电池模组换热系统和电池包的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池模组换热系统和电池包。


背景技术：

2.动力锂离子电池由于其高的能量密度和低碳的使用特性被广泛的应用于电动汽车电池包系统中，而整个电池包的能量巨大，实际的使用中时刻面临着安全的考验和挑战。目前市面上的电池包系统单体主要使用的有三元体系的方形铝壳电池，其有着高的能量密度但安全性能较差；磷酸铁锂体系电池安全性能高、循环寿命长、但能量密度低。而目前三元体系电池系统某电池发生热失控时，不能有效阻断热失控的扩散，安全系数差，同时，目前双体系电池串联，容易造成电池包内不同电池间的耐寒能力不一致，在低温环境下导致电池放电深度不一致，电池寿命急剧衰减。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种电池模组换热系统和电池包，其能够解决单体系电池模组的安全性能和能量密度不足等问题，同时解决了双体系对温度适应能力差异导致的放电深度不一致，电池寿命急剧衰减的问题。
4.本实用新型的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本实用新型提供一种电池模组换热系统，包括进液分流管、至少一个第一换热管、至少一个第二换热管以及出液汇流管，所述进液分流管和所述出液汇流管相对设置，且所述进液分流管具有一进液口，所述出液汇流管具有一出液口，所述第一换热管的两端分别与所述进液分流管和所述出液汇流管连接，所述第二换热管的两端分别与所述进液分流管和所述出液汇流管连接，所述第一换热管用于承载第一电池模组，所述第二换热管用于承载耐温性大于所述第一电池模组的第二电池模组，且所述第一换热管的热交换效率大于所述第二换热管的热交换效率。
6.在可选的实施方式中，所述第一换热管上设置有第一换热介质层，所述第一换热介质层用于贴合所述第一电池模组，所述第二换热管上设置有第二换热介质层，所述第二换热介质层用于贴合所述第二电池模组。
7.在可选的实施方式中，所述第一换热介质层和所述第二换热介质层的导热系数相同，所述第一换热介质层和所述第二换热介质层的厚度相同，且所述第一换热管的导热接触面积大于所述第二换热管的导热接触面积。
8.在可选的实施方式中，所述第一换热管的宽度大于所述第二换热管的宽度。
9.在可选的实施方式中，所述第一换热管和所述第二换热管的导热接触面积相同，所述第一换热介质层和所述第二换热介质层的厚度相同，且所述第一换热介质层的导热系数大于所述第二换热介质层的导热系数。
10.在可选的实施方式中，所述第一换热管和所述第二换热管的导热接触面积相同，所述第一换热介质层和所述第二换热介质层的导热系数相同，且所述第一换热介质层厚度
小于所述第二换热介质层的厚度。
11.在可选的实施方式中，所述第一换热管和所述第二换热管均为多个，多个所述第一换热管和多个所述第二换热管交错设置，且每相邻两个所述第一换热管之间设置有至少一个所述第二换热管，以使所述第一电池模组和所述第二电池模组交错设置。
12.在可选的实施方式中，多个所述第一换热管和多个所述第二换热管两两平行设置，且所述进液分流管和所述出液汇流管平行设置。
13.第二方面，本实用新型提供一种电池包，包括第一电池模组、第二电池模组和如前述实施方式任一项所述的电池模组换热系统，所述第一电池模组的耐温性小于所述第二电池模组的耐温性，所述第一电池模组设置在所述第一换热管上，所述第二电池模组设置在所述第二换热管上。
14.在可选的实施方式中，所述第一电池模组包括至少一个三元电池，所述第二电池模组包括至少一个磷酸铁锂电池，所述第一电池模组和所述第二电池模组交错分布。
15.本实用新型实施例的有益效果是：
