液冷件、电池包及用电设备的制作方法

1.本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种液冷件、电池包及用电设备。


背景技术：

2.目前，随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。在电池的使用过程中，电池包内的电芯会产生热量，热量累积将对电池包的性能及使用寿命造成不利影响。
3.此外，电池包的安全性也是研究重点，由于电池可能会因为各种意外情况而出现热失控，从而导致防爆阀爆裂并产生大量的热气体，如何处理这些气体也是一个重要的课题。若热气体不经过降温就直接排至车体外部，几百甚至上千摄氏度的高温气体或恐直接引燃车体，进而引发安全事故。
4.因此，如何在对电池包内的电芯实施有效散热的同时处理电芯热失控爆喷产生的高温气体已成为一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种液冷件、电池包及用电设备，以实现在为电芯提供散热的同时，降低所述电芯热失控产生的爆喷气体的温度，还能在相邻布置的电芯膨胀时为电芯提供一定的容纳空间以保护电芯，液冷件内同时集成了两种功能的通道，使结构更紧凑体积更小，且增强了液冷件的结构强度。
6.为达上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种液冷件，用于为电芯换热并疏导所述电芯产生的气体，所述液冷件包括：
8.本体；
9.液流通道，设于所述本体内，用于容置换热介质；
10.气流通道，设于所述本体内并与所述液流通道相邻设置，用于与所述电芯的防爆阀相连通并疏导所述电芯产生的气体。
11.本发明的一些实施例中，所述本体具有相互垂直的第一方向和第二方向；
12.所述本体上开设有第一进液口、第一出液口、进气口和第一出气口，所述第一进液口和第一出液口均与所述液流通道相连通，所述进气口和第一出气口均与所述气流通道相连通，所述进气口用于与所述电芯的防爆阀相连通；
13.所述第一进液口与所述第一出液口分别位于所述本体在所述第一方向上的两端，所述进气口与所述第一出气口分别位于所述本体在所述第二方向上的两端。
14.本发明的一些实施例中，所述本体包括第一外板、内板和第二外板；
15.所述内板为弯折状，并位于所述第一外板与所述第二外板之间，所述内板与所述第一外板固定连接并围合出所述气流通道，与所述第二外板相对设置并围合出所述液流通道。
16.本发明的一些实施例中，所述本体包括第一外板、第一内板、第二内板和第二外
板；
17.所述第一内板和第二内板设于所述第一外板和第二外板之间，并且所述第一内板靠近所述第一外板，所述第二内板靠近所述第二外板；
18.所述第一内板与所述第二内板之间具有间隙，形成所述气流通道；
19.所述第一外板与所述第一内板之间、所述第二外板与所述第二内板之间均具有间隙，形成所述液流通道。
20.本发明的一些实施例中，所述第一内板和第二内板均为弯折状；
21.所述第一内板与所述第一外板固定连接，和/或，所述第二内板与所述第二外板固定连接。
22.本发明的一些实施例中，所述第一内板和第二内板均在所述第一方向上具有横截面，所述第一内板和第二内板的横截面的形状为锯齿状或波浪状。
23.本发明的一些实施例中，所述本体呈套筒结构，包括外筒、内筒和多个气管；
24.所述外筒包围所述内筒，各所述气管均贯穿设置于所述外筒与所述内筒之间；
25.所述外筒与所述内筒之间围合形成所述液流通道，所述内筒围合形成所述气流通道；
26.所述气流通道经由所述气管连通所述进气口和第一出气口；
27.所述外筒在所述第一方向上的两端各具有一开口，所述液流通道经由所述开口与所述第一进液口和第一出液口相连通。
28.本发明的一些实施例中，所述液冷件还包括集流件；
29.所述集流件上开设有第二出气口，并开设有第二进液口和第二出液口中的一个，且还具有相分隔的第一内腔和第二内腔；
30.所述第一内腔连通所述第二进液口与所述第一进液口，或连通所述第二出液口与所述第一出液口；
31.所述第二内腔连通所述第二出气口与所述第一出气口。
