电池冷却装置及电池包的制作方法

1.本发明涉及电池热管理技术领域，具体而言，涉及一种电池冷却装置及电池包。


背景技术：

2.目前国内在电池包热管理技术方面，依然沿用单面换热液冷板技术，单面换热的方式效率较低。在发明人所知的现有技术中，具有针对方形电池的多面换热的液冷模块，在方形电池的多面布设液冷板，液冷板内部设置流道，冷却液在流道中流动，对方形电池进行换热，相比于单面换热的方式，多面换热的效率更高，但是冷却液在流道中流动的形式为层流，换热效率还是无法保证。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种电池冷却装置及电池包，能够解决采用现有冷却装置导致换热效率无法保证的问题。
4.为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种电池冷却装置，包括：冷却单元，冷却单元包括：内环板，内环板的内壁围成容纳腔，容纳腔被构造为能够容纳电池；外板组件，包括外环板，外环板围绕内环板设置，外环板的内壁与内环板的外壁围成冷却腔；至少一个第一隔板，位于冷却腔内，第一隔板将冷却腔分隔为至少两个主流道，主流道被构造为能够流通冷却液，第一隔板上开设有连通通道，相邻的主流道通过连通通道连通；以及扰流组件，位于主流道内。
5.进一步地，扰流组件包括第一扰流件和第二扰流件，同一个主流道内的第一扰流件和第二扰流件相对设置，两者之间形成扰流流道。
6.进一步地，沿冷却液的流动方向，扰流流道的流通面积先减小后增大。
7.进一步地，扰流流道包括收缩段和扩大段，沿冷却液的流动方向，收缩段和扩大段依次设置，收缩段的竖直方向的宽度逐渐减小，扩大段的竖直方向的宽度逐渐扩大，收缩段的长度大于或等于扩大段的长度。
8.进一步地，相邻两个主流道内，其中一个主流道内的冷却液通过连通通道分流，其中另一个主流道内的冷却液通过连通通道汇流。
9.进一步地，外环板上开设有入流口和出流口，入流口开设在外环板的第一侧壁上，出流口开设在外环板的第二侧壁上，第一侧壁与第二侧壁相对设置。
10.进一步地，冷却液从入流口流向出流口的路径包括第一路径和第二路径，第一路径和第二路径均位于冷却腔内，第一路径占用冷却腔的比例大于第二路径占用冷却腔的比例，外板组件还包括第二隔板，第二隔板位于冷却腔内，第二隔板隔断第二路径，以使冷却液仅沿第一路径流动。
11.进一步地，外板组件还包括引流板，引流板的第一侧与第二隔板保持预定距离，两者之间形成折弯流道，引流板的第二侧与外环板的第二侧壁连接，且高于出流口，引流板、内环板的内壁、第二隔板和外环板的内壁形成绕行流道，冷却液依次沿引流板的第一面、折
弯流道和引流板的第二面流动至出流口处。
12.进一步地，冷却单元为矩形，入流口和出流口相对设置，两者位于同一高度。
13.进一步地，冷却单元设置为多个，沿冷却液的流动方向，相邻的冷却单元中，前一个冷却单元的出流口与后一个冷却单元的入流口重合，前一个冷却单元的外环板的第一侧壁与后一个冷却单元的第二侧壁重合。
14.为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种电池包，包括电池以及上述的电池冷却装置，电池位于容纳腔内，内环板的内壁与电池的外壁贴合。
15.应用本发明的技术方案，电池位于容纳腔内，由于内环板的环形结构，使得电池的多个面能够与内环板的内壁接触或贴合，使得电池的多个面能够与冷却腔内的冷却液进行换热，相比于单面换热的换热效率更高。第一隔板用于形成主流道，主流道的容积小于冷却腔的容积，在主流道内设置扰流组件，当冷却液在主流道中流动冲击至扰流组件上时，扰流组件改变冷却液的流动形式，使冷却液形成湍流，增强冷却液的换热效果，能够保证相对较高的换热效率。
附图说明
16.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了本发明的实施例的电池冷却装置的左视图；
18.图2示出了本发明的图1的a-a的剖视图；
19.图3示出了本发明的图2的电池冷却装置的冷却单元的剖视图；
20.图4示出了本发明的实施例的电池冷却装置的纵截面图；
21.图5示出了本发明的图1的b-b的剖视图；以及
