【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动汽车，特别涉及一种用于动力电池的冷却装置及动力电池。
技术介绍
1、随着电动汽车的普及和动力电池技术的发展，电动汽车的续航能力和安全性能越来越受到重视，而动力电池的性能是影响汽车续航能力和安全性的关键因素，电池厂商和整车企业纷纷聚焦于动力电池技术的研发。
2、动力电池的主要性能指标包括能量密度、输出效率、承载能力和抗冲击性能等。其中，能量密度是指电池平均单位质量或体积所释放的电能，电池能量密度越高，汽车续航能力越强。输出效率与电池的温度、电池管理系统的计算能力和单体电芯本身的性质有关。承载能力和抗冲击能力则主要受电池的材质和结构力学影响。因此，电池的散热能力、电芯的集成度、结构力学性能等都是电池设计需要考虑的因素。
3、为了提高电池的能量密度，市面上的动力汽车电池较多的采用无模组技术，将多个单体电芯以一定形式排布并直接集成于电池包或车身，但这种方法具有局限性，电芯排布过于紧密会造成电池散热困难，电池发热则会导致内阻增加、容量降低、放电过快等问题，更进一步影响车辆的续航能力和电池使用寿命。并且，电芯本身的承载能力有限，当电池受力时(例如在交通事故中受到撞击或发生翻滚、电池包在生产制造过程中遇到工人或者现场人员误踩、实车环境中前后排有乘员踩踏等工况)，若电池包内没有额外的框架结构作为支撑，电芯作为直接的受力对象容易在力的作用下损坏、失效，甚至在剧烈的冲击中燃烧，对车内乘员人身安全造成威胁。
4、为了解决这些问题，现有技术是在电池包内设置冷却腔体，将多个电芯安装于冷却腔体中，冷却腔
5、例如，专利cn209071429u公开了一种电芯安装座(即冷却腔体)，座体上设有多个用于插装电芯的容纳腔，容纳腔内具有用于将电芯产生的热量引导出去的导热壁，导热壁由相变材料制成，或在导热壁内设置圆形的冷却液流道。电芯安装座集成了对电芯的散热功能和保护功能，但是这种结构的力学性能不佳，无法兼顾散热能力和抗冲击性。首先，若采用相变材料制成导热壁，则只能选用固-固相变材料，而常见的固-固相变材料强度较弱、导热率较低，不适合大规模应用，从电池散热能力和抗冲击性能的角度出发均无法达到最佳效果，且成本较高。其次，若在导热壁内设置圆形的冷却液流道，受流道的形状限制，冷却液流道排布不够紧凑，空间利用率低，散热效果不好。当座体受到冲击时，圆形流道的受力点较为集中，容易在壁厚较薄的区域断裂，且圆形流道受力时同时发生外凸变形和内陷变形，在一定的变形空间内对冲击力的缓冲作用较弱，无法吸收较多的碰撞能量，造成容纳腔内部的电芯直接受力，对电芯的保护作用大大降低。
6、总的来说，现有技术中动力电池的承载能力和散热能力均具有一定的局限性(或可理解为，动力电池的承载能力和散热能力较差)，不利于整车安全和续航能力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中动力电池的承载能力和散热能力均具有一定的局限性，不利于整车安全和续航能力的问题。本专利技术提供了一种用于动力电池的冷却装置及动力电池，可以提高电池的承载能力和散热能力，提高整车的安全防护等级，解决电动汽车里程焦虑问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施方式公开了一种用于动力电池的冷却装置，动力电池包括多个电芯，冷却装置包括冷却腔体。冷却腔体呈蜂窝状结构，并包括沿横向和纵向依次排布、且与多个电芯一一对应的多个腔体，多个腔体中各腔体形成有腔室，各腔体的腔室内用于容纳对应的电芯。冷却腔体中各腔体的侧壁内部均形成有多个冷却液流道，多个冷却液流道沿与纵向和横向垂直的高度方向依次间隔排列，且多个冷却液流道中各冷却液流道的横截面均为正六边形。
3、采用上述技术方案，多个腔体组成蜂窝结构，稳定性强，在高度方向上具有较高的承载能力，在侧面上能够起到对外力的缓冲吸能作用。每一个腔体侧壁内部都设有冷却液流道，可以对腔室内电芯的四周进行冷却，散热效果好。每个冷却液流道的横截面都呈正六边形，多个冷却液流道在腔体侧壁的高度方向上组成蜂窝结构，具有较高的结构强度和稳定性。
