CN218827401U - 一种液冷电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液冷电池模组，包括若干并置的方形电芯，配合所有的方形电芯设有液冷板，任一方形电芯和液冷板间设有导热胶层；配合最外侧的方形电芯外端设有端板，配合所有的方形电芯顶部设有电连接件，配合所有的方形电芯和端板外设有固定件。本实用新型改善电池模组在快充、快放情况下的温升，基本实现零温升，提高模组的散热能力；优化液冷板在电池模组中的位置，提高模组的安全可靠性，改善传统液冷板换热不均匀的问题，电芯寿命得到延长；优化方形电池安装成组的方式，排列合理紧凑，增加通用性，降低后期维修成本；更加均匀有效地进行换热，当电芯充放电温度上升，通过液冷板进行热交换，释放热量，散热更均匀，增强散热能力。

Description

一种液冷电池模组

技术领域

本实用新型涉及用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组的技术领域，特别涉及一种液冷电池模组。

背景技术

目前动力锂电池行业发展非常迅速，其应用已经扩展到了电动大巴、电动小汽车、微公交和储能等领域。

由于动力锂电池在使用的过程中需要频繁的充放电，故技术人员们除了关注和跟踪动力锂电池的实时性能外，对于电池散热的关注也是动力锂电池充分发挥其功能的关键。

现有技术中，方形电芯在成组过程中一般采用直接堆叠的方式，电芯与电芯、端板、绝缘片之间通过大面涂结构胶来粘接固定，相邻的电芯两两之间不留间隙，端板与侧板的连接采用焊接、螺钉或铆接等结构，对于其冷却一般采用电芯正放、液冷板放置于电芯底部的方式，这种安装方式只能对电芯底部进行热交换，一方面换热面积较有限，另一方面电芯发热集中于顶部极耳区域，底部换热难以做到均匀控温；还有一种改进的结构是在组装电芯时，电池与电池预留有间隙，使模组的装配不受单体电芯的膨胀带来的厚度变化影响，同时降低模组装配对工装夹具的要求，提高模组的可装配性，虽然这种方式防止热失控的扩散，但事实上其没有最大程度的导出、释放热量。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种液冷电池模组。

本实用新型所采用的技术方案是，一种液冷电池模组，包括若干并置的方形电芯，配合所有的所述方形电芯设有液冷板，任一所述方形电芯和液冷板间设有导热胶层；配合最外侧的所述方形电芯外端设有端板，配合所有的所述方形电芯顶部设有电连接件，配合所有的所述方形电芯和端板外设有固定件。

优选地，配合所有的所述方形电芯设有一个或多个液冷板，一个或多个液冷板的对应端配合设有接口模块。

优选地，所述液冷板包括蛇形的外壳，所述外壳包括若干朝向相反的放置槽，所述方形电芯一一对应设于放置槽中；所述外壳内设有流道，配合所述外壳的两端的开口设有接口模块。

优选地，所述外壳包括配合设置的第一蛇形板和第二蛇形板，配合所述第一蛇形板和第二蛇形板的两侧设有封板，所述第一蛇形板和第二蛇形板间设有间隙。

优选地，所述第一蛇形板或第二蛇形板包括交替设置的横板和竖板，相邻的所述横板和竖板间设有过渡板；所述第一蛇形板或第二蛇形板的两端均为横板。

优选地，所述第一蛇形板和第二蛇形板间设有若干隔板，任一所述隔板的顶部和底部分别抵设于第一蛇形板和第二蛇形板的相对面，任一隔板的两侧为流道。

优选地，任一所述接口模块中设有一个或多个接插腔，所述接插腔与液冷板的两端边缘配合设置。

优选地，配合所有的方形电芯设有一个或多个液冷板，每个液冷板的两端设有接口模块，任一所述接口模块设有一个接插腔，任一液冷板对应的至少1个所述接插腔上配合设有导流开口。

优选地，配合所有的方形电芯设有多个液冷板，至少2个液冷板的至少1端通过同一接口模块的接插腔空间连通且所述至少2个液冷板对应的至少1个所述接插腔上配合设有导流开口。

