冷却装置及电池包和车辆的制作方法

本发明涉及电池冷却技术领域，具体而言，涉及一种冷却装置及电池包和车辆。

背景技术：

电动汽车的电池充放电时会产生热量，而电池温度过高会导致电池寿命和性能的降低，还会带来很大的安全隐患，因此需要对电池进行冷却。目前对电池进行冷却的冷却装置，其换热效率较差、热量分布不均，还导致局部出现高温现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种冷却装置及电池包和车辆，以在一定程度上解决现有技术中存在的换热效率较差、热量分布不均以及局部出现高温现象的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种冷却装置，包括第一封板、第二封板和流道板；

所述流道板包括相对应的第一流道面和第二流道面；所述第一流道面具有第一流道槽，所述第二流道面具有第二流道槽；

所述流道板设置在所述第一封板与所述第二封板之间，且所述第一封板与所述第一流道槽形成第一流道，所述第二封板与所述第二流道槽形成第二流道；

所述流道板设置有连通所述第一流道与所述第二流道的流道通孔；

所述第一封板设置有连通所述第一流道的第一接口，所述第二封板设置有连通所述第二流道的第二接口。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第二流道内冷却介质的流速高于所述第一流道内冷却介质的流速。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第一接口为进液口，所述第二接口为出液口；

所述第一流道的数量大于所述第二流道的数量。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第一流道的数量为两个，所述第二流道的数量为一个；

两个所述第一流道相互平行；

在所述第一流道面上的投影，所述第二流道位于两个所述第一流道之间。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第一接口和所述第二接口均设置在所述冷却装置的一端，所述流道通孔设置在所述冷却装置的另一端；

和/或，所述第一流道的一端连通所述第一接口，另一端连通所述流道通孔；所述第二流道的一端连通所述第二接口，另一端连通所述流道通孔。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第二流道在所述第一流道面上的投影，与所述第一流道不重合。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第一流道呈“几”字形，所述第二流道呈“几”字形；

和/或，所述第一封板为平板，所述第二封板为平板。

在上述任一技术方案中，可选地，所述第一封板设置有安装孔，和/或所述第二封板设置有安装孔；

所述第一接口连接有第一连接管，所述第二接口连接有第二连接管；

所述第一封板和所述第二封板的材质分别为铝、铝合金、铜或者不锈钢，所述流道板的材质为铝、铝合金、铜或者不锈钢；

所述流道板由板压制而成，并形成所述第一流道槽和所述第二流道槽；

所述第一封板、所述流道板和所述第二封板焊接形成所述冷却装置。

一种电池包，包括冷却装置。

一种车辆，包括冷却装置。

本发明的有益效果主要在于：

本发明提供的冷却装置及电池包和车辆，包括第一封板、第二封板和流道板，其流道板设置在第一封板与第二封板之间，且第一封板与第一流道槽形成第一流道，第二封板与第二流道槽形成第二流道，以及连通第一流道与第二流道的流道通孔、连通第一流道的第一接口和连通第二流道的第二接口，也即第一接口、第一流道、流道通孔、第二流道和第二接口依次连通；该冷却装置采用三层板式冷却板，有效提高了第一流道与第二流道的换热效率，其结构简单、热量分布更加均匀，换热效率较高，可有效避免局部出现高温的现象。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的冷却装置的结构示意图；

图2为图1所示的冷却装置的a-a向剖视图；

图3为图2所示的冷却装置的b区放大图；

图4为图1所示的冷却装置的左视图；

图5为图4所示的冷却装置的c-c向剖视图；

图6为图4所示的冷却装置的d-d向剖视图；

图7为本发明实施例提供的冷却装置的立体图；

图8为本发明实施例提供的冷却装置的另一立体图；

图9为本发明实施例提供的热传导示意图。

图标：100-第一封板；110-第一接口；200-第二封板；210-第二接口；300-流道板；310-第一流道面；320-第二流道面；330-流道通孔；400-第一流道；410-第一连接管；500-第二流道；510-第二连接管；600-安装孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以采用各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1-图9，本实施例提供一种冷却装置及电池包和车辆，图1为本实施例提供的冷却装置的主视图，图2为图1所示的冷却装置的a-a向剖视图，图4为图1所示的冷却装置的左视图；为了更加清楚的显示结构，图3为图2所示的冷却装置的b区放大图，图5为图4所示的冷却装置的c-c向剖视图，图6为图4所示的冷却装置的d-d向剖视图；图7和图8为本实施例提供的冷却装置的两个视角立体图。图9为本实施例提供的热传导示意图。

