CN110518163A - 电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池模组,所述电池模组包括至少一个电池主模块(1)、位于电池主模块(1)底部的液冷部件(2)及位于至少一个电池主模块(1)端部的换热组件(3);其中,所述电池主模块(1)包括电芯(11)及与电芯接触的传热部件(12),所述传热部件(12)具有与液冷部件(2)接触的底传热部以及与换热组件(3)接触的侧传热部以通过所述底传热部和所述侧传热部将所述电芯的热量分别传递至所述液冷部件(2)和所述换热组件(3)。本发明提供的电池模组可以有效提高散热效率,同时提高了电池本体的温度均匀性,而且本发明中液冷部件和换热组件的集成式换热结构降低了模组重量,提高了电池模组能量密度,有利于轻量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,具体地涉及一种电池模组。
背景技术
随着新能源汽车应用的日益广泛,新能源汽车续航里程及电池***能量密度的要求也越来越高,伴随而来的电池发热量大,温升高的问题也越来越被得到关注;
动力电池作为新能源汽车的核心部件,对温度的变化具有较高的敏感性,温度过高、过低都会极大的缩短电池的使用寿命,影响电池的正常充放电,带来起火、***的安全隐患;同时不同电池间的不一致性也将大大降低电池***的整体使用性能;
因此需要对动力电池在极端环境下进行加热及冷却处理,使电池的工作温度维持在一定范围内,同时控制电池***温差是十分必要的;
目前,主要的热管理方式是被动自然冷却、风冷及液冷,对于方形及软包电池模组,目前液冷多采用底部液冷结构,通过在模组底部设置独立的液冷部件结构,实现电池的加热及冷却,由于导热路径单一且距离较长,因此具有散热效率有限,同时造成电池传热路径上温差大的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中电池的散热效率有限,且电池的传热路径上温差大的问题,同时克服现有技术中电池模组重量大,能量密度相对较低的问题。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种电池模组,所述电池模组包括至少一个电池主模块、位于所述电池主模块底部的液冷部件及位于至少一个所述电池主模块端部的换热组件;
其中,所述电池主模块包括电芯及与所述电芯接触的传热部件,所述传热部件具有与所述液冷部件接触的底传热部以及与所述换热组件接触的侧传热部以通过所述底传热部和所述侧传热部将所述电芯的热量分别传递至所述液冷部件和所述换热组件。
优选地,所述传热部件的所述底传热部为在靠近所述液冷部件的底部位置设置的底弯折部,所述侧部为在靠近所述换热组件侧部位置设置的侧弯折部。
优选地,所述电芯为方形结构,所述电池主模块包括多个叠放的所述电芯,相邻的所述电芯之间分别设置有所述传热部件;
所述传热部件包括贴靠在所述电芯上的主板体以及在所述主板体的两侧弯折形成的所述侧弯折部和在所述主板体的底部弯折形成的所述底弯折部,所述侧弯折部包覆在所述电芯的两侧侧面上并分别与两侧的所述换热组件接触,所述底弯折部包覆在所述电芯的底部侧面上并与所述液冷部件接触。
优选地,所述换热组件与所述液冷部件导热接触。
优选地,所述换热组件与所述液冷部件通过焊接固定在一起。
优选地,所述换热组件包括具有内部腔体的型材及位于所述内部腔体内的导热芯体,所述导热芯体与所述液冷部件接触。
优选地,所述换热组件与所述电池主模块之间设置有侧部导热垫;和/或,所述液冷部件与所述电池主模块之间设置有底部导热垫。
优选地,所述侧部导热垫和所述底部导热垫分别为导热膏。
优选地,所述电池主模块设置有多个,多个所述电池主模块并排摆放,并排的多个所述电池主模块的两端以及所述电池主模块之间分别设置有所述换热组件。
优选地,并排摆放的多个所述电池主模块的相对的两侧分别设置有侧板,每个所述电池主模块还包括与所述侧板接触设置的弹性垫。
本发明提供的技术方案,电池的电芯发出的热量可以传递给传热部件,传热部件通过底部的底传热部将热量传递给热冷板以及通过侧部的侧传热部传递给的换热组件,通过液冷部件和换热组件多路径对电芯进行冷却散热,可以有效提高散热效率,同时提高了电池本体的温度均匀性。另一方面,本发明中换热组件与液冷部件设置为一体件,既作为换热件也作为模组的结构件,可以降低模组重量,提供模组能量密度,实现轻量化生产。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式中电池模组处于分解状态的结构示意图;
图2为图1从另一角度看的分解结构示意图;
图3为电池模组中液冷部件的结构示意图;
图4为液冷部件从另一方向看的结构示意图;
图5为传热部件的结构示意图;
图6为换热组件处于分解状态的结构示意图。
附图标记说明