优选地，所述导热胶层的厚度d自中心的方形电芯向两侧逐渐增大，增加率为α，厚度调节值为β，中心的方形电芯两侧的所述导热胶层的厚度为d=αβKR，最外侧的所述导热胶层的厚度为d=KR，其中，K为导热率，R为热阻值，0＜α,β＜1。

本实用新型提供了一种液冷电池模组，包括若干并置的方形电芯，配合所有的方形电芯设有液冷板，任一方形电芯和液冷板间设有导热胶层；配合最外侧的方形电芯外端设有端板，配合所有的方形电芯顶部设有电连接件，配合所有的方形电芯和端板外设有固定件。

本实用新型的有益效果在于：

（1）改善电池模组在快充、快放情况下的温升，基本实现零温升，提高模组的散热能力；

（2）优化液冷板在电池模组中的位置，提高模组的安全可靠性，改善传统液冷板换热不均匀的问题，端板与侧板焊缝无需承受电池膨胀力，电池与电池间通过液冷板产生间隙，电池膨胀力得到释放，电芯寿命得到延长；

（3）优化方形电池安装成组的方式，排列合理紧凑，增加通用性，降低后期维修成本，电池与电池预留间隙，使模组的装配不受单体电池膨胀带来的厚度变化影响，同时降低模组装配对工夹具的要求；

（4）与传统液冷板比较，液冷板与电芯的有效接触面扩大，换热面积增加，同时换热面也从电芯的底部转移到侧面，换热面贴合电芯，更加均匀有效地进行换热，当电芯充放电温度上升，通过液冷板进行热交换，释放热量，散热更均匀，增强散热能力。

附图说明

图1为本实用新型的液冷电池模组的立体图结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1的液冷板的立体图结构示意图；

图3为本实用新型的实施例1的液冷板的俯视图结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图结构示意图；

图5为本实用新型的实施例2的液冷板的立体图结构示意图；

图6为本实用新型的实施例2的液冷板的俯视图结构示意图；

图7为图6的B-B剖视图结构示意图；

图8为图6的C-C剖视图结构示意图；

图9为本实用新型的液冷电池模组成组的立体图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

本实用新型涉及一种液冷电池模组，包括若干并置的方形电芯1，配合所有的所述方形电芯1设有液冷板2，任一所述方形电芯1和液冷板2间设有导热胶层（图中未示出）；配合最外侧的所述方形电芯1外端设有端板3，配合所有的所述方形电芯1顶部设有电连接件4，配合所有的所述方形电芯1和端板3外设有固定件5。

本实用新型中，基于方形电芯1的电池模组一般为长方体，配合所有的方形电芯1设置的液冷板2一般即为蛇形，蛇形的液冷板2设置有方向相反、大小相同的放置槽6，以这些放置槽6逐个对方形电芯1进行位置限定，方形电芯1的电极方向一般统一。

本实用新型中，在最外侧的方形电芯1外设置端板3、顶部设置用于电连接的电连接件4，最后在所有的方形电芯1和端板3外设置固定件5，固定件5包括但不限于钢带等固定结构，使得所有的零件为一整体，即方形电芯1模组。

本实用新型中，端板3、电连接件4的应用为本领域常规技术，本领域技术人员可以基于理解自行设置。

本实用新型中，方形电芯1模组在实际应用中可以实现单排多列、多排多列等多种结构，且可以应用于电池pack中，操作便利，散热效果好、安全性高。

配合所有的所述方形电芯1设有一个或多个液冷板2，一个或多个液冷板2的对应端配合设有接口模块7。

本实用新型中，基于方形电芯1模组整体的功率，其将产生不同的热量，故设计以一个或多个液冷板2作为方形电芯1模组的构件，同时设置不同的接插腔结构，实现不同的散热模式。

所述液冷板2包括蛇形的外壳，所述外壳包括若干朝向相反的放置槽6，所述方形电芯1一一对应设于放置槽6中；所述外壳内设有流道8，配合所述外壳的两端的开口设有接口模块7。