32.本发明的一些实施例中，所述集流件包括两个，并分别连接于所述本体在所述第一方向上的两端；
33.所述第二进液口开设于一个所述集流件上，所述第二出液口开设于另一个所述集流件上。
34.为达上述目的，本发明还提供以下技术方案：
35.一种电池包，所述电池包包括上述的液冷件。
36.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
37.1、本发明提供的液冷件的本体中具有相邻设置的液流通道和气流通道，其中液流通道用于容置换热介质，以为与液冷件相邻设置的电芯提供散热，气流通道用于与电芯的防爆阀相连通并疏导从防爆阀内爆喷出的气体。当电芯热失控爆喷时，产生的高温气体进入气流通道中，并被液流通道中的换热介质冷却降温之后再排至液冷件外，由此避免了单个电芯产生的高温气体波及其他尚在正常工作状态的电芯，如此避免了连锁反应的发生，从而为采用了该液冷件的电池包、用电设备以及用户的安全提供保障。不仅如此，由于气体具有可压缩性，在电芯膨胀时，气流通道可发生一定程度的变形压缩，进而整个液冷件本体发生适应性变形，以为电芯的膨胀提供一定的容纳空间，以减小电芯侧壁受到的外部压力
和压强，以保护电芯。
38.2、本发明提供的液冷件的本体中的换热介质的流动方向与高温气体的流动方向垂直，由此增大了换热介质与高温气体的接触时间，从而增强液冷件对高温气体的散热降温效果，使得高温气体在经过相同路径之后其温度能下降得更低，进一步提升了整体电池包及用电设备的安全性。
39.3、本发明提供的液冷件的本体中的内板为弯折板，在电芯充放电过程中发生膨胀时，这样的设计使得液冷件可适应性地发生一定程度的弹性形变，以为相邻电芯的膨胀提供一定的容纳空间，避免电芯侧面受到过高的压强而削弱电芯的性能乃至寿命。并且该弯折板结构设于液冷件内部，可以增强液冷件的结构强度，可防止液冷件受外力撞击而弯曲甚至破裂，提高了液冷件及电池包的耐用度。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
41.图1为本发明第一实施方式提供的液冷件的爆炸图；
42.图2为本发明第二实施方提供的液冷件的本体的结构示意图；
43.图3为图1中的液冷件的本体的结构示意图；
44.图4为图1中的集流件的放大示意图；
45.图5为本发明第三实施方式提供的液冷件的本体的结构示意图；
46.图6为本发明第四实施方式提供的电池包的爆炸图。
47.本发明说明书附图中的主要附图标记说明如下：
48.1-液冷件；11-本体；1111-第一外板；1112-第二外板；112-内板；1121-第一内板；1122-第二内板；113-外筒；114-内筒；115-气管；116-开口；12-液流通道；13-气流通道；141-第一进液口；142-第二进液口；152-第二出液口；16-进气口；171-第一出气口；172-第二出气口；18-集流件；181-第一内腔；182-第二内腔；
49.2-电芯；21-侧壁；22-防爆阀；
50.3-外壳；
51.101-第一方向；102-第二方向；
52.41-气流方向；42-液流方向。
具体实施方式
53.下面将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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
54.本发明的技术方案提供一种液冷件、电池包及用电设备，以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本发明实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它
实施例的相关描述。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
56.此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
