CN107331915A - 一种液冷系统及其液冷包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液冷系统及其液冷包，其中液冷包，包括两层密封膜以及夹在两层密封膜间的内部结构件；内部结构件包含至少两个扁平件，相邻扁平件相对的边侧间保持有间隙；两层密封膜分别与内部结构件的正反面相互固接，使间隙形成供冷媒流通的流道；密封膜由金属塑料复合材料制成，包括用于导热的金属层以及用于与内部结构件固接的塑料层。本发明所述的液冷包以及包含其的液冷系统，出于电池模组的液冷，在基本不增加空间使用的情况下，而且直接对电芯进行冷却或加热，效率高。

Description

一种液冷系统及其液冷包

技术领域

本发明属于新能源汽车行业电池系统技术领域，尤其是涉及一种液冷系统及其液冷包。

背景技术

随着新能源汽车市场的快速发展，热管理技术上的革新需求也越来越强烈，随着能量提升，电池工作时的发热量随之增加，自然冷却以及风冷已经不能满足散热的要求，在发生事故时，一旦热量不能及时的导出，极易造成电池的热失控；而由于液体具有较高比热容，单位时间内可以带走大量热，通过液冷方案可以更好的满足电池模组散热要求。

目前，电池包液冷系统主要是将冷板等冷却装置通过栓接，铆接，焊接，粘接等连接方式固定在电池模组的外部，对整个电池模组进行温度控制，这种方式由于液冷系统与整个电池模组接触，只能冷却或加热模组与液冷系统直接接触的区域，影响整个模组的均温性，使得冷却效率低；而且这种装配一般都占用大量空间，增加系统重量。本专利提出一种直接制冷的液冷包，该结构可以改善对电芯温度的控制，保证电芯在一个良好的温度范围内进行工作，便于控制系统的总质量。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种液冷系统及其液冷包，以在不大幅增加电池包的重量和质量的前提下，提高温度传导的效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种液冷包，包括两层密封膜以及夹在两层密封膜间的内部结构件；内部结构件包含至少两个扁平件，相邻扁平件相对的边侧间保持有间隙；两层密封膜分别与内部结构件的正反面相互固接，使间隙形成供冷媒流通的流道；密封膜由金属塑料复合材料制成，包括用于导热的金属层以及用于与内部结构件固接的塑料层。

进一步的，所述塑料层与内部结构件焊接，塑料层的材料与内部结构件的材料一致。

进一步的，密封膜包括与内部结构件正面或反面固接的第一密封部，第一密封部在四周形成有一体成型的第二密封部，两层密封膜的第二密封部相互固接。

进一步的，两层密封膜的第二密封部之间形成有两个外套部，两个外套部的内腔分别与流道连通；内部结构件一端设有流体出入口部件，流体出入口部件一侧形成有两个连接头，流体出入口部件分别开有两条主干道，两个连接头内腔形成的分别与两条主干道连通的支道；连接头套设在外套部内并与连接头固接，主干道、支道、流道、另一条支道和另一条主干道依次连通。

进一步的，所述连接头两侧形成使两层密封膜逐渐靠拢的尖端。

进一步的，所述两层密封膜在流道中相互固接形成有使流道中冷媒分流的连接点。

进一步的，所述连接头和两层密封膜的塑料层焊接，且采用的材料一致。

进一步的，所述金属塑料复合材料为铝塑膜。

一种液冷系统，包括至少两个且如权利要求3至8任意一项所述的液冷包，每层内部结构件相互平行设置，相邻的密封膜间形成有供每层电池模组放置的空间，相邻的流体出入口部件相互固接且两条主干道分别连通。

进一步的，所述流体出入口部件包括对称设置的左、右半部，两个连接头和主干道均分别分布在左、右半部上；左半部在主干道两侧形成有供螺栓贯穿的通孔，左半部一侧的端面上形成有插入相邻左半部的环形的凸台，左半部另一侧的端面上形成有供相邻左半部凸台插入的凹口。

相对于现有技术，本发明所述的液冷包及包含其的液冷系统具有以下优势：

(1)本发明所述的金属塑料复合材料制造液冷包，从而控制液冷包的厚度，在不影响电池模组的质量和体积的前提下，将液冷包装入电池模组每一层的电池模块间，实现直接的制冷或制热，提高温控的效率。

