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CN115474416A - 一种bdu集成散热装置及电动车辆 - Google Patents

一种bdu集成散热装置及电动车辆 Download PDF

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CN115474416A
CN115474416A CN202211303133.7A CN202211303133A CN115474416A CN 115474416 A CN115474416 A CN 115474416A CN 202211303133 A CN202211303133 A CN 202211303133A CN 115474416 A CN115474416 A CN 115474416A
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CN
China
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liquid cooling
bdu
heat dissipation
body assembly
integrated heat
Prior art date
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Application number
CN202211303133.7A
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邓善庆
谢应芳
邢大龙
陈伟
叶斌
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GAC Aion New Energy Automobile Co Ltd
Original Assignee
GAC Aion New Energy Automobile Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供一种BDU集成散热装置及电动车辆，涉及电池技术领域。该BDU集成散热装置包括液冷板组件、BDU本体组件和固定机构；所述液冷板组件包括液冷流道板、液冷板基板，所述液冷流道板、液冷板基板匹配安装；所述液冷板基板固定安装于所述BDU本体组件的表面，所述BDU本体组件、所述液冷板基板、所述液冷流道板层叠安装；所述液冷板基板和所述BDU本体组件通过所述固定机构安装。该BDU集成散热装置可以实现提高布置灵活性和散热效率的技术效果。

Description

一种BDU集成散热装置及电动车辆
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种BDU集成散热装置及电动车辆。
背景技术
目前，对于电池包断路单元(BDU，Battery Disconnect Unit)的散热，一种是通过在BDU内增加散热凸台，散热凸台顶部设置散热槽来进行散热，这种是传统的被动散热结构，热量导到散热槽，散热槽和周边空气进行换热，因为空气换热系数比较低，这种形式的BDU散热结构效率比较低，存在热量堆积在BDU内部无法散发的弊端；另一种则在散热槽内设置有相变材料或高比热容材质作为散热介质；但是这仍然属于被动散热，热量仍存在堆积在BDU内部的弊端；再一种是将BDU放置于电池包的水冷板上，该方案需要在电池包的水冷板上专门为BDU设置流道，而电池包的水冷板流道设置是为电池模组散热服务，如果考虑BDU散热而布置流道会造成水冷板布置难度大，且受限于水冷流道和电池包其他结构件的布置，布置灵活性差。可以看到，现有技术中的各个方案均存在自然散热的BDU存在散热差，存在性能下降和安全风险隐患；被动散热的BDU也造成对周边件存在影响；散热相关部件存在布置困难，布置灵活性差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种BDU集成散热装置及电动车辆，可以实现提高布置灵活性和散热效率的技术效果。
第一方面，本申请实施例提供了一种BDU集成散热装置，包括液冷板组件、BDU本体组件和固定机构；
所述液冷板组件包括液冷流道板、液冷板基板，所述液冷流道板、液冷板基板匹配安装；
所述液冷板基板固定安装于所述BDU本体组件的表面，所述BDU本体组件、所述液冷板基板、所述液冷流道板层叠安装；
所述液冷板基板和所述BDU本体组件通过所述固定机构安装。
在上述实现过程中，该BDU集成散热装置通过固定机构，将液冷板组件和BDU本体组件组装固定在一起，BDU本体组件产生的热量依次传递至液冷板基板、液冷流道板，由液冷板基板进行主动散热，从而解决了传统自然散热或被动散热BDU散热慢，热量集聚在塑料壳体难以排出的问题，解决了大功率工况尤其是快充工况BDU温升快的问题，并解决了传统自然散热或被动散热BDU对周边件，尤其是距离近的模组影响，造成整包模组温差的问题；此外，由于BDU集成散热装置为主动散热模式，可灵活独立布置在电池包任意位置，以实现控制热源设备温度；从而，该BDU集成散热装置可以实现提高布置灵活性和散热效率的技术效果。