本实施例提供的冷却装置，用于冷却电池或者与电池类似的发热物体，尤其用于冷却电动汽车的电池或者电池模组。

参见图1-图8所示，该冷却装置，包括第一封板100、第二封板200和流道板300。

流道板300包括相对应的第一流道面310和第二流道面320；第一流道面310具有第一流道槽，第二流道面320具有第二流道槽。可选地，第一流道面310与第二流道面320平行。

流道板300设置在第一封板100与第二封板200之间，且第一封板100与流道板300的第一流道槽形成第一流道400，第二封板200与流道板300的第二流道槽形成第二流道500；通过在流道板300的两个表面设置第一流道槽和第二流道槽，并与第一封板100和第二封板200形成第一流道400和第二流道500，以使第一流道400和第二流道500的热量可通过流道板300进行热交换，进一步提高冷却装置的换热能力，以使冷却装置的热量分布更加均匀，以有效避免局部出现高温的现象。

流道板300设置有连通第一流道400与第二流道500的流道通孔330；通过流道通孔330，以使第一流道400内的冷却介质流至第二流道500内，或者以使第二流道500内的冷却介质流至第一流道400内。

第一封板100设置有连通第一流道400的第一接口110，第二封板200设置有连通第二流道500的第二接口210。

可选地，第一接口110为进液口，第二接口210为出液口；冷却介质的流动方向为从第一接口110流入冷却装置内，依次经过第一流道400、流道通孔330、第二流道500，并从第二接口210流出冷却装置。

可选地，第一接口110为出液口，第二接口210为进液口。冷却介质的流动方向为从第二接口210流入冷却装置内，依次经过第二流道500、流道通孔330、第一流道400，并从第一接口110流出冷却装置。

具体进液口为第一接口110或者为第二接口210，可依据冷却装置安装环境、电池等因素而定。

参见图3-图5所示，可选地，第一封板100的第一接口110连接有第一连接管410，第二封板200的第二接口210连接有第二连接管510。通过第一连接管410和第二连接管510，以便于连接冷却介质的进液管和出液管。

本实施例中所述冷却装置，包括第一封板100、第二封板200和流道板300，其流道板300设置在第一封板100与第二封板200之间，且第一封板100与第一流道槽形成第一流道400，第二封板200与第二流道槽形成第二流道500，以及连通第一流道400与第二流道500的流道通孔330、连通第一流道400的第一接口110和连通第二流道500的第二接口210，也即第一接口110、第一流道400、流道通孔330、第二流道500和第二接口210依次连通；该冷却装置采用三层板式冷却板，有效提高了第一流道400与第二流道500的换热效率，其结构简单紧凑、热量分布更加均匀，换热效率较高，可有效避免局部出现高温的现象。

目前，一般采用水冷板热交换器对电池进行冷却，而现有的板式换热器通常采用两张板构成的密封腔体中的冷却液回路对电池进行冷却。在用于冷却电池的现有技术中，虽然已经公开了冷却板；但是，由于具有冷却液回路的两张板焊接或者粘接需要一定面积，导致冷却液回路之间并不是紧密的挨靠在一起，进而导致电池不能很好地与冷却液接触进行换热，从而导致电池会出现局部高温的现象。此外，现有的冷却器换热面积利用率差，从而导致冷却器换热效率不高。当现有冷却器给电池降温过程中，焊接位置的冷却能力弱，电池温度分布不均匀，可能引起电池寿命低甚至自燃。本实施例中所述冷却装置采用三层板式冷却板，可有效解决此问题，通过流道板300的连通孔连通正反面凹槽以充分利用流道板300，最大限度的增加单位电池模组区域面积下的冷却介质流量，降低电池模组温度；并同时可以使冷却介质的冷热流自身可以热交换，降低电池模组的温差，提高换热能力，保障电池温度安全。

本实施例的可选方案中，第二流道500内冷却介质的流速高于第一流道400内冷却介质的流速。通过第一流道400内冷却介质的流速与第二流道500内冷却介质的流速不同，以提高冷却装置的换热性能，以使第一流道400内冷却介质的温度与第二流道500内冷却介质的温度更加接近，进而提高冷却装置的热量分布的均匀度。