(2)本发明所述的密封膜的塑料层、内部结构件以及连接头的材料一致，从而它们的熔点也保持一致，当采用焊接方式时，三种同时融化形成混合液后再凝固，从而连接牢固。

(3)本发明所述的密封膜的第一密封部和第二密封部，将内部结构件封装在其内，保证整个产品的密封性

(4)本发明所述的尖端，使两层密封膜逐渐靠拢，实现平稳过度，保证在粘接或者焊接时，可以充分接触，保证产品的密封性。

(5)本发明所述的连接点进行分流，并且防止液体压力过大时发生鼓包的现象。

(6)本发明所述的铝塑膜本身是一种三层的结构，内外塑料熔点不一致，焊接方便，另外中间的铝层也能增加强度，也能增加导热能力，还能防止全部塑料时漏液的风险，因为铝结构更加的质密。

(7)本发明所述的液冷系统设计灵活性强，液冷包的个数可以控制，适用于不同电池模块层数的模组，同时一体化设计结构简单，减少设计周期。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的采用一体式流道出入口部件设计液冷包俯视图；

图2为本发明实施例所述的液冷包爆炸图；

图3为本发明实施例所述的一体式流体出入口部件示意图；

图4为本发明实施例所述的由图1中液冷包焊接组成的液冷系统示意图；；

图5为本发明实施例所述的采用分体式流道出入口部件设计的液冷包栓接组成的液冷系统示意图(螺栓未显示)；

图6为本发明实施例所述的栓接组成的液冷系统连接结构示意图。

附图标记说明：

1、内部结构件；a和b、扁平件；11、间隙；2、密封膜；21、第一密封部；22、第二密封部；221、外套部；3、流体出入口部件；31、连接头； 311、尖端；312、支道；32、主干道；33、底板；34、连接管；35、左半部； 36、右半部；37、凸台；38、凹口；39、卡爪；4、流道；41、连接点；5、液冷包。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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”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”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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种液冷包5，如图1和图2所述，包括两层密封膜2以及夹在两层密封膜2间的内部结构件1，以及位于内部结构件1一端的流体出入口部件3。

两层密封膜2均采用现有技术中的铝塑膜，从而将其厚度控制在0.1至 0.15mm之间，一方面控制整个液冷包5的厚度，另一方面防止铝塑膜太薄焊接强度不够或者发生划破损伤。

两层密封膜2均包括第一密封部21和第二密封部22。两层密封膜2的第一密封部21分别粘接或焊接在内部结构件1的正反两面上。而第二密封部22位于第一密封部21的四周，且两层密封膜2的第二密封部22相互粘接或焊接，从而密封膜2将内部结构件1包裹在其内。

内部结构件1包含至少两个扁平件a、b，扁平件a和扁平件b相对的边侧间留有间隙11；由于密封膜2分别与内部结构件1的正反面相互固接，间隙11内的空间形成供冷媒流通的流道4。

扁平件的形状、大小和数量，乃至相邻扁平件间预留的间隙大小均根据流道设计而改变。扁平件可以认为是在板才上将流道所占空间截掉后，被分隔成至少两个的零件。流道4除图中的串联设计外，也可采用并联设计，只需改变扁平件的参数即可。而且两层密封膜2在流道4中相互固接，形成有冷媒分流的连接点41，以防止发生鼓包。

同时，内部结构件1的厚度控制在0.4至1mm保证整体的厚度，从而将整体结构厚度控制在2mm之内，进而控制电池模组的体积比能量密度，

另外，若密封膜2和内部结构件1采用焊接方式，铝塑膜内侧的塑料层 (即现有技术中的耐电解液层)与内部结构件1两者的材料一致，从而保证连两者熔点一致。

而且第二密封部22部分不直接相互粘接或焊接，形成两条外套部221；两条外套部221的内腔分别与流道4的两端连通。结合图3所示，流体出入口部件3一侧形成有两个连接头31，两个连接头31分别套设在外套部221 内。流体出入口部件3中形成有两条主干道32，两条主干道32分别通过两个连接头31内腔形成的支道312，分别连通到流道4的两端。

而且外套部221处的密封膜2均与连接头31粘接或焊接，从而这部分通过连接头31间接固定。连接头31两侧形成使两层密封膜2逐渐靠拢的尖端311，保证密封膜2在粘接或者焊接时，可以充分接触，从而保证产品的密封性。而且当连接头31和两层密封膜2的塑料层焊接时，两者采用的材料需保持一致。

密封膜2不仅仅可以采用铝塑膜，只要采用金属塑料复合材料均可，即包括用于导热的金属层以及用于与内部结构件1固接的塑料层的材料即可，如镀铝膜，铝箔膜等。但外侧具有保护层的铝塑膜，是最佳选择。

