电池直冷板、电池组件及新能源汽车的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，特别涉及一种电池直冷板、电池组件及新能源汽车。


背景技术：

2.新能源汽车使用电池作为主要能源，在汽车行驶过程中，电池会产生大量热量，造成电池包迅速升温。现有的电池冷却技术包括风冷、液冷和直冷，其中，直冷电池热管理方式，将电池安装在直冷板上，将冷媒输入至制冷板，通过冷媒与电池进行换热实现电池的降温。目前，氨是最环保的冷媒，它被归类为自然冷媒系列的其中一种，其gwp(全球变暖潜值)和odp(臭氧消耗潜能值)都等于零。随着直冷技术在新能源电池领域的逐步使用，现有的电池冷却方案中，冷媒与电池的接触不均，导致电池降温均匀性差影响电池的使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种电池直冷板、电池组件及新能源汽车，旨在解决现有的电池冷却方式存在的温度不均的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的电池直冷板，包括：
5.主体，所述主体内形成有第一腔室和第二腔室，所述主体的外壁上形成有用于与所述电池相贴合的安装面，所述第二腔室形成于所述第一腔室远离所述安装面的一侧；
6.所述第一腔室内设有导热介质，所述第二腔室内设有冷媒，所述第二腔室的冷媒通过所述第一腔室的导热介质对所述安装面上的电池进行降温。
7.可选地，所述导热介质为相变材料。
8.可选地，所述电池直冷板还包括：
9.毛细结构，设于所述第一腔室，所述毛细结构的一端与所述第一腔室靠近所述安装面的一侧相连接，所述毛细结构的另一端向所述第二腔室方向延伸设置。
10.可选地，所述毛细结构的数量为至少两个，所述毛细结构间隔设于所述第一腔室。
11.可选地，所述毛细结构为金属粉末烧结形成，或者，所述毛细结构为纤维素、碳纳米管中的至少一种。
12.可选地，所述主体包括依次层叠设置的第一板体、第二板体和第三板体，所述第一板体和所述第二板体之间形成所述第一腔室，所述第二板体和所述第三板体之间形成所述第二腔室，所述第一板体背向所述第一腔室的一侧形成有所述安装面。
13.可选地，所述第二腔室的数量为至少两个，相邻所述第二腔室间隔设置；
14.和/或，所述第二板体或所述第三板体形成有凸筋，所述凸筋的数量为至少两个，相邻的所述凸筋之间形成所述第二腔室。
15.可选地，所述第二腔室的数量为至少两个时，所述第二板体和所述第三板体之间形成有第一换热区和第二换热区，所述第一换热区具有所述第二腔室，所述第二换热区具有所述第二腔室，所述第一换热区通过过流通道与所述第二换热区相连通。
16.可选地，所述主体还包括连通所述第一换热区内的第二腔室的输入管，以及连通
所述第二换热区内的第二腔室的输出管，所述输入管和所述输出管设于所述主体的同侧。
17.可选地，所述主体具有相对设置的第一端和第二端；
18.所述输入管和所述输出管分别设于所述主体的第一端，所述过流通道设于所述主体的第二端；和/或，所述主体还包括连通所述第一腔室的注液管，所述注液管设于所述主体的第一端。
19.本实用新型还提出一种电池组件，包括：
20.电池；以及
21.如上述任一项所述的电池直冷板，所述电池与所述电池直冷板的主体的安装面相贴合设置。
22.本实用新型还提出一种新能源汽车，包括如上述所述的电池组件。
23.本实用新型技术方案通过采用相变材料作为导热介质，利用冷媒实现对电池进行降温，进而实现对电池进行冷却；由于采用第一腔室和第二腔室，使相变材料和冷媒分布均匀，使得电池接触安装面时，能够更加均匀地与安装面进行热交换，进而提高换热的均匀性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本实用新型电池直冷板使用状态下一实施例的结构示意图；
