CN104795606B - 液冷电池组系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模块及使用其的液冷电池组系统，电池模块电池单元和集流片，集流片由铝片和铜片组合而成，在极片隔膜等材料完全一致前提下，极大增加了电池组的能量密度；电芯与集流片完全焊接连接，焊点较少且不容易产生虚焊，又能够保证电池单元极耳的稳定性和大电流通过能力，而且将并联电池模块进行串联时，避免使用导线，减小了电池组的体积；对液冷电池组系统进行创新设计，使电芯之间的热平衡改善，电池组内热量的分布更加均匀，电池包的绝缘性大大提高，通过调节循环泵的流量控制系统的散热能力，既能避免不必要的能源损耗，也能在需要时加大系统的散热能力，并具备较好的抗冲击能力。

Description

液冷电池组系统
技术领域
本发明涉及一种软包电池模块及包含电池模块的液冷电池组系统。
背景技术
锂离子电池是一种能量密度大，平均输出电压高，输出功率大，自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽（为-20℃～ 60℃），循环性能优越，充放电效率高，使用寿命长，不含有毒有害物质的绿色电池。它是依靠锂离子在正、负极之间的往返嵌入、脱嵌完成电池充电和放电工作的。
虽然电动汽车与传统汽车相比存在诸多优势，但是将锂离子电池组应用到电动汽车中还存在诸多问题，其中最待解决的就是锂离子电池的成组技术，这其中涉及到以下几个关键问题：1.提高电池组的能量密度、2.保持电池组在适当的温度下工作、3.保证电池组的安全性能。
锂离子电池组的能量密度主要由电池组的构架决定，一般是先将锂离子电池单元并联之后，再将并联模块串联组成，而电池单元的极耳的连接需要使用集流片，现有技术中，电池单元的并联是直接将电池单元的极耳焊接在集流片上，而串联是使用导线将集流片连接起来；但是这种电池模块的组合存在以下缺点：1、电池组在运行过程中，容易将导线与集流片的焊点震松，从而导致虚焊和脱焊；2、由于电池组中还存在其他采样用的采样线等线材，再加入导线，使得电池组内部较为凌乱，占用过多空间。
申请号为CN201010142205.5，名称为“电池组”的发明专利公开了一种由数个软包电池单元构成的电池组,包括与两电池连接的连接装置,通过导线将电池和连接装置连接在一起，大大占用了电池组的空间，降低了能量密度，且导线与连接装置为点焊接，在使用过程中，容易被震松，导致虚焊和脱焊的发生。
又如，Tesla公司投放在市场上，能量密度最大的产品ModelS采用的电池模块，其尺寸为长2.7m，宽1.5m，厚度为0.1m至0.18m，由7600个18650电池组成，一节18650电池单元中，电池外壳大约为0.02dm, 去除电池顶部和底部的部件之后极片的长度为0.65-0.05，故单节18650电池单元的极片的体积为3.14*(（0.18-0.004）/2)2*（0.6）=0.0146升，整个车辆所用的电池的极片的体积为0.0146*7600=111升,电池模块的体积为27*15*1+3*15*0.8=441L。综上，此电池组中极片所占体积比（Electrode Volume Ratio下文简称EVR）为111/441=25.2%，在其他材料相同的情况下，极片所占比例越高，电池组的能量密度越高，反之也就越低，25.2%的EVR对于电动汽车体积能量密度的提高制约较大，不利于动力电池的布置使电动车行驶里程达到传统燃油车的指标从而满足顾客的需求（传统汽车单次加油行驶里程大多在600公里左右，而Tesla的行驶里程最长的也只有单次充电400公里左右）。
而且此电池组采用的是圆柱型电池单元，将圆柱型电池单元焊接到连接片上只能通过点焊的方式，且由于电池单元两极与连接片的接触面积较小，减小了电流通过能力，也增加了发热量，而将如此数量的圆柱型电池单元组合成电池组，产生的热量将非常巨大，用于散热的设计也更加复杂，浪费的电能也就更多，又进一步降低了整个锂离子动力电池组的能量有效利用。
锂离子电池组在充放电过程中会产生热量，尤其是在快速充电或者过放的时候发热更为严重，一旦发生热失控，后果非常严重，电解液会由于高温而发生分解，产生的气体会立即充满电芯，电芯的内压过高时就会发生爆裂，最后与空气中的氧气接触发生爆炸，目前，锂离子电池组的散热冷却方式主要分为风冷和液冷两种。
风冷是通过外界灌入装置内的冷风或采用电子风扇使锂离子电池组系统对流降温。但是，由于电池组通过串并联方式成组安装，电池之间间隔较小，处于中心位置的电池通风困难温度较高，强风冷却不均，这会导致电池组的一致性下降，影响电池寿命。如果为了提高风冷效果，增加风冷的流道，则会导致大量的体积空间浪费，降低了电池组系统的体积能量密度，因此在电动汽车锂离子电池组的使用中，采用风冷不能达到好的冷却效果。