22.图6示出了图4或图5的电池冷却装置的扰流组件的纵截面图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.10、冷却单元；11、内环板；121、外环板；122、第二隔板；123、引流板；124、入流口；125、出流口；13、第一隔板；131、连通通道；14、扰流组件；141、第一扰流件；142、第二扰流件；15、主流道；20、入流管；30、出流管。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
26.参见图1至图6所示，本发明提供了一种电池冷却装置，包括冷却单元10，冷却单元10包括：内环板11，内环板11的内壁围成容纳腔，容纳腔被构造为能够容纳电池；外板组件，包括外环板121，外环板121围绕内环板11设置，外环板121的内壁与内环板11的外壁围成冷却腔；至少一个第一隔板13，位于冷却腔内，第一隔板13将冷却腔分隔为至少两个主流道15，主流道15被构造为能够流通冷却液，第一隔板13上开设有连通通道131，相邻的主流道15通过连通通道131连通；以及扰流组件14，位于主流道15内。
27.在本实施例中，电池的外表面贴合内环板11的内壁，由于内环板11为环形结构，使得电池的多个外表面都能够与内环板11的内壁贴合，主流道15内流通冷却液，冷却液依次
从一个主流道15和该主流道15的连通通道131流动至相邻的另一个主流道15内，冷却液在流动过程中，与电池的多个外表面进行换热，保证电池的工作温度在正常的温度范围内。扰流组件14位于主流道15内，冷却液在主流道15内流动的过程中，当冷却液冲击至扰流组件14上时，冷却液的流动形式从层流变为湍流，湍流形式下的冷却液处于无规则的乱流状态，冷却液波动剧烈，单位时间和单位面积内，湍流形式下的冷却液的换热效果优于层流形式下的冷却液的换热效果，因此，扰流组件14的设置，使得电池的外表面与湍流形式下的冷却液进行换热，换热效果更好，换热效率更高。
28.冷却腔的容积大，第一隔板13将冷却腔分隔为容积小的多个主流道15，每个主流道15内的冷却液能够对应与一小块面积的电池的外表面进行换热，保证每个主流道15内的冷却液能够实现最大程度的换热效果，并且每个主流道15内的冷却液同时与电池的外表面的各个部分进行换热，换热效率高。
29.在一个实施例中，每个主流道15的流通面积相同。
30.在图中未示出的一个实施例中，每个主流道15的流通面积全部不同或部分不同，电池发热量最大的外表面对应的主流道15的流通面积最大，电池发热量最小的外表面对应的主流道15的流通面积最小。
31.具体地，扰流组件14设置为多个，沿第一隔板13的长度方向分布。第一隔板13可以为实心板，也可以为空心板。第一隔板13的数量根据需求确定。冷却腔内的冷却液为循环流动。冷却液可以为水，也可以为低温的换热液体。
32.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，扰流组件14包括第一扰流件141和第二扰流件142，同一个主流道15内的第一扰流件141和第二扰流件142相对设置，两者之间形成扰流流道。
33.在本实施例中，第一扰流件141突出其对应的第一隔板13的表面，第二扰流件142突出其对应的第二隔板122的表面，扰流流道的流通面积小于主流道15的流通面积，冷却液从大流通面积流动至小流通面积的过程中，冲击至第一扰流件141和第二扰流件142的表面，流动方向被扰乱，形成湍流。
34.具体地，第一扰流件141可以为梯形、三角形、半圆形等各种满足要求的形状。第一扰流件141的形状与第二扰流件142的形状可以完全相同，也可以不同。以图3中标注的宽度方向为基准，第一扰流件141的宽度和第二扰流件142的宽度均与第一隔板13的宽度相同。
35.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，沿冷却液的流动方向，扰流流道的流通面积先减小后增大。
36.在本实施例中，冷却液从主流道15流动至扰流流道的过程中，由于扰流流道的流通面积小于主流道15的流通面积，因此，冷却液的流速变快；冷却液从先减小后增大的扰流流道流过，冷却液的流速先加快后减慢；冷却液从多个扰流流道依次流过，流速在加快、减慢、加快、减慢之间循环变化，增加冷却液的湍流效果。
37.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，扰流流道包括收缩段和扩大段，沿冷却液的流动方向，收缩段和扩大段依次设置，收缩段的竖直方向的宽度逐渐减小，扩大段的竖直方向的宽度逐渐扩大，收缩段的长度大于或等于扩大段的长度。
