CN105529507A - 一种基于圆柱电芯极片的水冷模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于圆柱电芯极片的水冷模组，包括第一侧板和第二侧板及位于第一侧板和第二侧板之间的第一电池模块和第二电池模块，所述第一电池模块与第二电池模块之间、第一电池模块与第一侧板之间及第二电池模块与第二侧板之间分别设有一水冷板，所述第一电池模块和第二电池模块的两侧分别依次通过柔性极片、绝缘导热片与水冷板相连，所述第一侧板、第二侧板、第一电池模块、第二电池模块、柔性极片、绝缘导热片及水冷板通过拉杆固定为一体。本发明可以对圆柱电芯的正负极进行双向水冷，实现了模组电芯有效热管理的同时，通过合理的结构设计及优化，保证了电池模组的结构强度及模组串并联固定的稳定性。

Description

一种基于圆柱电芯极片的水冷模组

技术领域

本发明属于动力电池成组技术领域，具体涉及一种基于圆柱电芯极片的水冷模组。

背景技术

日益严重的环境问题成为全球各个国家共同面对的难题，同样促使城市交通车辆朝着高效、清洁和可持续发展的方向发展。由于传统汽车是以内燃机作为动力，排放的尾气造成环境污染，从而引起温室效应及全球变暖。电动汽车相对于传统燃油车而言是零排放的，以电能取代石油，消除温室气体等污染物对环境的排放，其淘汰的电芯又可以回收处理，作为储能装置二次利用。

电驱动汽车是一个高度集成化的产品，关键零部件技术(电机、电池、电控等)的研究日趋成熟，产业化程度日益提高，一些科研机构和汽车公司在电动汽车及混动汽车方面进行了深入的研究，但是电芯的成组模式仍有许多方面值得去研究探索，主要表现在成组后的能量密度、结构强度、热管理性能等方面，因此，集成度高、使用性能好的动力电池模组是新能源汽车领域至关重要的研究目标。目前所采用的电芯极片模组，存在散热效果不好，模组结构强度不稳定等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于圆柱电芯极片的水冷模组，在实现模组电芯有效热管理的同时，通过合理的结构设计及优化，保证了电池模组的结构强度及模组串并联固定的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于圆柱电芯极片的水冷模组，包括第一侧板和第二侧板及位于第一侧板和第二侧板之间的第一电池模块和第二电池模块，所述第一电池模块与第二电池模块之间、第一电池模块与第一侧板之间及第二电池模块与第二侧板之间分别设有一水冷板，所述第一电池模块和第二电池模块的两侧分别依次通过柔性极片、绝缘导热片与水冷板相连，所述第一侧板、第二侧板、第一电池模块、第二电池模块、柔性极片、绝缘导热片及水冷板通过拉杆固定为一体。

所述第一电池模块与第二电池模块的结构相同，所述第一电池模块包括多个电芯及用于安装电芯的模块体，所述模块体由两个大致呈工字型的壳体连接构成，所述壳体包括纵梁和设于纵梁两端的横梁，所述壳体之间所形成内腔的大小与电芯的长度相匹配，所述纵梁上对应设有多个用于安装电芯端部的电芯型腔，所述柔性极片、绝缘导热片及水冷板依次契合在模块体两侧所形成的凹槽中。

所述模块体的上下表面分别设有多个加强筋条。

所述柔性极片的整体形状大致呈L形，包括与纵梁长度相匹配的第一连接板及与纵梁宽度相匹配的第二连接板，所述第一连接板上设有多个与所述电芯型腔相对应的极片限位凸腔，所述第二连接板上设有串联固定孔，所述纵梁侧面设有与所述串联固定孔相匹配的凸台。

所述水冷板由形状大小与模块体的凹槽相匹配的板体及盘旋固定在板体侧面的冷却管组成，所述板体的四周设有与其板面相垂直的折边，所述冷却管的进水口和出水口分别通过折边引出固定。

所述横梁由多个U形模块间隔排列组成，所述第一侧板与第二侧板结构的边缘分别设有多个与U形模块之间所形成的间隙相契合的U形限位槽，该U形模块上设有多个拉杆通孔和螺纹孔。

所述第一侧板与第二侧板结构相同，所述第一侧板由铝合金加工制造，其边缘设有折弯结构，所述折弯结构上设有底座固定孔，所述第一侧板上设有多个散热减重孔及与拉杆通孔相对应的拉杆固定孔。

