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一种车用换热组件、电池包及车辆

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种车用换热组件、电池包及车辆

技术领域

本文涉及但不限于车辆技术领域,尤其涉及一种车用换热组件、电池包及车辆。

背景技术

随着新能源汽车行业的高速发展,新能源汽车对动力电池的要求是高能量密度、高充电倍率(快充)。在这样的发展趋势下,对动力电池热管理系统也提出了更高的要求。

目前,针对电池包常采取的冷却方案有冲压大冷板结构和口琴管结构等,现有冷却方案均存在着对电池包整体冷却效果较差、产品功能设计单一等问题。

需要说明的是,上述内容属于发明人的技术认知范畴,并不必然构成现有技术。

发明内容

本申请的目的是,提供一种车用换热组件、电池包及车辆。该车用换热组件设有换热单元,换热单元设有两个换热部件,即第一换热部件和第二换热部件,利用隔热件以实现第一换热部件和第二换热部件之间的热阻隔,以提升车用换热组件整体的换热性能。

本申请实施例的技术方案如下:

一种车用换热组件,包括换热单元,所述换热单元包括:

第一换热部件,包括设有第一换热流道的第一主体,所述第一主体设有用于与待换热部件接触的第一换热面;

第二换热部件,包括设有第二换热流道的第二主体,所述第二主体设有用于与另一待换热部件接触的第二换热面;以及

位于所述第一换热部件与所述第二换热部件之间的隔热件;

其中,所述第一换热面与所述第二换热面相背设置。

利用设置的隔热件以实现第一换热部件和第二换热部件之间的热阻隔,以提升车用换热组件整体的换热性能。

一些示例性实施例中,所述第一主体远离所述第一换热面的一侧设有朝向所述第一换热面凹陷的第一凹槽;

所述第二主体远离所述第二换热面的一侧设有朝向所述第二换热面凹陷的第二凹槽。

利用设计的第一凹槽和第二凹槽,可在电池包内的电芯组件受热膨胀时,提供变形空间。

一些示例性实施例中,所述隔热件采用弹性材质;所述隔热件与所述第一凹槽围合成第一腔室;所述隔热件与所述第二凹槽围合成第二腔室。

利用隔热件与第一凹槽围合成的第一腔室,以及隔热件与第二凹槽围合成的第二腔室,第一腔室和第二腔室既可以作为隔热腔使用,且可在电池包内的电芯组件受热膨胀时,提供变形空间,提升产品整体的设计品质。

一些示例性实施例中,所述隔热件包括隔热板和密封部;所述密封部环绕固定至所述隔热板的周边,所述密封部的一侧固定至所述第一主体,或/且所述密封部的另一侧固定至所述第二主体;或者,

所述隔热件包括隔热板和两个密封部;一个所述密封部固定至所述第一主体,另一个所述密封部固定至所述第二主体,所述隔热板的一侧固定至所述密封部,或者,所述隔热板的两侧分别固定至两个所述密封部。

细化隔热件的结构,以保证隔热件与第一主体或者第二主体固定的可靠性。

一些示例性实施例中,所述车用换热组件还包括:

设有第一集液腔和第二集液腔的第一端盖,所述第一端盖还设有经由所述第一集液腔连通的第一开口和第一连通口,以及经由所述第二集液腔连通的第二开口和第二连通口;

设有第三集液腔和第四集液腔的第二端盖,所述第二端盖还设有经由所述第三集液腔连通的第三开口和第三连通口,以及经由所述第四集液腔连通的第四开口和第四连通口;

其中,所述第一端盖和所述第二端盖分设于所述换热单元沿换热流体流动方向的两端;所述第一连通口和所述第三连通口经由所述第一换热流道连通;所述第二连通口和所述第四连通口经由所述第二换热流道连通。

利用设计的第一端盖和第二端盖,以提高车用换热组件的集成度,方便电池包整体组装操作。

一些示例性实施例中,所述第一端盖设有隔热腔,所述隔热腔位于所述第一集液腔和所述第二集液腔之间,且所述隔热腔内填充有隔热物质。

在第一端盖内设置隔热腔,在隔热腔内填充隔热物质,以降低或者避免第一集液腔和第二集液腔之间的热交换,以提升车用换热组件的换热性能。

一些示例性实施例中,所述第一换热流道包括两个以上并列设置的子流道;沿着所述子流道的延伸方向,所述子流道的截面形状为正方形、长方形、梯形、平行四边形、凹字形、凸字形、圆形或者是椭圆形中的一种;