38.具体地，上述“竖直方向的宽度”的方向为图4中标注的高度方向，上述“长度”的方向为图4中标注的长度方向。
39.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，相邻两个主流道15内，其中一个主流道15内的冷却液通过连通通道131分流，其中另一个主流道15内的冷却液通过连通通道131汇流。
40.在本实施例中，冷却液在不同主流道15内通过分流、汇流、分流、汇流循环的形式流动，在汇流时，至少两股冷却液向同一位置汇聚，每两股冷却液彼此冲击、融合，再次增加湍流效果，进而提高换热效率。
41.具体地，相邻的两个第一隔板13中，其中一个第一隔板13的连通通道131为一个，且位于该第一隔板13的中心位置，其中另一个第一隔板13的连通通道131为两个，且分别位于该第一隔板13的两端。
42.在图中未示出的实施例中，相邻的两个第一隔板13中，其中一个第一隔板13的连通通道131为一个，且该连通通道131不位于该第一隔板13的中心位置，其中另一个第一隔板13的连通通道131为至少两个，连通通道131均匀或不均匀的分布在该第一隔板13上。
43.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，外环板121上开设有入流口124和出流口125，入流口124开设在外环板121的第一侧壁上，出流口125开设在外环板121的第二侧壁上，第一侧壁与第二侧壁相对设置。
44.在本实施例中，入流口124和出流口125直接开设在外环板121的侧壁上，外环板121的侧壁为板状结构，便于入流口124和出流口125的开设。
45.具体地，入流口124和出流口125均为贯穿外环板121的侧壁的通孔。
46.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，冷却液从入流口124流向出流口125的路径包括第一路径和第二路径，第一路径和第二路径均位于冷却腔内，第一路径占用冷却腔的比例大于第二路径占用冷却腔的比例，外板组件还包括第二隔板122，第二隔板122位于冷却腔内，第二隔板122隔断第二路径，以使冷却液仅沿第一路径流动。
47.在本实施例中，第二隔板122朝向入流口124的表面与入流口124保持预定距离，使得冷却液能从第二隔板122与入流口124之间的间隙进入主流道15内。通过第二隔板122的设置，使得冷却液能够从第一路径流动，进而使得冷却液能够流过大多数的主流道15，保证电池的大部分外表面均能够与冷却液进行换热，进而保证足够好的换热效果和足够快的换热效率。
48.第二隔板122的设置方式优选倾斜设置，冷却液从入流口124进入主流道15时，冲击至第二隔板122上，第二隔板122的倾斜表面起到引流的作用，并减弱冷却液的冲击力，防止第一隔板13被冷却液冲击损坏。
49.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，外板组件还包括引流板123，引流板123的第一侧与第二隔板122保持预定距离，两者之间形成折弯流道，引流板123的第二侧与外环板121的第二侧壁连接，且高于出流口125，引流板123、内环板11的内壁、第二隔板122和外环板121的内壁形成绕行流道，冷却液依次沿引流板123的第一面、折弯流道和引流板123的第二面流动至出流口125处。
50.在本实施例中，由于出流口125开设在第二侧壁上，冷却液在流过第二侧壁的主流道15后，不会流至第四侧壁的主流道15内，会直接从出流口125流出，因此设置引流板123，使冷却液流过第二侧壁的主流道15后，被引流板123的第一面引流至第四侧壁的主流道15内，再经过折弯流道后，被引流板123的第二面引流至出流口125处。通过第二隔板122和引
流板123的设置，使得冷却液能够流过所有主流道15，进而使得冷却液的流动路径覆盖整个冷却腔，保证电池与内环板11的内壁接触的所有面都能够与冷却液进行换热，进而保证足够好的换热效果和足够快的换热效率。
51.如图3所示，第四侧壁为外环板121的底壁。
52.具体地，如图3所示，引流板123的第一面为引流板123的上表面，引流板123的第二面为引流板123的下表面。引流板123与第一侧壁垂直。绕行流道为“c”型流道。