液冷是利用液体的高导热性将锂离子电池组产生的热量带走，以达到降温目的。液冷降温较为均匀且效果明显，尤其是占用的空间较少，比较适合电动汽车用锂离子电池组系统，然而，目前液冷的系统设计比较复杂，液体的流道设计不合理，不能针对电池组的主要发热部位进行散热，虽然也使用了液冷的方式，但是实际效果有限，并不能很好的解决散热问题。
申请号为201010619252.4，名称为“一种动力电池组系统的液冷装置”的发明专利公开了一种利用锂离子软包电池作为动力电池组系统的液冷装置，首先在各单体电池之间设置传热结构件，连接组成电池模块；之后再将多个电池模块安装到具有循环水通道的水冷底板上，水冷底板出口与水泵连接，水泵通过连接管路与外部散热装置连接；水冷底板进口与外部散热装置连接；相对于传统的风冷技术而言，本发明提供的技术方案提高了冷却效率，但是却没有完全发挥液冷散热的优势。
本技术方案在电池单元之间设置导热板，将电池单元产生的热量导出至底板，然后通过设置在底板内的散热系统对其进行散热，理论上的确能达到增加电池组之间热量均匀并散热的效果，但经过试验之后发现，电池组在使用过程中，其个体的产热部位是有特点的，并不是整体产热量相近，而是集中在极耳周围，本方案针对的是电池单元的两面进行导热，但是对发热量最大的极耳部位却很少，不能完全发挥液冷的优势，特别是在极端情况下，电池组在经过过放或者过冲时，产热量极大，该发明提供的技术方案不能解决此条件下的散热需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种液冷电池组系统，包括以上技术方案中的电池模块、电池箱、冷却绝缘液、循环泵、散热器和储液箱，所述电池模块由数个电池单元组成，所述电池模块和冷却绝缘液设置在电池箱内，所述电池模块浸泡在冷却绝缘液中，所述电池组的一端设置冷却绝缘液出口，另一端设置冷却绝缘液入口，所述冷却绝缘液入口、储液箱、散热器、循环泵和冷却绝缘液出口通过管路封闭连接，所述电池模块的末端均设置固定框，所述固定框上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，所述固定框的两端设置流通件，所述流通件上设置循环通道和线束通道。
作为优选，所述电池箱由两端开口的箱体和盖板密封组成；电池箱可以由不锈钢或铝合金制成。
在电池组的一端设置冷却绝缘液出口，另一端设置冷却绝缘液入口，使得冷却绝缘液可以经过电池箱内部再循环出来；冷却绝缘液入口、储液箱、散热器、循环泵和冷却绝缘液出口通过管路封闭连接，形成一条封闭的冷却绝缘液循环管路，冷却绝缘液经过循环泵的作用之后，在管路中流通，散热器将冷却绝缘液带出的热量发散出去；为了使得电池箱与循环管路中的冷却绝缘液形成一定的缓冲，在系统中设置了储液箱，同时还能够防止在长期使用后，补充系统使用过程减少的冷却绝缘液；电池组的热量主要通过流速较大的流经循环通道的冷却绝缘液带走热量。
作为优选，所述冷却绝缘液选自硅油、变压器油和氟代烃中的一种或两种。
硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、疏水性、较高的燃点，密度低于电解液，与电解液不互溶的液体，可以有效提高电池组的绝缘强度；即使有片状电池发生破损漏液，电池组仍能正常的工作，变压器油或者硅油可以阻止氧气参与的副反应发生。
变压器油是石油的一种分镏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物，俗称方棚油，浅黄色透明液体，相对密度0.895，闪点≥135℃，凝固点<-45℃，变压器油起到的主要作用是绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度，绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。
故采用硅油和变压器油相对于其他液体来说更稳定的阻燃性能和绝缘性能使得这两种材料成为优选材料。
作为优选，所述相邻电池单元之间设置隔片，所述隔片的表面积大于电池单元的表面积。
根据本发明的一种实施方式，隔片由导热性较好的金属材料制成。将电池单元成组设计之后，为了追求电池组的稳定性并兼顾电池组的能量密度电池单元之间的间距尽可能压缩，容易导致热量散布不均，在电池单元之间设置导热性能较好的隔片，有助于将电池单元产生的热量均匀分布；在灌装冷却绝缘液的电池箱中，排列紧凑的电池组也不利于冷却绝缘液的流动，隔板可以起到预留流通空间的作用，也可以起到导热的作用，若某个电池单元发生了短路也能够将其隔绝，避免影响到其他正常工作的电池单元。
作为优选，所述隔片上设置凹凸纹，所述凹凸纹分布在整个隔片上。