进一步地，所述装置还包括电池减震机构，所述电池减震机构与所述BDU本体组件固定安装。
在上述实现过程中，通过电池减震机构，可以将BDU本体组件固定安装在电池，增加布置灵活性。
进一步地，所述液冷流道板设置有液冷管路组件，所述液冷管路组件包括第一液冷管路和第二液冷管路，所述第一液冷管路连接进口液冷，所述第二液冷管路连接进口液冷。
在上述实现过程中，通过第一液冷管路和第二液冷管路连通液冷流道板的流道，实现冷却液的液冷循环。
进一步地，所述装置还包括导热界面机构，所述导热界面机构安装于所述液冷板基板、所述BDU本体组件之间，所述导热界面机构的表面分别与所述液冷板基板的表面、所述BDU本体组件的表面接触。
在上述实现过程中，通过导热界面机构与BDU本体组件的表面接触，可以更高效地将BDU本体组件产生的热量更高效地传递至液冷板基板。
进一步地，导热界面机构为导热绝缘硅胶垫、导热绝缘泡棉垫、导热凝胶、导热结构胶中的一种或多种。
进一步地，所述液冷流道板的液冷流道设置有扰流机构。
在上述实现过程中，流道上设置扰流机构，可以破坏液冷的层流，人为制造湍流效果，从而提高对流换热系数，最大化换热效果。
进一步地，所述扰流机构为圆形扰流机构，所述圆形扰流机构的直径为8-16mm，所述圆形扰流机构的高度为3-5mm，多个所述圆形扰流机构交叉布置，布置间距为10-20mm。
进一步地，所述BDU本体组件包括BDU外壳和铜排散热机构，所述铜排散热机构安装于所述BDU外壳，所述液冷板基板与所述BDU外壳的表面贴合安装。
进一步地，所述固定机构为螺栓机构。
第二方面，本申请实施例提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括第一方面任一项所述的BDU集成散热装置。
本申请公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请公开的上述技术即可得知。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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申请的某些实施例，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。
图1为本申请实施例提供的BDU集成散热装置的第一视角结构示意图；
图2为本申请实施例提供的BDU集成散热装置的第二视角结构示意图；
图3为本申请实施例提供的液冷板组件的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的液冷流道板和导热界面机构的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的液冷流道板的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电池包液冷板合液冷流道板的第一串联结构示意图；
图7为本申请实施例提供的电池包液冷板合液冷流道板的第二串联结构示意图；
图8为本申请实施例提供的电池包液冷板合液冷流道板的并联结构示意图。
图标：液冷板组件100；液冷流道板110；液冷流道111；液冷板基板120；液冷管路组件130；第一液冷管路131；第二液冷管路132；扰流机构140；BDU本体组件200；固定机构300；电池减震机构400；导热界面机构500；电池包液冷板600。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
本申请实施例提供了一种BDU集成散热装置及电动车辆，可以应用于纯电/插电混动车辆的电池系统中；该BDU集成散热装置通过固定机构，将液冷板组件和BDU本体组件组装固定在一起，BDU本体组件产生的热量依次传递至液冷板基板、液冷流道板，由液冷板基板进行主动散热，从而解决了传统自然散热或被动散热BDU散热慢，热量集聚在塑料壳体难以排出的问题，解决了大功率工况尤其是快充工况BDU温升快的问题，并解决了传统自然散热或被动散热BDU对周边件，尤其是距离近的模组影响，造成整包模组温差的问题；此外，由于BDU集成散热装置为主动散热模式，可灵活独立布置在电池包任意位置，以实现控制热源设备温度；从而，该BDU集成散热装置可以实现提高布置灵活性和散热效率的技术效果。
本申请实施例的目的在于提供一种BDU集成散热装置及电动车辆，可以实现提高布置灵活性和散热效率的技术效果。
请参见图1，图1为本申请实施例提供的BDU集成散热装置的第一视角结构示意图，该BDU集成散热装置包括液冷板组件100、BDU本体组件200和固定机构300。
示例性地，液冷板组件100包括液冷流道板110、液冷板基板120，液冷流道板110、液冷板基板120匹配安装。
示例性地，液冷流道板110内进行液冷循环。