26.图2为本实用新型第二腔室输入管一侧局部剖视图；
27.图3为图2中a部位的局部放大图；
28.图4为本实用新型电池直冷板第一板体侧一实施例的爆炸图；
29.图5为本实用新型电池直冷板第三板体侧一实施例的爆炸图；
30.图6为图1的俯视图；
31.图7为本实用新型冷媒流动状态一实施例的示意图。
32.附图标号说明：
33.标号名称标号名称10主体11第一腔室12注液管13第二腔室14输入管15输出管16毛细结构17过流通道18第一换热区19第二换热区20第一板体21安装面30第二板体31凹槽40第三板体41凸筋50电池60导热垫
34.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
38.本实用新型提出一种电池直冷板，电池直冷板用于对电池50进行降温，电池50可以为汽车电池，如新能源汽车的电池，电池50贴合在电池直冷板的表面，电池50运行过程中产生的热量可以传递到电池直冷板，通过电池直冷板对电池50进行降温。图1至7为本实用新型的实施例所对应的附图。
39.请参阅图1、图2和图3，在一实施例中，电池直冷板包括：
40.主体10，主体10内形成有第一腔室11和第二腔室13，主体10的外壁上形成有用于与电池50相贴合的安装面21，第二腔室13形成于第一腔室11远离安装面21的一侧；电池50可以设置在主体10的上方，也可以设置在主体10的下方。主体10具有安装面21，安装面21的形状与电池50朝向主体10的一侧表面形状相一致，以使电池50与安装面21的接触面积相对更大。第一腔室11和第二腔室13为主体10内相邻的两个腔室，在使用状态下，第一腔室11位于第二腔室13和电池50之间，电池50产生的热量能够通过安装面21传递到第一腔室11。电池50具有用于与安装面21相贴合的装配面。如图1和图2所示，当电池直冷板用于对多个电池50进行降温时，安装面21的表面积可以大于多个电池50的装配面的总面积，以使多个电池50均能够与安装面21相互贴合。
41.第一腔室11内设有导热介质，第二腔室13内设有冷媒，第二腔室13的冷媒通过第一腔室11的导热介质对安装面21上的电池50进行降温。
42.第二腔室13内填充有冷媒。电池50运行时，电池50产生的热量通过安装面21传递到主体10的第一腔室11，第一腔室11内的水吸热汽化，汽化后的水向第二腔室13方向流动时，冷媒的冷量传递到第一腔室11，第一腔室11内的水在冷媒的作用下产生液化，冷媒吸收热量，如此使水在汽化和液化之间进行相变过程，导热介质能够将电池50传递到安装面21上的热量带走，以实现冷媒对电池50进行降温。
43.在一实施例中，所述导热介质为相变材料。相变材料在相变过程中会吸收或释放大量的潜热。相变材料可以为多种材料，例如，水，水合盐等，也可以为其他液态相变材料，为方便描述，以下以相变材料为水为例进行阐述，其在液化过程中吸入并储存了大量的冷能量，而在汽化过程中吸收大量的热能量。
44.由于导热介质可以通过相变过程实现将热量传递到冷媒，实现电池50进行降温，导热介质在进行相变过程中，其产生的相对作用面可以完全覆盖到整个第一腔室11靠近安装面21的一侧表面，进而使得贴合在安装面21上的电池50的降温相对更加均匀。请参阅图3，在制作电池直冷板时，可以在电池直冷板的安装面21上设置导热垫60，以用于导热，同时可以防止电芯与电池直冷板直接接触，起到导热和绝缘的效果。
45.如图1、图2所示，可选地，安装面21为主体10朝向电池50一侧的整个表面，电池50分布在安装面21上。第一腔室11和第二腔室13的形状可以与安装面21的形状相一致，以使第二腔室13内的冷媒能够均匀作用于第一腔室11内的导热介质。
