CN113948808A - 一种动力电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种动力电池系统，包括电池模组、冷却主板和冷却液，其中，冷却主板包括工字梁框架，工字梁框架的腹板内部设有冷却通道，且工字梁框架的腹板的侧面设有与冷却通道连通的冷却介质进口和冷却介质出口；冷却液从冷却介质进口流入冷却通道，并从冷却介质出口流出冷却通道；电池模组位于工字梁框架的腹板的外侧，且工字梁框架的上翼缘部分或者全部下表面位于电池模组上表面的上方，工字梁框架的下翼缘部分或者全部上表面位于电池模组下表面的下方。由此，冷却主板不仅能满足电池热管理的要求，还能充当动力电池系统中的结构件，提高了动力电池系统中的空间利用率。

Description

一种动力电池系统

技术领域

本发明实施例涉及电动车辆技术领域，尤其涉及一种动力电池系统。

背景技术

电动车辆以动力电池为能源，以电机驱动车轮行驶，在行驶过程中没有尾气排放。因此，新能源车辆相比于传统汽车对环境影响较小，具有很好的发展前景，适于推广使用。

动力电池系统是电动车辆的核心部件，是影响电动车辆续航里程和使用寿命的主要影响因素之一。随着动力电池能量密度的日益升高，动力电池的集成度也越来越高。动力电池在工作过程中伴随着复杂的化学反应，会释放大量热量，造成动力电池的温度上升。若动力电池无法及时冷却，其性能和使用寿命将会受到严重影响，所以需要冷却结构降低动力电池的温度。并且，在动力电池系统还包括支撑结构来安装动力电池。这些冷却结构和支撑结构占据了很大空间，使得动力电池系统内的空间利用率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供一种动力电池系统，用以克服现有技术中动力电池系统内的空间利用率较低。

本发明实施例提供一种动力电池系统，包括电池模组、冷却主板和冷却液，其中，冷却主板包括工字梁框架，工字梁框架的腹板内部设有冷却通道，且工字梁框架的腹板的侧面设有与冷却通道连通的冷却介质进口和冷却介质出口；冷却液从冷却介质进口流入冷却通道，并从冷却介质出口流出冷却通道；电池模组位于工字梁框架的腹板的外侧，且工字梁框架的上翼缘部分或者全部下表面位于电池模组上表面的上方，工字梁框架的下翼缘部分或者全部上表面位于电池模组下表面的下方。

可选地，在本发明一具体实施例中，冷却主板还包括绝缘层，绝缘层位于电池模组与工字梁框架之间，阻挡电池模组的外侧面与腹板的外侧面直接接触。

可选地，在本发明一具体实施例中，冷却主板还包括进口水嘴和出口水嘴，其中，进口水嘴的一端与冷却介质进口连通，另一端位于腹板的外侧；出口水嘴的一端与冷却介质出口连通，另一端位于腹板的外侧。

可选地，在本发明一具体实施例中，进口水嘴和出口水嘴均焊接在腹板上。

可选地，在本发明一具体实施例中，进口水嘴和出口水嘴分别位于腹板的两个不同侧面。

可选地，在本发明一具体实施例中，冷却介质进口和冷却介质出口位于工字梁框架的同一端，且分别位于工字梁框架的上部和下部。

可选地，在本发明一具体实施例中，冷却通道包括并行的第一流道和第二流道，第一流道和第二流道的起点均与冷却介质进口连通，第一流道和第二流道的终点均与冷却介质出口连通。

可选地，在本发明一具体实施例中，冷却通道包括并行的第一流道和第二流道，第一流道和第二流道的起点均与冷却介质进口连通，第一流道和第二流道的终点均与冷却介质出口连通。

可选地，在本发明一具体实施例中，电池模组的上表面与工字梁框架上翼缘的下表面焊接；电池模组的下表面与工字梁框架下翼缘的上表面焊接。

可选地，在本发明一具体实施例中，还包括导热层，导热层位于电池模组与工字梁框架之间。

由以上实施例可见，本发明的动力电池系统中，冷却主板的工字梁框架内部设置有冷却通道，可以对电池模组进行冷却；工字梁框架的上翼缘和下翼缘能够为电池模组提供支撑；由此，冷却主板不仅能满足电池热管理的要求，还能充当动力电池系统中的结构件，提高了动力电池系统中的空间利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请动力电池系统的结构示意图；

