CN108110371A - 一种动力电池模组结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池模组结构，包括液冷板、电池组、汇流片组和绝缘保护板组，所述液冷板包括电池孔和冷却流道，汇流片组包括第一汇流片组件和第二汇流片组件，所述绝缘保护板组包括第一绝缘保护板和第二绝缘保护板，所述电池组包括多个电池单体，电池单体安插在液冷板的电池孔中，液冷板上层分布第一汇流片组件，下层分布第二汇流片组件，第一汇流片组件上方分布第一绝缘保护板，第二汇流片组件下方分布第二绝缘保护板。单体电池与冷却流道距离短，与液冷板接触面积大，提高传热效率，有效保证电池温度一致性，延长电池单体和电池模组寿命；单体电池置于蜂窝孔内，有效预防单体电池发生热失控时对其他电池的热扩散。

Description

一种动力电池模组结构
技术领域
本发明涉及动力电池热管理领域，特别是一种动力电池模组结构。
背景技术
电动车辆依靠动力电池组提供能源，动力电池的安全性、可用容量和使用寿命决定了电动汽车的整体性能。锂电池依靠内部化学反应存储和释放电力，工作中会产生可观热量，而电池温度是影响电池性能使用容量、充放电倍率等和安全的重要因素。电池内部材料不同，其适宜工作温度不同，铅酸电池适宜的工作温度是25-45℃；锂电池一般适宜的工作温度是15-35℃。温度对锂离子电池的电压、内阻、充放电容量和寿命的影响显著。过高的温度不仅会影响电池的可用容量和寿命，甚至会引起热失控等安全事故；过低的温度会明显降低电池的充放电性能，甚至会引起析锂缩短电池的寿命。因此一个智能且有效的电池热管理***对锂电池及电动车辆性能和安全至关重要。以往动力电池的热管理方式多采用风冷，由于风冷的冷却效率低、电池温度一致性差和实现IP67 防水等级比较困难等原因，未来将被液冷或者其他热管理方式取代。其它散热方式如相变材料等，由于成本高，占用空间大等问题，无法普及使用。未来一段时间内，动力电池组热管理仍以液冷或者冷媒直冷为主要方式。
现有圆柱动力电池模组热管理方式主要为自然冷却和液体冷却。自然冷却电池模组由于没有主动降温手段，在极限工况和高温天气下，电池温度过高；而且一个模组内排列众多电池，单体电池的散热条件差异很大，造成电池温度一致性差，上述原因严重影响电池单体和电池组寿命和安全。
圆柱电池自身导热性能不如方形电池，不宜采取电池底部或者顶部冷却方案。目前圆柱电池的液冷方式以Tesla为代表的蛇形管液冷为主，Tesla采用液冷蛇形管侧面贴合电池的方式传递热量。蛇形管冷却效果较好，电池温度一致性好。但蛇形管为与电池圆周面贴合弧面多，加工难度大，成本高。蛇形管与圆柱电池的装配工艺复杂，不易实现自动化装配。蛇形管流道截面积小，内部流阻较大。
除了蛇形管以外，圆柱电池液冷模组设计方案和专利也很多，多为采用导热材料如铝板等与电池圆柱面接触，再由导热材料与冷却板接触等方式将电池产生的热量传递出去。上述设计方案不是结构复杂、成本高、生产工艺复杂和装配困难；就是导热路径长，冷却效果差，电池温度一致性不好，无法满足动力电池组温度控制要求。
发明内容
本发明的目的解决以上现有技术的不足，提供一种动力电池模组结构，提高电池模组散热能力，延长使用寿命，结构简单便于自动化安装，提高生产效率。
为实现以上目的，提供以下技术方案：
一种动力电池模组结构，包括液冷板、电池组、汇流片组和绝缘保护板组，所述液冷板包括电池孔和冷却流道，汇流片组包括第一汇流片组件和第二汇流片组件，所述绝缘保护板组包括第一绝缘保护板和第二绝缘保护板，所述电池组包括多个电池单体，电池单体安插在液冷板的电池孔中，液冷板上层分布第一汇流片组件，下层分布第二汇流片组件，第一汇流片组件上方分布第一绝缘保护板，第二汇流片组件下方分布第二绝缘保护板；所述液冷板的电池孔与冷却流道交替分布，每两列电池孔中间隔有一条冷却流道；所述电池单体与电池孔接触处包有绝缘导热材料，同时电池单体与电池孔过盈配合。
优选地，所述液冷板较窄两端分布有进水嘴和出水嘴。
优选地，所述第二汇流片组件由若干个汇流片组成，同时还包括正极片和负极片。
优选地，第二汇流片组件的汇流片数比第一汇流片组件汇流片数少一片。
优选地，所述电池单体的中间部分包有绝缘导热材料，即电池单体中间部分安装在电池孔中。
优选地，所述冷却流道横截面为矩形或者圆形或者菱形。
优选地，所述冷却流道内为50％水和50％乙二醇或者硅油或者变压器油。
优选地，所述冷却流道内为空调***冷媒，由冷媒的相变作用带走电池的热量。
优选地，液冷板、电池组、汇流片组和绝缘保护板组通过螺栓固定。
优选地，所述的电池单体为锂离子动力电池。
本发明的有益效果为：单体电池与冷却流道距离短，与液冷板接触面积大，提高传热效率，有效保证电池温度一致性，延长电池单体和电池模组寿命；此结构的电池模组节约成本，加工工艺简单，可靠性高；此电池模组可实现自动化装配，提高生产效率；单体电池置于蜂窝孔内，有效预防单体电池发生热失控时对其他电池的热扩散。
附图说明
图1为本发明的***图；
图2为实施例一液冷板结构示意图；
图3为汇流片组结构示意图；
图4为安装好的动力电池模组结构。
具体实施方式
以下结合附图和实施例更好的说明本发明的技术方案。
如图1所示的一种动力电池模组结构，包括液冷板101、电池组、汇流片组和绝缘保护板组，以及外壳104，如图2所示液冷板101包括电池孔201和冷却流道202，汇流片组包括第一汇流片组件107和第二汇流片组件102，绝缘保护板组包括第一绝缘保护板108和第二绝缘保护板103，电池组包括多个电池单体 106，电池单体106安插在液冷板101的电池孔201中，液冷板101上层分布第一汇流片组件107，下层分布第二汇流片组件102，第一汇流片组件107上方分布第一绝缘保护板108，第二汇流片组件102下方分布第二绝缘保护板103，液冷板101上下表面焊接汇流片，通过汇流片实现模组内电池单体106的串并联；液冷板101的电池孔201与冷却流道202交替分布，每两列电池孔201中间隔有一条冷却流道202，冷却流道202是并联关系，每个冷却流道202入口温度一样；电池单体106与电池孔201接触处包有绝缘导热材料105，同时电池单体 106与电池孔201过盈配合；电池单体106的中间部分包有绝缘导热材料105，即电池单体106中间部分安装在电池孔201中，由于电池单体106本身导热性能差，电池单体106中部与液冷板101接触进行热传导能减小电池单体106自身的温度差异。液冷板101、电池组、汇流片组和绝缘保护板组通过螺栓固定。
其中，电池单体106为锂离子动力电池，绝缘导热材料105为柔性硅胶材质。
其中，液冷板101内冷却流道202不限于直线型，可以按照电池单体106 的具体排列情况，只要保证每颗电池单体106都能直接与冷却流道202相邻，这样每颗电池单体106的热传导路径距离一样，目的是使电池单体106散热条件一致，提高散热效率。
如图3所示液冷板101较窄两端分布有进水嘴301和出水嘴302，第二汇流片组件102由若干个汇流片组成，同时还包括正极片303和负极片304。
其中，第二汇流片组件102的汇流片数比第一汇流片组件107汇流片数少一片。
其中，冷却流道202横截面为矩形或者圆形或者菱形。
其中，冷却流道202内为50％水和50％乙二醇或者硅油或者变压器油。也可为冷却流道202内为空调***冷媒(R134A)，由冷媒的相变作用带走电池的热量。
其中，绝缘导热材料105可以为绝缘导热胶或者绝缘导热垫。
如图4为安装完成的整体结构示意图。
实施例一：
冷却流道202内为50％水和50％乙二醇或者硅油或者变压器油，以下统称为冷却物质，电池孔201采用蜂窝式错位排列，如图2所示。
工作过程：
电池单体106充放电时产生的热量通过绝缘导热材料105传递到液冷板 101。液冷板101将电池热量传递给冷却流道202内的冷却物质。冷却物质在外部管路上的驱动设备水泵等作用下流动，将热量从电池模组内部循环带到电池模组外部，并由外部管路上的冷却装置chiller或者散热器进行冷却。冷却后到冷却物质再循环到液冷板101内部。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于液冷板电池孔，此电池孔的排列为对应排列。
本发明所表述的“上、下”等位置关系只为更好的说明本方案，不用于限制本方案保护的范围，本发明所说的实施例不限于本文提到的一种，本文只为更好的说明本技术方案，而举例说明。

