一种电池包及电动汽车

技术领域

本发明涉及电池包技术领域，尤其涉及一种电池包及电动汽车。

背景技术

目前电池包大多采用一块大面积的液冷板作为其电芯冷却和加热途径，相比多块液冷板或管能够大大简化热管理管路设计、制造以及装配，提高集成效率。但由于大面积液冷板的流道长度、并联流道数量的增加，温度均匀性控制困难。目前通过优化流道设计可以加以改善，但仍然存在进液口温度低、出液口温度高、温度均匀性较差的问题。并且随着对温度均匀性要求越来越高，通过液冷板的设计来改善的可优化空间小、实现难度大。而目前电芯和液冷板之间的导热层为单一厚度、单一导热系数，对提高温度均匀性起不到显著作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何有效提高电池包的温度均匀性；本发明根据温场分布不同，在电芯和液冷板之间不同区域设置不同导热系数的导热层，以在小温差区降低热交换、在大温差区提高热交换，从而有效提高电池包的温度均匀性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种电池包，所述电池包包括电芯、液冷板和复合导热层；所述复合导热层设置于所述电芯和所述液冷板之间，所述复合导热层由至少两个导热系数不同的导热层复合而成；其中，所述导热层的导热系数与所述电池包的温场分布呈正比。

作为上述方案的改进，所述复合导热层包括第一导热层和第二导热层；所述第一导热层对应的区域为小温差区，所述小温差区的区域温度与冷却目标温度或加热目标温度之间的差值绝对值小于预设值；所述第二导热层叠加在所述第一导热层上，所述第二导热层对应的区域包括所述小温差区和大温差区，所述大温差区的区域温度与所述冷却目标温度或所述加热目标温度之间的差值绝对值大于或等于所述预设值；所述第一导热层的导热系数小于所述第二导热层的导热系数。

作为上述方案的改进，所述第一导热层的厚度设置为不均匀，所述第一导热层的厚度与所述电池包的温场分布呈反比；所述小温差区内设置有多个次级小温差区和次级大温差区，所述次级小温差区的第一导热层厚度大于所述次级大温差区；所述第一导热层的形状和面积依据所述温场分布的形状和面积设置。

作为上述方案的改进，所述复合导热层的厚度均匀，所述第二导热层的厚度等于所述复合导热层的厚度减去所述第一导热层的厚度。

作为上述方案的改进，所述复合导热层包括至少两个平均导热系数不同的导热区，所述导热区的平均导热系数与所述电池包的温场分布呈正比。

作为上述方案的改进，所述导热区包括第一导热区和第二导热区；所述第一导热区对应的区域为小温差区，所述小温差区的区域温度与冷却目标温度或加热目标温度之间的差值绝对值小于预设值；所述第二导热区对应的区域为大温差区，所述大温差区的区域温度与所述冷却目标温度或所述加热目标温度之间的差值绝对值大于或等于所述预设值；所述第一导热区的平均导热系数小于所述第二导热区的平均导热系数；

所述第一导热区的形状和面积与所述小温差区的形状和面积相同；所述第二导热区的形状和面积与所述大温差区的形状和面积相同。作为上述方案的改进，所述第一导热区和所述第二导热区之间还可以根据温场分布设置多个导热区。

作为上述方案的改进，所述复合导热层的厚度为0.1mm-5mm；所述导热层或所述导热区的导热系数为0.05-10W/(m·K)。

作为上述方案的改进，所述复合导热层采用导热结构胶和油漆组合而成；所述复合导热层采用喷、涂或3D打印的方式形成于所述液冷板的上表面。

本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括上述任意一项所述的电池包。

相对于现有技术，本发明实施例提供的一种电池包及电动汽车的有益效果在于：通过至少两个导热系数不同的导热层复合得到复合导热层，复合导热层不同区域的导热系数不同；根据电池包的温场分布，区域温度与冷却目标温度或加热目标温度之差的绝对值小的区域为小温差区，设置第一导热区；区域温度与冷却或加热目标温度之差的绝对值大的区域为大温差区，设置第二导热区；所述第一导热区的平均导热系数小于所述第二导热区的平均导热系数；以在小温差区降低热交换、在大温差区提高热交换，从而有效提高电池包的温度均匀性。本发明实施例结构简单，加工方便，适用范围广，温度均匀效果明显。

