CN110890494B - 一种带有液冷装置的电池模组及电池箱 - Google Patents

一种带有液冷装置的电池模组及电池箱 Download PDF

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Abstract

一种带有液冷装置的电池模组及电池箱，包括壳体、多个电芯和液冷装置，多个所述电芯依次横向排列在所述壳体内，所述液冷装置包括设在所述壳体上的进液管路、回液管路以及多个液冷板，所述液冷板内设有主进液流道，所述主进液流道的内径由所述主进液口到所述回流连接部逐渐变大。按照本发明提供的带有液冷装置的电池模组与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明中液冷板的主进液流道的内径由主进液口到回流连接部逐渐变大，使得与主进液流道连接各个冷却流道均能实现很好的液流循环，液冷板紧贴电芯，保证了电芯各部位能够均匀散热，电芯温度一致性好，提高了电芯使用过中的可靠性、延长了电芯的使用寿命。

Description

一种带有液冷装置的电池模组及电池箱
技术领域
本发明涉及电池模组，尤其涉及一种带有液冷装置的电池模组及使用该电池模组的电池箱。
背景技术
电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式组合，加装单体电池监控与管理装置后形成的电芯与pack的中间产品。其结构必须对电芯起到支撑、固定和保护作用，可以概括成3个大项：机械强度，电性能，热性能和故障处理能力。是否能够完好固定电芯位置并保护其不发生有损性能的形变，能否避免热失控的传播等等，都将是评判电池模组优劣的标准。
电池包内的温度环境对电芯的可靠性、寿命及性能都有很大的影响，因此，使电池包内温度维持的一定的温度范围区间内就显示尤其重要。液体冷却技术通过液体对流换热，将电芯产生的热量带走，降低电芯温度。液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快，对降低最高温度、提升电池组温度一致性的效果显著，同时，热管理***的体积也相对较小。液冷***形式较为灵活，可将电芯单体或模块沉浸在液体中，也可在电芯间设置冷却通道，或在电池底部采用冷却板。现有的冷却板中一般会设有进液通道，与进液通道连接的多条冷却支道，以及与多条冷却支道连通的回液通道，但是距离进液通道进口远的冷却支道中的冷却液循环效率低，降低了冷却板的散热效率，导致电芯散热效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种带有液冷装置的电池模组及电池箱。
按照本发明提供的带有液冷装置的电池模组采用的主要技术方案为：包括壳体、多个电芯和液冷装置，多个所述电芯依次横向排列在所述壳体内，所述液冷装置包括设在所述壳体上的进液管路、回液管路以及多个液冷板，多个所述液冷板均与所述进液管路和所述回液管路连通，所述液冷板设在相邻的两个电芯之间，所述液冷板内设有主进液流道、主回液流道和多条冷却流道，多条所述冷却流道设在所述主进液流道和所述主回液流道之间，并连通所述主进液流道和所述主回液流道，所述主进液流道的一端为设有主进液口，另一端为回流连接部，所述主进液流道的内径由所述主进液口到所述回流连接部逐渐变大；所述主进液流道、所述主回液流道和多条所述冷却流道与所述电芯的接触面积为所述液冷板表面积的15％-40％。
本发明提供的带有液冷装置的电池模组还采用如下附属技术方案：
所述主进液流道位于所述主回液流道上方。
所述主回液流道一端为主回液口，另一端为进流连接部，所述回流连接部与所述进流连接部通过连接流道连通。
所述冷却流道包括第一冷却流道、第二冷却流道和第三冷却流道，所述第一冷却流道、所述第二冷却流道和所述第三冷却流道依次连接在所述主进液口到回流连接部之间的主回液流道上。
所述第一冷却流道与所述主进液口之间的距离小于所述第二冷却流道与所述主进液口之间的距离，所述第二冷却流道与所述主进液口之间的距离小于所述第三冷却流道与所述主进液口之间的距离。
所述第三冷却流道与所述主回液流道的连接处设有扩口部。
所述冷却流道为S形。
所述电芯为方形电芯。
所述壳体包括第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板、第一托底条板和第二托底条板，所述第一侧板和所述第三侧板相对，所述第二侧板和所述第四侧板相对，所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板和所述第四侧板依次首尾连接构成上下通透的方形筒体，所述第二侧板的底部与所述第一托底条板连接，所述第四侧板的底部与所述第二托底条板连接，所述第一托底条板和所述第二托底条板的两端分别与所述第一侧板和所述第三侧板连接，所述第一托底条板和所述第二托底条板之间形成有散热空隙。