可选地，第一接口110为进液口，第二接口210为出液口。与第一接口110连通的第一流道400的数量，大于与第二接口210连通的第二流道500的数量。通过作为进液流道的第一流道400的数量大于作为出液流道的第二流道500的数量，以便于第二流道500内冷却介质的流速能够高于第一流道400内冷却介质的流速。

除了上述改变第一流道400与第二流道500的数量，来改变第一流道400内冷却介质的流速与第二流道500内冷却介质的流速之外，本领域技术人员还可以通过改变第一流道400与第二流道500的横截面积，来实现第一流道400内冷却介质的流速与第二流道500内冷却介质的流速的改变。

参见图1-图8所示，本实施例的可选方案中，第一流道400的数量为两个，第二流道500的数量为一个；连通第一流道400的第一接口110为进液口，连通第二流道500的第二接口210为出液口。两个第一流道400相互平行；在第一流道面310上的投影，第二流道500位于两个第一流道400之间；第二流道500内冷却介质的流速高于第一流道400内冷却介质的流速。

本实施例中，传热过程是热量由热流体通过壁面传到冷流体的过程。在稳态过程中，通过每一换热环节所传递的热量都是相等的；参见图9所示，q1为电池模组(也即热源)传递的热量，qw为第一封板100或者第二封板200传递的热量，q2为第一流道400或者第二流道500内冷却介质传递的热量；在稳态过程中，q＝q1＝q2＝qw。

依据传热原理，可得公式一：

式中：

q：总热量——稳态中电池模组(也即热源)放热量，是定量。

r：热阻。

δt：冷热介质传热温差——本实施例需要降低的目标(即相同热量下本实施例能把温度降的更低)。

a：换热面积——电池模组大小是固定的，故其所能提供的换热面积是定量。

δ：导热壁面厚度——导热壁面厚度根据工艺能力来定，在本实施例中假定和其他类别产品保持一样，故控制为定量。

λ：固壁导热系数——不同材料是不同的导热系数，在本实施例中假定和其他类别产品保持一样，故控制为定量。

h1：热侧对流换热系数——在本实施例中假定和其他类别产品保持一样，故控制为定量。

h2：冷侧对流换热系数——本实施例提升的变量。

对流换热系数h[单位为：w/(m2.k)]——描述流体与固体表面换热能力的比例系数，一般取决于流体物性、换热表面的形状、大小和流体流速。

流体物性(导热系数、粘度、密度、比热等)：流体一般为冷却介质，在本实施例中假定和其他类别产品保持一样，故控制为定量。

换热表面的形状、大小：换热表面的形状是紧贴热源，大小大于等于热源的壁面，故控制为定量。

流体流速：本实施例中，低温状态的冷却介质从冷却装置的进液口流至流道板300，并一直进行换热，随之而来的是冷却介质的温度会逐渐升高，其换热能力逐渐下降，通过流道板300的流道通孔330时，在流道通孔330处提升冷却介质流速，以增加对流换热系数，也即增加冷侧对流换热系数h2，从而达到相同热量下可以把温度降的更低，进而使流道通孔330前后流道内的冷却介质的温差更小，以使冷却装置的热量分布更加均匀。例如，第一流道400的数量为两个，第二流道500的数量为一个，连通第一流道400的第一接口110为进液口，连通第二流道500的第二接口210为出液口，低温状态的冷却介质从冷却装置的进液口通过两个第一流道400并行流至流道板300，并一直进行换热，随之而来的是冷却介质的温度会逐渐升高，其换热能力逐渐下降，两个第一流道400经过流道板300的流道通孔330之后，变为一个第二流道500，相对于第一流道400内的冷却介质，第二流道500内的冷却介质提升近一倍的流速，增加了冷侧对流换热系数h2，从而达到相同热量下可以把温度降的更低，进而使第一流道400与第二流道500内的冷却介质温差更小，以使冷却装置的热量分布更加均匀。

由公式一整理为公式二为：

当h增加时，整个分母减少，q为定值，δt相应减小，从而达到相同热量下通过第二流道500内冷却介质的流速高于第一流道400内冷却介质的流速，可以把第二流道500内冷却介质的温度降的更低。