59.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
60.在本发明实施例中，“平行”是指直线与直线、直线与面、或面与面形成的角度为-10
°
～10
°
的状态。另外，“垂直”是指直线与直线、直线与面、或面与面形成的角度为80
°
～100
°
的状态。距离相等，是指公差范围在-10％～10％的状态。
61.实施例1
62.如图1和图6所示，本发明的一些实施例中，一种液冷件1，用于为电芯2换热并疏导所述电芯2产生的气体，所述液冷件1包括：本体11；液流通道12，设于所述本体11内，用于容置换热介质；气流通道13，设于所述本体11内并与所述液流通道12相邻设置，用于与所述电芯2的防爆阀22相连通并疏导所述电芯2的气体。可以理解的是，本发明通过设置相邻设置的两种通道，其中一通道通入换热介质，另一通道疏导高温气体，使得换热介质在为相邻布置的电芯提供散热降温冷却效果的同时，还能在电芯发生热失控情况时给电芯爆喷产生的高温气体提供散热降温冷却效果，避免少数电芯的热失控现象波及电池包内的其它电芯从而引发恶劣的连锁反应，由此提升了电池包以及采用了该种电池包的用电设备的可靠性和安全性，为用户的安全提供了可靠保障。
63.值得说明的是，本发明说明书中关于“液流通道”和“气流通道”之间的“相邻设
置”，在一些实施例中具体指的是在0.1-5mm的距离范围内，更具体的可以是0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm或者4.55mm；当然，在另一些实施例中关于“液流通道”和“气流通道”之间的“相邻设置”指的是在0.05-3mm的距离范围内，或者是1-10mm的距离范围内，或者是3-20mm的范围内；可以理解的是，所述气流通道13与所述液流通道12之间的距离以“所述液流通道12内的换热介质能够冷却所述气流通道13内的气体”为准，也与液冷件1的材质的包括导热系数在内等固有属性相关。
64.值得说明的是，液冷件1本体11的内部同时集成了具有两种功能的通道，显著提高了电池包内各部件的结构紧凑性，如此高效紧凑的设计可以使得电池包体积显著减小，从而显著提高电池包的能量密度。不仅如此，由于气体具有可压缩性，液冷件1在相邻设置的电芯2膨胀时，气流通道13可以发生一定程度的弹性变形，进而整个本体11发生一定的弹性变形，以为电芯2的膨胀提供一定的容纳空间，减小了电芯2侧壁21受到的压力及压强，以保护电芯2。并且，该本体11内部的结构也使得本体11具有一定的结构强度因而具有一定的耐冲击优点。
65.可以理解的是，电芯2的侧壁21可以是如图6所示的方形电芯上面积较大的大面或者面积较小的侧面或者小面，也可以是柱状电池的周壁，还可以是软包电池的外侧面。
66.具体的，所述本体11可以采用具有高导热系数的材质加工制得，例如铜及其合金等；所述换热介质可以是水、乙二醇以及它们的混合物。
67.如图1所示，本发明的一些实施例中，所述本体11具有相互垂直的第一方向101和第二方向102；所述本体11上开设有第一进液口141、第一出液口、进气口16和第一出气口171，所述第一进液口141和第一出液口均与所述液流通道12相连通，所述进气口16和第一出气口171均与所述气流通道13相连通，所述进气口16用于与所述电芯2的防爆阀22相连通；所述第一进液口141与所述第一出液口分别位于所述本体11在所述第一方向101上的两端，所述进气口16与所述第一出气口171分别位于所述本体11在所述第二方向102上的两端。本发明通过上述设计，令液冷件1内的换热介质的流动方向与高温气体的流动方向垂直，使得换热介质能够为高温气体提供充分的散热降温效果。
68.如图2所示，本发明的一些实施例中，所述本体11包括第一外板1111、内板112和第二外板1112；所述内板112为弯折状，并位于所述第一外板1111与所述第二外板1112之间，所述内板112与所述第一外板1111固定连接并围合出所述气流通道13，与所述第二外板1112相对设置并围合出所述液流通道12。具体的，如图2所示，换热介质在液流通道12中沿所述第一方向101流动，高温气体在气流通道13沿所述第二方向102流动，高温气体的热量穿过所述内板112而被换热介质带走。如图2所示，弯折状的所述内板112可以是如图2中所示的弯折板，更具体的，该弯折板的形状可以是较为“圆滑”的弧形的弯折板，从而舒缓液冷件1的本体11受到外力冲击而产生的应力集中，以避免本体11断裂；也可以是锯齿状的、由多个连续的三角形组成的曲折板，以增强本体11的刚性，从而提高本体11的结构强度。
