用于动力电池包的集成式散热系统及新能源车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆动力电池包技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种用于动力电池包的集成式散热系统，以及涉及包括这种集成式散热系统的新能源车辆。


背景技术：

2.随着科技的进步以及节能减排的政策要求，新能源车辆(例如电动或混合动力车辆)受到越来越广泛的运用。由于动力电池是这些新能源车辆中的主要储能元件，动力电池包的散热效果直接影响车辆的性能。
3.目前市场上虽有众多的动力电池散热系统设计，但这些散热系统很难同时满足高能量和大功率应用。例如，相对于普通的电动车辆，一些电动跑车的动力电池输出电功率要高很多，相对应的发热功率也大(热功率大于7kw)，若是再增加其储存的电量(大于100kwh)，那么市面上通常使用的布置于电池模组的电芯底部的液冷板就很难满足其散热需求。
4.更具体地，如图1所示，现有的动力电池包的电池模组的电芯100的底部布置有底部液冷板200(该底部液冷板200事实上为动力电池包的箱体底板)，电芯100与底部液冷板200之间布置有第一导热件301。第一导热件301例如可选自导热膏、导热垫、导热胶等等。底部液冷板200的第一流道200a与第二流道200b为反向流道，例如第一流道200a的冷却液流向为垂直于纸面向内，第二流道200b的冷却液流向为垂直于纸面向外。对于一些高能量和大功率应用，如这种使用底部液冷板200，动力电池包的最高温度可能超过临界值60℃，且不同电芯的温度分布不均匀(温度差可能大于5℃)。
5.此外，还如图2所示，现有的动力电池包的如方壳型的电池模组通常布置有侧板400，电芯100与侧板400之间布置有第二导热件302。为了实现侧部散热，相邻的电池模组的侧板400之间可布置有侧部液冷板500，侧板400与侧部液冷板500之间布置有第三导热件303。第二导热件302和第三导热件303例如可选自导热膏、导热垫、导热胶等等。侧部液冷板500 的第一流道500a与第二流道500b为反向流道，例如第一流道500a的冷却液流向为垂直于纸面向内，第二流道500b的冷却液流向为垂直于纸面向外。由于侧部液冷板500不与侧板400集成，也不与动力电池包的底部液冷板集成，因此这种散热系统整体结构复杂、成本高且安装较为困难。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供了一种新型的用于动力电池包的集成式散热系统，这种集成式散热系统能够同时满足高能量和大功率的电池散热需求，还能够降低成本。
7.为此，本实用新型的第一方面提供了一种用于动力电池包的集成式散热系统，包括：电池包底板，所述电池包底板集成有包括底部流道的底部液冷板；以及模组侧板，所述模组侧板与所述电池包底板限界出适于容纳电芯的容纳腔室，并集成有包括侧部流道的侧
部液冷板，所述侧部流道与所述底部流道流体连通。
8.根据本实用新型的可选实施方式，所述模组侧板包括与所述电池包底板连接的端板，所述端板包括连接流道，所述侧部流道经由所述连接流道与所述底部流道流体连通。
9.根据本实用新型的可选实施方式，所述集成式散热系统还包括密封圈，所述密封圈布置于所述侧部流道与所述连接流道之间，并且/或者布置于所述连接流道与所述底部流道之间。
10.根据本实用新型的可选实施方式，所述底部流道和/或所述侧部流道为“s”型流道。
11.根据本实用新型的可选实施方式，所述侧部液冷板为吹胀板。
12.根据本实用新型的可选实施方式，所述底部液冷板包括：上层凹板和下层凹板，所述上层凹板和所述下层凹板组合形成所述底部流道；以及中层板，所述中层板固定至所述上层凹板和所述下层凹板，并与所述底部流道形状适配以布置于所述底部流道中。
13.根据本实用新型的可选实施方式，所述上层凹板和/或所述下层凹板为冲压板。
14.根据本实用新型的可选实施方式，所述中层板包括从所述中层板的表面突起的多个翅片。
15.本实用新型的第二方面提供了一种新能源车辆，包括根据本实用新型的第一方面的用于动力电池包的集成式散热系统。
16.与现有技术相比，根据本实用新型的用于动力电池包的散热系统是一种由各个电池模组的侧部液冷板、端板以及动力电池包的底部液冷板组成的高度集成的液冷系统，能够有效满足高热负荷动力电池包的散热需求，并且这种散热系统成本低、重量轻、便于组装，可在各类新能源车辆中广泛应用。
附图说明
17.本实用新型的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。
18.图1是现有技术中的一种电池模组底部散热系统的结构示意图；
19.图2是现有技术中的一种电池模组侧部散热系统的结构示意图；
20.图3是本实用新型的集成式散热系统的一个实施例的整体结构图；
21.图4是本实用新型的集成式散热系统的一个实施例的结构示意图；
22.图5是图4中的集成式散热系统集成于电池模组外侧的局部分解图；
23.图6是图4中的集成式散热系统在端板位置处的截面图；
24.图7是图4中的集成式散热系统的底部液冷板的结构示意图；
25.图8是应用于图7中的底部液冷板的中层板的结构示意图；以及
26.图9是图8中的区域a的放大图。
具体实施方式
27.下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的保护范围。
28.应当理解到，附图不仅用于对本实用新型的具体实施例的解释和说明，必要时还
有助于对本实用新型的限定。
29.在本说明书中，在描述时各个部件的结构位置时，“顶”、“底”、“上”、“下”等方向性表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向性表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向性表述也应相应改变。