示例性地，液冷板基板120固定安装于BDU本体组件200的表面，BDU本体组件200、液冷板基板120、液冷流道板110层叠安装。
示例性地，BDU本体组件200产生的热量，由液冷板基板120传递至液冷流道板110，最后由液冷流道板110带走热量；从而，实现BDU本体组件200的主动散热。
示例性地，液冷板基板120和BDU本体组件200通过固定机构300安装。
在一些实施方式中，液冷板基板120与BDU本体组件200通过固定机构300连接安装，从而形成一个自带散热的主动式BDU冷却装置及系统。
示例性地，该BDU集成散热装置通过固定机构，将液冷板组件和BDU本体组件组装固定在一起，BDU本体组件产生的热量依次传递至液冷板基板、液冷流道板，由液冷板基板进行主动散热，从而解决了传统自然散热或被动散热BDU散热慢，热量集聚在塑料壳体难以排出的问题，解决了大功率工况尤其是快充工况BDU温升快的问题，并解决了传统自然散热或被动散热BDU对周边件，尤其是距离近的模组影响，造成整包模组温差的问题；此外，由于BDU集成散热装置为主动散热模式，可灵活独立布置在电池包任意位置，以实现控制热源设备温度；从而，该BDU集成散热装置可以实现提高布置灵活性和散热效率的技术效果。
请参见图2，图2为本申请实施例提供的BDU集成散热装置的第二视角结构示意图。
示例性地，该BDU集成散热装置还包括电池减震机构400，电池减震机构400与BDU本体组件200固定安装。
示例性地，通过电池减震机构400，可以将BDU本体组件200固定安装在电池，增加布置灵活性。
可选地，电池减震机构400为减震垫。
示例性地，液冷流道板110设置有液冷管路组件130，液冷管路组件130包括第一液冷管路131和第二液冷管路132，第一液冷管路131连接进口液冷，第二液冷管路132连接进口液冷。
示例性地，通过第一液冷管路131和第二液冷管路132连通液冷流道板110的液冷流道111，实现冷却液的液冷循环。
请参见图3，图3为本申请实施例提供的液冷板组件的结构示意图。
示例性地，该BDU集成散热装置还包括导热界面机构500，导热界面机构500安装于液冷板基板120、BDU本体组件200之间，导热界面机构500的表面分别与液冷板基板120的表面、BDU本体组件200的表面接触。
示例性地，通过导热界面机构500与BDU本体组件200的表面接触，可以更高效地将BDU本体组件200产生的热量更高效地传递至液冷板基板120。
示例性地，导热界面机构500为导热绝缘硅胶垫、导热绝缘泡棉垫、导热凝胶、导热结构胶中的一种或多种。
在一些实施方式中，导热界面机构500也可以选用其他类型的材料，此处不作限定。
请参见图4和图5，图4为本申请实施例提供的液冷流道板和导热界面机构的结构示意图，图5为本申请实施例提供的液冷流道板的结构示意图。
示例性地，液冷流道板110的液冷流道设置有扰流机构140。
示例性地，扰流机构140可以增强液冷流道板110的散热所用；液冷流道板110的液冷流道通过布置扰流机构140，可以扰动液冷流道内液体的流动，从而增强散热功能。
示例性地，为了最大化换热效果，流道上可设置扰流机构140，如图5所示一种圆形扰流机构，目的是破坏液冷的层流，人为制造湍流效果，提高对流换热系数。
需要注意的是，扰流机构140为圆柱结构仅为一种举例，可以为长方形带圆角过渡、腰型、正方形带圆角过渡、多边形带圆角过渡等。为了减少流阻，减少水泵功耗，最优化仅在导热界面机构500下方设置扰流机构140，其他位置如进口或出口处不设置扰流机构140。
在一些实施方式中，扰流机构140为圆形扰流机构，圆形扰流机构的直径为8-16mm，圆形扰流机构的高度为3-5mm，多个圆形扰流机构交叉布置，布置间距为10-20mm。
示例性地，BDU本体组件200包括BDU外壳和铜排散热机构，铜排散热机构安装于BDU外壳，液冷板基板与BDU外壳的表面贴合安装。
可选地呢，BDU本体组件200还包括熔断器、继电器、分流器、控制单元和采样单元，均安装于BDU外壳的内部。
示例性地，固定机构300为螺栓机构。
示例性地，本申请实施例提供了一种电动车辆，电动车辆包括图1至图5所示的BDU集成散热装置。
在一些实施方式中，如图1所示，当电动车辆的整车工况运行时，电流通过BDU本体组件200内的熔断器、继电器等，电流产生焦耳热通过传递给铜排散热机构，而铜排散热机构下方设置导热界面机构，导热界面机构与液冷板接触，热量通过液冷流道板110的冷冻液带走。
可选地，液冷流道板110的材质为铝合金(如3系或者6系铝合金等)，成型工艺可为搅拌摩擦焊、钎焊、激光焊接、氩弧焊、吹胀等。液冷板组件100为集成式液冷板，与BDU外壳一体配合，安装方式为螺栓，螺栓数量可为4个～8个不等，可为M4、M5或M6螺栓，呈对称分布，扭力推荐打5～9NM。
在一些实施方式中，第一液冷管路131和第二液冷管路132为快插结构，材质可为铝合金(3系或6系)和塑料(PA12,PA66，可带或不带玻璃纤维)。