46.在制作主体10时，主体10可以为一体结构，在主体10内形成第一腔室11和第二腔室13。主体10也可以为多个板材组合形成的多层结构。主体10上设置有连通第一腔室11的注液管12，注液管12用于向第一腔室11内注入导热介质，也可以用于抽出导热介质。主体10上还设置有连通第二腔室13的输入管14和输出管15，输入管14用于输入冷媒，输出管15用于输出冷媒。第二腔室13内可以形成用于供冷媒流动的通道，以使冷媒均匀作用于第一腔室11内的导热介质。通过使冷媒呈流动状态，可以不断地补充冷媒，以保证降温效果。
47.在一实施例中，主体10具有相对设置的第一端和第二端；输入管14和输出管15分别设于主体10的第一端，以方便对输入管14和输出管15进行装配。当电池直冷板用于新能源汽车时，输入管14和输出管15对应的管路可以设置在同侧，以方便进行布管。
48.在另一实施例中，与前一实施例不同之处在于，主体10还包括连通第一腔室11的注液管12，注液管12设于主体10的第一端，此时，输入管14和输出管15也可以同时设置在主体10的第一端，以方便布置管路和装配。
49.请参阅图3，在一实施例中，电池直冷板还包括毛细结构16，毛细结构16设于第一腔室11，毛细结构16分布有多微孔，多微孔可以均布在毛细结构16上，以使毛细结构16表面形成能够吸附液态导热介质的多孔结构。毛细结构16的一端与第一腔室11靠近安装面21的一侧相连接，毛细结构16的另一端向第二腔室13方向延伸设置。以电池50设置在电池直冷板上方为例，毛细结构16具有靠近安装面21一侧的上端以及远离安装面21的下端，毛细结构16的上端与第一腔室11的内壁面相连接，在形成第一腔室11时，可以在第一腔室11的内壁上形成安装槽等结构，用于固定毛细结构16。毛细结构16的下端向第二腔室13方向延伸。
50.当冷媒作用于第一腔室11和第二腔室13之间的壁面时，导热介质接触第一腔室11靠近第二腔室13的壁面，使得导热介质液化，液化的导热介质被毛细结构16吸附，毛细结构16的毛细作用下，将液态的导热介质向毛细结构16的上端方向吸引，使得液态的导热介质能够接触第一腔室11靠近安装面21的一侧表面，导热介质与第一腔室11靠近安装面21的一侧表面相接触，进行换热后汽化，带走第一腔室11靠近安装面21一侧的热量，实现对安装面21的降温，进而带走电池50的热量。当汽化的导热介质向第一腔室11靠近第二腔室13一侧流动时，由于冷媒作用再次被液化，冷媒可以将导热介质带来的热量带出，通过导热介质在液化和汽化之间循环相变过程，实现通过冷媒对电池50进行降温。
51.毛细结构16具有多孔结构，在一实施例中，毛细结构16为金属粉末烧结工艺形成的多孔结构。在另一实施例中，所述毛细结构16为纤维素、碳纳米管中的至少一种，可以为上述材料中的一种材料构成，也可以为多种材料分别形成的毛细结构16。可选地，毛细结构16的数量为至少两个，相邻的毛细结构16可以为上述材料中的一种，也可以为上述材料中
的多种组合形成。毛细结构16间隔设于第一腔室11，以从不同位置吸附导热介质，以提升热交换的均匀性。
52.请参阅图3、图4和图5，在一实施例中，主体10为三层板体层叠设置形成，主体10包括依次层叠设置的第一板体20、第二板体30和第三板体40，第一板体20和第二板体30之间形成第一腔室11，第二板体30和第三板体40之间形成第二腔室13，第一板体20背向第一腔室11的一侧形成有安装面21。第一板体20用于与电池50相贴合，第二板体30为中间层，第二板体30与第一板体20之间的间隙形成第一腔室11，第二板体30与第三板体40之间的间隙形成第二腔室13。