在隔片上设置凹凸纹，有利于增加隔片的表面积，增大了隔片与电池单元的接触面积，增强了隔片的散热能力，有利于使得电池组内部温度更均匀。
作为优选，所述凹凸纹选自菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹、橘纹中的至少一种。
凹凸纹选自菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹、橘纹中的至少一种，纹路从隔片的底部延伸至顶部，方便冷却绝缘液沿着凹凸纹上下流通，有利于温度分布均匀，提高散热效果。
作为优选，所述循环通道的延伸方向与电池组纵向平行，所述循环通道的深度等于电池模块的厚度，并且与冷却绝缘液出口对应一端的开口封闭。
循环通道的延伸方向与电池组纵向平行，便于电池组布置，也有利于达到更高的能量密度，而且由于电池单元的主要产热部位是极耳，这样设置循环通道可以直接将极耳的热量带走，达到更好的散热效果；其次，对于软包电池来说，最容易发生爆裂的位置也是极耳与铝塑膜周围的位置，一旦有电池单元发生爆裂或者燃烧，循环通道内的冷却绝缘液可以第一时间将火苗扑灭，保证电池组的安全；将循环通道的深度等于电池模块的厚度，将电池模块组合成电池组时，每个电池模块对应的循环通道刚好连接在一起形成通道，更便于冷却绝缘液在内部流动；将冷却绝缘液出口对应一端的开口设置成封闭状态，使得冷却绝缘液可以流经电池单元的整个极耳，而不仅仅是循环通道对应的那部分。
作为优选，所述循环通道贴近电池单元侧的内壁上设置数个流通孔。
在循环通道贴近电池单元侧的内壁上设置数个流通孔，当冷却绝缘液从入口进入到电池箱内之后，主要通过循环通道进行流通，同时，还可以从流通孔内流向电池单元上，加强了散热、绝缘效果，增强了安全性。
作为优选，所述固定框之间设置缓冲环，所述缓冲环套设在电池单元上。
由于本技术方案中使用软包电池单元，故缓冲环为橡胶制成，将缓冲套套设在电池单元上，对电池单元起到缓冲作用，将其夹在两个固定框的中间，保证在使用过程中位置固定不移动，可以达到如下效果，在电池组受到冲击时，可以有效地起到缓冲作用；在电池单元成组过程中，收紧电池模块的过程中，保护软包电池单元不受挤压。
作为优选，所述电池模块的两个端面分别设置缓冲垫。
电池组在充电时会发生膨胀，在电池模块的两个端面分别设置缓冲垫可以起到缓冲的作用，避免将电池箱胀破后发生事故。
作为优选，所述固定框的框底设置分流槽，所述分流槽的延伸方向与循环通道的延伸方向相同。
在固定框的框底设置分流槽并且分流槽的延伸方向与循环通道的延伸方向相同，这种设计可以减小冷却绝缘液在电池箱内流动的阻力，有利于增大流量；也可以把电池单元其他部位的热量带走；还便于硅油等压分布在箱体底部，并且使得纵向流上来的硅油通过这些槽回流到电池箱的回流口。
由于隔板上设置凹凸纹，凹凸纹与电池单元之间形成硅油流动的间隙，硅油顺着隔板提供的硅油通道从下到上纵向流动，达到了均匀散热的目的，使得电芯之间的温度均衡。
作为优选，所述箱体的外壁上设置数根纵向加强筋。
若采用铝合金制电池箱，在电池箱的外壁上设置数根纵向加强筋可以增加电池箱的强度，加强抗压和抗扭曲能力，同时也增大了箱体的表面积，优化了散热性能。
若箱体为不锈钢制，可以省略加强筋也能达到强度要求，而且与端板之间的连接方式可以为焊接，进一步减少体积，增加体积利用率。
作为优选，所述箱体的外表面设置防爆槽，所述防爆槽的切口深度为箱体壁厚度的20%～50%，以弱化其爆裂强度形成安全爆破口。
作为优选，所述防爆槽包括U型槽。
当电池组内部发生异常，体积急剧膨胀的时候U型槽可以在达到箱体破裂压力前提前破开以达到泄压的目的，并且可以引导爆破方向，从而避免电池箱的内压积聚过大而发生更剧烈的爆炸，同时也可防止端板与箱体分离被炸飞。
作为优选，所述电池组内设置温度传感器。
电池组在正常工作时，其各项参数都是稳定的，一旦发生故障后，电池组内的某个电池单元可能会发生膨胀，温度积聚上升，在电池组内设置温度传感器可以检测这些变化，并且在温度传感器预设几组对比数值，可以根据温度传感器的检测结果对电池组作出相应的调整，例如使得电池组从供电电路中断路或者减小电池组的放电电压。
作为优选，所述温度传感器设置在电池模块的极耳处。
对于软包电池来说，其发热量最大的部位位于极耳周围，若其发生故障，温度变化最为剧烈的也是这个部位，将温度传感器设置在电池模块的极耳处可以在电池单元发生异常的初期就发现，在及时做出补救措施之后，可以避免危险的扩散，保证电池组的安全，使乘客免受危险。
作为优选，所述储液箱内设置液面高度传感器。
在软包电池发生异常之后，产生的气体会造成整个系统的内压增大，系统内的冷却绝缘液也会由于电池箱内压增大的缘故，被压回到储液箱内；在储液箱内设置液面高度传感器可以监测储液箱内液体的液面高度，系统的内压增大，从而推测出电池箱内有电池单元发生异常，及时对这些发生异常的电池单元进行处理可以避免情况的恶化。
