电芯、电池包、热管理系统和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种电芯、电池包、热管理系统和车辆。


背景技术：

2.相关技术中，在电池包充电时，电芯的热量不易换出，热量易在电芯的各个部位积累，使得电芯内部会产生较大的温差，影响电芯的使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电芯，所述电芯的温度分布更加均匀，有利于延长使用寿命。
4.本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述电芯的电池包。
5.本实用新型的又一个目的在于提出一种具有上述电池包的热管理系统。
6.本实用新型的还一个目的在于提出一种具有上述热管理系统的车辆。
7.根据本实用新型实施例的电芯，包括：壳体；电芯本体，所述电芯本体设于所述壳体内，所述壳体的外表面设有导热件且所述导热件的导热系数大于所述壳体的导热系数，或所述壳体的部分形成为导热部，所述导热部的导热系数大于所述壳体的其余部分的导热系数。
8.根据本实用新型实施例的电芯，通过壳体的外表面设有导热件且导热件的导热系数大于壳体的导热系数，或者壳体的部分形成为导热部，导热部的导热系数大于壳体的其余部分的导热系数，导热件或者导热部设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件或者导热部快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯的温度分布更均匀，降低电芯的温差，有利于延长电芯的使用寿命。
9.另外，根据本实用新型上述实施例的电芯还可以具有如下附加的技术特征：
10.根据本实用新型一些实施例的电芯，沿所述壳体的长度方向，所述壳体的两端中的至少一端设有与所述电芯本体连接的电极，所述导热部或所述导热件设于所述壳体的设有所述电极的一端。
11.根据本实用新型的一些实施例，沿所述壳体的长度方向，所述壳体的两端均设有所述电极，所述壳体的两端均设有所述导热部或所述导热件。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述导热件或所述导热部包括：端部，所述端部位于所述壳体的长度方向的设有所述电极的一端的端面上；环形部，所述环形部的轴向一端与所述端部连接。
13.根据本实用新型的一些实施例，在所述壳体的部分形成为导热部时，所述导热部与所述壳体的其余部分为一体件。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述导热件或所述导热部为相变材料结构。
15.根据本实用新型实施例的电池包，包括：根据本实用新型实施例所述的电芯，所述
电芯为多个，多个所述电芯沿所述电芯的厚度方向堆叠设置；换热件，用于为所述电芯散热。
16.根据本实用新型实施例的电池包，通过壳体的外表面设有导热件且导热件的导热系数大于壳体的导热系数，或者壳体的部分形成为导热部，导热部的导热系数大于壳体的其余部分的导热系数，导热件或者导热部设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件或者导热部快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯的温度分布更均匀，降低电芯的温差，有利于延长电芯的使用寿命。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述换热件为冷板，所述冷板设于所述电芯宽度方向的一侧，在所述壳体的外表面设有导热件时，所述导热件与所述冷板贴合设置。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述冷板和多个所述电芯之间设有导热结构胶。
19.根据本实用新型实施例的热管理系统，包括：制冷回路；根据本实用新型实施例所述的电池包，所述换热件具有冷媒通道，所述换热件连接于所述制冷回路内。
20.根据本实用新型实施例的热管理系统，通过壳体的外表面设有导热件且导热件的导热系数大于壳体的导热系数，或者壳体的部分形成为导热部，导热部的导热系数大于壳体的其余部分的导热系数，导热件或者导热部设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件或者导热部快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯的温度分布更均匀，降低电芯的温差，有利于延长电芯的使用寿命。
21.根据本实用新型实施例的车辆包括根据本实用新型实施例所述的热管理系统。