1-电池主模块;11-电芯;12-传热部件;13-弹性垫;2-液冷部件;21-进水管;22-出水管;3-换热组件;31-型材;311-内部空腔;32-导热芯体;4-底部导热垫;5-侧部导热垫;6-侧板;7-顶板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述,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发明的限制。另外,“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
本发明提供一种电池模组,如图1和图2所示,该电池模组包括至少一个电池主模块1、位于所述电池主模块1底部的液冷部件2及位于至少一个所述电池主模块1端部的换热组件3;
其中,所述电池主模块1包括电芯11及与所述电芯11接触的传热部件12,所述传热部件12具有与所述液冷部件2接触的底传热部以及与所述换热组件3接触的侧传热部以通过所述底传热部和所述侧传热部将所述电芯11的热量分别传递至所述液冷部件2和所述换热组件3。其中,所述液冷部件2为内部具有流通冷却液的通路的结构,通过冷却液的流通可以带走电芯11传递给液冷部件2的热量。
优选地,所述传热部件12的所述底传热部可以为在靠近所述液冷部件2的底部位置设置的底弯折部123,所述侧传热部为在靠近所述换热组件3的侧部位置设置的侧弯折部122,通过底弯折部123和侧弯折部122分别抵靠在液冷部件2和换热组件3上传热。
本发明提供的技术方案,电芯1发出的较大部分的热量首先传递给传热部件12,传热部件12通过底部的底传热部将热量传递给液冷部件2以及通过侧部的侧传热部传递给换热组件3,通过液冷部件2和换热组件3多路径对电芯进行冷却散热,可以有效提高散热效率,同时提高了电池本体的温度均匀性。
下面通过具体实施方式对本发明提供的技术方案进行详细描述。
如图1和图2所示,该电池模组中设置有多个电池主模块1,多个所述电池主模块1并排摆放,并排的多个所述电池主模块1的两端以及所述电池主模块1之间分别设置有所述换热组件3。
当然,本发明的技术方案也包括一个电池主模块的情况,以及包括仅在电池主模块1的一个端部设置换热组件3的情况。
本实施方式中,所述电芯11为方形结构,每个电池主模块1包括多个叠放的电芯11,相邻的电芯11之间分别设置有传热部件12。进一步的,所述电芯11可以为金属壳的电芯,也可以是软包电芯。
优选地,所述传热部件12包括贴靠在所述电芯11上的主板体121以及在主板体121的两侧弯折形成的侧弯折部122和在主板体121的底部弯折形成的底弯折部123,所述侧弯折部122包覆在电芯11的两侧侧面上并分别与两侧的换热组件3接触,所述底弯折部123包覆在电芯11的底部侧面上并与所述液冷部件2接触。
优选地,传热部件12可以为采用铝板制成,通过铝板弯折包覆在电芯1上。铝板为高导热部件,可以更好地传热,当然,传热部件12也可以采用其它的具有较好导热性能的材料制造。
本领域技术人员可以理解的是,传热部件12并不限于本实施方式中的结构形式,可以随着电芯11的结构变化而变化。例如,电芯11为圆柱形结构时,可以设置传热部件12包覆在圆柱形结构上且具有底部的传热部和侧部的传热部。在此传热部件12的结构并不限制,只要能够与电芯11接触从而将电芯11的热量传递给换热组件3和液冷部件2即可。
本实施方式中,液冷部件2的具体结构如图3和4所示,液冷部件2的与电池主模块1接触的一侧为平面,其两端分别设置有进水管21和出水管22,冷却液从进水管21进入,从出水管22流出,通过冷却液的流动,带走电池的热量。
本实施方式中,换热组件3与液冷部件2导热接触以将换热组件3的热量传递给液冷部件2,由液冷部件2内部的冷却液带走。
其中,换热组件3可以是能够导热的各种形式的部件。
本实施方式中,换热组件3优选采用如图6所示的结构,该换热组件3包括具有内部腔体311的型材31及位于所述内部腔体311内的导热芯体32,所述导热芯体32与所述液冷部件2接触,通过高导热系数的导热芯体32将热量传递至底部的液冷部件2。
另外,为实现更好地换热,所述换热组件3与电池主模块1之间可设置有侧部导热垫5,所述液冷部件2与电池主模块1之间设置有底部导热垫4。优选地,所述侧部导热垫5和底部导热垫4均为导热膏,通过导热膏能够更好地将传热部件12的热量传递至换热组件3和液冷部件2。当然,侧部导热垫5和底部导热垫4也可以是其它的能够较好地传递热量的材料制成的部件。
本实施方式中,所述换热组件3可以与液冷部件2通过焊接固定在一起,构成电池模组的集成式换热结构。
该一体式的液冷部件2和换热组件3也作为电池模组的模组壳体结构件,如图1所示,液冷部件2作为电池模组的底部壳体,两端的换热组件3作为电池模组的端部壳体。
使液冷部件2和换热组件3集成一体既作为传热部件又作为模组壳体结构件,可使模组重量减轻,提高模组能量密度,实现轻量化生产。