16.本实用新型实施例提供的电池模组换热系统和电池包，进液分流管和出液汇流管相对设置，且进液分流管具有一进液口，出液汇流管具有一出液口，第一换热管的两端分别与进液分流管和出液汇流管连接，第二换热管的两端分别与进液分流管和出液汇流管连接，第一换热管用于承载第一电池模组，第二换热管用于承载耐温性大于第一电池模组的第二电池模组，且第一换热管的热交换效率大于第二换热管的热交换效率。通过第一换热管和第二换热管，以分别实现第一电池模组和第二电池模组的承载，同时第一电池模组的耐温性大于第二换热管的耐温性，并且第一换热管的热交换效率大于第二换热管的热交换效率。在低温条件下，第一换热管与第一电池模组之间的换热效率更高，从而使得第一电池模组能够保持在较佳的工作温度，提升了第一电池模组对温度的适应能力。相较于现有技术，本实用新型提供的电池模组换热系统和电池包，第一电池模组和第二电池模组双体系电池混用，解决单体系电池模组的安全性和能量密度不足等问题。同时，第一电池模组安全性好，能有效阻隔第二电池模组热失控的扩散，提高电池模组的安全性。此外，本实用新型能够提高第一电池模组的热交换速度，能有效解决第一电池模组耐寒能力较差的问题，使得在低温环境中，两种体系电池都能正常工作。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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。
18.图1为本实用新型第一实施例提供的电池模组换热系统的结构示意图；
19.图2为本实用新型第一实施例提供的电池模组换热系统在第一视角下的装配示意图；
20.图3为本实用新型第一实施例提供的电池模组换热系统在第二视角下的装配示意图；
21.图4为本实用新型第一实施例提供的电池模组换热系统的另一结构装配示意图；
22.图5为本实用新型第二实施例提供的电池模组换热系统的结构示意图；
23.图6为本实用新型第三实施例提供的电池模组换热系统的装配示意图。
24.图标:
25.100-电池模组换热系统；110-进液分流管；111-进液口；130-第一换热管；131-第一换热介质层；150-第二换热管；151-第二换热介质层；170-出液汇流管；171-出液口；200-第一电池模组；300-第二电池模组。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。
28.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。
29.在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。
30.此外，术语“水平”、“竖直”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。
31.在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
32.第一实施例
33.参见图1至图3，本实施例提供了一种电池模组换热系统100，其能够解决双体系电池对温度适应能力差异导致的放电深度不一致，电池寿命急剧衰减的问题。
34.本实施例提供的电池模组换热系统100，包括进液分流管110、至少一个第一换热管130、至少一个第二换热管150以及出液汇流管170，进液分流管110和出液汇流管170相对设置，且进液分流管110具有一进液口111，出液汇流管170具有一出液口171，第一换热管130的两端分别与第一换热管130和第二换热管150连接，第二换热管150的两端分别与第一
换热管130和第二换热管150连接，第一换热管130用于承载第一电池模组200，第二换热管150用于承载耐温性大于第一电池模组200的第二电池模组300，且第一换热管130的热交换效率大于第二换热管150的热交换效率。
35.在本实施例中，电池模组换热系统100，主要适用于电池包，电池包具有一外壳，外壳内设置有第一电池模组200和第二电池模组300，第一电池模组200和第二电池模组300分别设置在第一换热管130和第二换热管150上，以实现了电池包的双体系供电。具体地，第二电池模组300为能量密度和耐温性较高的三元体系电池，如三元锂电池，且其安全性能较差，而第一电池模组200为能量密度和耐温性较低的磷酸铁锂体系电池，其安全性能高。该电池包通过第一电池模组200和第二电池模组300的混合使用，一方面解决单体系电池模组的安全性能差或能量密度不足等问题，另一方面能够实现防热失控模组，对模组进行热失控限制。
