电池柔性液冷散热结构以及电源装置论文和设计-史忠山

全文摘要

本实用新型公开了一种电池柔性液冷散热结构以及电源装置。该电池柔性液冷散热结构包括柔性液冷管、进液接头以及出液接头，所述柔性液冷管具有用于供流体流通的液流通道，所述柔性液冷管的管壁具有弹性，所述柔性液冷管的管壁的厚度为0.1mm‑0.2mm，当所述液流通道内充满流体时，所述柔性液冷管的管壁能够膨胀形变以用于与电池子模组进行贴合，所述进液接头以及所述出液接头分别连接在所述柔性冷却管的两端且均与所述液流通道连通。电池柔性液冷散热结构能够提升电池换热的均匀性、减少成本，同时增加电池寿命。该电源装置的换热的均匀性好。

主设计要求

1.一种电池柔性液冷散热结构，其特征在于，包括柔性液冷管、进液接头以及出液接头，所述柔性液冷管具有用于供流体流通的液流通道，所述柔性液冷管的管壁具有弹性，所述柔性液冷管的管壁的厚度为0.1mm-0.2mm，当所述液流通道内充满流体时，所述柔性液冷管的管壁能够膨胀形变以与电池子模组进行贴合，所述进液接头以及所述出液接头分别连接在所述柔性液冷管的两端且均与所述液流通道连通。

设计方案

2.根据权利要求1所述的电池柔性液冷散热结构，其特征在于，所述柔性液冷管呈扁平状。

3.根据权利要求1所述的电池柔性液冷散热结构，其特征在于，所述柔性液冷管包括相对设置的第一侧壁及第二侧壁和相对设置的第三侧壁及第四侧壁，所述第一侧壁及所述第二侧壁位于所述液冷管的宽度方向，所述第三侧壁及所述第四侧壁位于所述液冷管的厚度方向；

所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的第一厚度小于所述液流通道内充满流体时的第二厚度。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的电池柔性液冷散热结构，其特征在于，所述柔性液冷管为热塑性塑料管、热塑性弹性体管或者高弹性橡胶软管。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的电池柔性液冷散热结构，其特征在于，所述进液接头与所述出液接头均为塑料宝塔接头。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的电池柔性液冷散热结构，其特征在于，所述柔性液冷管的数量为多个，各个所述柔性液冷管的两端均分别连接有所述进液接头以及所述出液接头，多个所述进液接头相互连通，多个所述出液接头相互连通。

7.根据权利要求6所述的电池柔性液冷散热结构，其特征在于，所述电池柔性液冷散热结构还包括进液管以及出液管；多个所述进液接头均与所述进液管连通，多个所述出液接头均与所述出液管连通。

8.一种电源装置，其特征在于，包括电池子模组以及权利要求1-7任意一项所述的电池柔性液冷散热结构；

所述电池子模组包括多个单体电池，多个所述单体电池呈一列状分布，所述电池子模组的数量为多个，相邻的两个所述电池子模组之间具有冷却间隔，

所述柔性液冷管穿过所述冷却间隔以绕设在相邻的所述电池子模组之间，当所述液流通道内充满流体时，所述柔性液冷管的管壁膨胀形变以与相邻的所述电池子模组的表面贴合，实现对所述电池子模组进行温控。

9.根据权利要求8所述的电源装置，其特征在于，所述电池柔性液冷散热结构的数量为多个，多个所述电池柔性液冷散热结构在电池子模组的高度方向上依次顺序分布，在电池子模组的高度方向上，所述进液接头与所述出液接头交替分布。

10.根据权利要求8或9所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括散热部件，所述散热部件串联在所述进液接头与所述出液接头之间，所述散热部件用于对来自所述出液接头的流体进行散热。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及动力电池或储能电池热管理技术领域，特别是涉及一种电池柔性液冷散热结构以及电源装置。