本实用新型中，液冷板2包括一体化设置的外壳，且外壳内设置有流道8，外壳外的接口模块7可以一体化设置，亦可以后续基于实际的散热需求进行设置。

本实用新型中，外壳整体呈蛇形，事实上，为了便于其与方形电芯1配合，其以交替反向设置的放置槽6构成蛇形，此为本领域技术人员可以理解的内容。

所述外壳包括配合设置的第一蛇形板21和第二蛇形板22，配合所述第一蛇形板21和第二蛇形板22的两侧设有封板23，所述第一蛇形板21和第二蛇形板22间设有间隙（即最终与隔板、封板23形成流道8）。

所述第一蛇形板21或第二蛇形板22包括交替设置的横板和竖板，相邻的所述横板和竖板间设有过渡板24；所述第一蛇形板21或第二蛇形板22的两端均为横板。

本实用新型中，进一步对外壳的形状进行限定，其包括了2块蛇形板，第一蛇形板21和第二蛇形板22间设置有间隙，第一蛇形板21和第二蛇形板22的两侧的间隙处以封板23进行连接；故第一蛇形板21和第二蛇形板22并不完全相同，表现在其每段对应的横板的长度不同。

本实用新型中，由于第一蛇形板21和第二蛇形板22为蛇形，故其显然包括交替的横板和竖板，且显而易见地，相邻的2个横板分别与两者之间的竖板的顶部和底部连接，相邻的2个竖板分别设置在两者之间的横板的两端部。

本实用新型中，以过渡板24过渡连接横板和竖板，避免其在应用过程中磕伤电芯1，造成电芯1失控或是更大的损失。

本实用新型中，第一蛇形板21或第二蛇形板22的两端均以横板结尾，便于散热流体的导入和整体电池模组的设置。

所述第一蛇形板21和第二蛇形板22间设有若干隔板24，任一所述隔板24的顶部和底部分别抵设于第一蛇形板21和第二蛇形板22的相对面，任一隔板24的两侧为流道8。

本实用新型中，以隔板24对第一蛇形板21和第二蛇形板22间的间隙进行隔断，进而形成流道8，显而易见地，隔板24为与间隙等高的蛇形竖板。

本实用新型中，在实际应用中，应当充分考虑到电池功率及重力对流体的影响，流道8的宽度可以不相等，一般来说，上方的流道8密度大于下方的流道8密度。

任一所述接口模块7中设有一个或多个接插腔71，所述接插腔71与液冷板2的两端边缘配合设置。

本实用新型中，接插腔71包括空腔，每个流道8中的流体最终将汇集到接插腔71的空腔中进行混合，事实上也是一种换热及均衡的方式，进而实现一定程度的散热。

本实用新型中，对于功率较大的电池来说，在一个或两个接插腔71上设置导流开口，实现温升流体的导出、低温流体的导入。

本实用新型中，对于接口模块7的设置具有多种实施方式，其与电池的散热方案密切相关，在前述技术内容的基础下，以下给出与接口模块7相关的至少两种实施例，但实际应用中实施方式可以进行更多扩展。

实施例1

配合所有的方形电芯1设有一个或多个液冷板2，每个液冷板2的两端设有接口模块7，任一所述接口模块7设有一个接插腔71，任一液冷板2对应的至少1个所述接插腔71上配合设有导流开口9。

本实施例中，对电池模组设置一个或多个液冷板2，且每个液冷板2间独立实现液冷，此时的接插腔71是唯一的，即每个接插腔71都对应一个液冷板2。

本实施例中，每个液冷板2对应的至少一个接插腔71上需要设置导流开口9，实现散热流体的导入和导出；当然也可以在每个接插腔71上都设置导流开口9，实现液冷板2内流体的快速置换。

实施例2

配合所有的方形电芯1设有多个液冷板2，至少2个液冷板2的至少1端通过同一接口模块7的接插腔71空间连通且所述至少2个液冷板2对应的至少1个所述接插腔71上配合设有导流开口9。