36.在本实施例中，进液分流管110和出液汇流管170均与外部的液冷循环管道连接，使得传热介质能够从进液口111进入进液分流管110，然后分流至第一换热管130和第二换热管150，再汇流至出液汇流管170，最后由出液口171流出，实现了对第一电池模组200和第二电池模组300的换热。并且，在低温条件下，第一换热管130与第一电池模组200之间的换热效率更高，从而使得第一电池模组200能够保持在较佳的工作温度，提升了第一电池模组200对温度的适应能力。
37.在本实施例中，第一换热管130上设置有第一换热介质层131，第一换热介质层131用于贴合第一电池模组200，第二换热管150上设置有第二换热介质层151，第二换热介质层151用于贴合第二电池模组300。具体地，第一换热介质设置在第一电池模组200的底部，且与第一电池模组200的底部面积相当，第二换热介质设置在第二电池模组300的底部，且与第二电池模组300的底部面积相当。通过设置第一换热介质层131和第二换热介质层151，能够使得第一换热管130与第一电池模组200之间、第二换热管150与第二电池模组300之间热接触面积和热传递效率均大幅提升，从而保证了换热效果。
38.在本实施例中，第一换热介质层131和第二换热介质层151的导热系数相同，第一换热介质层131和第二换热介质层151的厚度相同，且第一换热管130的导热接触面积大于第二换热管150的导热接触面积。具体地，第一换热介质层131和第二换热介质层151可以采用相同的导热材料制成，并分别铺设在第一换热管130和第二换热管150的表面。而第一换热管130的导热接触面积大于第二换热管150的导热接触面积，使得第一换热管130内的换热介质与第一换热介质层131和第一电池模组200的热交换效率更高，实现了第一换热管130的热交换效率大于第二换热管150的热交换效率，从而能够相对第二换热管150带给第一电池模组200更多热量，使得第一电池模组200处于相对更加保温的状态，进而解决了双体系对温度适应能力差异导致的放电深度不一致，电池寿命急剧衰减的问题。
39.在本实施例中，第一换热管130和第二换热管150的导热接触面积与其承载面有关，其中第一换热管130和第二换热管150的截面均呈矩形，并且第一换热管130的宽度大于第二换热管150的宽度，以使得第一换热管130的导热接触面积更大。需要说明的是，本实施例中所提及的导热接触面积，指的是其实现与第一电池模组200之间热交换的面积。
40.需要说明的是，本实施例中第一换热管130和第二换热管150的宽度，指的是与换热介质流动方向相垂直方向上的宽度。通过采用宽窄不同的换热管，实现了对不同电池模
组以不同换热效率进行保温，使得第一电池模组200和第二电池模组300均能够尽可能地处于较佳的工作温度，同时也无需额外设置加热装置，节约了能耗。
41.在本实施例中，第一换热管130和第二换热管150均为多个，多个第一换热管130和多个第二换热管150交错设置，且每相邻两个第一换热管130之间设置有至少一个第二换热管150，以使第一电池模组200和第二电池模组300交错设置。具体地，每个第一电池模组200包括至少两个磷酸铁锂电池，每个第二电池模组300包括至少两个三元锂电池，两个第一电池模组200之间间隔设置有若干个第二电池模组300，当第二电池模组300发生热失控时，可以通过第一电池模组200实现阻隔热失控扩散的作用。
42.值得注意的是，参见图3，每相邻两个第一换热管130之间可以设置有一个第二换热管150，第一换热管130和第二换热管150一一交替设置，而第一换热管130设安置在第一电池模组200的下方，第二换热管150安置在第二电池模组300的下方，提高了第一电磁模组的热交换效率，能够有效解决第一电磁模组耐低温性能差的问题。并且能够使得第一电池模组200和第二电池模组300一一交替设置，进一步实现了阻隔热失控扩散。
43.当然，结合参见图4，在本实用新型其他较佳的实施例中，每相邻两个第一换热管130之间还可以设置有2个或3个第二换热管150，使得第一换热管130间隔分布在多个第二换热管150之间，并且能够使得每两个第一电池模组200之间设置有2个或3个第二电池模组300，能够更好地完成电池体系配置，以实现整体更高的能量密度。