图2为本申请动力电池系统中冷却主板的结构示意图；

图3为本申请动力电池系统中冷却主板的爆炸图；

图4为本申请动力电池系统中冷却主板的第一剖视图；

图5为本申请动力电池系统中冷却主板的第二剖视图；

图6为本申请动力电池系统中冷却主板的第三剖视图。

具体实施方式

当然，实施本发明实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。

实施例一

如图1所示的动力电池系统，本实施例的动力电池系统包括冷却主板100、电池模组200和冷却液，其中，冷却主板100包括工字梁框架101，工字梁框架101的腹板111内部设有冷却通道141，且工字梁框架101的腹板111的侧面设有与冷却通道141连通的冷却介质进口151和冷却介质出口161(参见图4)；冷却液从冷却介质进口151流入冷却通道141，并从冷却介质出口161流出冷却通道141；电池模组200位于工字梁框架101的腹板111的外侧，且工字梁框架101的上翼缘121部分或者全部下表面位于电池模组200上表面的上方，工字梁框架101的下翼缘131部分或者全部上表面位于电池模组200下表面的下方。

本实施例中，电池模组200安装在工字梁框架101的腹板111外侧，电池模组200与工字梁框架101的腹板111之间具有热传导，从而将电池模组200产生的热量传递到工字梁框架101的腹板111上；工字梁框架101的腹板111内部设有冷却通道141，冷却液在冷却通道141内流动，带走工字梁框架101的热量，从而冷却电池模组200。并且，工字梁框架101的上翼缘121部分和下翼缘131部分，设置在电池模组200的外部，为电池模组200提供支撑。由此，该冷却主板100同时实现了冷却电池模组200的功能和为电池模组200提供支撑的功能。当将电池模组200安装在冷却主板100上时，可以使动力电池系统的安装结构更加密集，有效提高动力电池系统的空间利用率。

可选的，工字梁框架101的腹板111两侧的表面为平面，且具有相同的表面积，从而可以与工字梁框架101两侧的电池模组200的表面充分接触，提高冷却效率。当工字梁框架101的两侧都安装有电池模组200时，可减少冷却主板100两侧电池模组200的温差，实现动力电池的均温性的要求。

可选的，工字梁框架101的材质可以为铝。例如，工字梁框架101可以为6系铝材，6系铝材属于铝、镁、硅合金。其具有加工性能极佳、加工后不变形、焊接性能优良、电镀性好、抗腐蚀性良好、韧性高、导热系数高的优点。因此，采用这种铝材制作工字梁框架101，可使工字梁框架101具有更好的导热性能和更高的机械强度。铝材原料可以通过挤压加工形成工字梁结构和冷却通道141。

可选的，工字梁框架101的上翼缘121和下翼缘131与腹板111垂直，上翼缘121和下翼缘131之间可安装电池模组200。

可选的，电池模组200可以为长方体，工字梁框架101的腹板111的高度(即上翼缘121和下翼缘131之间的距离)不小于电池模组200的高度，腹板111的长度不小于电池模组200的长度；从而将电池模组200与工字梁框架101组装时，工字梁框架101的上翼缘121和下翼缘131之间能够容纳安装电池模组200，并且腹板111的侧面能够覆盖电池模组200的侧面。

可选的，电池模组200的上表面与工字梁框架101上翼缘121的下表面焊接；电池模组200的下表面与工字梁框架101下翼缘131的上表面焊接。其中，通过焊接可以将电池模组200和工字梁框架101形成一个整体结构；并将工字梁框架101两侧的电池模组200组合为一个整体，以使装配更加方便。并且还可以使电池模组200的表面与工字梁框架101的腹板111表面之间接触更加紧密，以提冷却效率。

可选的，工字梁框架101的上翼缘121和下翼缘131的形状可以一致，也可以不一致。上翼缘121和下翼缘131的形状可根据电池模组200的形状和工字梁框架101的安装空间进行设计。如，上翼缘121和下翼缘131的形状可以为长方形、圆形、梯形等。上翼缘121和下翼缘131的厚度和宽度可以根据焊接要求和结构强度需求进行调整。

其中，电池模组200可以为锂电池、铅蓄电池、石墨烯电池等。

可选的，冷却液可以为乙二醇水溶液，乙二醇水溶液具有冰点低、沸点高、粘度低、比热容高、腐蚀性低、挥发损失少、使用周期长的优点。优选的，乙二醇和水的体积比可以为50％。

可选的，如图2所示的冷却主板100，冷却主板100还包括绝缘层102，绝缘层102位于电池模组200与工字梁框架101之间，阻挡电池模组200的外侧面与腹板111的外侧面直接接触。其中，由于工字梁框架101的材质可以为铝合金，即工字梁框架101是导体，当电池模组200与工字梁框架101的腹板111直接接触时容易发生短路，所以通过绝缘层102将电池模组200和工字梁框架101隔离，可以阻止电池模组200与腹板111形成电连接，以提高动力电池系统的安全性。