作为优选，所述储液箱上设置单向油气分离排气阀。
整个液冷电池组系统相对于外界是封闭的，发生异常的电池单元产生的气体也有可能会随着流动的冷却绝缘液进入储液箱，在储液箱上设置单向油气分离排气阀可以有效地将气体排出。
作为优选，所述单向油气排气阀上套接导气管。
当电池组内的某个电池单元发生破裂而导致气体泄漏时，通过单向油气分离排气阀将气体排出，在单向油气分离排气阀上套接导气管可以使得产生的可燃气体能够可控制地定向排出，从而避免可能发生的事故。
作为优选，所述储液箱内设置电解液检测仪。
在储液箱内设置电解液检测仪，用于监测到电芯发生破损的早期情况。
作为优选，所述电解液检测仪包括氢氟酸检测仪。
由于电池单元发生泄漏之后，会在冷却绝缘液中残留氢氟酸，故直接选用氢氟酸检测仪能够准确地监测出电池单元是否发生泄漏。
作为优选，所述箱体上设置与两块盖板连接的柔性连接条。
箱体上设置柔性连接条，柔性连接条的另一端固定在盖板上，并且两块盖板均通过柔性连接条与箱体连接，当电池箱内压过大，U形槽也不能完全保证不发生爆炸时，为防止端板被炸飞伤及人员，柔性连接条能够将端板牢牢锁住，即使电池箱爆炸也能保证端板不炸飞，进一步提升电池组的安全性能。
使用本发明提供的技术方案之后，在极片隔膜等材料完全一致前提下，极大增加了电池组的能量密度；电芯与集流片完全焊接连接，焊点较少且不容易产生虚焊，又能够保证电池单元极耳的稳定性和大电流通过能力，而且将并联电池模块进行串联时，避免使用导线，减小了电池组的体积；用冷却绝缘液浸泡和循环冷却使电芯之间的热平衡改善，电池组内热量的分布更加均匀，电池包的绝缘性大大提高，通过调节循环泵的流量控制系统的散热能力，既能避免不必要的能源损耗，也能在需要时加大系统的散热能力；电芯极耳双循环通道设计大大加快高发热极耳区域的散热，同时大大降低冷却绝缘液的流动距离，使冷却更充分有效；固定框底部的流道设计使冷却液可以均匀分布在底部以便顺畅流动，而且对电池包受到来自底部冲击时留有缓冲空间；固定框之间设置的橡胶密封圈使电池包与外部完全为柔性接触，有利于防震，并且对电芯组件的外围进行密封从而避免冷却液的无效偏流。
附图说明
图1是本发明公开的一种实施方式的电池模块的结构示意图；
图2是本发明公开的一种实施方式的电池模块的集流片的结构示意图；
图3是本发明公开的另一种实施方式的电池模块的结构示意图；
图4是本发明公开的一种实施方式的液冷电池组系统的结构示意图；
图5是本发明公开的第三种实施方式的电池模块的结构示意图；
图6是发明公开的第三种实施方式的电池模块的爆炸图；
图7是本发明公开的一种实施方式的流通件的结构示意图；
图8是本发明公开的另一种实施方式的液冷电池组系统的结构示意图；
图9是本发明公开的第四种实施方式的电池模块的结构示意图；
图10本发明公开的一种实施方式的电池箱的结构示意图；
图11是发明公开的一种实施方式的电池箱的爆炸图；
其中1、电池模块，11、电池单元，12、固定框，121、分流槽，13、流通件，131、循环通道，132、线束通道，133、流通孔，14、缓冲环，15、温度传感器，16、密封片， 2、集流片，21、铜片，22、铝片,23、焊接槽,3、电池箱，31、冷却绝缘液入口，32、冷却绝缘液出口，33、加强筋，34、箱体，35、盖板，36、柔性连接条，37、U型槽，4、循环泵，5、散热器，6、储液箱，61、液面高度传感器。
实施方式
实施例1
如图1至图2所示，本实施例提供一种电池模块1，包括电池单元11和集流片2，电池单元11设置正极极耳及负极极耳，正极极耳及负极极耳分别位于电池单元11的相对两端，电池单元11的正极极耳为铝箔极耳，负极极耳为铜箔极耳，集流片2为组合式集流片，集流片2由铝片22和铜片21组合而成，铝片22和铜片21之间铆接固定，铝片22和铜片21上分别设置焊接槽23。
在组装电池模块1的过程中，首先将电池单元11并联连接，把需要并联的电池单元11的铝箔极耳焊接在铝片22的焊接槽23上，将铜箔极耳焊接在铜片21的焊接槽23上，然后再将需要串联的电池单元11的铜箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铜片21的焊接槽23上，铝箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铝片22的焊接槽23上。
此实施例的优点在于超高的能量密度和电池组结构的稳定性；本实施例中电池组的长为14dm、宽为4.3dm、高为1dm，电池组由3并，96串电池单元组成，电池单元中极片的长为3.6dm、宽为0.8dm、厚为0.036dm，电池箱3的容量为14*4.3*1=60L，电池组中所有极片体积为3.6*0.8*0.036*3*96=30L，故EVR为30/60=50%，远大于背景技术中Tesla使用的EVR仅为25.2%的电池组，在极片隔膜等材料完全一致前提下，极大提高了电池组的能量密度。