44.在本实施例中，多个第一换热管130和多个第二换热管150两两平行设置，且进液分流管110和出液汇流管170平行设置。具体地，每个第一换热管130的两端分别焊接在进液分流管110和出液汇流管170上，并且第一换热管130的两端分别与进液分流管110和出液汇流管170连通，每个第二换热管150的两端分别焊接在进液分流管110和出液汇流管170上，并且第二换热管150的两端分别与进液分流管110和出液汇流管170连通，多个第一换热管130和多个第二换热管150两两平行设置，能够使得整个换热流道处在同一平面上，避免了换热介质在重力的影响下出现局部堆积，并且进液分流管110和出液汇流管170平行设置，能够使得第一换热管130和第二换热管150的长度均相同，换热路径长度相同，使得第一换热管130和第二换热管150更加规整，以方便放置第一电池模组200和第二电池模组300。
45.需要说明的是，在进行换热时，换热介质从进液口111进入进液分流管110后，分流进入多个第一换热管130和多个第二换热管150，并依次流经所有的第一电池模组200和第二电磁模组，降低流经的第一电池模组200或第二电池模组300的温度，再汇流至另一侧的出液汇流管170中，流出出液口171。通过流道宽度与流速的控制，实现了对不同位置的电池模组的温度控制。
46.综上所述，本实施例提供的电池模组换热系统100，第一电池模组200的耐温性大于第二换热管150的耐温性，并且通过宽度设置，第一换热管130的宽度大于第二换热管150的宽度，使得第一换热管130的热交换效率大于第二换热管150的热交换效率。在低温条件下，第一换热管130与第一电池模组200之间的换热效率更高，从而使得第一电池模组200能够保持在较佳的工作温度，提升了第一电池模组200对温度的适应能力。并且由于第一电池模组200和第二电池模组300双体系电池混用，解决单体系电池模组的安全性和能量密度不足等问题。同时，第一电池模组200安全性好，能有效阻隔第二电池模组300热失控的扩散，提高电池模组的安全性。此外，本实用新型能够提高第一电池模组200的热交换速度，能有
效解决第一电池模组200耐寒能力较差的问题，使得在低温环境中，两种体系电池都能正常工作。
47.第二实施例
48.参见图5，本实施例提供了一种电池模组换热系统100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
49.在本实施例中，电池模组换热系统100包括进液分流管110、至少一个第一换热管130、至少一个第二换热管150以及出液汇流管170，进液分流管110和出液汇流管170相对设置，且进液分流管110具有一进液口111，出液汇流管170具有一出液口171，第一换热管130的两端分别与第一换热管130和第二换热管150连接，第二换热管150的两端分别与第一换热管130和第二换热管150连接，第一换热管130用于承载第一电池模组200，第二换热管150用于承载耐温性大于第一电池模组200的第二电池模组300，且第一换热管130的热交换效率大于第二换热管150的热交换效率。
50.在本实施例中，第一换热管130和第二换热管150的导热接触面积相同，第一换热介质层131和第二换热介质层151的厚度相同，且第一换热介质层131的导热系数大于第二换热介质层151的导热系数。具体地，第一换热管130和第二换热管150的宽度相同，且第一换热介质层131和第二换热介质层151的厚度相同，而第一换热介质层131和第二换热介质层151的导热系数选用不同，例如，第一换热介质层131选用2w/(mk)的导热凝胶，第二换热介质层151选用1w/(mk)的导热凝胶，从而使得第一换热管130与第一电池模组200之间的热交换效率同样大于第二换热管150与第二电池模组300之间的热交换效率。
51.在本实施例中，两种导热材料的第一换热介质层131和第二换热介质层151交错布置，低导热系数的材料安置在第二电池模组300下，高导热系数的材料安置在第一电池模组200下，提高了第一电池模组200的热交换效率，能够有效解决第一电池模组200耐低温性较差的问题。
52.需要说明的是，在本实施例中，第一换热介质层131和第二换热介质层151可以采用不同材料以实现不同的导热系数，或者采用同种材料，并通过改变其整体疏密程度等方式来调整其导热系数。