22.根据本实用新型实施例的车辆，通过壳体的外表面设有导热件且导热件的导热系数大于壳体的导热系数，或者壳体的部分形成为导热部，导热部的导热系数大于壳体的其余部分的导热系数，导热件或者导热部设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件或者导热部快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯的温度分布更均匀，降低电芯的温差，有利于延长电芯的使用寿命。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1是根据本实用新型实施例的电芯的结构示意图；
26.图2是图1中圈示a处的放大结构示意图；
27.图3是根据本实用新型实施例的电池包的结构示意图；
28.图4是图3中圈示b处的放大结构示意图；
29.图5是图3中圈示c处的放大结构示意图。
30.附图标记：
31.100、电芯；200、电池包；
32.10、壳体；
33.20、电极；
34.30、导热件；31、导热部；301、端部；302、环形部；
35.40、冷板；41、冷媒进口；42、冷媒出口；43、接头；
36.50、导热结构胶。
具体实施方式
37.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
38.在本实用新型的描述中，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。
39.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
40.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电芯100。
41.参照图1-图4所示，根据本实用新型实施例的电芯100可以包括：壳体10与电芯本体。
42.具体而言，电芯本体设于壳体10内，壳体10能够对电芯本体进行保护，避免电芯本体受到损坏，且通过壳体10能够将电芯本体的热量传导到外部，便于对电芯本体进行散热。
43.本技术的发明人发现，在相关技术中，电池包的能量密度高，集成度高，体积大，易导致电芯内部内阻不均匀，使得电芯的不同部位发热量不同，在电池包充电时，电芯的热量不易换出，热量易在电芯的各个部位积累，使得电芯内部会产生较大的温差，影响电芯的使用寿命。
44.为了解决电芯100的内部温差较大的问题，在本实用新型中，如图1、图2与图4所示，壳体10的外表面可以设有导热件30，且导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数；或者，壳体10的部分形成为导热部31，导热部31的导热系数大于壳体10的其余部分的导热系数。由此，通过导热件30或者导热部31可以将电芯本体的热量快速散出，导热件30或者导热部31可以设置于电芯本体的局部温度较高区域，例如导热件30或者导热部31的布置区域可根据热负荷的变化进行设计，实现不同区域的换热需求，根据所需冷却的热量设置导热件30或者导热部31，能够有效解决电芯100的内部发热不均匀的问题，有利于延长电芯100的使用寿命。
45.例如，电芯本体可以包括低温区和高温区，高温区的温度大于低温区的温度，导热件30或者导热部31可以设于高温区，其中，高温区可以为多个(大于等于两个)，低温区可以为一个也可以为被高温区隔断的多个。
46.在一些实施例中，如图3与图4所示，在电芯100应用于电池包200上时，电池包200可以包括换热件，换热件用于为电芯100散热，有利于延长电芯100的使用寿命，确保电池包200运行的可靠性。
47.此外，换热件可以设于电芯100宽度方向(例如图3中所示的上下方向)的一侧，且导热件30或者导热部31可以与换热件贴合设置，通过导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数或者导热部31的导热系数大于壳体10的其余部分的导热系数，能够使得电芯本体上过多的热量通过导热件30或者导热部31传递至换热件以增强换热件的换热能力，可以增大换热器的沸腾换热，能够迅速将设有导热件30或者导热部31的区域温度降低，具有较好的换热效果，确保电芯100散热效果好。
48.例如，与相关技术的电芯相比，本实用新型通过壳体10的外表面设有导热件30且导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数，或者壳体10的部分形成为导热部31，导热部31的导热系数大于壳体10的其余部分的导热系数，能够使得电芯100的最高温度降低7度，能够实现将电芯100的热量快速导出，有利于延长电芯100的使用寿命。