其中,多个所述子流道的所述截面形状相同或者不同。

将第一换热流道设计成包括两个以上并列设置的子流道,可通过各子流道的截面形状的变换以及组合,以调节第一换热流道的换热面积,提升产品的多样性,以及灵活调节的能力。

一些示例性实施例中,所述第一换热部件的材质为铝合金,采用挤压工艺一体成型;或者,

所述隔热件包括隔热板和密封部,所述隔热板设计为非平板。

将第一换热部件采用铝合金用挤压工艺获得,制造工艺简单,且可使成型产品获得良好的换热性能。

将隔热板设计为非平板,可提升隔热板抵抗受力变形的能力。

一种电池包,包括上述任一实施例所述的车用换热组件以及两个以上的电芯组件;多个所述电芯组件依次间隔设置,一个所述车用换热组件设于相邻的两个所述电芯组件之间;

其中,一个所述车用换热组件的所述第一换热面与一个所述电芯组件接触配合,所述第二换热面与相邻的另一个所述电芯组件接触配合。

利用一个车用换热组件可为相邻的两个电芯组件进行换热操作,且通过设置的隔热件以实现相邻的两个电芯组件之间的热阻隔,以免其中一个电芯组件的热交换操作影响另一个电芯组件的热交换。

一种车辆,包括车身;还包括安装至所述车身的上述实施例所述的电池包。

在阅读并理解附图和详细描述后,可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本文技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请实施例一起用于解释本文的技术方案,并不构成对本文技术方案的限制。

图1为本申请一些示意性实施例中的电池包的结构示意图;

图2为本申请一些示意性实施例中的车用换热组件的爆炸示意图;

图3为本申请一些示意性实施例中的车用换热组件的局部侧视图一;

图4为本申请一些示意性实施例中的车用换热组件的局部侧视图二;

图5为本申请一些示意性实施例中的车用换热组件的局部侧视图三;

图6为本申请一些示意性实施例中的车用换热组件的局部侧视图四;

图7为本申请一些示意性实施例中的隔热件的结构示意图一;

图8为本申请一些示意性实施例中的隔热件的结构示意图二;

图9为本申请一些示意性实施例中的第一端盖的结构示意图一;

图10为本申请一些示意性实施例中的第二端盖的结构示意图;

图11为本申请一些示意性实施例中的第一端盖的结构示意图二;

图12为本申请一些示意性实施例中的第一端盖的结构示意图三。

附图标记:

100-电芯组件,101-电芯,102-隔热垫;

200-车用换热组件,201-第一换热部件,201a-第一换热流道,201b-第一换热面,201c-第一凹槽,201d-第一换热子流道;

202-第二换热部件,202a-第二换热流道,202b-第二换热面,202c-第二凹槽,202d-第二换热子流道;

203-隔热件,203a-隔热板,203b-密封部;

204-第一腔室,205-第二腔室;

206-第一端盖,206a-第一开口,206b-第一连通口,206c-第二开口,206d-第二连通口,206e-插接槽,206f-隔热腔;

207-第二端盖,207a-第三开口,207b-第三连通口,207c-第四开口,207d-第四连通口;

208-第一胶面,209-第二胶面,210-第三胶面,211-第四胶面,212-第五胶面。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本文的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本文,而非对本文的限定。

本申请一实施例中,如图1至图12所示,提供一种电池包。如图1所示,定义三个方向以便进行技术方案的阐述,且将第一方向标识为X,第二方向标识为Y,第三方向标识为Z,第一方向、第二方向和第三方向均不相同,在本申请实施例中,第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。如图1所示,电池包包括多个电芯组件100,多个电芯组件100可沿着第一方向间隔排布。一个电芯组件100包括多个电芯101。电芯101可设计成矩形体等。电芯是指单个含有正、负极的电化学电芯,一般不可直接使用。多个电芯101可沿第二方向依次排布。多个电芯101可排成一条直线,或者两条直线等。多个电芯101的外形以及尺寸可相同或者是不同,在本申请实施例中,以将多个电芯101设计为相同为例。在本申请实施例中,以将多个电芯101沿第二方向排成一条直线为例,进行技术方案的阐述。如图1所示,在相邻的两个电芯101之间可设置隔热垫102,隔热垫102的材质可为气凝胶或者云母等,以实现相邻两个电芯101之间的热阻隔。

如图1所示,电池包还包括一个以上的车用换热组件200。一个车用换热组件200设置在相邻的两个电芯组件100之间,且与两个电芯组件100接触以实现热交换。例如,当电芯组件100热量过高时,可向车用换热组件200通入低温的换热介质,以实现对电芯组件100的冷却处理。当电芯组件100热量过低时,可向车用换热组件200通入高温的换热介质,以实现对电芯组件100的升温处理。

