冷板1左端的两个连接管3用于液态冷媒输入，水冷板1右端的连接管3用于气态冷媒的输出，由于连接管3分两侧设置，因此在生产时，冷媒的输入管道和输出管道可以同时进行安装，有利于提高装配效率，且便于对管路进行区分；其次，由于连接管3的管口较小，其占用水冷板1的端部面积小，因此为了适应电池箱的布局要求，三个连接管3也可设置在水冷板1的同一端。

在本实施例中，作为一种优选方式，如图5所示，所述水冷板1呈长方体状，其内部的第一流道101a、第二流道101b和第三流道101c相平行且等高；

如此一来，水冷板1的两侧均可设置电池模组，以通过第一流道101a和第三流道101c内的液态冷媒进行散热，其可充分利用水冷板1的表面积，优化电池箱的空间利用率，为了适应具体的电池模组结构以及电池包箱体结构，在保证水冷板1能够将热量传递给液态冷媒的前提下，水冷板1也可设置为异形件以适应实际需求。

在本实施例中，作为一种优选方式，如图5所示，所述第一流道101a和第三流道101c等宽，第二流道101b宽于第一流道101a和第三流道101c；

由于液态冷媒在吸热后会相变为气态，其密度会减小，体积会膨胀，因此设置有较宽的第二流道101b以容纳第一流道101a和第三流道101c相变为气态的冷媒，提高冷媒流通的流畅性，当采用不同的冷媒时，根据冷媒的相变后体积变化不同，三个流道的宽度可根据实际情形进行调整。

在本实施例中，作为一种优选方式，所述相态隔板2为憎水性复合碳气凝胶材质，其孔隙率为99％，孔隙大小为50nm；

考虑到液态冷媒相变为气态后，穿过相态隔板2需要一定的压力，如果相态隔板2采用防水透气的微孔膜可能会因压力导致形变，且在水冷板1中安装柔性的微孔膜难度极高，因此气凝胶用作相态隔板2是优选的材料，其不但强度高不易形变，且能够承受一定的冷媒流通压力，可降低安装难度，其体积轻的特性也符合电池箱轻量化发展的需求；

相态隔板2的厚度参数，本实施例中根据憎水性气凝胶的特性给出优选值为1～2毫米，具体应用时，厚度参数可根据相态隔板2所采用的材质、承受的冷媒流通压力不同进行调整适用。

在本实施例中，作为一种优选方式，所述水冷板1的壁厚为0.3～1毫米，优选为0.5毫米；

水冷板1的具体壁厚参数，本实施例中给出的优选值为0.3～1毫米，具体应用时，根据散热及结构强度需求进行调整适用。

本实用新型还提供了一种电芯成组结构，包括上述的冷媒冷却管；

优选的，如图8所示，包括电芯4，所述电芯4成列设置，冷媒冷却管抵持电芯4的端面，在电芯4发热时，热量会传递至本冷媒冷却管，经其内部的液态冷媒相变以带走电池热量。

具体实施步骤：

本装置在使用时，水冷板1左端的两个连接管3用于连接液态冷媒输入管道，水冷板1右端的一个连接管3用于连接气态冷媒输出管道，输入管道和输出管道连接至冷凝设备，电芯4在布设时抵持电水冷板1，电芯4的热量会传输至水冷板1，第一流道101a和第三流道101c内的液态冷媒会吸热相变为气态，之后气态冷媒穿过相态隔板2进入第二流道101b内，经第二流道101b输出至冷凝设备，转化为液态后继续循环即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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)

1.一种用于电芯的冷媒冷却管，其特征在于：包括水冷板(1)、相态隔板(2)和连接管(3)，其中，

水冷板(1)内设置有流道(101)；

相态隔板(2)允许气态冷媒穿过且能够隔绝液态冷媒，相态隔板(2)在水冷板(1)的内部固定有两个，两个相态隔板(2)呈纵向平行设置并将流道(101)分割为第一流道(101a)、第二流道(101b)和第三流道(101c)；

连接管(3)在水冷板(1)上固定有三个，第一流道(101a)、第二流道(101b)和第三流道(101c)各与一个连接管(3)相贯通。

2.如权利要求1所述的冷媒冷却管，其特征在于：所述连接管(3)在水冷板(1)的右端固定有一个，连接管(3)在水冷板(1)的左端固定有两个，水冷板(1)右端的连接管(3)与第二流道(101b)贯通，水冷板(1)左端的两个连接管(3)，一个与第一流道(101a)贯通，另一个与第三流道(101c)贯通。

3.如权利要求2所述的冷媒冷却管，其特征在于：所述水冷板(1)呈长方体状，其内部的第一流道(101a)、第二流道(101b)和第三流道(101c)相平行且等高。

4.如权利要求3所述冷媒冷却管，其特征在于：所述第一流道(101a)和第三流道(101c)等宽，第二流道(101b)宽于第一流道(101a)和第三流道(101c)。

5.如权利要求1～4任意一项所述的冷媒冷却管，其特征在于：所述相态隔板(2)为憎水性复合碳气凝胶材质，其孔隙率为99％，孔隙大小为50nm。

6.如权利要求5所述的冷媒冷却管，其特征在于：所述相态隔板(2)的厚度为1～2毫米。

7.如权利要求6所述的冷媒冷却管，其特征在于：所述水冷板(1)的壁厚为0.3～1毫米。

8.如权利要求7所述的冷媒冷却管，其特征在于：所述水冷板(1)的壁厚为0.5毫米。

9.一种电芯成组结构，其特征在于：包括如权利要求1～8任意一项所述的冷媒冷却管。

10.如权利要求9所述的电芯成组结构，其特征在于：包括电芯(4)，所述电芯(4)成列设置，冷媒冷却管抵持电芯(4)的端面。

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