CN219658801U - 一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，包括：两通风箱体呈上下分布，两通风箱体通过连接机构固接，上方的通风箱体底面为上端板，下方的通风箱体顶面为下端板，上端板和下端板内设置有液冷结构，上端板和下端板相对面设置有若干固定机构，且上端板和下端板上位于两固定机构之间开设有若干空气流道，固定机构内分别卡接有单体电池，若干单体电池两侧通过汇流部电性连接；本实用新型实现了对单体电池四个面同时降温，增加了换热面积；多面冷却还降低了单体电池之间的温差，提高了集成度，从而提高了电池内部空间的利用率；并且利用液冷结构中的媒介对空气进行降温，提高了空冷的换热效率，进而提升了整体的换热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池包用冷却***技术领域，特别是涉及一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***。
背景技术
锂离子电池因具有较高的比容量、充放电性能好、循环寿命高等，综合性能优于其它类型电池，从而广泛应用于汽车、电子产品和储能领域。
为了大幅提高能量密度，电动汽车用动力电池包的内部结构更加紧密，缺乏足够有效散热空间，使电池在运行过程中产生大量的热量难以散失而导致电池温度升高。电池在高温状态下运行，不仅对电池的性能和寿命产生影响，还会由热失控引发安全问题。
电池的冷却***主要包括液冷板和管路等部件，其中传统液冷板通常位于电池包的底部或上部，采用单面冷却的方式对电池进行降温。单面冷却的方式容易导致以下问题：
(1)电池包的温差较大。
由于液冷板为单面冷却，因此在电池包冷却面对侧端的温度较高，尤其在大倍率充放电情况下，产热和散热造成温差较大。
(2)单侧冷却换热效率低。
由于液冷板单侧与电池包接触，仅能接触电池包的一侧，导致液冷板的换热效率受限。这样仅仅依靠电池的底部或顶部的面积去接触散热器，其散热效果仅能解决电池边缘部分的散热，而不能解决电池内部的散热，从而造成电池内部的温差很大，影响电池的使用寿命和安全。
(3)单一空气冷却换热效率低。
仅以空气为介质的空气冷却散热效果显然不能满足当前的散热要求。而且风冷受外界空气温度的影响很大，特别是在过热或过冷的天气条件下，传热效率急剧下降。
因此，亟需一种新型的动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***来解决上述问题，实现对单体电池四个面同时降温，增加了换热面积；多面冷却还降低了单体电池之间的温差，提高了集成度，从而提高了电池内部空间的利用率；并且利用液冷结构中的媒介对空气进行降温，提高了空冷的换热效率，进而提升了整体的换热效率。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，以解决现有技术存在的问题，实现了对单体电池四个面同时降温，增加了换热面积；多面冷却还降低了单体电池之间的温差，提高了集成度，从而提高了电池内部空间的利用率；并且利用液冷结构中的媒介对空气进行降温，提高了空冷的换热效率，进而提升了整体的换热效率。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案，包括：两通风箱体，两所述通风箱体呈上下分布，两所述通风箱体通过连接机构固接，上方的所述通风箱体底面为上端板，下方的所述通风箱体顶面为下端板，所述上端板和所述下端板内设置有液冷结构，所述上端板和所述下端板相对面设置有若干固定机构，且所述上端板和所述下端板上位于两所述固定机构之间开设有若干空气流道，所述固定机构内分别卡接有单体电池，若干单体电池两侧通过汇流部电性连接。
优选的，液冷结构包括液体冷却介质微通道，若干所述液体冷却介质微通道贯穿所述上端板和下端板侧面，若干所述液体冷却介质微通道的同一端为冷却介质入水口，若干所述液体冷却介质微通道的另一端为冷却介质出水口，若干所述液体冷却介质微通道均位于任意相邻两所述空气流道之间。