实施例2
如图1至图3所示，本实施例提供一种电池模块1，包括电池单元11和集流片2，电池单元11设置正极极耳及负极极耳，正极极耳及负极极耳分别位于电池单元11的相对两端，电池单元11的正极极耳为铝箔极耳，负极极耳为铜箔极耳，集流片2为组合式集流片，集流片2由铝片22和铜片21组合而成，铝片22和铜片21之间铆接固定，铝片22和铜片21上分别设置焊接槽23。
在组装电池模块1的过程中，首先将电池单元11并联连接，把需要并联的电池单元11的铝箔极耳焊接在铝片22的焊接槽23上，将铜箔极耳焊接在铜片21的焊接槽23上，然后再将需要串联的电池单元11的铜箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铜片21的焊接槽23上，铝箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铝片22的焊接槽23上。
电池模块1的末端均设置固定框12，将电池单元夹持在两个固定框12的中间，同时在固定框12之间设置套设在电池单元上的缓冲环14，固定框12上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，电池模块的两个端面分别设置缓冲垫。
此实施例的优点在于保证较高的能量密度情况下，设计的缓冲结构使得电池组具备一定的防震和抗冲击能力。
实施例3
如图1至图2,图4至图7和图11所示，本实施例提供一种液冷电池组系统，它包括电池模块1、电池箱3、冷却绝缘液、循环泵4、散热器5和储液箱6，电池箱3由两端开口的箱体34和盖板35密封组成，箱体34和盖板35之间设置缓冲环14和密封片16，电池模块1和冷却绝缘液设置在电池箱3内，电池模块1浸泡在冷却绝缘液中，电池组的一端设置冷却绝缘液出口32，另一端设置冷却绝缘液入口31，冷却绝缘液入口31、循环泵4、散热器5、储液箱6和冷却绝缘液出口32通过管路封闭连接，箱体34的外壁上设置数根纵向加强筋33，此实施例中冷却绝缘液为硅油。
电池模块1包括电池单元11和集流片2，电池单元11设置正极极耳及负极极耳，正极极耳及负极极耳分别位于电池单元11的相对两端，电池单元11的正极极耳为铝箔极耳，负极极耳为铜箔极耳，集流片2为组合式集流片，集流片2由铝片22和铜片21组合而成，铝片22和铜片21之间铆接固定，铝片22和铜片21上分别设置焊接槽23。
在组装电池模块1的过程中，首先将电池单元11并联连接，把需要并联的电池单元11的铝箔极耳焊接在铝片22的焊接槽23上，将铜箔极耳焊接在铜片21的焊接槽23上，然后再将需要串联的电池单元11的铜箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铜片21的焊接槽23上，铝箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铝片22的焊接槽23上。
电池模块1中每两个相邻的电池单元之间均设置铝制隔片，最两端的两个电池单元的两面也都设置隔片，在隔片上压制出凹凸纹，并且将其均匀分布在整个隔片上，隔片上混合分布菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹或者其他类似能够使得隔片形成凹凸状的图形纹，电池模块1两端极耳的位置设置流通件13，流通件13上设置循环通道131和线束通道132，从电池模块1上引出的采样线从线束通道132内穿过，循环通道131的延伸方向与电池组纵向平行，循环通道131的深度等于电池模块1的厚度，并且在贴近电池单元侧的内壁上设置数个流通孔133，把电池模块1组装成电池组之后，每个电池模块1的循环通道131连通在一起，形成整体的通道，便于硅油的流通。
此实施例的优点在于电池箱3内合理地设计了冷却绝缘液的循环路径，减少了冷却绝缘液的偏流，使其流动更顺畅，散热的效果更好。
实施例4
如图1至图2、图5至图11所示，本实施例提供一种液冷电池组系统，它包括电池模块1、电池箱3、冷却绝缘液、循环泵4、散热器5和储液箱6，电池箱3由两端开口的箱体34和盖板35密封组成，箱体34和盖板35之间设置缓冲环14和密封片16，电池模块1和冷却绝缘液设置在电池箱3内，电池模块1浸泡在冷却绝缘液中，电池组的一端设置冷却绝缘液出口32，另一端设置冷却绝缘液入口31，冷却绝缘液入口31、循环泵4、散热器5、储液箱6和冷却绝缘液出口32通过管路封闭连接，箱体34的外壁上设置数根纵向加强筋33，箱体34的外表面还设置U型槽37，U型槽37的深度为箱体34壁厚度的二分之一，箱体34上设置与两块盖板35连接的柔性连接条36，此实施例中冷却绝缘液为硅油。