在一些实施方式中，BUD本体组件100集成液冷是通过减震垫安装在电池包，一般本体有4个减震垫配套螺栓安装。因自带集成液冷，本申请实施例中，BDU集成散热装置可以任意安装在电池包的任意地方，最大化解决空间布置的束博，可以直接安装在电池包下壳体任意位置，也可以直接挂在电池包内的横梁，纵梁，或单独起一个支架安装(尤其对于异形电池包的安装布置非常友好)。
请参见图6至图8，图6为本申请实施例提供的电池包液冷板合液冷流道板的第一串联结构示意图，图7为本申请实施例提供的电池包液冷板合液冷流道板的第二串联结构示意图，图8为本申请实施例提供的电池包液冷板合液冷流道板的并联结构示意图。
示例性地，液冷板组件100由液冷流道板110和液冷板基板120组合，液冷流道板110根据导热界面机构500位置布置流道，可以优化设置扰流机构或不设置扰流机构，来达到最佳的温控效果。该BDU集成散热装置的布置相比传统方案更加灵活，只需插入进口和出口快充液冷接头，可与电池包液冷板600(给电池模组散热的液冷板)串联布置，可串联在进口位置，或串联在出口位置，但为了最大化利用能量和减轻对模组散热的需求，一般建议布置在串联出口、或并联布置，此为BDU最大散热能力的布置方案。
一般来说，界面导热机构500的下方需要设置流道，流道需要覆盖界面导热材料的面积。界面导热材料的导热系数至少选择4w/mk以上，厚度1～5mm，满足UV94 V0要求。
示例性地，集成式液冷板为了制造工艺可行性，一般选择3系或6系铝合金。液冷基板和流道板可通过钎焊、搅拌摩擦焊或吹胀工艺进行组合，基板和液冷管路可以通过激光焊、钎焊、氩弧焊进行组合。
示例性地，本申请实施例提供的BDU集成散热装置，是一种主动式冷却系统，根据不同的温控架构安装连接后，集成式液冷板内部便在水泵的带动下实现冷冻液循环流动。如在行车工况或快充工况，继电器、熔断器等电器结构产生的热量通过铜排传递到界面导热材料，然后经过冷板换热，把热量通过冷冻液带走。主动式液冷装置解决了自然冷却和被动冷却BDU热量集聚在塑料壳体内部难以散去的弊端，提高了BDU电气可靠性及更好应对高倍率快充的工况。
在本申请所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本申请实施例不再多加赘述。
应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在本申请的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应与权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种BDU集成散热装置，其特征在于，包括液冷板组件、BDU本体组件和固定机构；
所述液冷板组件包括液冷流道板、液冷板基板，所述液冷流道板、液冷板基板匹配安装；
所述液冷板基板固定安装于所述BDU本体组件的表面，所述BDU本体组件、所述液冷板基板、所述液冷流道板层叠安装；
所述液冷板基板和所述BDU本体组件通过所述固定机构安装。
2.根据权利要求1所述的BDU集成散热装置，其特征在于，所述装置还包括电池减震机构，所述电池减震机构与所述BDU本体组件固定安装。
3.根据权利要求1所述的BDU集成散热装置，其特征在于，所述液冷流道板设置有液冷管路组件，所述液冷管路组件包括第一液冷管路和第二液冷管路，所述第一液冷管路连接进口液冷，所述第二液冷管路连接进口液冷。
4.根据权利要求1所述的BDU集成散热装置，其特征在于，所述装置还包括导热界面机构，所述导热界面机构安装于所述液冷板基板、所述BDU本体组件之间，所述导热界面机构的表面分别与所述液冷板基板的表面、所述BDU本体组件的表面接触。
5.根据权利要求4所述的BDU集成散热装置，其特征在于，导热界面机构为导热绝缘硅胶垫、导热绝缘泡棉垫、导热凝胶、导热结构胶中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的BDU集成散热装置，其特征在于，所述液冷流道板的液冷流道设置有扰流机构。
7.根据权利要求6所述的BDU集成散热装置，其特征在于，所述扰流机构为圆形扰流机构，所述圆形扰流机构的直径为8-16mm，所述圆形扰流机构的高度为3-5mm，多个所述圆形扰流机构交叉布置，布置间距为10-20mm。
8.根据权利要求1所述的BDU集成散热装置，其特征在于，所述BDU本体组件包括BDU外壳和铜排散热机构，所述铜排散热机构安装于所述BDU外壳，所述液冷板基板与所述BDU外壳的表面贴合安装。
9.根据权利要求1所述的BDU集成散热装置，其特征在于，所述固定机构为螺栓机构。
10.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的BDU集成散热装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN119300325A (zh) * 2024-12-09 2025-01-10 常州极太汽车配件有限公司 配电装置及电池包

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