背景技术

在动力电池和储能电池热管理技术领域，常用的散热手段就是风冷和液冷两种方式，动力电池出于续航里程的需求和有限体积的限制，多采用高密度部署方式，电池采用储能密度高的三元锂电池和磷酸铁锂电池，电池的部署密度也异常高，风冷方式已不适用电池的有效控温，多采用液冷散热结构。电池的外形主要有18650柱状结构和长方体结构，三元锂电池多采用柱状18650电池结构，而磷酸铁锂电池多采用长方体砖块结构。

针对柱状结构的电池，传统的液冷散热方式是采用铝扁管弯曲流道结构，这种方式中，两排电池放入一个弯曲的间隙内，电池只有一侧与铝扁管有少量接触面积，且为保证电池与液冷铝扁管紧密贴合，在扁管与上需要贴一层导热胶垫。铝扁管方案，受限于空间因素，铝扁管材质不能做到太厚，所以耐弯折次数少，需要一次成型，成品率受弯折工艺影响，成本较高，同时铝的焊接也是一个工艺难题，铝扁管的平整度及适应性差，电池与铝扁管接触面积小，需要导热胶垫实现电池与铝扁管的紧密接触，造成单体电池本身温度分布差异较大，对单体电池的寿命不利。

针对砖块状的电池，电池的正负极在电池的一侧，电池底部没有电极，可以作为散热面，通常采用的液冷方式是在电池底部有一块大的液冷板，将电池成排放在冷板上。液冷板方案只有电池底部与冷板接触，电池顶部没有冷却装置，造成电池上下温差较大，同样对单体电池的寿命影响较大。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够提升电池换热的均匀性、减少成本，同时增加电池寿命的电池柔性液冷散热结构以及电源装置。

一种电池柔性液冷散热结构，包括柔性液冷管、进液接头以及出液接头，所述柔性液冷管具有用于供流体流通的液流通道，所述柔性液冷管的管壁具有弹性，所述柔性液冷管的管壁的厚度为0.1mm-0.2mm，当所述液流通道内充满流体时，所述柔性液冷管的管壁能够膨胀形变以与电池子模组进行贴合，所述进液接头以及所述出液接头分别连接在所述柔性液冷管的两端且均与所述液流通道连通。

在其中一个实施例中，所述柔性液冷管呈扁平状。

在其中一个实施例中，所述柔性液冷管包括相对设置的第一侧壁及第二侧壁和相对设置的第三侧壁及第四侧壁，所述第一侧壁及所述第二侧壁位于所述液冷管的宽度方向，所述第三侧壁及所述第四侧壁位于所述液冷管的厚度方向；

所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的第一厚度小于所述液流通道内充满流体时的第二厚度。

在其中一个实施例中，所述柔性液冷管的厚度为0.3mm-0.8mm。

在其中一个实施例中，所述柔性液冷管为热塑性塑料管、热塑性弹性体管或者高弹性橡胶软管。

在其中一个实施例中，所述进液接头为塑料宝塔接头。

在其中一个实施例中，所述出液接头为塑料宝塔接头。

在其中一个实施例中，所述柔性液冷管的数量为多个，各个所述柔性液冷管的两端均分别连接有所述进液接头以及所述出液接头，多个所述进液接头相互连通，多个所述出液接头相互连通。

在其中一个实施例中，所述电池柔性液冷散热结构还包括进液管以及出液管；多个所述进液接头均与所述进液管连通，多个所述出液接头均与所述出液管连通。

一种电源装置，包括电池子模组以及所述的电池柔性液冷散热结构；

所述电池子模组包括多个单体电池，多个所述单体电池呈一列状分布，所述电池子模组的数量为多个，相邻的两个所述电池子模组之间具有冷却间隔，

在其中一个实施例中，所述电池柔性液冷散热结构的数量为多个，多个所述电池柔性液冷散热结构在电池子模组的高度方向上依次顺序分布，在电池子模组的高度方向上，所述进液接头与所述出液接头交替分布。