Claims (10)

1.一种动力电池模组结构，其特征在于，包括液冷板、电池组、汇流片组和绝缘保护板组，所述液冷板包括电池孔和冷却流道，汇流片组包括第一汇流片组件和第二汇流片组件，所述绝缘保护板组包括第一绝缘保护板和第二绝缘保护板，所述电池组包括多个电池单体，电池单体安插在液冷板的电池孔中，液冷板上层分布第一汇流片组件，下层分布第二汇流片组件，第一汇流片组件上方分布第一绝缘保护板，第二汇流片组件下方分布第二绝缘保护板；所述液冷板的电池孔与冷却流道交替分布，每两列电池孔中间隔有一条冷却流道；所述电池单体与电池孔接触处包有绝缘导热材料，同时电池单体与电池孔过盈配合。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，所述液冷板较窄两端分布有进水嘴和出水嘴。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，所述第二汇流片组件由若干个汇流片组成，同时还包括正极片和负极片。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，第二汇流片组件的汇流片数比第一汇流片组件汇流片数少一片。
5.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，所述电池单体的中间部分包有绝缘导热材料，即电池单体中间部分安装在电池孔中。
6.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，所述冷却流道横截面为矩形或者圆形或者菱形。
7.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，所述冷却流道内为50％水和50％乙二醇或者硅油或者变压器油。
8.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，所述冷却流道内为空调***冷媒，由冷媒的相变作用带走电池的热量。
9.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，液冷板、电池组、汇流片组和绝缘保护板组通过螺栓固定。
10.根据权利要求1所述的一种动力电池模组结构，其特征在于，所述的电池单体为锂离子动力电池。
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