CN103996807B - 一种用于硬壳电池冷却的模组结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于硬壳电池冷却的模组结构，包括模组架，硬壳电池，其特征在于：所述模组架由若干个独立结构体组装而成，模组内每个电池被所述独立结构体夹住，各所述独立通过机械方式连成一体。本发明的模组安装方便，并可提供较高的热传导效率。即可用于液冷，也可用于风冷。

Description

一种用于硬壳电池冷却的模组结构
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池的模组结构。
背景技术
随着人类对环境保护要求的提高，电动汽车的研究和应用越来越受到人们的重视。由于目前单体电池尚不能满足电动汽车的动力需求，电动汽车的动力是由装有多个电池的电池箱提供。为保证电池之间连接的可靠性，电池箱内的电池通常是先做成模组，再把模组连接起来。为使电动汽车能在各种环境下正常工作，电池箱通常需要具有冷却系统。由于电池包内的空间通常很小，如何使电池安装方便又便于冷却，是对模组设计的挑战。动力电池通常可分为软包电池和硬壳电池两类。从便于使用液冷的角度看，目前用于软包类电池的模组已有很多种设计，但用于硬壳类电池的模组取得成功的还很少。本发明提供了一种可用于硬壳电池的模组结构，即方便安装，又可提供较高的冷却效率。本发明可用于各种功率的硬壳动力电池包的冷却设计，即可用于液冷，也可用于风冷。
发明内容
为实现模组的上述技术功能，本发明采用以下设计：
一种用于硬壳电池冷却的模组结构，包括模组架，硬壳电池，所述硬壳电池装在所述模组架内，其特征在于：所述模组架由若干个独立结构体组装而成，模组内每个硬壳电池被所述独立结构体夹住，各所述独立结构体通过机械连接方式连成一体。
所述机械连接方式可以是螺栓连接方式，也可以是焊接连接方式。
根据以上设计的模组结构，所述独立结构体由一个中板和两个侧板组成，所述侧板沿所述中板平面的法向向外伸出，并在伸出部分包含一个三面包围的凹形结构。
根据在模组中的位置，所述独立结构体具体可分为端部结构体和中间结构体两种。图1是这两种结构体的俯视图。图1中左侧为中间结构体1，上下两个侧板3向中板2的两侧伸出，并且在伸出部分包含一个三面包围的凹形结构5，见图2.中间结构体1装在模组的中部，中板2的两侧均可与电池相接触。图1的右侧为端部结构体4，其上下侧板3只向中板2的一侧伸出，并同样在伸出的部分包含一个三面包围的凹形结构5。端部结构体4装在模组的端部，中板2只在一侧与电池接触，形成模组的端盖，见图3。
根据以上设计的模组结构，各所述独立结构体通过螺栓连接方式连成一体，当所述独立结构体通过螺栓相互连接并锁紧后，每个所述硬壳电池被两个所述独立结构体夹在中间，所述硬壳电池的两个大面与两侧独立结构体的中板形成贴紧接触，所述两侧独立结构体侧板上的凹形结构对所述硬壳电池的上面，下面和侧面形成限位关系，所述两侧独立结构体侧板之间存在一个间隙。
所述硬壳电池的两个大面是指长方体硬壳电池的六个面中面积最大的两个面。见图4.
图4为硬壳电池各面的示意图，12是硬壳电池11的电极，7是电池的上面(电极所在面)，9为下面，8为侧面(共有2个)，10为电池的大面(共有2个)。
图5是模组装配后的示意图(俯视图)。从图中可看出，每个硬壳电池11均被两个独立结构体1或4夹住，使电池11的大面10同独立结构体1或4的中板2形成贴紧接触。其中端部结构体4放在模组的端部，形成模组的端盖。独立结构体1或4的侧板3上的凹形结构5将电池11的上面7，下面9(图中未画出)和侧面8的一部分围住，形成限位关系。每个电池11均被两侧的两个独立结构体夹住，且这两个独立结构体的侧板3之间存在一个间隙13。各独立结构体之间可通过螺栓14连接锁紧，也可通过焊接方式连接。
根据以上设计的模组结构，所述间隙13的长度为0.1-10mm。
根据以上设计的模组结构，所述独立结构体可以由金属材料制成，例如，可由导热性良好的铜，铝，钢，以及它们的合金材料制成。所述独立结构体还可用导热性能较好的非金属材料制成，如碳材料。
根据以上设计的模组结构，所述独立结构体上装有散热片或液冷板。所述散热片或液冷板可对称地装在所述独立结构体的两外侧，也可装在它的底部。见图6，图7.和图8.
根据以上设计的模组结构，所述独立结构体的中板的厚度为1-10mm。
根据以上设计的模组结构，所述独立结构体的中板上还可以开有孔洞，所述孔洞的面积为所述硬壳电池大面面积的10-90％。见图9.
本发明通过在每个电池的大面上贴紧安装的导热板(独立结构体的中板)，可最大限度地将电池的热量导出，因而具有较高的热传导效率，既可用于液冷(装液冷板)，又可用于风冷(装散热片)，同时又使安装很方便。当电池温度可以满足设计要求时，通过在中板上开孔，还可减轻重量，因而本发明还具有较广泛的适用性和灵活性。
附图说明
图1为所述独立结构体的示意图；
图2为所述中间结构体的示意图；
图3为所述端部结构体的示意图；
图4为硬壳电池各面的示意图；
图5为模组装配示意图；
图6为两侧带液冷板的模组装配示意图；
图7为两侧带散热片的模组装配示意图；
图8为底部带液冷板的模组断面装配示意图；
图9为中板上开孔的独立结构体的示意图；
其中，附图标记说明如下：
1中间结构体
2中板
3侧板
4端部结构体
5侧板上的凹形结构
6螺孔
7硬壳电池的上面(电极所在面)
8硬壳电池的侧面(共2个)
9硬壳电池的下面(底面)
10硬壳电池的大面(面积最大的面，共2个)
11硬壳电池
12硬壳电池的电极
13硬壳电池两侧结构体侧板之间的间隙
14螺栓
15液冷板
16散热片
17装在模组底部的凸形液冷板
18开在结构体中板上的孔
实施例1
如图6所示的一种用于硬壳电池冷却的模组结构，包括模组架，硬壳电池11，所述模组架由若干个中间结构体1和两个装在模组端部的端部结构体4组装而成，模组内每个硬壳电池11被所述结构体夹住，各所述结构体通过螺栓14连成一体。
如图1，图2，图3所示，中间独立结构体1和端部结构体4均由一个中板2和两个侧板3组成，所述侧板3沿所述中板2两侧平面的法向向外伸出，形成对称的工字形结构，并在伸出部分包含一个三面包围的凹形结构5。在本例中，中板2的厚度为4mm.
如图6所示，当各中间独立结构体1和端部结构体4通过螺栓14连接并锁紧后，所述硬壳电池11的两个大面10与两侧结构体的中板2形成贴紧接触，所述两侧结构体侧板3上的凹形结构5对所述硬壳电池11的上面7，下面9(图中未标出)和侧面8形成限位关系，所述两侧结构体侧板3之间的间隙13为10mm。
中间独立结构体1和端部结构体4均由铝合金材料制成。
在本例中，各结构体的两个侧板3的外侧，通过螺栓(图中未标出)贴紧安装有液冷板15。每边1块，共装有2液冷板15。由此构成一个用于硬壳电池液冷方案的模组结构。
实施例2
如图7所示的模组结构，其与实施例1的主要区别在于，在模组侧板3的外侧，用散热片16取代了液冷板15，构成一个用于硬壳电池风冷方案的模组结构。此外，本例中各结构体的中板2的厚度为2mm.
实施例3
如图8所示的模组结构，其与实施例1的主要区别在于，用一个凸形液冷板17装在模组底部，取代了装在模组两侧的两个液冷板15，构成了另一个用于硬壳电池液冷方案的模组结构。此外，本例中各结构体的中板2的厚度为6mm.并在各中板2上开有孔，见图9，孔的面积取为硬壳电池大面10的面积的50％。电池两侧结构体侧板之间的间隙为0.1mm，各结构体之间先用螺栓连接，再用焊接方式连成一体固定。本例中的模组结构体采用了碳材料。