49.由此，在本实用新型中，通过导热件30或者导热部31与换热件结合的混合冷却管理方式可以有效导出电芯100局部高温区域的温度，可以让电芯100内的温度分布更加均匀，避免出现电芯100的局部温度过高而造成内部温差较大的问题，有利于延长电芯100的使用寿命。同时，通过导热件30或者导热部31能够增大换热件的热流密度，从而加强换热件内部的沸腾换热，起到强化传热的作用，实现电芯100有效且快速的与换热件进行换热，能够形成一块强化传热区间，更大限度的发挥换热件的散热效果，使得换热件能够具有更好的换热能力，且增加了电芯100的换热能力，具备优秀的节能属性。
50.导热件30或者导热部31与换热件结合的混合冷却管理方式能够实现更加灵活的调节手段，能够具有更快的响应速度，可以更好更精确地控制电芯100的内部温差，避免出现电芯100的局部温度过高而造成内部温差较大的问题，且具有极好的几何灵活性，避免为某一细小部位而进行热管理系统的二次设计，降低了换热件的设计难度，避免了换热件为解决电芯100的内部温差大而增加冷却流道，有利于降低设计与生产成本。
51.综上，本实用新型通过采用导热件30或者导热部31与换热件结合的混合冷却管理方式，可以有效吸收电芯100局部高温区域的温度，能够增大电芯100高温区的换热，同时能有效与换热件进行换热，更大限度的发挥换热件的优势，从而减低电芯100的温差，便于延长电池包200的使用寿命。
52.需要说明的是，为便于描述，本实用新型中“前后方向”、“左右方向”和“上下方向”等方位是基于附图中所示方位关系，而并非对实际应用过程中方位的限定。
53.根据本实用新型实施例的电芯100，通过壳体10的外表面设有导热件30且导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数，或者壳体10的部分形成为导热部31，导热部31的导热系数大于壳体10的其余部分的导热系数，导热件30或者导热部31设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件30或者导热部31快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯100的温度分布更均匀，降低电芯100的温差，有利于延长电芯100的使用寿命。
54.根据本实用新型的一些实施例，如图1、图2与图4所示，沿壳体10的长度方向(例如图3中所示的左右方向)，壳体10的两端中的至少一端设有电极20，电极20与电芯本体连接，
换言之，壳体10沿长度方向的两端中的一端设有电极20，或者壳体10沿长度方向的两端均设有电极20。
55.其中，电极20包括正电极和负电极，在壳体10沿长度方向的两端中的一端设有电极20时，正电极和负电极均设于壳体10长度方向的同一端，且可以是壳体10长度方向的两端中的任意一端；在壳体10沿长度方向的两端均设有电极20时，正电极和负电极分别设于壳体10长度方向的两端，壳体10长度方向的两端中的一端设有正电极和负电极中的一个，另一端设有正电极和负电极中的另一个。
56.例如，如图1-图4所示，在壳体10的两端均设有电极20时，壳体10的两端中的一端设有正电极和负电极中的一个，另一端设有正电极和负电极中的另一个。
57.此外，如图1、图2与图4所示，导热部31或者导热件30可以设于壳体10的设有电极20的一端，换言之，当壳体10的其中一端设有电极20时，该设有电极20的一端设有导热部31或者导热件30，当壳体10的两端均设有电极20时，电极20的两端均设有导热部31或者导热件30。
58.在电池包200大功率快速充电的情况下或工作时，壳体10设有电极20的一端会产生大量的热量，导致壳体10设有电极20的一端温度过高。在电极20的设有电极20的一端设有导热部31或者导热件30，在壳体10设有电极20的一端温度较高时，通过导热部31或者导热件30能够将热量快速传递到外部，使得电芯100的温度分布更加均匀，降低了电芯100的温差，延长了电芯100的寿命。
59.在一些具体实施例中，如图1与图3所示，沿壳体10的长度方向，壳体10的两端均设有电极20，壳体10的两端均设有导热部31或者导热件30。在电池包200大功率快速充电的情况下或工作时，电芯100的两端会产生大量的热量，导致整个电芯100的两端温度过高，通过导热部31或者导热件30能够将壳体10两端的热量快速传递到外部，使得电芯100的温度分布更加均匀，降低了电芯100的温差，延长了电芯100的寿命。
60.在本实用新型的实施例中，导热件30或者导热部31的具体结构可以根据实际情况设置。
61.例如，在一些实施例，如图1、图2与图4所示，导热件30或者导热部31可以包括端部301与环形部302，端部301位于壳体10的长度方向的设有电极20的一端的端面上，环形部302的轴向一端与端部301连接。在电池包200大功率快速充电的情况下或工作时，在电芯100的纵向方向(例如图3中所示的上下方向)上，电芯100的单向导热速度低，易导致电芯100的中间温度高，纵向两端的温度低。由此，在端部301与环形部302的共同作用下，能够将电芯100纵向中部的热量传递到外部，确保热量的传递效果更好，使得电芯100的温度分布更加均匀，降低了电芯100的温差，延长了电芯100的寿命。