4、相比于横截面为圆形的冷却液流道，本方案中的冷却液流道具有抗变形能力强的优势。在相同的变形空间内，横截面为正六边形的冷却液流道抗弯矩能力更强，能够抵抗更大的外力。并且，当腔体的侧壁受到侧面冲击时，冲击力沿正六边形结构的各个边线分散，可避免侧壁受力点过于集中造成的局部断裂等情况。另一方面，横截面为正六边形的冷却液流道在腔体侧壁内的排布更加密集，空间利用率大，能够供容纳更多的冷却液，进一步提升了冷却腔体的散热效果。总的来说，在腔体侧壁内设置多个横截面为正六边形的冷却液流道，可以提升冷却腔体的结构强度和缓冲吸能作用，减小电芯受到的作用力，且散热效果更好，更进一步地提高了动力电池的承载能力和散热能力，达到提高整车安全防护等级、解决电动汽车里程焦虑的效果。
5、根据本专利技术的另一具体实施方式，各冷却液流道与其所在腔体的侧壁的壁面之间形成有多个间隙。
6、采用上述方案，各冷却液流道与壁面之间的间隙构成缓冲空间，当腔体侧壁受到侧面冲击时，侧壁的外壁面可向间隙内部变形，发挥缓冲吸能的作用，减小传递至电芯的冲击力，进一步提升了冷却腔体的抗冲击性。
7、根据本专利技术的另一具体实施方式，多个间隙中各间隙内部填充有相变材料。相变材料可以吸收电芯的热量，且具有一定的储热能力，与冷却液结合共同对电芯进行散热，大大提升了电池冷却散热的效率。
8、根据本专利技术的另一具体实施方式，各冷却液流道沿其所在腔体的周向延伸，使得各冷却液流道能够包围电芯的四周，增大冷却液与电芯的换热面积。且各冷却液流道的顶面平行于冷却腔体的上表面，腔体内冷却液流道的布局紧凑，空间利用率高，不仅能够强化散热效果，还能节省材料，在一定程度上减轻车身重量。
9、根据本专利技术的另一具体实施方式，各腔体均为内部中空的正六边形柱状结构。冷却腔体的材质为铝合金。
10、采用上述方案，冷却腔体呈六边形蜂窝结构，正六边形具有密合度高、结构稳定的优点，冷却腔体内各腔体能够紧密排布，在保证结构承载能力的同时还能将空间利用率最大化，提高电池的能量密度，节省材料。采用铝合金制成的冷却腔体，能够兼具高强度、抗变形、耐腐蚀等优点，并且铝合金的质量轻，能够减轻车重，提高车辆操作性能和续航能力。
11、根据本专利技术的另一具体实施方式，多个腔体构成至少两个冷却循环组，至少两个冷却循环组中各冷却循环组包括多个腔体中的部分腔体。各冷却循环组中，相邻的腔体的各冷却液流道相互连通，使得各冷却液流道中的冷却液能够在各冷却循环组内流经各腔体。
12、采用上述方案，将多个腔体拆分成至少两个冷却循环组，每一个冷却循环组内的冷却液单独循环，缩短冷却液的流动路径，避免冷却液在流动过程中吸收过多热量，提升换热效率。
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【技术保护点】
1.一种用于动力电池的冷却装置，所述动力电池包括多个电芯，所述冷却装置包括冷却腔体，所述冷却腔体呈蜂窝状结构，并包括沿横向和纵向依次排布、且与所述多个电芯一一对应的多个腔体，所述多个腔体中各腔体形成有腔室，各所述腔体的腔室内用于容纳对应的电芯，其特征在于：
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，各所述冷却液流道与其所在腔体的侧壁的壁面之间形成有多个间隙。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述多个间隙中各所述间隙内部填充有相变材料。
4.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，各所述冷却液流道沿其所在腔体的周向延伸，且各所述冷却液流道的顶面平行于所述冷却腔体的上表面。
5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，各所述腔体均为内部中空的正六边形柱状结构；
6.如权利要求1-5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述多个腔体构成至少两个冷却循环组，所述至少两个冷却循环组中各冷却循环组包括所述多个腔体中的部分腔体；
7.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，各所述冷却循环组包括至少一个冷却阵列，