优选的，所述空气流道包括分别开设在所述上端板和所述下端板上的导流孔组，两所述导流孔组相对应设置，并且任意所述导流孔组之间设置有固定机构。
优选的，所述连接机构包括四个侧板，四个所述侧板的顶面分别和上端板底面边缘固接，四个所述侧板的底面分别和下端板的顶面边缘固接，其中与所述单体电池正极和负极靠近的两所述侧板上分别开设有一条形孔。
优选的，所述固定机构包括两顶部固定条，两所述顶部固定条固接在所述上端板的底面，且两所述顶部固定条之间卡接有单体电池两侧壁的顶部，所述单体电池两侧壁的底部卡接有两底部固定条，两所述底部固定条固接在下端板顶面。
优选的，所述汇流部包括正极汇流排，所述正极汇流排一侧固接在若干所述单体电池正极，所述正极汇流排的另一侧贯穿一所述条形孔，若干所述单体电池负极固接有负极汇流排的一侧，所述负极汇流排的另一侧贯穿另一所述条形孔。
优选的，两所述通风箱体设置为梯形结构，上方的所述通风箱体与所述正极汇流排同侧的侧壁设置为开放端，上方的所述通风箱体与所述负极汇流排同侧的侧壁设置为封闭端，下方的所述通风箱体与所述正极汇流排同侧的侧壁设置为封闭端，下方的所述通风箱体与所述负极汇流排同侧的侧壁设置为开放端，两所述通风箱体开放端截面积大于封闭端截面积。
本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型上下设置的两通风箱体之间通过连接机构固接，并且上端板、下端板以及周围的连接机构共同围成了用于盛放若干单体电池的电池仓，每一单体电池通过固定机构固定在电池仓内，设置的空气流道能够经过每一单体电池的侧壁，设置在下方的通风箱体用于将空气通过空气流道后将单体电池两纵向侧壁冷却，并将冷却后的空气导入上方的通风箱体内部后通入外界，通过设置在上端板和下端板内部的液冷结构能够对单体电池顶面及底面进行冷却，并且由于下端板内通入了液冷介质，降低了下方的通风箱体内温度，这就使得通入下方的通风箱体内的空气冷却，进而增强了空气冷却的效果，设置的汇流部用于将若干单体电池的正极或负极电性连接，便于电池的使用。本实用新型实现了对单体电池四个面同时降温，增加了换热面积；多面冷却还降低了单体电池之间的温差，提高了集成度，从而提高了电池内部空间的利用率；并且利用液冷结构中的媒介对空气进行降温，提高了空冷的换热效率，进而提升了整体的换热效率。
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为本实用新型一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***的***图；
图2为本实用新型中正极汇流排的结构示意图；
图3为图2中A的局部放大图；
图4为图2中B的局部放大图；
图5为本实用新型中顶部固定条的结构示意图；
图6为本实用新型中底部固定条的结构示意图；
其中，1、通风箱体；2、上端板；3、下端板；4、单体电池；5、液体冷却介质微通道；6、正极汇流排；7、负极汇流排；8、导流孔组；9、侧板；10、条形孔；11、顶部固定条；12、底部固定条。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参照图1-6，本实用新型提供一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，包括：两通风箱体1，两通风箱体1呈上下分布，两通风箱体1通过连接机构固接，上方的通风箱体1底面为上端板2，下方的通风箱体1顶面为下端板3，上端板2和下端板3内设置有液冷结构，上端板2和下端板3相对面设置有若干固定机构，且上端板2和下端板3上位于两固定机构之间开设有若干空气流道，固定机构内分别卡接有单体电池4，若干单体电池4两侧通过汇流部电性连接。