在其中一个实施例中，所述电源装置还包括散热部件，所述散热部件串联在所述进液接头与所述出液接头之间，所述散热部件用于对来自所述出液接头的流体进行散热。

上述电池柔性液冷散热结构能够提升电池换热的均匀性、减少成本，同时增加电池寿命。本实用新型的电池柔性液冷散热结构可提升电池与柔性液冷管的接触面积，减小电池与柔性液冷管道的接触热阻，提升电池换热的均匀性，换热效果的提升可进一步提升电池的充放电性能和电池的寿命，同时降低使用成本，包括材料成本和工艺成本。上述电池柔性液冷散热结构对电池的排列方式没有要求，可以最大限度的利用空间，只要电源装置的相邻的两个所述电池子模组之间具有有0.5mm-0.8mm的间隙即可实现安装。

本实用新型的电池柔性液冷散热结构中的柔性液冷管的管壁具有弹性，柔性液冷管的管壁的厚度为0.1mm-0.2mm，柔性液冷管在流体的压力下，如吹气球般发生膨胀，以实现填满电池子模组之间的间隙，与电池子模组的表面紧密贴合。柔性液冷管的管壁的厚度为0.1mm-0.2mm，热阻比较小，既可以保证不漏液，也可以减小刮伤，同时能满足遭受运动冲击而不破裂。柔性液冷管成本低，管路可以大规模生产，不需要弯折加工，不需要外加导热胶垫和簧片来增加接触紧密性，可实现低成本高效液冷，同时，柔性液冷管占用空间小，可以使电池部署密度最大化，而不影响散热管路的部署、结构强度和流通性等特征。柔性液冷管的管壁的厚度优选为0.1mm-0.2mm。柔性液冷管的管壁的厚度不宜过大也不宜过小，当柔性液冷管的管壁的厚度的过大时，则柔性液冷管难以发生膨胀形变，导致很难与电池单体的外表面完全贴合，当柔性液冷管的管壁的厚度的过小时，则柔性液冷管的安全性能显著降低，如会发生破裂的风险增大。

上述电池柔性液冷散热结构的出液接头以及进液接头均采用塑料宝塔接头，与外部的软管通过卡箍固定连接即可，连接快速、易于操作。塑料宝塔接头与供液主管之间采用软管相连，既保证密封性，又可减少安装难度，还能提升冷却系统的抗冲击性。

上述电源装置采用电池柔性液冷散热结构能够实现提升电池换热的均匀性，减小散热器制作成本，同时增加电池寿命的目的。

附图说明

图1为一实施例所述的电源装置的俯视示意图；

图2为图1所示的电源装置的侧面示意图；

图3为图1所示的电源装置的中的电池柔性液冷散热结构示意图；

图4为另一实施例所述的电源装置的俯视示意图；

图5为图4所示的电源装置的中的电池柔性液冷散热结构示意图；

图6为另一实施例所述的电源装置的俯视示意图。

附图标记说明

10：电源装置；100：电池子模组；110：单体电池；200：电池柔性液冷散热结构；210：柔性液冷管；220：出液接头；230：进液接头；240：进液管； 250：出液管；300：供液主管；400：出液主管；500：软管；600：散热部件； 610：第一散热管；620：第二散热管；630：散热器；640：输送泵。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接固定在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和\/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1所示，本实用新型一实施例提供了一种电源装置10，其包括电池子模组100以及电池柔性液冷散热结构200。

电池子模组100包括多个单体电池110，多个单体电池110呈一列状分布。

电池子模组100的数量为多个，相邻的两个电池子模组100之间具有冷却间隔，

参见图3及图5所示，上述的电池柔性液冷散热结构200包括柔性液冷管 210、进液接头230以及出液接头220。柔性液冷管210具有用于供流体流通的液流通道，柔性液冷管210的管壁具有弹性，柔性液冷管210的管壁的厚度为 0.1mm-0.2mm。

柔性液冷管210采用蛇形结构穿过冷却间隔以绕设在相邻的电池子模组100 之间，当液流通道内充满流体时，柔性液冷管210的管壁膨胀形变以与相邻的电池子模组100的表面贴合，实现对电池子模组100进行温控。进液接头230 用于通过软管500与供液主管300连通，出液接头220通过软管500与出液主管400连通，如此形成循环。