可选的，绝缘层102的厚度可以为150μm左右，可采用绝缘粉末喷涂工艺制作，或者采用绝缘膜热压工艺制作。

例如，若冷却主板100的绝缘层102采用绝缘粉末喷涂工艺制作，则绝缘层102距离工字梁框架101的上翼缘121和下翼缘131的间距约为3-5mm。在不需要喷涂的区域，比如冷却介质进口151、冷却介质出口161、工字梁框架101的焊接区域等，可以采用胶带或保护套进行保护。若冷却主板100的绝缘层102采用绝缘膜热压工艺制作，则通过特制的工装进行压合，绝缘层102与工字梁框架101的上翼缘121和下翼缘131的间隙可控制约为1mm。

可选的，如图2和图3所示的冷却主板100，冷却主板100还包括进口水嘴103和出口水嘴104，其中进口水嘴103的一端与冷却介质进口151连通，另一端位于腹板111的外侧；出口水嘴104的一端与冷却介质出口161连通，另一端位于腹板111的外侧。

例如，如图4所示的冷却主板100，进口水嘴103的一端与冷却介质进口151连通，另一端位于腹板111的外侧可与供给冷区液的管路连接，从而向冷却介质进口151注入冷却液，以使冷却液进入冷却通道141。出口水嘴104的一端与冷却介质出口161连通，另一端位于腹板111的外侧可与冷却液回收管路连接，可使冷却通道141内的冷却液从出口水嘴104流向管路。从而实现冷却液的循环流动。

可选的，如图4所示的冷却主板100，进口水嘴103和出口水嘴104分别位于腹板111的两个不同侧面，以将与进口水嘴103连接的管路和出口水嘴104连接的管路分别设置到腹板111的两侧，以降低这些管路的布置难度。

可选的，进口水嘴103包括限位凸起113，限位凸起113位于进口水嘴103和冷却介质进口151连通的一端，用于阻止进口水嘴103的一端全部进入冷却介质进口151，从而限制进口水嘴103插入冷却介质进口151的深度。其中，进口水嘴103可以为筒状，该限位凸起113可以为圆环状，并位于进口水嘴103外侧的设定位置。同理，出口水嘴104也包括限位凸起113，用于限定出口水嘴104一端插入冷却介质出口161的深度。

可选的，进口水嘴103还包括限位槽123，该限位槽123设置在进口水嘴103与管路连接的一端。当管路与进口水嘴103连通时，管路套设在进口水嘴103外侧，并使部分管路卡在限位槽123内，以保持进口水嘴103和管路之间的连接。同理，出口水嘴104也包括限位槽123，用于保持出口水嘴104和管路之间的连接。

可选的，进口水嘴103和出口水嘴104均焊接在腹板111上，以提高进口水嘴103、出口水嘴104与腹板111之间的连接强度，防止进口水嘴103和出口水嘴104从腹板111上脱落。

可选的，如图3和图4所示的冷却主板100，冷却介质进口151和冷却介质出口161位于工字梁框架101的同一端，且分别位于工字梁框架101的上部和下部。其中，冷却介质进口151和冷却介质出口161的形状可以为通孔，其贯通腹板111的内部和外侧，并与腹板111内的冷却通道141连通。由此，冷却液可以从冷却介质进口151进入冷却通道141，在冷却液在流经冷却通道141后，从冷却介质出口161流出。冷却介质进口151和冷却介质出口161位于工字梁框架101的同一端，且分别位于工字梁框架101的上部和下部，使冷却液从工字梁框架101的上部流入，并从工字梁框架101的下部流出；或者，冷却液从工字梁框架101的下部流入，并从工字梁框架101的上部流出。

可选的，如图5和图6所示的冷却主板100，冷却通道141包括并行的第一流道1411和第二流道1412，第一流道1411和第二流道1412的起点均与冷却介质进口151连通，第一流道1411和第二流道1412的终点均与冷却介质出口161连通。其中，第一流道1411和第二流道1412分别位于腹板111内的不同区域，可以使冷却液能够与腹板111的不同区域充分接触，以提高冷却效率，并满足电池模组200均温性的要求。

例如，第一流道1411位于冷却主板100的外侧区域，第二流道1412位于腹板111的中央区域。第二流道1412与第一流道1411平行设置。第一流道1411可以呈U型，从腹板111的第一端(冷却介质进口151位置)延伸至腹板111的第二端；然后在腹板111的第二端由下向上延伸，或由上向下延伸；而后从腹板111的第二端返回至腹板111的第一端(冷却介质出口161位置)。冷却液通过冷却介质进口151进入第一流道1411和第二流道1412，而后通过在第一流道1411内流动，带走腹板111外侧区域的热量；冷却液流经第二流道1412，带走腹板111中央区域的热量；冷却液在流经第一流道1411和第二流道1412后，从冷却介质出口161流出腹板111。从而通过冷却液将腹板111上不同区域的热量带走。其中，第一流道1411和第二流道1412的宽度相同，或者第一流道1411和第二流动的宽度不同。