8.如权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却阵列包括沿横向依次排列的第一冷却阵列、第二冷却阵列、第三冷却阵列和第四冷却阵列，所述第一冷却阵列的进液口与所述冷却循环组的进液口连通，所述第一冷却阵列的出液口与所述第二冷却阵列的进液口连通，所述第二冷却阵列的出液口与所述第三冷却阵列的进液口连通，所述第三冷却阵列的出液口与所述第四冷却阵列的进液口连通，所述第四冷却阵列的出液口与所述冷却循环组的出液口连通，使得冷却液能够从各所述冷却循环组的进液口进入所述第一冷却阵列，并依次经过所述第一冷却阵列、所述第二冷却阵列、所述第三冷却阵列和所述第四冷却阵列，最终从各所述冷却循环组的所述出液口流出。
9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，各所述腔体内各所述冷却液流道的进液口和出液口相对设置，使得冷却液从各所述冷却液流道的进液口进入各所述腔体后能够从各所述腔体的两侧流向各所述冷却液流道的出液口；
10.如权利要求9所述的冷却装置，其特征在于，各所述冷却液流道包括相互独立设置的第一冷却液流道和第二冷却液流道，所述第一冷却液流道和所述第二冷却液流道的两端相接，使得所述第一冷却液流道和所述第二冷却液流道组成一个所述冷却液流道并环绕其所在腔室的侧围。
11.一种动力电池，包括多个电芯，其特征在于，还包括如权利要求1-10中任一项所述的冷却装置，所述多个电芯中各电芯设置于对应的所述腔体的腔室内。
12.如权利要求11所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池还包括电池上盖和电池下框体，所述冷却腔体夹紧于所述电池上盖与所述电池下框体之间，使得所述电池上盖、所述冷却腔体、所述电池下框体形成夹层结构。
...【技术特征摘要】
1.一种用于动力电池的冷却装置，所述动力电池包括多个电芯，所述冷却装置包括冷却腔体，所述冷却腔体呈蜂窝状结构，并包括沿横向和纵向依次排布、且与所述多个电芯一一对应的多个腔体，所述多个腔体中各腔体形成有腔室，各所述腔体的腔室内用于容纳对应的电芯，其特征在于：
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，各所述冷却液流道与其所在腔体的侧壁的壁面之间形成有多个间隙。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述多个间隙中各所述间隙内部填充有相变材料。
4.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，各所述冷却液流道沿其所在腔体的周向延伸，且各所述冷却液流道的顶面平行于所述冷却腔体的上表面。
5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，各所述腔体均为内部中空的正六边形柱状结构；
6.如权利要求1-5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述多个腔体构成至少两个冷却循环组，所述至少两个冷却循环组中各冷却循环组包括所述多个腔体中的部分腔体；
7.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，各所述冷却循环组包括至少一个冷却阵列，所述至少一个冷却阵列中各冷却阵列包括沿纵向依次排布的一列所述腔体。
8.如权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个冷却阵列包括沿横向依次排列的第一冷却阵列、第二冷却阵列、第三冷却阵列和第四冷却阵列，所述第一冷却阵列的进液口与所述冷却循环组的进液口连...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭其飞，彭利军，李岩，王磊，张滕滕，赵雪，陈旭，郑杰汉，杨辉，张天鹏，谢莹莹，江岸，蒋丽，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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