附图说明

图1是本发明提供的一种电池包的一个优选实施例的结构示意图；

图2是改善前的一种电池包的温场分布示意图；

图3是本发明实施例1提供的一种电池包的复合导热层的示意图；

图4是本发明实施例2提供的一种电池包的复合导热层的示意图；

图5是对比例提供的一种电池包的导热层的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中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，不是旨在于限制本发明，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，图1是本发明提供的一种电池包的一个优选实施例的结构示意图。本发明实施例中所述电池包电芯10、液冷板30和复合导热层20；所述复合导热层20设置于所述电芯10和所述液冷板30之间，所述复合导热层20的上表面与所述电芯10的下表面紧密贴合，所述复合导热层20的下表面与所述液冷板30的上表面紧密贴合；所述复合导热层20由至少两个导热系数不同的导热层复合而成；其中，所述导热层的导热系数与所述电池包的温场分布呈正比。

具体的，本发明实施例是对现有的电池包热管理结构的补充以及优化，通过在电芯和液冷板之间设置复合导热层，该复合导热层的上表面与电芯的下表面紧密贴合，该复合导热层的下表面与液冷板的上表面紧密贴合。需要说明的是，从水平方向来看，本发明实施例中的复合导热层由至少两个导热系数不同的导热层复合而成；其中，导热层的导热系数与电池包的温场分布呈正比。从竖直方向来看，本发明实施例中的复合导热层包括至少两个平均导热系数不同的导热区，所述导热区的平均导热系数与所述电池包的温场分布呈正比。通过这种设计使电池包在冷却过程实现降低低温区热交换(增加低温区热阻)、提高高温区热交换(降低高温区热阻)，从而实现有效提高温度均匀性。同时，本发明实施例提供的电池包热管理结构简单，可以简化液冷板的流道设计及制造，设计难度小，优化空间较大，加工方便。

在另一个优选实施例中，所述复合导热层包括第一导热层和第二导热层；所述第一导热层对应的区域为小温差区，所述小温差区的区域温度与冷却目标温度或加热目标温度之间的差值绝对值小于预设值；所述第二导热层叠加在所述第一导热层上，所述第二导热层对应的区域包括所述小温差区和大温差区，所述大温差区的区域温度与所述冷却目标温度或所述加热目标温度之间的差值绝对值大于或等于所述预设值；所述第一导热层的导热系数小于所述第二导热层的导热系数。

具体的，请参阅图2和图3，图2是改善前的一种电池包的温场分布示意图，图3是本发明实施例1提供的一种电池包的复合导热层的示意图。本实施例1以两个导热层复合而成的复合导热层为例，图3中从内到外分别为第一导热层和第二导热层。本发明实施例根据电池包的温场分布，在小温差区所对应的液冷板位置设置导热系数低的第一导热层，然后在第一导热层上叠加导热系数高的第二导热层。由于第二导热层叠加在第一导热层上，所以第二导热层对应的区域包括小温差区和大温差区，第一导热层的导热系数小于第二导热层的导热系数。本发明实施例通过设计小温差区导热层的导热系数低，大温差区导热层的导热系数高，使电池包在冷却过程实现降低低温区导热系数(降低热交换)、提高高温区导热系数(增加热交换)，从而实现有效提高温度均匀性。

需要说明的是，本发明实施例中复合导热层还可以由多个导热系数不同的导热层复合而成。示例性的，请参阅图4，图4是本发明实施例2提供的一种电池包的复合导热层的示意图。本实施例2以四个导热层复合而成的复合导热层为例，图4中从内到外分别为第一导热层、第二导热层、第三导热层和第四导热层，第一导热层的导热系数小于第二导热层的导热系数，第二导热层的导热系数小于第三导热层的导热系数，第三导热层的导热系数小于第四导热层的导热系数。

在另一个优选实施例中，所述第一导热层的厚度设置为不均匀，所述第一导热层的厚度与所述电池包的温场分布呈反比；所述小温差区内设置有多个次级小温差区和次级大温差区，所述次级小温差区的第一导热层厚度大于所述次级大温差区的第一导热层厚度；所述第一导热层的形状和面积依据所述温场分布的形状和面积设置。