可选的，如图2、图3和图6所示的冷却主板100，还包括第一堵头105和第二堵头106，冷却通道141贯穿工字梁框架101的腹板111，第一堵头105和第二堵头106分别安装在腹板111的两端，且均与腹板111形成过盈配合，在腹板111的两端密封冷却通道141的端口。其中，为了实现在腹板111内部设置冷却通道141，可以在腹板111上开设四个平行的通孔。该通孔沿腹板111的长度方向延伸，以贯通腹板111的两端。通过第一堵头105和第二堵头106安装在腹板111的两端，密封这些通孔的端口，使这些通孔形成冷却通道141。第一堵头105和第二堵头106均与腹板111形成过盈配合，以获得更好的密封效果。

可选的，第一堵头105包括第一端和第二端，第一端的横截面的面积小于第二端横截面的面积。当第一堵头105安装在腹板111的端口时，第一端嵌入到腹板111的开口内部，第二端卡在腹板111的外部，从而将第一堵头105或第二堵头106准确放置到安装位置。其中，第二堵头106的形状与第一堵头105的形状相同。

可选的，第一堵头105和第二堵头106为长方体，以与腹板111两端的开口的形状适配。第一堵头105和第二堵头106的材质可以为铝、铝合金等。

可选的，可以将腹板111和第一堵头105、腹板111和第二堵头106进行焊接，以提高冷却主板100的结构强度，并满足冷却主板100的气密性的要求。

可选的，还包括导热层，导热层位于电池模组200与工字梁框架101之间。其中，导热层可以为导热垫或导热胶，其具有较高的导热系数。导热层位于电池模组200和工字梁框架101之间，可填充电池模组200和工字梁框架101之间的缝隙，扩大电池模组200和工字梁框架101之间热传导的接触面积，从而提高冷却效率。

由以上实施例可见，本发明的动力电池系统中，冷却主板100的工字梁框架101内部设置有冷却通道141，可以对电池模组200进行冷却；工字梁框架101的上翼缘121和下翼缘131能够为电池模组200提供支撑；由此，冷却主板100不仅能满足电池热管理的要求，还能充当动力电池系统中的结构件，提高了动力电池系统中的空间利用率。

当然，实施本发明实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本申请实施例的目的。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种动力电池系统，其特征在于，包括电池模组、冷却主板和冷却液；其中，

所述冷却主板包括工字梁框架，所述工字梁框架的腹板内部设有冷却通道，且所述工字梁框架的腹板的侧面设有与所述冷却通道连通的冷却介质进口和冷却介质出口；

所述冷却液从所述冷却介质进口流入所述冷却通道，并从所述冷却介质出口流出所述冷却通道；

所述电池模组位于所述工字梁框架的腹板的外侧，且所述工字梁框架的上翼缘部分或者全部下表面位于所述电池模组上表面的上方，所述工字梁框架的下翼缘部分或者全部上表面位于所述电池模组下表面的下方。

2.根据权利要求1所述动力电池系统，其特征在于，所述冷却主板还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述电池模组与所述工字梁框架之间，阻挡所述电池模组的外侧面与所述腹板的外侧面直接接触。

3.根据权利要求1所述动力电池系统，其特征在于，所述冷却主板还包括进口水嘴和出口水嘴，其中，所述进口水嘴的一端与所述冷却介质进口连通，另一端位于所述腹板的外侧；所述出口水嘴的一端与所述冷却介质出口连通，另一端位于所述腹板的外侧。

4.根据权利要求3所述动力电池系统，其特征在于，所述进口水嘴和所述出口水嘴均焊接在所述腹板上。

5.根据权利要求3所述动力电池系统，其特征在于，所述进口水嘴和所述出口水嘴分别位于所述腹板的两个不同侧面。

6.根据权利要求1所述动力电池系统，其特征在于，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口位于所述工字梁框架的同一端，且分别位于所述工字梁框架的上部和下部。

7.根据权利要求6所述动力电池系统，其特征在于，所述冷却通道包括并行的第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道的起点均与所述冷却介质进口连通，所述第一流道和所述第二流道的终点均与所述冷却介质出口连通。

8.根据权利要求1所述动力电池系统，其特征在于，还包括第一堵头和第二堵头，所述冷却通道贯穿所述工字梁框架的腹板，所述第一堵头和所述第二堵头分别安装在所述腹板的两端，且均与所述腹板形成过盈配合，在所述腹板的两端密封所述冷却通道的端口。

9.根据权利要求1所述动力电池系统，其特征在于，所述电池模组的上表面与所述工字梁框架上翼缘的下表面焊接；所述电池模组的下表面与所述工字梁框架下翼缘的上表面焊接。

10.根据权利要求1所述动力电池系统，其特征在于，还包括导热层，所述导热层位于所述电池模组与所述工字梁框架之间。

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