69.值得说明的是，如图2所示，气流方向41是指气体在本体11中的流动方向，液流方向42是指换热介质在本体11中的流动方向；特别地，对于图2所展示的这一实施方式，第二外板1112在第二方向102上的两端分别弯折并延伸，并且与内板112在第二方向102上的两端相连接(该部分在图2中未示出)，使得液流通道12在第二方向102上的两侧被封闭围合，以保证液流方向42与气流方向41相垂直，以保证液冷件1对于气体的冷却效率。
70.如图3所示，本发明的一些实施例中，所述本体11包括第一外板1111、第一内板1121、第二内板1122和第二外板1112；所述第一内板1121和第二内板1122设于所述第一外板1111和第二外板1112之间，并且所述第一内板1121靠近所述第一外板1111，所述第二内板1122靠近所述第二外板1112；所述第一内板1121与所述第二内板1122之间具有间隙，形成所述气流通道13；所述第一外板1111与所述第一内板1121之间、所述第二外板1112与所述第二内板1122之间均具有间隙，形成所述液流通道12。具体的，如图2所示，高温气体在所述气流通道13中沿所述第二方向102流动。
71.如图3所示，本发明的一些实施例中，所述第一内板1121和第二内板1122均为弯折状；所述第一内板1121与所述第一外板1111固定连接，和/或，所述第二内板1122与所述第二外板1112固定连接。可以理解的是，各内板分别与各外板固定连接时，可以一定程度地提高液冷件1的结构强度，可以在液冷件1受到外力冲击或晃动时表现出更好的抗压性、抗冲击性以及一定的弹性形变协调能力；并且，在相邻的电芯膨胀时液冷件1可以产生一定的弹性形变，以为电芯膨胀提供一定的容纳空间，由此减小电芯侧壁在发生膨胀行为时受到的来自外界的挤压力，以保护电芯的寿命及性能。
72.本发明的一些实施例中，所述第一外板1111、第一内板1121、第二内板1122和第二外板1112均为平板状，也可实现“围合出上述的液流通道12和气流通道13”的功能。而在本发明的另一些实施例中，还可以采用平板状和弯折板状的内板和外板混合的设计方案，同样可以实现上述“围合出上述的液流通道12和气流通道13”的功能。
73.本发明的一些实施例中，所述第一内板1121和第二内板1122为部分弯折的板状，具体是指该两种内板上一部分是弯折的，另一部分则是平板状的。
74.如图2和图3所示，本发明的一些实施例中，所述内板112、第一内板1121和第二内板1122均在所述第一方向101上具有横截面，所述内板112、第一内板1121和第二内板1122的横截面的形状为锯齿状或波浪状。对于锯齿状和波浪状的横截面，可使得各内板在接受到外力冲击时表现出一定的抗压性、抗冲击性，可避免液冷件本体11的两个外板受到较强冲击力而发生过大的变形甚至永久失效。并且，锯齿状横截面的各类内板与外板之间形成多个三角形，显然三角形的结构具有很好的稳定性；而波浪状的横截面结构上相对更缓和，可以避免应力集中，较为舒缓平稳地将冲击力分散开，因而能避免液冷件1在受到强冲击时可能发生的破裂问题。
75.如图5所示，本发明的一些实施例中，所述本体11呈套筒结构，包括外筒113、内筒114和多个气管115；所述外筒113包围所述内筒114，各所述气管115均贯穿设置于所述外筒113与所述内筒114之间；所述外筒113与所述内筒114之间围合形成所述液流通道12，所述内筒114围合形成所述气流通道13；所述气流通道13经由所述气管115连通所述进气口16和第一出气口171；所述外筒113在所述第一方向101上的两端各具有一开口116，所述液流通道12经由所述开口116与所述第一进液口141和第一出液口相连通。值得说明的是，上述具有套筒结构的本体11可以采用软质且具有一定弹性、还具有高导热系数的材料制造获得，该弹性的液冷件1可以放置在矩阵排列的方形电芯的大面之间，并为电芯提高散热降温冷却效果；并且由于具有一定的弹性，还可在电芯膨胀时发生一定的弹性变形以为电芯大面的膨胀凸出提供一定的容纳空间，以保护电芯免受过大的外力挤压。如图4所示，本发明的一些实施例中，所述液冷件1还包括集流件18；所述集流件18上开设有第二出气口172和第