由上述液冷包5组成的液冷系统，如图4所示，包括至少两个上述的液冷包5，每层内部结构件1相互平行设置，相邻的密封膜2间形成有供每层电池模组放置的空间；相邻的流体出入口部件3相互焊接且两条主干道32 分别连通，位于最外侧的两个流体出入口部件3，一侧固接有密闭主流道4 的底板33，另一侧固接将主流道4引出的连接管34。

另外，流体出入口部件3除了采用上述的如图4的一体式设计外，也可采用如图5采用的分体式设计。分体式设计的流体出入口部件3包括左半部 35和右半部36，左半部35和右半部36一侧各形成有一个连接头31，并形成与连接头31内支道312连通的主干道32。

而且液冷系统的液冷包5除了焊接外，还可以采用如图5所示的螺栓连接的方式。由于螺栓的受力原因，采用螺栓连接的液冷系统，一般采用分体式设计的流体出入口部件3。其结构细节如下：

如图6所示，左半部35在主干道32两侧形成有供螺栓贯穿的通孔，左半部35一侧的端面上形成有插入相邻左半部35的环形的凸台37，左半部 35另一侧的端面上形成有供相邻左半部35凸台37插入的凹口38。左半部 35沿主干道32内壁固接有多个卡爪39，卡爪39位于凹口38内侧，从而凹口38与卡爪39共同将凸台37夹持住。为保证密封，凸台37顶面与凹口38 底面夹持有密封圈。而右半部36与左半部35对称设置，形状、大小和构造均与左半部35保持一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种液冷包，其特征在于：包括两层密封膜(2)以及夹在两层密封膜(2)间的内部结构件(1)；内部结构件(1)包含至少两个扁平件(a、b)，相邻扁平件(a、b)相对的边侧间保持有间隙(11)；两层密封膜(2)分别与内部结构件(1)的正反面相互固接，使间隙(11)形成供冷媒流通的流道(4)；密封膜(2)由金属塑料复合材料制成，包括用于导热的金属层以及用于与内部结构件(1)固接的塑料层。

2.根据权利要求1所述的液冷包，其特征在于：塑料层与内部结构件(1)焊接，塑料层的材料与内部结构件(1)的材料一致。

3.根据权利要求1所述的液冷包，其特征在于：密封膜(2)包括与内部结构件(1)正面或反面固接的第一密封部(21)，第一密封部在四周形成有一体成型的第二密封部(22)，两层密封膜(2)的第二密封部(22)相互固接。

4.根据权利要求3所述的液冷包，其特征在于：两层密封膜(2)的第二密封部(22)之间形成有两个外套部(221)，两个外套部(221)的内腔分别与流道(4)连通；内部结构件(1)一端设有流体出入口部件(3)，流体出入口部件(3)一侧形成有两个连接头(31)，流体出入口部件(3)分别开有两条主干道(32)，两个连接头(31)内腔形成的分别与两条主干道(32)连通的支道(312)；连接头(31)套设在外套部(221)内并与连接头(31)固接，主干道(32)、支道(312)、流道(4)、另一条支道(312)和另一条主干道(32)依次连通。

5.根据权利要求4所述的液冷包，其特征在于：连接头(31)两侧形成使两层密封膜(2)逐渐靠拢的尖端(311)。

6.根据权利要求4所述的液冷包，其特征在于：两层密封膜(2)在流道(4)中相互固接形成有使流道(4)中冷媒分流的连接点(41)。

7.根据权利要求4所述的液冷包，其特征在于：连接头(31)和两层密封膜(2)的塑料层焊接，且采用的材料一致。

8.根据权利要求1所述的液冷包，其特征在于：所述金属塑料复合材料为铝塑膜。

9.一种液冷系统，其特征在于：包括至少两个且如权利要求3至8任意一项所述的液冷包(5)，每层内部结构件(1)相互平行设置，相邻的密封膜(2)间形成有供每层电池模组放置的空间，相邻的流体出入口部件(3)相互固接且两条主干道(32)分别连通。

10.根据权利要求9所述的液冷系统，其特征在于：流体出入口部件(3)包括对称设置的左、右半部(35、36)，两个连接头(31)和主干道(32)均分别分布在左、右半部(35、36)上；左半部(35)在主干道(32)两侧形成有供螺栓贯穿的通孔，左半部(35)一侧的端面上形成有插入相邻左半部(35)的环形的凸台(37)，左半部(35)另一侧的端面上形成有供相邻左半部(35)凸台(37)插入的凹口(38)。