53.如图4中所示，第二板体30朝向第一板体20的一侧可以设置内凹的表面，以用于形成第一腔室11。当第一腔室11内设置有毛细结构16时，毛细结构16的一端与第一板体20相连接，另一端向第二板体30方向延伸。
54.第二板体30和第三板体40的其中之一可以设置内凹的表面，以形成第二腔室13。在一实施例中，第二板体30或第三板体40形成有凸筋41，凸筋41的数量为至少两个，相邻的凸筋41之间形成第二腔室13。以第三板体40朝向第二板体30的一侧设置有凸筋41为例，凸筋41用于抵接在第二板体30上，将第三板体40架空在第二板体30背向第一板体20的一侧，以使第三板体40和第二板体30之间形成的间隙作为第二腔室13。凸筋41抵接在第二板体30上时，可以用于对第三板体40进行支撑，以防止第三板体40产生变形。
55.在制作第二板体30时，可以在第二板体30上设置凹槽31，凹槽31的位置与第三板体40上的凸筋41的位置相适配，当第三板体40与第二板体30相互层叠设置时，第三板体40与第二板体30通过凸筋41和凹槽31相互限位，以防止第三板体40和第二板体30出现相对偏移或错位。为了提升降温效果，可选地，第二腔室13的数量为至少两个，相邻第二腔室13间隔设置，以从多个位置向第二腔室13内的导热介质传递冷量。相邻的凸筋41所形成的第二腔室13可以为独立设置，分别与输入管14和输出管15相连通。为了方便加工，相邻的第二腔室13相互连通，以使导热介质可以在不同的第二腔室13之间流动，以使不同的第二腔室13的温度保持均匀，以进一步提升对多个电池50降温时的均匀性。
56.在设置凸筋41时，凸筋41的长度方向可以与冷媒的流动方向相一致，通过调整凸筋41的分布方向来实现限制冷媒的流动方向，以使冷媒能够按照预设方向向预设位置流动，进而使冷媒均匀分布，提升冷媒作用位置的均匀性。
57.请参阅图6和图7，在一实施例中，第二板体30和第三板体40之间形成有第一换热区18和第二换热区19，第一换热区18和第二换热区19分别对应第一腔室11的不同位置。第一换热区18具有第二腔室13，第二换热区19具有第二腔室13，第一换热区18内的第二腔室13的数量可以为两个或两个以上，第一换热区18内的相邻第二腔室13可以相互连通，第一换热区18通过过流通道17与第二换热区19相连通。第二换热区19内的第二腔室13的数量可以为两个或两个以上，第二换热区19内的相邻第二腔室13可以相互连通；主体10还包括连通第一换热区18内的第二腔室13的输入管14，以及连通第二换热区19内的第二腔室13的输出管15，输入管14和输出管15设于主体10的同侧。冷媒自输入管14进入第一换热区18内的第二腔室13，并经由过流通道17进入第二换热区19内的第二腔室13，最终自输出管15排出。以如图7所示为例，第一换热区18为右侧腔室，第二换热区19为左侧腔室，过流通道17可以设置在第一换热区18和第二换热区19远离输入管14和输出管15的一端，以使冷媒能进行充
分换热。在制作第三板体40和第二板体30时，可以在第一换热区18和第二换热区19之间设置多个过流通道17。
58.本实用新型在上述电池直冷板的基础上，还提出一种电池组件的实施例。
59.请参阅图1，电池组件包括：
60.电池50；电池50的数量可以为多个，多个电池50可以按照预设规律分布。
61.如上述任一实施例的电池直冷板，电池50与电池直冷板的主体10的安装面21相贴合设置，设置有多个电池50时，每个电池50分别具有与电池直冷板的安装面21相贴合的表面。电池50可以均布在安装面21上，以使电池50能够与安装面21进行热交换。通过设置冷媒与导热介质相配合，利用导热介质的相变过程实现对电池50进行降温，进而提高电池50的安全性，延长电池50的使用寿命。
62.本实用新型在上述电池组件的基础上，还提出一种新能源汽车的实施例，新能源汽车包括如上述实施例的电池组件。