二出液口152，且还具有相分隔的第一内腔181和第二内腔182，所述第一内腔181与所述第二内腔182分隔；所述集流件18的第一内腔181连通所述第二进液口142与所述第一进液口141，或连通所述第二出液口152与所述第一出液口；所述第二内腔182连通所述第二出气口172与所述第一出气口171。如图1所示，所述集流件18上开设有第二进液口142，可用于与一液泵机构相连通，以向液流通道12中泵入换热介质并促使换热介质在本体11中流动，提高换热效率。可以理解的是，第二出液口152可以与上述的液泵机构相连通，以实现换热介质的循环流动，提升换热效率。集流件18的第一内腔181用于汇集换热介质，并输送至本体11内的液流通道12中，或者是接收离开液流通道12的换热介质再输送至液冷机构中；集流件18的第二内腔182用于汇集经过本体11冷却降温后的气体，并输送至液冷件1的外部，可以是直接输送到电池包的外部，也可以是经由一导气结构输送到电池包的外部。
76.如图1所示，本发明的一些实施例中，所述集流件18包括两个，并分别连接于所述本体11在所述第一方向101上的两端，所述第二进液口142开设于一个所述集流件18上，所述第二出液口152开设于另一个所述集流件18上，以使换热介质可以沿着所述第一方向101流过所述液冷件1。两个所述集流件18上均设有所述出气口17；具体的，如图4所示，在液冷件1竖直放置时，出气口17设于集流件18的下方，使得电芯排出的气体可沿所述第二方向102通过所述液冷件1并被散热降温。可以理解的是，所述集流件18的形状和尺寸可根据实际情况加以调整选择，以适配不同设计标准的电池包。
77.本发明的一些实施例中，所述第一内板1121和第二内板1122之间处处间距相等，使得液冷件1的结构设计更加高效紧凑，提升了电池包及用电设备的能量密度。具体的，所述第一内板1121和第二内板1122之间的距离大于0.5mm且小于10mm，具体可以是0.75mm、1mm、3mm、5mm、1mm、7.5mm、8.55mm或9.25mm。
78.本发明的一些实施例中，液冷件1的本体11在所述第一方向101上的厚度的尺寸大于2.5mm且小于10mm，具体可以是3mm、4mm、5mm、6mm或者8mm。
79.本发明的一些实施例中，所述液流通道12的径向尺寸大于0.5mm且小于10mm，具体可以是0.75mm、1mm、3mm、5mm、1mm、7.5mm、8.55mm或9.25mm。
80.本发明的一些实施例中，所述液流通道12的横截面形状可以是三角形、四边形、五边形等多边形。
81.实施例2
82.如图6所示，本发明的一些实施例中，一种电池包包括如实施例1中所述的液冷件1。
83.本发明的一些实施例中，所述电池包还包括外壳3，围合形成容置腔；以及多个电芯2，排列与所述容置腔中，且具有侧壁21和防爆阀22。各电芯2的侧壁21与液冷件1相邻设置，以获得液冷件1的散热降温效果，并且电芯2的防爆阀22与所述液冷件1的进气口16相连通或者配合对接，以在电芯2发生热失控爆喷时产生的气体可流入液冷件1的本体11的气流通道13中，从而液冷件1发挥“为电芯提供散热降温”以及“降低电芯热失控爆喷气体的温度”的效果。
84.实施例3
85.一种用电设备，包括如实施例2中所述的电池包，具体可以是电动汽车。
86.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。此外，说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。