电池模块1包括电池单元11和集流片2，电池单元11设置正极极耳及负极极耳，正极极耳及负极极耳分别位于电池单元11的相对两端，电池单元11的正极极耳为铝箔极耳，负极极耳为铜箔极耳，集流片2为组合式集流片，集流片2由铝片22和铜片21组合而成，铝片22和铜片21之间铆接固定，铝片22和铜片21上分别设置焊接槽23。
在组装电池模块1的过程中，首先将电池单元11并联连接，把需要并联的电池单元11的铝箔极耳焊接在铝片22的焊接槽23上，将铜箔极耳焊接在铜片21的焊接槽23上，然后再将需要串联的电池单元11的铜箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铜片21的焊接槽23上，铝箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铝片22的焊接槽23上。
电池模块1中每两个相邻的电池单元之间均设置铝制隔片，最两端的两个电池单元的两面也都设置隔片，在隔片上压制出凹凸纹，并且将其均匀分布在整个隔片上，隔片上混合分布菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹或者其他类似能够使得隔片形成凹凸状的图形纹，电池模块1两端的极耳位置均设置流通件13，流通件13上设置循环通道131和线束通道132，从电池模块1上引出的采样线从线束通道132内穿过，循环通道131的延伸方向与电池组纵向平行，循环通道131的深度等于电池模块1的厚度，并且与冷却绝缘液出口对应一端的开口封闭,把电池模块1组装成电池组之后，每个电池模块1的循环通道131连通在一起，形成整体的通道，并将于冷却绝缘液出口对应一端的开口封闭。
电池组箱体34的顶部设置油气分离单向排气阀，储液箱6内设置液面高度传感器61，液箱的顶部设置油气分离单向排气阀，油气分离单向排气阀上套接导气管，储液箱内还设置氢氟酸检测仪，电池组箱体34上设置单向阀；电池组内还设置温度传感器15，温度传感器15设置在电池模块1的极耳处，当电池组发生异常时，温度传感器15监测到电池单元的参数变化异常，对驾驶者发出警告。
此实施例的优点在于电池箱3内合理地设计了冷却绝缘液的循环路径，减少了冷却绝缘液的偏流，使其流动更顺畅，散热的效果更好；同时对整个系统进行安全设计，增加了防爆结构、危险监测、气体释放和报警功能。
实施例5
如图1至图6和图11所示，本实施例提供一种液冷电池组系统，它包括电池模块1、电池箱3、冷却绝缘液、循环泵4、散热器5和储液箱6，电池箱3由两端开口的箱体34和盖板35密封组成，箱体34和盖板35之间设置缓冲环14和密封片16，电池模块1和冷却绝缘液设置在电池箱3内，电池模块1浸泡在冷却绝缘液中，电池组的一端设置冷却绝缘液出口32，另一端设置冷却绝缘液入口31，冷却绝缘液入口31、循环泵4、散热器5、储液箱6和冷却绝缘液出口32通过管路封闭连接，箱体34的外壁上设置数根纵向加强筋33，此实施例中冷却绝缘液为硅油。
电池模块1包括电池单元11和集流片2，电池单元11设置正极极耳及负极极耳，正极极耳及负极极耳分别位于电池单元11的相对两端，电池单元11的正极极耳为铝箔极耳，负极极耳为铜箔极耳，集流片2为组合式集流片，集流片2由铝片22和铜片21组合而成，铝片22和铜片21之间铆接固定，铝片22和铜片21上分别设置焊接槽23。
在组装电池模块1的过程中，首先将电池单元11并联连接，把需要并联的电池单元11的铝箔极耳焊接在铝片22的焊接槽23上，将铜箔极耳焊接在铜片21的焊接槽23上，然后再将需要串联的电池单元11的铜箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铜片21的焊接槽23上，铝箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铝片22的焊接槽23上。
电池模块1中每两个相邻的电池单元之间均设置铝制隔片，最两端的两个电池单元的两面也都设置隔片，在隔片上压制出凹凸纹，并且将其均匀分布在整个隔片上，隔片上混合分布菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹或者其他类似能够使得隔片形成凹凸状的图形纹，电池模块1的末端均设置固定框12，将电池单元夹持在两个固定框12的中间，同时在固定框12之间设置套设在电池单元上的缓冲环14，电池模块的两个端面分别设置缓冲垫，固定框12上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，固定框12的两端设置流通件13，固定框12的框底还设置分流槽121，分流槽121的延伸方向与循环通道131的延伸方向相同，流通件13上设置循环通道131和线束通道132，从电池模块1上引出的采样线从线束通道132内穿过，循环通道131的延伸方向与电池组纵向平行，循环通道131的深度等于电池模块1的厚度，并且与冷却绝缘液出口对应一端的开口封闭,把电池模块1组装成电池组之后，每个电池模块1的循环通道131连通在一起，形成整体的通道，便于硅油的流通。