上下设置的两通风箱体1之间通过连接机构固接，并且上端板2、下端板3以及周围的连接机构共同围成了用于盛放若干单体电池4的电池仓，每一单体电池4通过固定机构固定在电池仓内，设置的空气流道能够经过每一单体电池4的侧壁，设置在下方的通风箱体1用于将空气通过空气流道后将单体电池4两纵向侧壁冷却，并将冷却后的空气导入上方的通风箱体1内部后通入外界，通过设置在上端板2和下端板3内部的液冷结构能够对单体电池4顶面及底面进行冷却，并且由于下端板3内通入了液冷介质，降低了下方的通风箱体1内温度，这就使得通入下方的通风箱体1内的空气冷却，进而增强了空气冷却的效果，设置的汇流部用于将若干单体电池4的正极或负极电性连接，便于电池的使用。本实用新型实现了对单体电池4四个面同时降温，增加了换热面积；多面冷却还降低了单体电池4之间的温差，提高了集成度，从而提高了电池内部空间的利用率；并且利用液冷结构中的媒介对空气进行降温，提高了空冷的换热效率，进而提升了整体的换热效率。
进一步优化方案，液冷结构包括液体冷却介质微通道5，若干液体冷却介质微通道5贯穿上端板2和下端板3侧面，若干液体冷却介质微通道5的同一端为冷却介质入水口，若干液体冷却介质微通道5的另一端为冷却介质出水口，若干液体冷却介质微通道5均位于任意相邻两空气流道之间。
设置的若干冷却介质微通道两端分别为冷却介质入水口以及冷却介质出水口，通过外界设置的循环装置(图中未示出)以及冷却装置(图中未示出)能够实现冷却介质微通道内的冷却液的流动，从而实现了通过水冷介质对若干单体电池4的上方及下方进行冷却；同时冷却介质微通道均位于单体电池4上方或下方，不和空气流道发生干扰的同时实现了对单体电池4顶面及底面精准换热。
进一步优化方案，空气流道包括分别开设在上端板2和下端板3上的导流孔组8，两导流孔组8相对应设置，并且任意导流孔组8之间设置有固定机构。
设置在下端板3上的导流孔组8用于将下方通风箱体1内通入的空气引入相邻两单体电池4之间，对单体电池4的两侧面进行散热，设置在上端板2上的导流孔组8用于将进入相邻两单体电池4之间的空气进行导入上方的通风箱体1内。
进一步优化方案，连接机构包括四个侧板9，四个侧板9的顶面分别和上端板2底面边缘固接，四个侧板9的底面分别和下端板3的顶面边缘固接，其中与单体电池4正极和负极靠近的两侧板9上分别开设有一条形孔10。
设置的四个侧板9将上下设置的两通风箱体1边缘固接，并与上端板2和下端板3一同围成用于盛放单体电池4的电池仓，分别设置在两侧板9上的两条形孔10用于将汇流部引出。
进一步优化方案，固定机构包括两顶部固定条11，两顶部固定条11固接在上端板的底面，且两顶部固定条11之间卡接有单体电池4两侧壁的顶部，单体电池4两侧壁的底部卡接有两底部固定条12，两底部固定条12固接在下端板3顶面。
两两对应设置固定条用于将单体电池4固定在上端板2和下端板3之间，避免单体电池4在电池仓内发生碰撞，设置的导流孔组8位于相邻两组固定条之间，避免了导流孔组8和单体电池4发生干涉。
进一步优化方案，汇流部包括正极汇流排6，正极汇流排6一侧固接在若干单体电池4正极，正极汇流排6的另一侧贯穿一条形孔10，若干单体电池4负极固接有负极汇流排7的一侧，负极汇流排7的另一侧贯穿另一条形孔10。
设置的正极汇流排6用于将电池仓内若干单体电池4正极固接，并且正极汇流排6贯穿了一侧板9上开设的条形孔10，并且设置的正极汇流排6周向侧壁和条形孔10内壁相互接触；设置的负极汇流排7用于将电池仓内若干单体电池4负极固接，并且负极汇流排7贯穿了另一侧板9上开设的条形孔10，并且设置的负极汇流排7周向侧壁和条形孔10内壁相互接触，这样的设置保证了在不影响正极汇流排6和负极汇流排7正常运行的同时保证了空气流道在侧板9处的气密性。
进一步优化方案，两通风箱体1设置为梯形结构，上方的通风箱体1与正极汇流排6同侧的侧壁设置为开放端，上方的通风箱体1与负极汇流排7同侧的侧壁设置为封闭端，下方的通风箱体1与正极汇流排6同侧的侧壁设置为封闭端，下方的通风箱体1与负极汇流排7同侧的侧壁设置为开放端，两通风箱体1开放端截面积大于封闭端截面积。