62.在电池包200包括换热件的一些实施例中，如图3与图4所示，环形部302的一端可以与换热件贴合设置，使得电芯100纵向中部的过多的热量可以通过端部301与环形部302传递至换热件以增强换热件的换热能力，可以增大换热器的沸腾换热，具有较好的换热效果，确保电芯100散热效果好，有利于降低电芯100的温差。
63.例如，在一些实施例，导热件30可以完全覆盖壳体10的外表面，或者壳体10整体可以形成导热部31，均可以根据电芯100的热负荷的变化进行设置，满足不同的使用需求。
64.在本实用新型的一些实施例中，在壳体10的部分形成为导热部31时，导热部31与
壳体10的其余部分为一体件，确保壳体10的结构强度高，省去了单独装配壳体10和导热部31，提高了装配工序，生产效率高。
65.在一些实施例中，导热件30或者导热部31的导热系数可以大于200w/(m
·
k)，使得导热件30或者导热部31能够具有较高的导热系数，导热件30或者导热部31的导热效果更好，便于将电芯100上的热量导出至外部，确保电芯100的温度分布更加均匀。例如，在一些具体实施例中，导热件30或者导热部31的导热系数可以为210w/(m
·
k)、300w/(m
·
k)、350w/(m
·
k)、400w/(m
·
k)、500w/(m
·
k)等。
66.在一些实施例中，导热件30或者导热部31可以为石墨烯、金刚石或者热管等，能够具有较高的导热系数，使得导热件30或导热部31的导热效果更好，便于将电芯100上的热量导出至外部，确保电芯100的温度分布更加均匀。
67.在一些实施例中，导热件30或者导热部31可以为相变材料结构，比如，相变材料结构为导热件30，相变材料结构为相变材料件，相变材料件包括基壳和位于基壳内的相变材料，又如相变材料结构为导热部31，相变材料结构为在壳体10的部分，此时，壳体10上形成基壳，基壳内设有相变材料，相变材料结构内的相变材料在达到工作温度时，吸收热量，由固态变为液态，实现热量的吸收和存储。由此，通过导热件30或者导热部31采用高导热系数的相变材料结构，可以使得电芯100发热量较大的区域散热效果更好，让电芯100温度分布更加均匀，避免电芯100内部温差较大的问题。
68.根据本实用新型实施例的电池包200包括根据本实用新型实施例的电芯100与换热件。
69.具体地，电芯100为多个(大于等于两个)，多个电芯100沿电芯100的厚度方向(例如图3中所示的前后方向)堆叠设置，能够满足电池包200的使用需求，且换热件用于为电芯100散热，有利于延长电芯100的使用寿命，确保电池包200运行的可靠性。其中，换热件可以为口琴管式换热器，但不限于此。
70.例如，在电池包200应用于车辆上时，多个电芯100沿电芯100的厚度方向堆叠设置，即多个电芯100可以沿车辆的车头至车尾的方向堆叠设置，满足所需的安装需求。
71.由于根据本实用新型实施例的电芯100具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的电池包200，通过壳体10的外表面设有导热件30且导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数，或者壳体10的部分形成为导热部31，导热部31的导热系数大于壳体10的其余部分的导热系数，导热件30或者导热部31设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件30或者导热部31快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯100的温度分布更均匀，降低电芯100的温差，有利于延长电芯100的使用寿命。
72.在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，换热件可以为冷板40，冷板40设于电芯100宽度方向(例如图3中所示的上下方向)的一侧，冷板40的结构简单，换热效果好。
73.此外，在壳体10的外表面设有导热件30时，导热件30可以与冷板40贴合设置，通过导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数，能够使得电芯本体上过多的热量通过导热件30传递至冷板40以增强冷板40的换热能力，可以增大冷板40的沸腾换热，能够迅速将设有导热件30的区域温度降低，具有较好的换热效果，确保电芯100散热效果好。同时，电芯100的朝向冷板40的一侧未设置导热件30的区域可以直接或间接与冷板40接触，以实现对电芯
100的其他区域进行散热。
74.可以理解的是，导热件30与冷板40贴合设置，可以是导热件30与冷板40直接贴合，也可以是导热件30与冷板40之间通过夹着导热结构胶50或导热板等方式进行间接贴合。