53.本实施例提供的电池模组换热系统100，第一电池模组200的耐温性大于第二换热管150的耐温性，并且通过第一换热介质层131和第二换热介质层151不同导热系数的设置，使得第一换热管130的热交换效率大于第二换热管150的热交换效率。在低温条件下，第一换热管130与第一电池模组200之间的换热效率更高，从而使得第一电池模组200能够保持在较佳的工作温度，提升了第一电池模组200对温度的适应能力。并且由于第一电池模组200和第二电池模组300双体系电池混用，解决单体系电池模组的安全性和能量密度不足等问题。同时，第一电池模组200安全性好，能有效阻隔第二电池模组300热失控的扩散，提高电池模组的安全性。此外，本实用新型能够提高第一电池模组200的热交换速度，能有效解决第一电池模组200耐寒能力较差的问题，使得在低温环境中，两种体系电池都能正常工作。
54.第三实施例
55.参见图6，本实施例提供了一种电池模组换热系统100，其基本结构和原理及产生
的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
56.在本实施例中，电池模组换热系统100包括进液分流管110、至少一个第一换热管130、至少一个第二换热管150以及出液汇流管170，进液分流管110和出液汇流管170相对设置，且进液分流管110具有一进液口111，出液汇流管170具有一出液口171，第一换热管130的两端分别与第一换热管130和第二换热管150连接，第二换热管150的两端分别与第一换热管130和第二换热管150连接，第一换热管130用于承载第一电池模组200，第二换热管150用于承载耐温性大于第一电池模组200的第二电池模组300，且第一换热管130的热交换效率大于第二换热管150的热交换效率。
57.在本实施例中，第一换热管130和第二换热管150的导热接触面积相同，第一换热介质层131和第二换热介质层151的导热系数相同，且第一换热介质层131厚度小于第二换热介质层151的厚度。具体地，第一换热介质层131和第二换热介质层151采用同种材料，并且导热系统相同，通过采用不同厚度的介质层来实现热交换效率的调整。例如，第一换热介质层131采用5mm厚度的介质材料，第二换热介质层151采用10mm厚度的介质材料，其同样能够使得第一换热管130与第一电池模组200之间的热交换效率同样大于第二换热管150与第二电池模组300之间的热交换效率。
58.第四实施例
59.本实施例提供了一种电池包，包括第一电池模组200、第二电池模组300和电池模组换热系统100，其中电池模组换热系统100的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例、第二实施例或第三实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例、第二实施例或第三实施例中相应内容。
60.在本实施例中，电池包具体包括外壳、第一电池模组200、第二电池模组300和电池模组换热系统100，电池模组换热系统100包括进液分流管110、至少一个第一换热管130、至少一个第二换热管150以及出液汇流管170，进液分流管110和出液汇流管170相对设置，且进液分流管110具有一进液口111，出液汇流管170具有一出液口171，第一换热管130的两端分别与第一换热管130和第二换热管150连接，第二换热管150的两端分别与第一换热管130和第二换热管150连接，第一换热管130的热交换效率大于第二换热管150的热交换效率。第一电池模组200的耐温性小于第二电池模组300的耐温性，第一电池模组200设置在第一换热管130上，第二电池模组300设置在第二换热管150上。且第一电池模组200和第二电池模组300均容置在外壳内。
61.本实施例提供的电池包，第一电池模组200和第二电池模组300双体系电池混用，解决单体系电池模组的安全性和能量密度不足等问题。同时，第一电池模组200安全性好，能有效阻隔第二电池模组300热失控的扩散，提高电池模组的安全性。此外，本实施例能够提高第一电池模组200的热交换速度，能有效解决第一电池模组200耐寒能力较差的问题，使得在低温环境中，两种体系电池都能正常工作。
62.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。