另外,如图1和图2所示,本实施方式中,并排摆放的多个电池主模块1的相对的两侧分别设置有侧板6,顶部设置有顶板7,液冷部件2、换热组件3、侧板6及顶板7共同形成电池模组的壳体部件。
优选地,每个所述电池主模块1还包括与侧板6接触设置的弹性垫13该弹性垫13在电池主模块1与侧板6之间起到弹性作用。
下面对本本实施方式提供的电池模组进行换热的具体过程进行描述:
电池冷却方式:
当电池模组进行充放电时,一方面,电芯11产生的热量通过传热部件12的侧弯折部122、侧部导热垫5传递至侧面的换热组件3,换热组件3的热量一部分通过自然冷却散热,另一部分热量通过高导热系数的导热芯体32传递至底部的液冷部件2;另一方面,电芯11产生的热量通过导热部件12的底弯折部123、底部导热垫4传递至底部的液冷部件2,再通过液冷部件2内部冷流体的流动带走热量;
电池加热方式:
在低温情况下,外部热流体进入底部液冷部件2的液冷通道将热量传递至液冷部件2,液冷部件2一方面通过底部导热垫4将热量传递至传热部件12的底弯折部123,再传递至电芯11,对电池实现加热;另一方面液冷部件2将热量传递至换热组件3的导热芯体32,导热芯体32将热量迅速传递至热管组件3,再通过侧部导热垫5及传热部件12实现对电芯11的加热;
本发明提供的电池模块,通过集成式液冷部件2和换热组件3,从底面及侧面对电池模块进行多路径同时换热,大大缩短了换热路径,实现了快速高效换热,同时提高了单体电芯温度均匀性;
另外,本发明中的液冷部件及换热组件的集成式结构,既作为模组换热结构也作为模组外部壳体结构,大大降低了模组零部件数量,降低模组重量,提供模组能量密度。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池模组,其特征在于,所述电池模组包括至少一个电池主模块(1)、位于所述电池主模块(1)底部的液冷部件(2)及位于至少一个所述电池主模块(1)端部的换热组件(3);
其中,所述电池主模块(1)包括电芯(11)及与所述电芯(11)接触的传热部件(12),所述传热部件(12)具有与所述液冷部件(2)接触的底传热部以及与所述换热组件(3)接触的侧传热部以通过所述底传热部和所述侧传热部将所述电芯(11)的热量分别传递至所述液冷部件(2)和所述换热组件(3)。
2.根据权利要求1所述的电池模组,其特征在于,所述传热部件(12)的所述底传热部为在靠近所述液冷部件(2)的底部位置设置的底弯折部(123),所述侧传热部为在靠近所述换热组件(3)侧部位置设置的侧弯折部(122)。
3.根据权利要求2的电池模组,其特征在于,所述电芯(11)为方形结构,所述电池主模块(1)包括多个叠放的所述电芯(11),相邻的所述电芯(11)之间分别设置有所述传热部件(12);
所述传热部件(12)包括贴靠在所述电芯(11)上的主板体(121)以及在所述主板体(121)的两侧弯折形成的所述侧弯折部(122)和在所述主板体(121)的底部弯折形成的所述底弯折部(123),所述侧弯折部(122)包覆在所述电芯(11)的两侧侧面上并分别与两侧的所述换热组件(3)接触,所述底弯折部(123)包覆在所述电芯(11)的底部侧面上并与所述液冷部件(2)接触。
4.根据权利要求1所述的电池模组,其特征在于,所述换热组件(3)与所述液冷部件(2)导热接触。
5.根据权利要求4所述的电池模组,其特征在于,所述换热组件(3)与所述液冷部件(2)通过焊接固定在一起。
6.根据权利要求4所述的电池模组,其特征在于,所述换热组件(3)包括具有内部腔体(311)的型材(31)及位于所述内部腔体(311)内的导热芯体(32),所述导热芯体(32)与所述液冷部件(2)接触。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电池模组,其特征在于,所述换热组件(3)与所述电池主模块(1)之间设置有侧部导热垫(5);和/或,所述液冷部件(2)与所述电池主模块(1)之间设置有底部导热垫(4)。
8.根据权利要求7所述的电池模组,其特征在于,所述侧部导热垫(5)和所述底部导热垫(4)分别为导热膏。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的电池模组,其特征在于,所述电池主模块(1)设置有多个,多个所述电池主模块(1)并排摆放,并排的多个所述电池主模块(1)的两端以及所述电池主模块(1)之间分别设置有所述换热组件(3)。
10.根据权利要求9所述的电池模组,其特征在于,并排摆放的多个所述电池主模块(1)的相对的两侧分别设置有侧板(6),每个所述电池主模块(11)还包括与所述侧板(6)接触设置的弹性垫(13)。
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