53.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，冷却单元10为矩形，入流口124和出流口125相对设置，两者位于同一高度。
54.在本实施例中，容纳腔为矩形腔，能够容纳例如刀片电池的方形电池，电池的四个侧面均与内环板11的内壁贴合，电池的四个侧面同时与冷却液进行换热，实现电池的多面换热，保证足够快的换热效率。
55.具体地，如图3和图4所示，入流口124与位于第一侧壁的最下侧的主流道15连通，出流口125与位于第二侧壁的最下侧的主流道15连通，冷却液从第一侧壁的最下侧的主流道15进入，并沿长度方向向上流动至第一侧壁的最上侧的主流道15，再从第三侧壁的最左侧的主流道15进入，并沿宽度方向向右流动至第三侧壁最右侧的主流道15，再从第二侧壁最上侧的主流道15进入，并沿长度方向向下流动至第二侧壁最下侧的主流道15，再依次从引流板123的上表面与内环板11的外壁形成的流道、折弯流道和引流板123下表面与外环板121的第四侧壁形成的流道流动至出流口125处。
56.引流板123的上表面与内环板11的外壁形成的流道以及引流板123下表面与外环板121的第四侧壁形成的流道均与图5所示的流道结构相同。
57.如图3所示，第一侧壁为外环板121的左侧壁，第二侧壁为外环板121的右侧壁，第三侧壁为外环板121的顶壁，第四侧壁为外环板121的底壁，第一侧壁、第三侧壁、第二侧壁和第四侧壁依次设置，形成外环板121。
58.参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，冷却单元10设置为多个，沿冷却液的流动方向，相邻的冷却单元10中，前一个冷却单元10的出流口125与后一个冷却单元10的入流口124重合，前一个冷却单元10的外环板121的第一侧壁与后一个冷却单元10的第二侧壁重合。
59.在本实施例中，入流口124和出流口125相对设置并位于同一高度，便于相邻的两个冷却单元10的入流口124和出流口125能够重合。通过上述设置，使得整个电池冷却装置的结构更加紧凑。
60.电池冷却装置还包括入流管20和出流管30，沿冷却液的流动方向，位于始端的冷却单元10的入流口124与入流管20连通，位于末端的冷却单元10的出流口125与出流管30连通。
61.在图中未示出的实施例中，入流管20和出流管30还与储液箱连通，储液箱具有制冷功能，入流管20、储液箱和出流管30形成冷却液循环路径。
62.本发明还提供了一种电池包，包括电池以及上述的电池冷却装置，电池位于容纳腔内，内环板11的内壁与电池的外壁贴合。
63.在本实施例中，电池包的电池冷却装置具有上述电池冷却装置的全部技术方案和全部技术效果，此处不再赘述。
64.从以上的描述中，可以看出，本发明的上述的实施例实现了如下技术效果：电池位于容纳腔内，由于内环板的环形结构，使得电池的多个面能够与内环板的内壁接触或贴合，使得电池的多个面能够与冷却腔内的冷却液进行换热，相比于单面换热的换热效率更高。第一隔板用于形成主流道，主流道的容积小于冷却腔的容积，在主流道内设置扰流组件，当冷却液在主流道中流动冲击至扰流组件上时，扰流组件改变冷却液的流动形式，使冷却液形成湍流，增强冷却液的换热效果，能够保证相对较高的换热效率。
65.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
66.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
67.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电池冷却装置，其特征在于，包括冷却单元(10)，所述冷却单元(10)包括：内环板(11)，所述内环板(11)的内壁围成容纳腔，所述容纳腔被构造为能够容纳电池；外板组件，包括外环板(121)，所述外环板(121)围绕所述内环板(11)设置，所述外环板(121)的内壁与所述内环板(11)的外壁围成冷却腔；至少一个第一隔板(13)，位于所述冷却腔内，所述第一隔板(13)将所述冷却腔分隔为至少两个主流道(15)，所述主流道(15)被构造为能够流通冷却液，所述第一隔板(13)上开设有连通通道(131)，相邻的所述主流道(15)通过所述连通通道(131)连通；以及扰流组件(14)，位于所述主流道(15)内。