如图1所示,例如一个电池包可设有五个电芯组件100和四个车用换热组件200。如图2所示,一个车用换热组件200包括一个换热单元。换热单元包括第一换热部件201、第二换热部件202和隔热件203。

如图3所示,第一换热部件201包括第一主体。第一主体可为矩形体等。第一主体设有第一换热流道201a,第一换热流道201a沿着第二方向延伸。第一主体还设置有与第一换热流道201a连通的第一入口和第一出口。第一入口用于换热介质流入第一换热流道201a,第一出口用于换热介质流出第一换热流道201a。第一主体还设有用于与待换热部件接触以进行热交换的第一换热面201b。待换热部件,例如电芯101等。

如图3所示,第二换热部件202包括第二主体。第二主体可为矩形体等。第二主体设有第二换热流道202a,第二换热流道202a沿着第二方向延伸。第二主体还设置有与第二换热流道202a连通的第二入口和第二出口。第二入口用于换热介质流入第二换热流道202a,第二出口用于换热介质流出第二换热流道202a。第二主体还设有用于与另一待换热部件接触以进行热交换的第二换热面202b。待换热部件,例如电芯101等。

如图5、图6所示,隔热件203设置在第一换热部件201和第二换热部件202之间,以实现两者之间的热阻隔。第一换热面201b和第二换热面202b相背隔热件203设置,以便进行热交换。利用设置的隔热件203,当换热单元中的一个换热部件(例如,第一换热部件201)发生换热失效时,不会影响另一个换热部件的换热效果,可提升车用换热组件200整体的换热性能。

第一换热部件201和第二换热部件202可设计为相同的部件,以降低车用换热组件200内子部件的种类,可降低零件的管理成本。

一些示例性实施例中,电池包还包括导热件(图中未示出)。导热件可设置在车用换热组件200侧面,或者电芯组件100侧面,或者车用换热组件200侧面以及电芯组件100侧面。导热件可以为导热胶或者导热垫等,以保证车用换热组件200与电芯组件100之间的传热效果。

一些示例性实施例中,如图3至图6所示,第一主体远离第一换热面201b的一侧设有第一凹槽201c。第一凹槽201c朝向第一换热面201b的一侧凹陷。第一凹槽201c沿着第二方向的两端可贯穿第一主体,或者第一凹槽201c沿着第三方向的两端可贯穿第一主体等。当与第一换热面201b接触的电芯组件100受热发生膨胀时,第一凹槽201c可提供第一主体变形的空间,提高车用换热组件200整体抵抗变形的能力。

如图3至图6所示,第二主体远离第二换热面202b的一侧设有第二凹槽202c。第二凹槽202c朝向第二换热面202b的一侧凹陷。第二凹槽202c沿着第二方向的两端可贯穿第二主体,或者第二凹槽202c沿着第三方向的两端可贯穿第二主体等。当与第二换热面202b接触的电芯组件100受热发生膨胀时,第二凹槽202c可提供第二主体变形的空间,提高车用换热组件200整体抵抗变形的能力。第二凹槽202c可设计成与第一凹槽201c相同或者不同。

一些示例性实施例中,如图3至图6所示,第一换热流道201a包括两个以上并列设置的子流道。子流道沿着第二方向延伸。多个子流道可平行设置。沿着子流道的延伸方向,子流道的截面形状可为正方形、长方形、梯形、平行四边形、凹字形、凸字形、圆形或者是椭圆形等中的一种。其中,多个子流道的截面形状可以相同或者不同。将第一换热流道201a中的子流道均记为第一换热子流道201d,不再进行单独标识。每个第一换热子流道201d两端分别设有第一子入口和第一子出口。多个第一子入口组合成第一入口。多个第一子出口组合成第一出口。

第二换热流道202a包括两个以上并列设置的子流道。将第二换热流道202a中的子流道均记为第二换热子流道202d,不再进行单独标识。第二换热子流道202d沿着第二方向延伸。多个第二换热子流道202d可平行设置。沿着第二换热子流道202d的延伸方向,第二换热子流道202d的截面形状可为正方形、长方形、梯形、平行四边形、凹字形、凸字形、圆形或者是椭圆形等中的一种。其中,多个第二换热子流道202d的截面形状可以相同或者不同。每个第二换热子流道202d两端分别设有第二子入口和第二子出口。多个第二子入口组合成第二入口。多个第二子出口组合成第二出口。