参见图1及图3所示，当电池单体为圆柱形形状时，柔性液冷管210能膨胀呈波浪形状并贴合进入相邻的电池单体之间的间隙内。参见图4及图5所示，当电池单体为方块形状时，柔性液冷管210能膨胀基本呈扁平的形状并贴合在相邻的两个电池子模组100之间。

优选地，电池柔性液冷散热结构200的数量为多个，多个电池柔性液冷散热结构200在电池子模组100的高度方向上依次顺序分布，在电池子模组100 的高度方向上，进液接头230与出液接头220交替分布。

例如，参见图2所示，可在电池子模组100的高度方向上采用上、下两根柔性液冷管210进行蛇形形状绕设，上、下两根柔性液冷管210的进液方向、出液方向相反，也即上、下两根柔性液冷管210的进液接头230与出液接头220 交替分布，以使得冷热流体交替流过电池子模组100，提升电池子模组100的冷却均温性，减小电池子模组100间的温差。

参见图4所示，当电源装置10的电池子模组100的数量较多时，可以设置多个电池柔性液冷散热结构200。多个电池柔性液冷散热结构200的进液接头 230都连接供液主管300，多个电池柔性液冷散热结构200的出液接头220都连接出液主管400。整个电源装置10的多个电池柔性液冷散热结构200联机，采用三级并联结构，同级之间为并联关系，最大限度保证单体电池110间的冷却均匀性。

进液接头230以及出液接头220分别连接在柔性液冷管210的两端且均与液流通道连通。

本实用新型的电池柔性液冷散热结构200中的柔性液冷管210的管壁具有弹性，柔性液冷管210的管壁的厚度为0.1mm-0.2mm，柔性液冷管210在流体的压力下，如吹气球般发生膨胀，以实现填满电池子模组100之间的间隙，与电池子模组100的表面紧密贴合。柔性液冷管210的管壁的厚度为0.1mm-0.2mm，热阻比较小，既可以保证不漏液，也可以减小刮伤，同时能满足遭受运动冲击而不破裂。柔性液冷管210成本低，管路可以大规模生产，不需要弯折加工，不需要外加导热胶垫和簧片来增加接触紧密性，可实现低成本高效液冷，同时，柔性液冷管210占用空间小，可以使电池部署密度最大化，而不影响散热管路的部署、结构强度和流通性等特征。

进一步地，柔性液冷管210的管壁的厚度优选为0.1mm-0.2mm。柔性液冷管 210的管壁的厚度不宜过大也不宜过小，当柔性液冷管210的管壁的厚度的过大时，则柔性液冷管210难以发生膨胀形变，导致很难与电池单体110的外表面完全贴合，当柔性液冷管210的管壁的厚度的过小时，则柔性液冷管的安全性能显著降低，如会发生破裂的风险增大。

可选地，柔性液冷管210呈扁平状。

进一步地，柔性液冷管210包括相对设置的第一侧壁及第二侧壁和相对设置的第三侧壁及第四侧壁。第一侧壁及第二侧壁位于柔性液冷管210的宽度方向，宽度方向为图2中所示的柔性液冷管210的高度方向，也即竖直方向，第三侧壁及第四侧壁位于液冷管的厚度方向，厚度方向为图1中所示的相邻的两个电池子模组100之间的间隙方向。第一侧壁与第二侧壁之间的第一厚度小于液流通道内充满流体时的第二厚度，需要说明的是，第一侧壁与第二侧壁之间的第一厚度为柔性液冷管210在相邻的两个电池子模组100之间的间隙方向上的尺寸，第二厚度也即相邻的两个电池子模组100之间的间隙尺寸。

可理解，在其他实施例中，柔性液冷管210的结构和形状不限于上面，柔性液冷管210的结构和形状还可以是扁平的柱状结构，或者其他宽度比厚度大的长条形的带有通道的结构。

在一具体示例中，柔性液冷管210的厚度为0.3mm-0.8mm，柔性液冷管210 的宽度为0.5mm-5mm。例如，柔性液冷管210的厚度为0.5mm，柔性液冷管210 的宽度为2mm。