此实施例的优点在于电池箱3内合理地设计了冷却绝缘液的循环路径，减少了冷却绝缘液的偏流，使其流动更顺畅，散热的效果更好；同时设计的缓冲结构使得电池组具备一定的防震和抗冲击能力。
实施例6
如图1至图3和图5至图11所示，本实施例提供一种液冷电池组系统，它包括电池模块1、电池箱3、冷却绝缘液、循环泵4、散热器5和储液箱6，电池箱3由两端开口的箱体34和盖板35密封组成，箱体34和盖板35之间设置缓冲环14和密封片16，电池模块1和冷却绝缘液设置在电池箱3内，电池模块1浸泡在冷却绝缘液中，电池组的一端设置冷却绝缘液出口32，另一端设置冷却绝缘液入口31，冷却绝缘液入口31、循环泵4、散热器5、储液箱6和冷却绝缘液出口32通过管路封闭连接，箱体34的外壁上设置数根纵向加强筋33，此实施例中冷却绝缘液为硅油。
电池模块1包括电池单元11和集流片2，电池单元11设置正极极耳及负极极耳，正极极耳及负极极耳分别位于电池单元11的相对两端，电池单元11的正极极耳为铝箔极耳，负极极耳为铜箔极耳，集流片2为组合式集流片，集流片2由铝片22和铜片21组合而成，铝片22和铜片21之间铆接固定，铝片22和铜片21上分别设置焊接槽23。
在组装电池模块1的过程中，首先将电池单元11并联连接，把需要并联的电池单元11的铝箔极耳焊接在铝片22的焊接槽23上，将铜箔极耳焊接在铜片21的焊接槽23上，然后再将需要串联的电池单元11的铜箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铜片21的焊接槽23上，铝箔极耳焊接在上一个电池模块1的正极集流片的铝片22的焊接槽23上。
电池模块1中每两个相邻的电池单元之间均设置铝制隔片，最两端的两个电池单元的两面也都设置隔片，在隔片上压制出凹凸纹，并且将其均匀分布在整个隔片上，隔片上混合分布菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹或者其他类似能够使得隔片形成凹凸状的图形纹，电池模块1的末端均设置固定框12，将电池单元夹持在两个固定框12的中间，同时在固定框12之间设置套设在电池单元上的缓冲环14，电池模块的两个端面分别设置缓冲垫，固定框12上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，固定框12的两端设置流通件13，固定框12的框底还设置分流槽121，分流槽121的延伸方向与循环通道131的延伸方向相同，流通件13上设置循环通道131和线束通道132，从电池模块1上引出的采样线从线束通道132内穿过，循环通道131的延伸方向与电池组纵向平行，循环通道131的深度等于电池模块1的厚度，与冷却绝缘液出口对应一端的开口封闭,并且在贴近电池单元侧的内壁上设置数个流通孔133，把电池模块1组装成电池组之后，每个电池模块1的循环通道131连通在一起，形成整体的通道，便于硅油的流通。
电池组箱体34的顶部设置油气分离单向排气阀，储液箱6内设置液面高度传感器61，液箱的顶部设置油气分离单向排气阀，油气分离单向排气阀上套接导气管，储液箱内还设置氢氟酸检测仪，电池组箱体34上设置单向阀；电池组内还设置温度传感器15，温度传感器15设置在电池模块1的极耳处，当电池组发生异常时，温度传感器15监测到电池单元的参数变化异常，对驾驶者发出警告，箱体34的外表面还设置U型槽37，所述U型槽37的深度为箱体34壁厚度的二分之一，箱体34上设置与两块盖板35连接的柔性连接条36。
此实施例的优点在于电池箱3内合理地设计了冷却绝缘液的循环路径，减少了冷却绝缘液的偏流，使其流动更顺畅，散热的效果更好；同时设计的缓冲结构使得电池组具备一定的防震和抗冲击能力；对整个系统进行安全设计，增加了防爆结构、危险监测、气体释放和报警功能。

Claims (22)

1.一种液冷电池组系统，包括电池模块、电池箱、冷却绝缘液、循环泵、散热器和储液箱，所述电池模块由数个电池单元组成，电池箱由不锈钢或铝合金制成，所述电池模块和冷却绝缘液设置在电池箱内，所述电池模块浸泡在冷却绝缘液中，所述电池箱的一端设置冷却绝缘液出口，另一端设置冷却绝缘液入口，所述冷却绝缘液入口、储液箱、散热器、循环泵和冷却绝缘液出口通过管路封闭连接，所述电池模块的末端均设置固定框，所述固定框上设置夹持电池单元极耳的阻挡部分，所述固定框的两端设置流通件，所述流通件上设置循环通道和线束通道；所述循环通道的延伸方向与电池模块纵向平行，所述循环通道的深度等于电池模块的厚度。