30.本实用新型提供了一种用于新能源车辆(例如电动或混合动力车辆) 动力电池包的散热系统，该散热系统包括电池包底板和多个模组侧板，其主要原理是通过集成于电池包底板和这些模组侧板中且彼此流体连通的冷却液流道为各个电池模组提供液冷散热，因此集成度高，结构紧凑，成本较低。
31.如图3至图6所示，上述电池包底板即整个电池包箱体的大尺寸底板，该大尺寸底板用于支撑各个电池模组的电芯1并集成有包括底部流道20的底部液冷板2。底部流道20中的第一流道20a与第二流道20b为反向流道，例如第一流道20a的冷却液流向为垂直于纸面向内，第二流道200b的冷却液流向为垂直于纸面向外。
32.模组侧板与电池包底板限界出容纳各个电池模组的电芯1的容纳腔室 10，并且模组侧板集成有包括侧部流道50的侧部液冷板5。侧部流道50 中的第一流道50a与第二流道50b为反向流道，例如第一流道50a的冷却液流向为垂直于纸面向内，第二流道50b的冷却液流向为垂直于纸面向外。
33.更具体地，如图3所示，模组侧板包括以基本垂直的方式固定连接于底部液冷板2上的侧部液冷板5和端板6，每个可容纳方壳型电池模组的大致矩形的容纳腔室10由相对的两个侧部液冷板5、相对的两个端板6、底部液冷板2和顶盖8(见图5)共同限界而成。如图4所示，电芯1与底部液冷板2之间布置有第一导热件31，电芯1与侧部液冷板5之间布置有第二导热件32，第一导热件31和第二导热件32例如可选自导热膏、导热垫、导热胶等等。应当理解到，图3所示的散热系统为适用于纵横阵列式排布的多个电池模组的散热系统，其构造仅为示意性的，容纳腔室10的数量和排布方式可根据动力电池包的实际构造来确定。
34.侧部液冷板5优选地为吹胀板，吹胀成型的液冷板工艺简单，相对于钎焊液冷板无需开发冲压模具，因此有效节省了生产成本并缩短了开发周期。与现有技术相比，本实用新型采用这种侧部液冷板5代替了原有的无流道侧板，因此整体散热面积相对于只有底部流道的散热系统增加了大约 140％，不但能够满足大功率(热功率大于7kw)和高能量(大于100kwh) 电池包的散热要求，还特别适用于较大的模组、较长的模组或者ctp(cellto pack)成组设计。传统的方壳型电池模组若是采用侧部散热，则需要在原有的无流道侧板的外侧额外布置液冷板，本实用新型与其相比可省去无流道侧板的材料费用，还减轻了动力电池包的重量。
35.为了优化散热效果，侧部液冷板5中的侧部流道50与底部液冷板2中的底部流道20流体连通。优选地，例如通过压铸成型的端板6包括连接流道60，侧部流道50经由连接流道60与底部流道20流体连通。
36.更具体地，如图5和图6所示，端板6包括使连接流道60与底部流道 20流体连通的第一入口61、使连接流道60与侧部流道50的入口51流体连通的第一出口62、使连接流道60与侧部流道50的出口52流体连通的第二入口63、以及使连接流道60与底部流道20流体连通的第二出口64。为使侧部流道50采用上部进液的方式，第一出口62邻近端板6顶部，第二入口63邻近端板6底部。优选地，该散热系统还包括多个橡胶密封圈7，这些密封圈7通过压紧
的方式在第一出口62和第二入口63处布置于侧部流道50与连接流道60之间，并且/或者在第一入口61和第二出口64处布置于连接流道60与底部流道20之间，即侧部流道50与连接流道60通过密封圈7流体连通，并且/或者连接流道60与底部流道20通过密封圈7流体连通，这能够确保整个冷却液回路的密封性。
37.基于该散热系统，冷却液从底部流道20经由端板6的第一入口61进入连接流道60，再经由位于高处的第一出口62和侧部流道50的入口51 进入侧部流道50，通过侧部流道50为电芯1散热，再经由侧部流道50的出口52和相对侧的端板6的第二入口63进入连接流道60，最后经由第二出口64再次流回底部流道20。由于没有任何流道与管接头连接，这种集成式散热系统的构造能够降低漏液对动力电池包产生的风险，因此提升了安全性和可靠性，还节省了空间和成本。
38.为了使不同电芯1的温度分布保持均匀(例如将不同电芯1的温度差控制在3℃以内)，如图5和图7所示，底部流道20和/或侧部流道50优选地为“s”型流道；其次，侧部流道50需采用上述上部进液的方式，即侧部流道50的冷却液入口51邻近侧部液冷板5顶部，冷却液出口52邻近侧部液冷板5底部；再者，冷却液需分别流入位于电芯1相对侧的两个侧部液冷板5的侧部流道50。
39.底部液冷板2例如可由至少两块液冷板拼接而成以提升整体强度，每块液冷板可包括上层凹板、下层凹板和中层板21，三者间采用钎焊焊接。上层凹板和下层凹板优选地为冲压板，并且彼此组合形成底部流道20，这种构造不仅可与电芯1实现良好导热，也可降低冲压过程中本体发生开裂的风险。如图8所示，固定至上层凹板和下层凹板的中层板21与底部流道 20的形状(“s”型)适配以布置于底部流道20中，即该中层板21将底部流道20分为上下两层。底部流道20整体采用“s”型“逆流”换热结构，以能够宏观地降低不同电池模组间的温度差。此外，如图9所示，中层板21优选地包括从其表面突起的多个翅片22，这些翅片22密集且均匀地布置于底部流道20中，不仅可以提高底部液冷板2的整体结构强度，还可以增强冷却液的湍动能力，甚至可以将散热面积提高大约33％。
40.以上已揭示本实用新型的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。
41.上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本实用新型的保护范围由权利要求所确定。