Claims (6)

1.一种用于硬壳电池冷却的模组结构，包括模组架，硬壳电池，所述硬壳电池装在所述模组架内，其特征在于：所述模组架由若干个独立结构体组装而成，模组内每个硬壳电池被所述独立结构体夹住，各所述独立结构体通过机械连接方式连成一体，所述独立结构体由一个中板和两个侧板组成，所述侧板沿所述中板平面的法向向外伸出，并在伸出部分包含一个三面包围的凹形结构。
2.根据权利要求1所述的模组结构，各所述独立结构体通过螺栓连接方式连成一体，当所述独立结构体通过螺栓相互连接并锁紧后，每个所述硬壳电池被两个所述独立结构体夹在中间，所述硬壳电池的两个大面与两侧独立结构体的中板形成贴紧接触，所述两侧独立结构体侧板上的凹形结构对所述硬壳电池的上面，下面和侧面形成限位关系，所述两侧独立结构体侧板之间存在一个间隙。
3.根据权利要求2所述的模组结构，所述间隙的长度为0.1-10mm。
4.根据权利要求3所述的模组结构，所述独立结构体上装有散热片或液冷板。
5.根据权利要求4所述的模组结构，所述独立结构体的中板的厚度为1-10mm。
6.根据权利要求5所述的模组结构，所述独立结构体的中板上开有孔洞，所述孔洞的面积为所述硬壳电池大面面积的10-90％。
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