设置在下方的通风箱体1的开放端为空气进口，设置在上方的通风箱体1开放端为空气出口，并且由于通风箱体1梯形结构的设置，空气进口和空气出口的面积较大，进而增加了用于冷却单体电池4的空气流量，增强了空气冷却的换热效率。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型，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。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，其特征在于，包括：两通风箱体(1)，两所述通风箱体(1)呈上下分布，两所述通风箱体(1)通过连接机构固接，上方的所述通风箱体(1)底面为上端板(2)，下方的所述通风箱体(1)顶面为下端板(3)，所述上端板(2)和所述下端板(3)内设置有液冷结构，所述上端板(2)和所述下端板(3)相对面设置有若干固定机构，且所述上端板(2)和所述下端板(3)上位于两所述固定机构之间开设有若干空气流道，所述固定机构内分别卡接有单体电池(4)，若干所述单体电池(4)两侧通过汇流部电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，其特征在于：液冷结构包括液体冷却介质微通道(5)，若干所述液体冷却介质微通道(5)贯穿所述上端板(2)和所述下端板(3)侧面，若干所述液体冷却介质微通道(5)的同一端为冷却介质入水口，若干所述液体冷却介质微通道(5)的另一端为冷却介质出水口，若干所述液体冷却介质微通道(5)均位于任意相邻两所述空气流道之间。
3.根据权利要求2所述的一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，其特征在于：所述空气流道包括分别开设在所述上端板(2)和所述下端板(3)上的导流孔组(8)，两所述导流孔组(8)相对应设置，并且任意所述导流孔组(8)之间设置有固定机构。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，其特征在于：所述连接机构包括四个侧板(9)，四个所述侧板(9)的顶面分别和上端板(2)底面边缘固接，四个所述侧板(9)的底面分别和下端板(3)的顶面边缘固接，其中与所述单体电池(4)正极和负极靠近的两所述侧板(9)上分别开设有一条形孔(10)。
5.根据权利要求4所述的一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，其特征在于：所述固定机构包括两顶部固定条(11)，两所述顶部固定条(11)固接在所述上端板(2)的底面，且两所述顶部固定条(11)之间卡接有单体电池(4)两侧壁的顶部，所述单体电池(4)两侧壁的底部卡接有两底部固定条(12)，两所述底部固定条(12)固接在下端板(3)顶面。
6.根据权利要求5所述的一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，其特征在于：所述汇流部包括正极汇流排(6)，所述正极汇流排(6)一侧固接在若干所述单体电池(4)正极，所述正极汇流排(6)的另一侧贯穿一所述条形孔(10)，若干所述单体电池(4)负极固接有负极汇流排(7)的一侧，所述负极汇流排(7)的另一侧贯穿另一所述条形孔(10)。
7.根据权利要求6所述的一种动力电池用微通道液冷和空气冷的复合冷却***，其特征在于：两所述通风箱体(1)设置为梯形结构，上方的所述通风箱体(1)与所述正极汇流排(6)同侧的侧壁设置为开放端，上方的所述通风箱体(1)与所述负极汇流排(7)同侧的侧壁设置为封闭端，下方的所述通风箱体(1)与所述正极汇流排(6)同侧的侧壁设置为封闭端，下方的所述通风箱体(1)与所述负极汇流排(7)同侧的侧壁设置为开放端，两所述通风箱体(1)的开放端截面积大于封闭端截面积。
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