2.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述扰流组件(14)包括第一扰流件(141)和第二扰流件(142)，同一个所述主流道(15)内的所述第一扰流件(141)和所述第二扰流件(142)相对设置，两者之间形成扰流流道。3.根据权利要求2所述的电池冷却装置，其特征在于，沿所述冷却液的流动方向，所述扰流流道的流通面积先减小后增大。4.根据权利要求3所述的电池冷却装置，其特征在于，所述扰流流道包括收缩段和扩大段，沿所述冷却液的流动方向，所述收缩段和所述扩大段依次设置，所述收缩段的竖直方向的宽度逐渐减小，所述扩大段的竖直方向的宽度逐渐扩大，所述收缩段的长度大于或等于所述扩大段的长度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池冷却装置，其特征在于，相邻两个所述主流道(15)内，其中一个所述主流道(15)内的冷却液通过所述连通通道(131)分流，其中另一个所述主流道(15)内的冷却液通过所述连通通道(131)汇流。6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池冷却装置，其特征在于，所述外环板(121)上开设有入流口(124)和出流口(125)，所述入流口(124)开设在所述外环板(121)的第一侧壁上，所述出流口(125)开设在所述外环板(121)的第二侧壁上，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对设置。7.根据权利要求6所述的电池冷却装置，其特征在于，所述冷却液从所述入流口(124)流向所述出流口(125)的路径包括第一路径和第二路径，所述第一路径和所述第二路径均位于所述冷却腔内，所述第一路径占用所述冷却腔的比例大于所述第二路径占用所述冷却腔的比例，所述外板组件还包括第二隔板(122)，所述第二隔板(122)位于所述冷却腔内，所述第二隔板(122)隔断所述第二路径，以使所述冷却液仅沿所述第一路径流动。8.根据权利要求7所述的电池冷却装置，其特征在于，所述外板组件还包括引流板(123)，所述引流板(123)的第一侧与所述第二隔板(122)保持预定距离，两者之间形成折弯流道，所述引流板(123)的第二侧与所述外环板(121)的第二侧壁连接，且高于所述出流口(125)，所述引流板(123)、所述内环板(11)的内壁、所述第二隔板(122)和所述外环板(121)的内壁形成绕行流道，所述冷却液依次沿所述引流板(123)的第一面、所述折弯流道和所述引流板(123)的第二面流动至所述出流口(125)处。9.根据权利要求6所述的电池冷却装置，其特征在于，所述冷却单元(10)为矩形，所述入流口(124)和所述出流口(125)相对设置，两者位于同一高度。10.根据权利要求9所述的电池冷却装置，其特征在于，所述冷却单元(10)设置为多个，沿所述冷却液的流动方向，相邻的所述冷却单元(10)中，前一个所述冷却单元(10)的出流
口(125)与后一个所述冷却单元(10)的入流口(124)重合，前一个所述冷却单元(10)的外环板(121)的第一侧壁与后一个所述冷却单元(10)的第二侧壁重合。11.一种电池包，其特征在于，包括电池以及如权利要求1至10中任一项所述的电池冷却装置，所述电池位于所述容纳腔内，所述内环板(11)的内壁与所述电池的外壁贴合。

技术总结
本发明提供了一种电池冷却装置及电池包。该电池冷却装置包括：冷却单元，冷却单元包括：内环板，内环板的内壁围成容纳腔，容纳腔被构造为能够容纳电池；外板组件，包括外环板，外环板围绕内环板设置，外环板的内壁与内环板的外壁围成冷却腔；至少一个第一隔板，位于冷却腔内，第一隔板将冷却腔分隔为至少两个主流道，主流道被构造为能够流通冷却液，第一隔板上开设有连通通道，相邻的主流道通过连通通道连通；以及扰流组件，位于主流道内。本发明的技术方案的电池冷却装置能够解决采用现有冷却装置导致换热效率无法保证的问题。置导致换热效率无法保证的问题。置导致换热效率无法保证的问题。


技术研发人员：吕凯 童邦 曹明伟 邢勤勇
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/20