所述第一电池模块和第二电池模块分别由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）加工成型。

所述第一侧板与第二侧板分别由铝合金加工制成，所述绝缘导热片为硅基材料，其表面具有导热硅胶。

所述柔性极片由紫铜加工制成，其厚度为0.5mm。

由上述技术方案可知，本发明可以对圆柱电芯的正负极进行双向水冷，电芯极片与水冷板之间由绝缘导热片隔离，导热硅胶进行固定，在保证绝缘防护性的前提下增大极片的导热率，降低极片温度。实现了模组电芯有效热管理的同时，通过合理的结构设计及优化，保证了电池模组的结构强度及模组串并联固定的稳定性。其中工字型壳体，材料为ABS塑料，采用模具成型，通过模块的凹形腔及侧边便可固定水冷板，模块上下表面有加强筋，提高模组的整体抗震性，侧面开有拉杆安装孔与凹形腔，便于拉杆及水冷板成组固定。极片与水冷板间采用绝缘导热片贴合，表面涂抹导热硅胶，隔绝极片与水冷板间的电传导，同时提高导热率。水冷板为矩形状，铝合金式材质，进、出水孔均开在单侧，内部为环绕式排布，可利用重力与流道加快冷却液流动速率。铝合金侧板开有U型卡槽及固定孔位，表面有矩形散热通孔，进一步提高了本发明的散热效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的分解结构示意图；

图3是本发明第一电池模块中工字形壳体的结构示意图；

图4是本发明的柔性极片结构示意图；

图5是本发明的水冷板结构示意图；

图6是本发明的侧板结构示意图；

图7是本发明的绝缘导热片结构示意图；

图8是本发明的拉杆结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，本实施例的基于圆柱电芯极片的水冷模组，包括第一侧板1和第二侧板2及位于第一侧板1和第二侧板2之间的第一电池模块3和第二电池模块4，第一电池模块3与第二电池模块4之间、第一电池模块3与第一侧板1之间及第二电池模块4与第二侧板2之间分别设有一水冷板5，第一电池模块3和第二电池模块4的两侧分别依次通过柔性极片6、绝缘导热片7与水冷板5相连，第一侧板1、第二侧板2、第一电池模块3、第二电池模块4、柔性极片6、绝缘导热片7及水冷板5通过拉杆9固定为一体。

如图2、3所示，第一电池模块3与第二电池模块4的结构相同，均由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）加工成型，其厚度为2mm，以第一电池模块为例，该第一电池模块3包括多个电芯31及用于安装电芯31的模块体32，模块体32由两个大致呈工字型的壳体连接构成，壳体包括纵梁321和设于纵梁321两端的横梁322，壳体之间所形成内腔的大小与电芯31的长度相匹配，纵梁321上对应设有多个用于安装电芯31端部的电芯型腔323，柔性极片6、绝缘导热片7及水冷板5依次契合在模块体32两侧所形成的凹槽8中。

在模块体32的上下表面分别设有多个加强筋条324，即该加强筋条324分别在横梁322的外侧表面，以增加模组的整体刚度，减小振动过程中产生的变形量。在本实施例中，该横梁322使由多个U形模块间隔排列组成，在第一侧板1与第二侧板2的边缘分别设有多个与U形模块之间所形成的间隙相契合的U形限位槽11，该U型限位槽11可使模组在水平方向具有良好的限位固定，能避免车辆在急刹车和急转弯时所产生的惯性加速度对电池模组的影响，提高电池系统结构的安全性能。该U形模块上设有多个拉杆通孔326和螺纹孔327。

如图4所示，该柔性极片6的整体形状大致呈L形，包括与纵梁321长度相匹配的第一连接板61及与纵梁321宽度相匹配的第二连接板62，第一连接板61上设有多个与电芯型腔323相对应的极片限位凸腔611，该限位凸腔611用于固定电芯31的端部。在第二连接板62上设有串联固定孔621，纵梁321侧面设有与串联固定孔621相匹配的凸台325，安装时，该柔性极片6通过固定孔621与凸台325相卡合使其与模块体32相固定。本实施例中，该柔性极片6为软紫铜片材质，其厚度为0.5mm。

如图5所示，水冷板5由形状大小与模块体32的凹槽相匹配的板体51及盘旋固定在板体51侧面的冷却管52组成，板体51的四周设有与其板面相垂直的折边53，冷却管52的进水口521和出水口522分别通过折边53引出固定。该进水孔521位于折边的上端，出水孔522位于折边的下端，冷却管52采用长环形循环布局，利用冷却液自重及流道加快液体的流动，以便于迅速带走绝缘导热片表面的温度，达到对柔性极片6和电芯31的冷却效果。