75.在一些实施例中，冷板40可以为两个，两个冷板40分别设于电芯100宽度方向的两侧，能够有效对电芯100进行散热，确保散热效果好，有利于延长电芯100的使用寿命。
76.在一些具体实施例中，如图1-图4所示，沿壳体10的长度方向，壳体10的两端均设有电极20，壳体10的两端均设有导热件30，导热件30与冷板40贴合设置。在电池包200大功率快速充电的情况下或工作时，电芯100的两端会产生大量的热量，导致电芯100的两端温度过高，通过两个导热件30能够将壳体10两端的热量快速传递到冷板40，以增强冷板40的换热能力，能够迅速将设有导热件30的区域温度降低，冷板40能够提供较好的换热效果，使得电芯100的温度分布更加均匀，降低了电芯100的温差，延长了电芯100的寿命。
77.根据本实用新型的一些实施例，如图3所示，冷板40和多个电芯100之间设有导热结构胶50。由此，冷板40通过导热结构胶50能够更好地与电芯100贴合，有利于提高冷板40和电芯100之间的热传导效果，更好地将电芯100的热量传递至冷板40上，实现对电芯100的散热，保证电池包200工作可靠性。
78.根据本实用新型实施例的热管理系统包括制冷回路与根据本实用新型实施例的电池包200。换热件具有冷媒通道，换热件连接于制冷回路内，通过制冷回路内冷媒的循环流动，可以实现换热件的循环降温，从而可以将电芯100传递至换热件上的热量带出电池包200，能够提供较好的换热效果。
79.例如，制冷回路可以为车辆的空调系统的制冷回路，换热件可以作为蒸发器使用，由此可以使得冷媒通道内流动的是冷媒，通过冷媒蒸发给电芯100降温，有利于提高电芯100的冷却效果。同时，通过导热件30或者导热部31与换热件结合的混合冷却管理方式，避免了增加压缩机功率而对电池包200的局部进行降温的问题，从而避免了向冷媒通道通入更大流量的冷媒，有利于对整车的节能。其中，换热件为直冷换热器。
80.由于根据本实用新型实施例的电池包200具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的热管理系统，通过壳体10的外表面设有导热件30且导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数，或者壳体10的部分形成为导热部31，导热部31的导热系数大于壳体10的其余部分的导热系数，导热件30或者导热部31设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件30或者导热部31快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯100的温度分布更均匀，降低电芯100的温差，有利于延长电芯100的使用寿命。
81.在换热件为冷板40的一些实施例中，如图3与图5所示，冷板40上设有接头43，接头43上设有冷媒进口41和冷媒出口42，冷媒便于通过冷媒进口41进入冷板40的冷媒通道内，且通过冷媒出口42流出，通过冷板40内冷媒的循环流动降温可以将电芯100的热量带出电池包200，便于实现对电芯100的降温。
82.此外，冷媒进口41和冷媒出口42可以设于冷板40的同一侧，便于冷媒进口41和冷媒出口42与其他管路的连接，使得连接更方便。例如，冷媒进口41和冷媒出口42可以设于冷板40的靠近车头方向的一侧(例如图3中所示的前侧)。
83.根据本实用新型实施例的车辆包括根据本实用新型实施例的热管理系统。由于根
据本实用新型实施例的热管理系统具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的车辆，通过壳体10的外表面设有导热件30且导热件30的导热系数大于壳体10的导热系数，或者壳体10的部分形成为导热部31，导热部31的导热系数大于壳体10的其余部分的导热系数，导热件30或者导热部31设置于电芯本体的局部温度较高区域，使得电芯本体的热量可以通过导热件30或者导热部31快速散出，有利于电芯本体发热量较大的区域的换热，使得电芯100的温度分布更均匀，降低电芯100的温差，有利于延长电芯100的使用寿命。
84.根据本实用新型实施例的电芯100、电池包200、热管理系统和车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
85.在本实用新型的描述中，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。
86.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
87.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。