本实施例中，对电池模组设置多个液冷板2，且其中至少有2个液冷板2需要共用至少一个接口模块7，此时此至少2个液冷板2共用的接口模块7内的接插腔71间是导通的。

本实施例中，此时在此至少2个液冷板2的至少1个接插腔71上设置导流开口9，可以实现多种不同的液冷效果，如，对应2个液冷板2分别设置导流开口9，即散热流体可以自1个导流开口9导入，经过对应的1个液冷板2、通过电芯1的上部或下部后，自另一液冷板2、通过电芯1的下部或上部后，从另一导流开口9导出换热。

所述导热胶层的厚度d自中心的方形电芯1向两侧逐渐增大，增加率为α，厚度调节值为β，中心的方形电芯1两侧的所述导热胶层的厚度为d=αβKR，最外侧的所述导热胶层的厚度为d=KR，其中，K为导热率，R为热阻值，0＜α,β＜1。

本实用新型中，通过傅里叶公式，Q=KA△T/d，R=A△T/Q，其中，Q为热量，K为导热率，A为接触面积，d为导热胶层的厚度，△T为温度差，R为热阻值，可以换算得到K=d/R，由于导热率是材料本身的固有性能参数，故热阻R值与导热胶层的厚度d是成正比的，基于此，导热胶层的厚度d以中心向两侧逐渐增大。

本实用新型中，进一步地，以α为线性增加率，但是对于部分方形电池模组来说，其散热可能并不遵循线性规律，此时以厚度调节值β进行调节。

Claims (10)

1.一种液冷电池模组，其特征在于：包括若干并置的方形电芯，配合所有的所述方形电芯设有液冷板，任一所述方形电芯和液冷板间设有导热胶层；配合最外侧的所述方形电芯外端设有端板，配合所有的所述方形电芯顶部设有电连接件，配合所有的所述方形电芯和端板外设有固定件。

2.根据权利要求1所述的一种液冷电池模组，其特征在于：配合所有的所述方形电芯设有一个或多个液冷板，一个或多个液冷板的对应端配合设有接口模块。

3.根据权利要求2所述的一种液冷电池模组，其特征在于：所述液冷板包括蛇形的外壳，所述外壳包括若干朝向相反的放置槽，所述方形电芯一一对应设于放置槽中；所述外壳内设有流道，配合所述外壳的两端的开口设有接口模块。

4.根据权利要求3所述的一种液冷电池模组，其特征在于：所述外壳包括配合设置的第一蛇形板和第二蛇形板，配合所述第一蛇形板和第二蛇形板的两侧设有封板，所述第一蛇形板和第二蛇形板间设有间隙。

5.根据权利要求4所述的一种液冷电池模组，其特征在于：所述第一蛇形板或第二蛇形板包括交替设置的横板和竖板，相邻的所述横板和竖板间设有过渡板；所述第一蛇形板或第二蛇形板的两端均为横板。

6.根据权利要求4所述的一种液冷电池模组，其特征在于：所述第一蛇形板和第二蛇形板间设有若干隔板，任一所述隔板的顶部和底部分别抵设于第一蛇形板和第二蛇形板的相对面，任一隔板的两侧为流道。

7.根据权利要求2所述的一种液冷电池模组，其特征在于：任一所述接口模块中设有一个或多个接插腔，所述接插腔与液冷板的两端边缘配合设置。

8.根据权利要求7所述的一种液冷电池模组，其特征在于：配合所有的方形电芯设有一个或多个液冷板，每个液冷板的两端设有接口模块，任一所述接口模块设有一个接插腔，任一液冷板对应的至少1个所述接插腔上配合设有导流开口。

9.根据权利要求7所述的一种液冷电池模组，其特征在于：配合所有的方形电芯设有多个液冷板，至少2个液冷板的至少1端通过同一接口模块的接插腔空间连通且所述至少2个液冷板对应的至少1个所述接插腔上配合设有导流开口。

10.根据权利要求1所述的一种液冷电池模组，其特征在于：所述导热胶层的厚度d自中心的方形电芯向两侧逐渐增大，增加率为α，厚度调节值为β，中心的方形电芯两侧的所述导热胶层的厚度为d=αβKR，最外侧的所述导热胶层的厚度为d=KR，其中，K为导热率，R为热阻值，0＜α,β＜1。

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