本实施例的可选方案中，第一封板100的材质为铝、铝合金、铜或者不锈钢，或者其他材质。

本实施例的可选方案中，第二封板200的材质为铝、铝合金、铜或者不锈钢，或者其他材质。

本实施例的可选方案中，流道板300的材质为铝、铝合金、铜或者不锈钢，或者其他材质。

可选地，第一封板100、第二封板200和流道板300采用相同的材质，例如第一封板100、第二封板200和流道板300都采用铝；铝具有良好的导热性能和焊接性能，以使第一封板100、第二封板200和流道板300的焊接更加容易，从而在一定程度上简化了冷却装置的加工工艺。

可选地，第一封板100、流道板300和第二封板200焊接而成，以简化冷却装置的加工工艺，降低冷却装置的加工成本。

参见图1-图7所示，本实施例的可选方案中，第二流道500在流道板300的第一流道面310上的投影，与第一流道400不重合；或者，第一流道400在流道板300的第二流道面320上的投影，与第二流道500不重合。通过第一流道400与第二流道500不重合，以提高冷却面积的利用率，最大限度的增加单位电池模组区域面积下的冷却介质流量，提高换热能力，保障电池温度安全。

本实施例的可选方案中，流道板300由板压制而成，并形成第一流道槽和第二流道槽；例如，流道板300由板冲压而成，并同时具有第一流道槽和第二流道槽。通过由板压制而成流道板300，以简化流道板300的加工工艺，从而在一定程度上降低了流道板300的加工成本，进而在一定程度上降低了冷却装置的加工成本。

参见图1-图8所示，本实施例的可选方案中，第一接口110和第二接口210均设置在冷却装置的一端，流道通孔330设置在冷却装置的另一端；通过将冷却装置的出液口和入液口设置在同一端，流道通孔330设置在另一端，以使与第一接口110连通的第一流道400和与第二接口210连通的第二流道500之间的热交换效率更高，可直接通过流道板300进行热交换，极大提高了换热效率。

参见图1-图8所示，本实施例的可选方案中，第一流道400的一端连通第一接口110，第一流道400的另一端连通流道通孔330；第二流道500的一端连通第二接口210，第二流道500的另一端连通流道通孔330。通过将第一接口110和流道通孔330设置在第一流道400的两端部，将第二接口210和流道通孔330设置在第二流道500的两端部，以进一步提高与第一接口110连通的第一流道400和与第二接口210连通的第二流道500之间的热交换效率。

参见图1-图7所示，本实施例的可选方案中，第一流道400呈“几”字形，第二流道500呈“几”字形。通过第一流道400和第二流道500呈“几”字形，以提高单位面积的利用率，进而提高单位面积的换热效率。

参见图1-图8所示，本实施例的可选方案中，第一封板100为平板，第二封板200为平板。通过第一封板100和第二封板200采用平板，以使第一封板100和第二封板200更好的与电池或者电池模组贴合，进而便于更好的给电池或者电池模组散热。

参见图1、图7和图8所示，本实施例的可选方案中，第一封板100设置有安装孔600，和/或第二封板200设置有安装孔600；也即第一封板100和第二封板200均设置有安装孔600，或者第一封板100设置有安装孔600，或者第二封板200设置有安装孔600。通过安装孔600，以便于将冷却装置固定在电池或者电池模组上。

可选地，安装孔600的数量为一个或者多个。

本实施例提供一种电池包，包括上述的冷却装置，还包括电池模组。该冷却装置可以放在两个电池模组中间，以对两个电池模组进行冷却，也可以将冷却装置放在一个电池模组下面，以对一个电池模组进行冷却。该电池包，采用三层板式冷却板的冷却装置，有效提高了第一流道400与第二流道500的换热效率，其结构简单紧凑、热量分布更加均匀，换热效率较高，可有效避免局部出现高温的现象。

本实施例提供的电池包，包括上述的冷却装置，上述所公开的冷却装置的技术特征也适用于该电池包，上述已公开的冷却装置的技术特征不再重复描述。本实施例中所述电池包具有上述冷却装置的优点，上述所公开的所述冷却装置的优点在此不再重复描述。

本实施例提供一种车辆，包括上述的电池包，也包括上述的冷却装置。该车辆采用三层板式冷却板的冷却装置，有效提高了第一流道400与第二流道500的换热效率，其结构简单紧凑、热量分布更加均匀，换热效率较高，可有效避免局部出现高温的现象。

本实施例提供的车辆，包括上述的电池包，上述所公开的电池包的技术特征也适用于该车辆，上述已公开的电池包的技术特征不再重复描述。本实施例中所述车辆具有上述电池包的优点，上述所公开的所述电池包的优点在此不再重复描述。

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。