如图6所示，第一侧板1与第二侧板2结构相同，均由铝合金加工制造，其厚度分别为2mm，以第一侧板1为例，第一侧板1的边缘设有折弯结构，折弯结构上设有底座固定孔12，第一侧板1上设有多个散热减重孔13及与拉杆通孔326相对应的拉杆固定孔14。该散热减重孔13利于减轻模组总重，该底座固定孔12可使整体模组与箱体底部螺栓进行固定。

如图7所示，绝缘导热片7为厚度为0.2mm的硅基材料制造，其表面具有导热硅胶，具有良好的绝缘性及高导热率，利用导热硅胶贴封与柔性极片6和水冷板5之间，将极片6表面温度传入水冷板5，由水冷板5带走热量。

如图8所示，该拉杆为M6*396mm，材质35#钢，螺纹表面镀锌钝化并进行热处理，提高强硬度，通过U形模块上设有多个拉杆通孔326及侧板上的拉杆固定孔14进行固定成组。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：包括第一侧板（1）和第二侧板（2）及位于第一侧板（1）和第二侧板（2）之间的第一电池模块（3）和第二电池模块（4），所述第一电池模块（3）与第二电池模块（4）之间、第一电池模块（3）与第一侧板（1）之间及第二电池模块（4）与第二侧板（2）之间分别设有一水冷板（5），所述第一电池模块（3）和第二电池模块（4）的两侧分别依次通过柔性极片（6）、绝缘导热片（7）与水冷板（5）相连，所述第一侧板（1）、第二侧板（2）、第一电池模块（3）、第二电池模块（4）、柔性极片（6）、绝缘导热片（7）及水冷板（5）通过拉杆（9）固定为一体。

2.根据权利要求1所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述第一电池模块（3）与第二电池模块（4）的结构相同，所述第一电池模块（3）包括多个电芯（31）及用于安装电芯（31）的模块体（32），所述模块体（32）由两个大致呈工字型的壳体连接构成，所述壳体包括纵梁（321）和设于纵梁（321）两端的第一横梁（322），所述壳体之间所形成内腔的大小与电芯（31）的长度相匹配，所述纵梁（321）上对应设有多个用于安装电芯（31）端部的电芯型腔（323），所述柔性极片（6）、绝缘导热片（7）及水冷板（5）依次契合在模块体（32）两侧所形成的凹槽中。

3.根据权利要求2所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述模块体（32）的上下表面分别设有多个加强筋条（324）。

4.根据权利要求2所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述柔性极片（6）的整体形状大致呈L形，包括与纵梁（321）长度相匹配的第一连接板（61）及与纵梁（321）宽度相匹配的第二连接板（62），所述第一连接板（61）上设有多个与所述电芯型腔（323）相对应的极片限位凸腔（611），所述第二连接板（62）上设有串联固定孔（621），所述纵梁（321）侧面设有与所述串联固定孔（621）相匹配的凸台（325）。

5.根据权利要求2所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述水冷板（5）由形状大小与模块体（32）的凹槽相匹配的板体（51）及盘旋固定在板体（51）侧面的冷却管（52）组成，所述板体（51）的四周设有与其板面相垂直的折边（53），所述冷却管（52）的进水口（521）和出水口（522）分别通过折边（53）引出固定。

6.根据权利要求2所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述横梁（322）由多个U形模块间隔排列组成，所述第一侧板（1）与第二侧板（2）的边缘分别设有多个与U形模块之间所形成的间隙相契合的U形限位槽（11），该U形模块上设有多个拉杆通孔（326）和螺纹孔（327）。

7.根据权利要求1所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述第一侧板（1）与第二侧板（2）结构相同，所述第一侧板（1）由铝合金加工制造，其边缘设有折弯结构，所述折弯结构上设有底座固定孔（12），所述第一侧板（1）上设有多个散热减重孔（13）及与拉杆通孔（326）相对应的拉杆固定孔（14）。

8.根据权利要求1所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述第一电池模块（3）和第二电池模块（4）分别由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)加工成型。

9.根据权利要求1所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述第一侧板（1）与第二侧板（2）分别由铝合金加工制成，所述绝缘导热片（7）为硅基材料，其表面具有导热硅胶。

10.根据权利要求1所述的基于圆柱电芯极片的水冷模组，其特征在于：所述柔性极片（6）由紫铜加工制成，其厚度为0.5mm。