所述第二侧板上设有进液管槽和回液管槽，所述进液管路和所述回液管路分别设在所述进液管槽和所述回液管槽中。
所述第二侧板与所述第四侧板结构相同。
所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板和所述第四侧板上均开设有多个散热孔。
所述第一侧板的底部设有连接板，所述连接板与所述第一侧板之间设有加强筋，所述第一托底条板和第二托底条板通过螺栓与所述连接板连接。
所述连接板与所述第一侧板为一体成型结构
所述第一侧板与所述第三侧板结构相同。
还包括设在所述壳体上部的绝缘支架，所述绝缘支架上设有多个保护框和走线槽，所述走线槽上设有多个压线条，所述压线条是一端与所述轴线槽内壁连接，所述压线槽的另一端为自由端。
按照本发明提供的电池箱采用的主要技术方案为：包括箱体、设在所述箱体内的多个电池模组和电控组件，所述电池模组与所述电控组件电连接，所述电池模组包括壳体、多个电芯和液冷装置，多个所述电芯依次横向排列在所述壳体内，所述液冷装置包括设在所述壳体上的进液管路、回液管路以及多个液冷板，多个所述液冷板均与所述进液管路和所述回液管路连通，所述液冷板设在相邻的两个电芯之间，所述液冷板内设有主进液流道、主回液流道和多条冷却流道，多条所述冷却流道设在所述主进液流道和所述主回液流道之间，并连通所述主进液流道和所述主回液流道，所述主进液流道的一端为设有主进液口，另一端为回流连接部，所述主进液流道的内径由所述主进液口到所述回流连接部逐渐变大；所述主进液流道、所述主回液流道和多条所述冷却流道与所述电芯的接触面积为所述液冷板表面积的15％-40％。
按照本发明提供的带有液冷装置的电池模组与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明中液冷板的主进液流道的内径由主进液口到回流连接部逐渐变大，使得与主进液流道连接各个冷却流道均能实现很好的液流循环，液冷板紧贴电芯，保证了电芯各部位能够均匀散热，电芯温度一致性好，提高了电芯使用过中的可靠性、延长了电芯的使用寿命；其次，液冷装置结构简单，装配方便，换热介质从进液管路分流至各个液冷板的内部流道，然后从各个液冷板汇流至回液管路，通过热交换的将电芯周边的热量带走，提高整个电池模组的散热效果。
按照本发明提供的电池箱与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明中液冷板的主进液流道的内径由主进液口到回流连接部逐渐变大，使得与主进液流道连接各个冷却流道均能实现很好的液流循环，液冷板紧贴电芯，保证了电芯各部位能够均匀散热，电芯温度一致性好，提高了电芯使用过中的可靠性、延长了电芯的使用寿命；其次，液冷装置结构简单，装配方便，换热介质从进液管路分流至各个液冷板的内部流道，然后从各个液冷板汇流至回液管路，通过热交换的将电芯周边的热量带走，提高整个电池模组的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明中带有液冷装置的电池模组的结构分解图。
图2是本发明中液冷板的俯视图。
图3是图2中A-A的剖面图。
图4是本发明中带有液冷装置的电池模组的结构图。
图5是本发明中的电芯和液冷板组装在一起的结构状态图。
图6是本发明中第二侧板的结构图。
图7是本发明中第一侧板的结构图。
图8是本发明中绝缘支架的的结构图。
图9是图8中B的放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1至图5，按照本发明提供的带有液冷装置的电池模组实施例，包括壳体、多个电芯2和液冷装置，多个所述电芯2依次横向排列在所述壳体内，所述液冷装置包括设在所述壳体上的进液管路4、回液管路5以及多个液冷板3，多个所述液冷板3均与所述进液管路4和所述回液管路5连通，所述液冷板3设在相邻的两个电芯2之间，所述液冷板3内设有主进液流道31、主回液流道32和多条冷却流道，多条所述冷却流道设在所述主进液流道31和所述主回液流道32之间，并连通所述主进液流道31和所述主回液流道32，所述主进液流道31的一端为设有主进液口311，另一端为回流连接部312，所述主进液流道31的内径由所述主进液口311到所述回流连接部312逐渐变大。