2.根据权利要求1所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池箱由两端开口的箱体和盖板密封组成。
3.根据权利要求1所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述冷却绝缘液选自硅油、变压器油和氟代烃中的一种或两种。
4.根据权利要求1或3所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池单元中相邻的电池单元之间设置隔片，所述隔片的表面积大于电池单元的表面积。
5.根据权利要求4所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述隔片上设置凹凸纹，所述凹凸纹分布在整个隔片上。
6.根据权利要求5所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述凹凸纹选自菱形凹凸纹、方形凹凸纹、三角形凹凸纹、条形凹凸纹、橘纹中的至少一种。
7.根据权利要求1或6所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述循环通道的延伸方向与电池模块纵向平行，所述循环通道的深度等于电池模块的厚度，并且与冷却绝缘液出口对应一端的开口封闭。
8.根据权利要求7所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述循环通道贴近电池单元侧的内壁上设置数个流通孔。
9.根据权利要求1所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述固定框之间设置缓冲环，所述缓冲环套设在电池单元上。
10.根据权利要求9所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池模块的两个端面分别设置缓冲垫。
11.根据权利要求1或10所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述固定框的框底设置分流槽，所述分流槽的延伸方向与循环通道的延伸方向相同。
12.根据权利要求1或10所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池箱的箱体的外壁上设置数根纵向加强筋。
13.根据权利要求12所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述箱体的外表面设置防爆槽，所述防爆槽的切口深度为箱体壁厚度的20％～50％。
14.根据权利要求13所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述防爆槽包括U型槽。
15.根据权利要求1或14所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池箱内设置温度传感器。
16.根据权利要求15所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述温度传感器设置在电池模块的极耳处。
17.根据权利要求15所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述储液箱内设置液面高度传感器。
18.根据权利要求17所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述储液箱内设置油气分离单向排气阀。
19.根据权利要求18所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述油气分离单向排气阀上套接导气管。
20.根据权利要求19所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述储液箱内设置电解液检测仪。
21.根据权利要求20所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电解液检测仪包括氢氟酸检测仪。
22.根据权利要求21所述的液冷电池组系统，其特征在于：所述电池箱的箱体上设置与两块盖板连接的柔性连接条。
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