在另一个优选实施例中，所述复合导热层的厚度均匀，所述第二导热层的厚度等于所述复合导热层的厚度减去所述第一导热层的厚度。

具体的，本发明实施例中第一导热层的厚度设置为不均匀，第一导热层的厚度与电池包的温场分布呈反比。小温差区内设置有多个次级小温差区和次级大温差区，次级小温差区的第一导热层厚度大于次级大温差区的第一导热层厚度。第一导热层的形状和面积依据温场分布的形状和面积设置。复合导热层的厚度均匀，第二导热层的厚度等于复合导热层的厚度减去第一导热层的厚度。

在又一个优选实施例中，所述复合导热层包括至少两个平均导热系数不同的导热区，所述导热区的平均导热系数与所述电池包的温场分布呈正比。

在又一个优选实施例中，所述导热区包括第一导热区和第二导热区；所述第一导热区对应的区域为小温差区，所述小温差区的区域温度与冷却目标温度或加热目标温度之间的差值绝对值小于预设值；所述第二导热区对应的区域为大温差区，所述大温差区的区域温度与所述冷却目标温度或所述加热目标温度之间的差值绝对值大于或等于所述预设值；所述第一导热区的平均导热系数小于所述第二导热区的平均导热系数；

所述第一导热区的形状和面积与所述小温差区的形状和面积相同；所述第二导热区的形状和面积与所述大温差区的形状和面积相同。

在又一个优选实施例中，所述第一导热区和所述第二导热区之间还可以根据温场分布设置多个导热区。

具体的，从竖直方向来看，本发明实施例中的复合导热层包括至少两个平均导热系数不同的导热区，导热区的平均导热系数与电池包的温场分布呈正比。示例性的，导热区包括第一导热区和第二导热区，第一导热区的平均导热系数小于第二导热区的平均导热系数。其中，第一导热区对应的区域为小温差区，小温差区的区域温度与冷却目标温度或加热目标温度之间的差值绝对值小于预设值。第二导热区对应的区域为大温差区，大温差区的区域温度与冷却目标温度或加热目标温度之间的差值绝对值大于或等于预设值。本发明实施例中除了导热区的导热系数由电池包的温场分布决定外，导热区的形状和面积也由电池包的温场分布来决定。第一导热区的形状和面积与小温差区的形状和面积相同；第二导热区的形状和面积与大温差区的形状和面积相同。需要说明的是，第一导热区和第二导热区之间还可以根据温场分布设置多个导热区，例如第三导热区、第四导热区等。

作为优选方案，所述复合导热层的厚度为0.1mm-5mm。

作为优选方案，所述导热层的导热系数为0.05-10W/(m·K)。

作为优选方案，所述导热区的导热系数为0.05-10W/(m·K)。

具体的，本发明实施例中复合导热层的厚度优选为0.1mm-5mm，具体的数值可以根据实际情况进行设置。导热层和导热区的导热系数优选为0.05-10W/(m·K)，具体的数值可以根据实际情况进行设置。

作为优选方案，所述复合导热层采用导热结构胶和油漆组合而成。

作为优选方案，所述复合导热层采用喷、涂或3D打印的方式形成于所述液冷板的上表面。

具体的，本发明实施例中复合导热层采用导热结构胶和油漆组合而成，复合导热层采用喷、涂或3D打印的方式形成于液冷板的上表面。

请参阅图5，图5是对比例提供的一种电池包的导热层的示意图。本发明分别对实施例1、实施例2以及对比例进行温度均匀效果的验证。其中，实施例1、实施例2以及对比例的结构参数及效果如下表1所示：

表1

实施例1以及实施例2在Y区域的等效导热系数如下表2所示：

表2

实施例1以及实施例2在X区域的等效导热系数如下表3所示：

表3

从上表中可以看出，实施例1以及实施例2相比对比例的温度均匀效果显著提高。并且，复合导热层的层数越多，温度均匀效果越好。

本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括上述任一实施例所述的电池包。

本发明实施例提供了一种电池包及电动汽车，通过在电池包中的电芯和液冷板之间设置复合导热层；所述复合导热层由至少两个导热系数不同的导热层复合而成；其中，所述导热层的导热系数与所述电池包的温场分布呈正比。本发明实施例结构简单，加工方便，根据温场分布不同，在电芯和液冷板之间设置不同导热系数的导热层，以在冷却过程实现降低低温区热交换、提高高温区热交换，从而实现有效提高温度均匀性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。