所述主进液流道31、所述主回液流道32和多条所述冷却流道与所述电芯2的接触面积为所述液冷板3表面积的15％-40％。本实施例优选为23％。所述主进液流道31位于所述主回液流道32上方。所述液冷板3的两端与位于所述液冷板3两侧的电芯2贴合。首先，本发明中液冷板3的主进液流道31的内径由主进液口311到回流连接部312逐渐变大，使得与主进液流道31连接各个冷却流道均能实现很好的液流循环，液冷板3紧贴电芯2，保证了电芯2各部位能够均匀散热，电芯2温度一致性好，提高了电芯2使用过中的可靠性、延长了电芯2的使用寿命；其次，液冷装置结构简单，装配方便，换热介质从进液管路4分流至各个液冷板3的内部流道，然后从各个液冷板3汇流至回液管路5，通过热交换的将电芯2周边的热量带走，提高整个电池模组的散热效果。
参见图3，根据本发明上述的实施例，所述主回液流道32一端为主回液口321，另一端为进流连接部322，所述回流连接部312与所述进流连接部322通过连接流道33连通。保证液冷板3边缘的散热，主进液流道31、主回液流道32和连接通道在液冷板3上构成U形通道，液流顺畅。具体使用过程中液冷板通过内部的主进液流道31、主回液流道32、连接流道33、冷却流道同时工作来完成液冷板3的换热功能。
参见图3，根据本发明上述的实施例，所述冷却流道包括第一冷却流道34、第二冷却流道35和第三冷却流道36，所述第一冷却流道34、所述第二冷却流道35和所述第三冷却流道36依次连接在所述主进液口311到回流连接部312之间的主回液流道32上。即所述第一冷却流道34与所述主进液口311之间的距离小于所述第二冷却流道35与所述主进液口311之间的距离，所述第二冷却流道35与所述主进液口311之间的距离小于所述第三冷却流道36与所述主进液口311之间的距离。冷却流道采用上述方式布置在液冷板3上，工艺简单，液流速度快，能够满足液冷板3外表面的温度均衡。
参见图3，根据本发明上述的实施例，所述第三冷却流道36与所述主回液流道32的连接处设有扩口部323。扩口部323的设置能够加快第三冷却流道36的液体流速，防止连接流道33的液体回流至第三冷却流道36，影响液冷板3的温度均衡。
参见图3，根据本发明上述的实施例，所述冷却流道为S形。延长冷却通道的长度，扩大了整个液冷板3内部的热交换效率，进而提高了与电芯2之间接触散热效率。
参见图1和图5，根据本发明上述的实施例，所述电芯2为方形电芯2。结构整齐，本发明中的液冷板3能够很好的与方向电芯2贴合，最大限度的保证了电池模组的散热效率。
参见图1、图4、图6和图7，根据本发明上述的实施例，所述壳体包括第一侧板11、第二侧板12、第三侧板13、第四侧板14、第一托底条板121和第二托底条板141，所述第一侧板11和所述第三侧板13相对，所述第二侧板12和所述第四侧板14相对，所述第一侧板11、所述第二侧板12、所述第三侧板13和所述第四侧板14依次首尾连接构成上下通透的方形筒体，所述第二侧板12的底部与所述第一托底条板121连接，所述第四侧板14的底部与所述第二托底条板141连接，所述第一托底条板121和所述第二托底条板141的两端分别与所述第一侧板11和所述第三侧板13连接，所述第一托底条板121和所述第二托底条板141之间形成有散热空隙。本发明中的壳体结构简单、装配方便，装配时将电芯2依次安装在液冷板3之间，第一侧板11、第二侧板12、第三侧板13、第四侧板14通过工装夹具施加一定预紧力,用螺栓将第一侧板11、第二侧板12、第三侧板13、第四侧板14依次连接固定，保证了液冷板3与电芯2之间有效贴合。
参见图1、图4和图6，根据本发明上述的实施例，所述第二侧板12上设有进液管槽122和回液管槽123，所述进液管路4和所述回液管路5分别设在所述进液管槽122和所述回液管槽123中。进液管槽122和回液管槽123与进液管路4和回液管路5具有很好的保护作用，避免进液管路4和回液管路5裸露在外面，造成损伤。
参见图1，根据本发明上述的实施例，所述第二侧板12与所述第四侧板14结构相同。可有效避免在电池箱中布局空间位置受限所带来的困难。
参见图1、图4、图6和图7，根据本发明上述的实施例，所述第一侧板11、所述第二侧板12、所述第三侧板13和所述第四侧板14上均开设有多个散热孔101。保证电池模组的周边散热，提高电池模组的散热效率。
参见图1、图4、图6和图7，根据本发明上述的实施例，所述第一侧板11的底部设有连接板111，所述连接板111与所述第一侧板11之间设有加强筋112，所述第一托底条板121和第二托底条板141通过螺栓与所述连接板111连接。将第一托底条板121和第二托底条板141通过螺栓与连接板111连接保证了第一托底条板121和第二托底条板141的承压力度，同时在连接板111与第一侧板11之间冲压成型有加强筋112，保证了连接板111与第一侧板11之间的机械强度，所述连接板111与所述第一侧板11为一体成型结构，所述第一侧板11与所述第三侧板13结构相同。