针对一个电池包的设计,可根据多个电芯组件100的热性能要求,或者根据电芯组件100的布置位置,例如,当电芯组件100位于沿第一方向的两端部时,位于端部的电芯组件100仅依靠一个车用换热组件200进行换热,可通过调整第一换热子流道201d(或者第二换热子流道202d)的截面形状,以调整换热性能,以满足处于不同布置位置的电芯组件100的换热需求,提高电池包设计调节的灵活性,可提升电池包整体的换热性能。

一些示例性实施例中,第一换热部件201可选择高导热系数且具有一定刚度的材质,例如,镁合金或者铝合金等。第一换热部件201可以利用挤压工艺成型,或者压铸工艺成型等。例如,第一换热部件201采用铝合金利用挤压工艺一体成型,模具投入少,且生产效率较高,可降低第一换热部件201的制造成本。在第一凹槽201c沿着第二方向的两端贯穿第一主体的结构中,第一凹槽201c以及第一换热部件201内的多个第一换热子流道201d可通过同一工序获得,减少加工步骤,降低制造成本。第二换热部件202可参考第一换热部件201设计,在此不再展开赘述。

一些示例性实施例中,如图7所示,隔热件203可设置为具有弹性的部件,包括隔热板203a和密封部203b,密封部203b可环绕固定在隔热板203a的周边。隔热板203a可选用低导热系数,具有一定弹性的材质,例如,橡胶、塑料或者胶等。密封部203b可选用弹性材质,例如,橡胶、密封泡棉或者胶等。

隔热板203a和密封部203b可设计为一体成型的结构,例如可采用二次注塑工艺获得,可避免后续的组装操作且具有连接可靠性等优势。或者,隔热板203a和密封部203b单独成型,密封部203b套设在隔热板203a的周圈,以实现两者的分装。密封部203b设计为例如密封圈等。密封部203b的一侧可固定在第一主体上,例如可采用粘接方式等。或者,密封部203b的一侧可固定在第二主体上。或者,密封部203b的两侧分别固定在第一主体和第二主体上,以实现隔热件203与第一换热部件201、第二换热部件202的分装。

一些示例性实施例中,如图8所示,隔热件203包括隔热板203a和两个密封部203b。密封部203b可设计为环形等,环形可为整体的环形,或者拼接组成环形。其中一个密封部203b可固定至第一主体,另一个密封部203b可固定至第二主体,固定方式可选择粘接等。隔热板203a的一侧可固定至其中的一个密封部203b上,固定方式可选择粘接等。或者,隔热板203a的两侧可分别固定至两个密封部203b。

一些示例性实施例中,如图8所示,隔热板203a可设计为非平板。在第一方向与第三方向构成的平面内(即XZ平面),隔热板203a的截面形状可为锯齿形、波浪形、凹凸形或者几种形状的组合等。利用隔热板203a的形状设计,可提升车用换热组件200抵抗电芯组件100受热膨胀变形的能力。

一些示例性实施例中,如图5、图6所示,待隔热件203与第一换热部件201、第二换热部件202组装到位后,隔热件203与第一凹槽201c围合成第一腔室204。隔热件203与第二凹槽202c围合成第二腔室205。沿着第一方向,第一腔室204可与第二腔室205对中。或者,沿着第一方向,第一腔室204的投影与第二腔室205的投影完全重合等。根据第一凹槽201c的设计结构(是否贯穿第一主体的侧壁),第一腔室204可为密封的腔室,可在实现隔热基础上,并可抵抗电芯组件100的受热膨胀变形。第一腔室204可为非密封的腔室,也可在实现隔热基础上,并可抵抗电芯组件100的受热膨胀变形。

一些示例性实施例中,第一凹槽201c可设计为一个凹槽,或者是多个子凹槽等。多个子凹槽可与多个第一换热子流道201d通过同步工序获得。多个子凹槽可沿着第三方向间隔排布,可等间隔或者非等间隔,且均沿着第二方向延伸等。多个子凹槽在第一方向与第三方向构成的平面内(即XZ平面)的截面形状可相同或者是不同。多个子凹槽与隔热件203围合成多个子腔室,多个子腔室组成了第一腔室204。第二凹槽202c可参考第一凹槽201c进行设计,在此不再展开赘述。

一些示例性实施例中,如图9至图12所示,车用换热组件200还包括第一端盖206和第二端盖207。第一端盖206和第二端盖207可设计为同一部件,可降低车用换热组件200整体的零件的数量,可降低整体的制造成本。