在一具体示例中，柔性液冷管210为热塑性塑料管、热塑性弹性体管或者高弹性橡胶软管，另外，柔性液冷管210也可采用其它材质，满足结构强度、耐热性，薄壁特性即可。柔性液冷管的材料硬度按所述顺序逐渐减小，具体示例分别为PC、聚氨酯弹性体、硅橡胶。本实用新型中的柔性液冷管210由于所要求液冷管壁更薄，热塑性塑料管和热塑性弹性体之类的材料也可以满足需求。

进一步地，参见图1所示，进液接头230为塑料宝塔接头。上述电池柔性液冷散热结构200的进液接头230采用塑料宝塔接头，与外部的软管500通过卡箍固定连接即可，连接快速、易于操作。塑料宝塔接头与供液主管300之间采用软管500相连，既保证密封性，又可减少安装难度，还能提升冷却系统的抗冲击性。

进一步地，出液接头220为塑料宝塔接头。上述电池柔性液冷散热结构200 的出液接头220采用塑料宝塔接头，与外部的软管500通过卡箍固定连接即可，连接快速、易于操作。塑料宝塔接头与供液主管300之间采用软管500相连，既保证密封性，又可减少安装难度，还能提升冷却系统的抗冲击性。

在一具体示例中，柔性液冷管210的数量为多个，各个柔性液冷管210的两端均分别连接有进液接头230以及出液接头220，多个进液接头230相互连通，多个出液接头220相互连通。

在一具体示例中，电池柔性液冷散热结构200还包括进液管240以及出液管250；多个进液接头230均与进液管240连通，多个出液接头220均与出液管 250连通。

参见图6所示，在另一实施例中，所述电源装置10还包括散热部件600。

散热部件600串联在进液接头230与出液接头220之间，散热部件600用于对来自出液接头220的流体进行散热。

具体地，散热部件600包括第一散热管610、第二散热管620、输送泵630 以及散热器640。进液接头230连通于第一散热管610，出液接头220连通所述第二散热管620。第一散热管610与第二散热管620通过散热器630连通，散热器630用于对来自第二散热管620内的流体进行散热；输送泵640设在第一散热管610或者第二散热管620上。

进一步地，散热器640可以是散热风扇。不难理解，散热器640还可以是其他形式的散热设备。

上述电源装置10在安装时，包括如下步骤：

先将各个电池单体110放在电池包的固定卡槽的相应的位置中，每一列的多个电池单体110组成电池子模组，相邻的电池子模组之间具有冷却间隔，然后将柔性液冷管210塞入各个相邻电池子模组之间的冷却间隔内，此时，柔性液冷管210绕设呈蛇形，柔性液冷管210的两端分别与出液接头220、进液接头 230连接固定，安装简便，各个进液接头230再通过软管500与进液管240连接，各个出液接头220再通过软管500与出液管250连接，进液管240再与供液主管300连接，出液管250再与出液主管400连接，当电池柔性液冷散热结构200有多个时，多个进液接头230均与进液管240连通，多个出液接头220均与出液管250连通。

上述电源装置10在使用时，从供液主管300内流入冷却液，冷却液流经各个柔性液冷管210，通过柔性液冷管210的管壁对相应的电池单体110进行热交换冷却，再通过出液接头220、出液管250流出至出液主管400内。

上述电池柔性液冷散热结构200能够批量标准化生产，同时能够提升电池换热的均匀性，减小散热器制作成本，同时增加电池寿命。本实用新型的电池柔性液冷散热结构200可提升电池与柔性液冷管210的接触面积，减小电池与柔性液冷管210道的接触热阻，提升电池换热的均匀性，换热效果的提升可进一步提升电池的充放电性能和电池的寿命，同时降低使用成本，包括材料成本和工艺成本。上述电池柔性液冷散热结构200对电池的排列方式没有要求，可以最大限度的利用空间，只要电源装置10的相邻的两个电池子模组100之间具有有0.5mm-0.8mm的间隙即可实现安装。

上述电源装置10采用电池柔性液冷散热结构200能够实现提升电池换热的均匀性，减小散热器制作成本，同时增加电池寿命的目的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

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