参见图1、图4、图8和图9，根据本发明上述的实施例，还包括设在所述壳体上部的绝缘支架6，所述绝缘支架6上设有多个保护框61和走线槽62，所述走线槽62上设有多个压线条63，所述压线条63是一端与所述轴线槽内壁连接，所述压线槽的另一端为自由端。绝缘支架6直接安装在电芯2正负极端面，起到和线束走线及固定，所述铜排搭扣位于所述保护框61中，保护电池模组中铜排搭接，所述走线槽62用于线束走线，压线条63将线束限位在走线槽62中，走线方便，不凌乱。绝缘支架6通过螺钉与第二侧板12和第四侧板14连接。
按照本发明提供的电池箱实施例，包括箱体、设在所述箱体内的多个电池模组和电控组件，所述电池模组与所述电控组件电连接，上述箱体、电控组件为现有技术中较为成熟的技术，此处不再详细赘述，所述电池模组为上述实施例中所述的电池模组。首先，本发明中液冷板3的主进液流道31的内径由主进液口311到回流连接部312逐渐变大，使得与主进液流道31连接各个冷却流道均能实现很好的液流循环，液冷板3紧贴电芯2，保证了电芯2各部位能够均匀散热，电芯2温度一致性好，提高了电芯2使用过中的可靠性、延长了电芯2的使用寿命；其次，液冷装置结构简单，装配方便，换热介质从进液管路4分流至各个液冷板3的内部流道，然后从各个液冷板3汇流至回液管路5，通过热交换的将电芯2周边的热量带走，提高整个电池模组的散热效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种带有液冷装置的电池模组，包括壳体、多个电芯和液冷装置，多个所述电芯依次横向排列在所述壳体内，所述液冷装置包括设在所述壳体上的进液管路、回液管路以及多个液冷板，多个所述液冷板均与所述进液管路和所述回液管路连通，所述液冷板设在相邻的两个电芯之间，所述液冷板内设有主进液流道、主回液流道和多条冷却流道，多条所述冷却流道设在所述主进液流道和所述主回液流道之间，并连通所述主进液流道和所述主回液流道，其特征在于：所述主进液流道的一端为设有主进液口，另一端为回流连接部，所述主进液流道的内径由所述主进液口到所述回流连接部逐渐变大，所述冷却流道为S形，所述电芯为方形电芯。
2.根据权利要求1所述的带有液冷装置的电池模组，其特征在于：所述主回液流道一端为主回液口，另一端为进流连接部，所述回流连接部与所述进流连接部通过连接流道连通。
3.根据权利要求1所述的带有液冷装置的电池模组，其特征在于：所述冷却流道包括第一冷却流道、第二冷却流道和第三冷却流道，所述第一冷却流道、所述第二冷却流道和所述第三冷却流道依次连接在所述主进液口到回流连接部之间的主回液流道上。
4.根据权利要求3所述的带有液冷装置的电池模组，其特征在于：所述第三冷却流道与所述主回液流道的连接处设有扩口部。
5.根据权利要求1所述的带有液冷装置的电池模组，其特征在于：所述壳体包括第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板、第一托底条板和第二托底条板，所述第一侧板和所述第三侧板相对，所述第二侧板和所述第四侧板相对，所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板和所述第四侧板依次首尾连接构成上下通透的方形筒体，所述第二侧板的底部与所述第一托底条板连接，所述第四侧板的底部与所述第二托底条板连接，所述第一托底条板和所述第二托底条板的两端分别与所述第一侧板和所述第三侧板连接，所述第一托底条板和所述第二托底条板之间形成有散热空隙。
6.根据权利要求5所述的带有液冷装置的电池模组，其特征在于：所述第二侧板上设有进液管槽和回液管槽，所述进液管路和所述回液管路分别设在所述进液管槽和所述回液管槽中。
7.根据权利要求1所述的带有液冷装置的电池模组，其特征在于：还包括设在所述壳体上部的绝缘支架，所述绝缘支架上设有多个保护框和走线槽，所述走线槽上设有多个压线条，所述压线条是一端与所述走线槽内壁连接，所述压线条的另一端为自由端。
8.一种电池箱，包括箱体、设在所述箱体内的多个电池模组和电控组件，所述电池模组与所述电控组件电连接，其特征在于：所述电池模组为上述权利要求1-7任一项所述的电池模组。
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