第一端盖206设置有第一集液腔和第二集液腔,第一集液腔和第二集液腔之间不连通。第一端盖206还设有经由第一集液腔连通的第一开口206a和第一连通口206b,以及经由第二集液腔连通的第二开口206c和第二连通口206d。

第二端盖207设置有第三集液腔和第四集液腔,第三集液腔和第四集液腔之间不连通。第二端盖207还设有经由第三集液腔连通的第三开口207a和第三连通口207b,以及经由第四集液腔连通的第四开口207c和第四连通口207d。

其中,第一端盖206和第二端盖207分设于换热单元沿换热流体流动方向的两端,也就是沿第二方向的两端。第一连通口206b和第三连通口207b经由第一换热流道201a连通。第二连通口206d和第四连通口207d经由第二换热流道202a连通。第一开口206a和第二开口206c可均作为换热介质的流入口使用,相应地,第三开口207a和第四开口207c均作为换热介质的流出口使用,可将换热介质的流入口和流出口互换。或者,第一开口206a和第二开口206c中的一个作为换热介质的流入口使用,第一开口206a和第二开口206c中的另一个作为换热介质的流出口使用,相应地,第三开口207a和第四开口207c中的一个作为换热介质的流入口使用,第三开口207a和第四开口207c中的另一个作为换热介质的流出口使用。也就是说,针对一个车用换热组件200,流经第一换热部件201的换热介质,可以是从第一端盖206流入,从第二端盖207流出,流经第二换热部件202的换热介质,可以是从第二端盖207流入,从第一端盖206流出。或者,流经第一换热部件201以及第二换热部件202的换热介质的流向相同。利用设置的第一端盖206和第二端盖207,当第一换热部件201内设置有多个第一换热子流道201d,或者当第二换热部件202内设置有多个第二换热子流道202d,可降低通入换热流体的难度,利用第一端盖206和第二端盖207内设置的集液腔,可简化产品整体的组装操作,提高组装效率。

一些示例性实施例中,如图9至图11所示,第一换热部件201、第二换热部件202以及隔热件203可以分装成总成,以分装总成的形式与第一端盖206和第二端盖207固定。固定方式可以选择粘接等。例如,将第一换热部件201和第二换热部件202的一端的部分插入第一端盖206内,将第一换热部件201和第二换热部件202的另一端的部分插入第二端盖207内,利用胶实现粘接固定。

如图9至图11所示,分别示意了三种不同的固定形式。如图9所示,以第一端盖206为例,在第一端盖206上还设有插接槽206e,隔热件203的端部可插接在该插接槽206e内,或者抵紧在该插接槽206e。第一换热部件201与设置在第一端盖206的第一胶面208粘接,第二换热部件202与设置在第一端盖206的第二胶面209粘接。第二端盖207可参考第一端盖206进行设计,在此不再展开赘述。

如图10所示,以第二端盖207为例,在第二端盖207上设置有第三胶面210。第三胶面210在第一方向和第三方向构成的平面内(即XZ平面)可设计呈日字型。第一换热部件201、隔热件203以及第二换热部件202均与第三胶面210粘接配合。第一端盖206可参考第二端盖207进行设计,在此不再展开赘述。

如图11所示,以第一端盖206为例,在第一端盖206上设置有第四胶面211和第五胶面212。第一换热部件201可与第四胶面211粘接配合,第二换热部件202可与第五胶面212粘接配合。隔热件203可抵紧在第四胶面211和第五胶面212之间的第一端盖206的部分。第二端盖207可参考第一端盖206进行设计,在此不再展开赘述。第一端盖206和第二端盖207可采用相同的设计结构,或者是采用不同设计结构的任意组合。

一些示例性实施例中,如图12所示,第一端盖206设有隔热腔206f。隔热腔206f位于第一集液腔和第二集液腔之间,且隔热腔206f内填充有隔热物质。沿着第二方向,隔热腔206f可与插接槽206e相对设置。隔热腔206f可设置成封闭的腔室,或者是非封闭的腔室。隔热物质可以是液体形式的,或者是固体形式等。隔热物质例如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡等。第二端盖207设有隔热腔206f,结构可参考第一端盖206,在此不再展开赘述。

本申请又一实施例中,还提供一种车辆。该车辆包括车身(图中未示出)等。车辆还包括安装至车身的上述任一实施例所示的电池包。因此,具有上述一切有益效果,在此不再展开赘述。

在本文的描述中,术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”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申请实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本文的限制。

在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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;术语“安装”、“连接”、“固定连接”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文中的具体含义。

虽然本文所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式,并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员,在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本文的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定为准。

技术分类

06120115635815