CN106785183B - 一种动力电池包及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

为克服现有技术中采用电池模组多层堆叠排布的动力电池包的冷却体系结构复杂,成本高的问题,本发明提供了一种动力电池包及电动汽车。动力电池包包括托盘以及若干安装在托盘内的电池模组,其中,电池模组包括安装在托盘上的第一模组和堆叠在至少部分第一模组上的至少一层第二模组,第二模组外设置有模组冷却板,模组冷却板包括底板和侧板,第二模组的侧面设置有侧面传热板,侧面传热板与所述侧板导热连接;底板和侧板上设置有相互导通的热管;侧面传热板上设置有热管,侧面传热板上的热管与托盘导热连接。本例提供的该动力电池包,能将电池模组产生的热量均匀、快速有效地传递到托盘上,达到散热效果。其结构简单,成本相对较低。

Description

一种动力电池包及电动汽车
技术领域
本发明涉及电池领域,尤其指用于电动汽车上的动力电池领域。
背景技术
当前电动汽车留给安装动力电池包的空间越来越少,为了在有限的空间实现动力电池包的合理排布,现有常规的将动力电池包中的电池模组水平排布的方式,已经无法满足现有的需求。很多情况下,电池模组将会以两层甚至多层堆叠的状态进行排布。
而当电池模组进行多层堆叠排布时,该排布方式容易引起电池模组尤其是上层电池模组散热困难,温度不均的情况,目前,为了解决该散热困难,温度不均的情况,一般的方法是在动力电池包内部设计复杂的冷却体系(液冷或风冷体系,风冷体系的冷却效果不足,尤其是在环境温度较高时,效果有限,散热困难,温度不均的缺陷依然不能避免。液冷体系的冷却效果好,但结构复杂,造价高。),以实现动力电池包内部的冷却和均热,导致动力电池包的成本高。
发明内容
为克服现有技术中采用电池模组多层堆叠排布的动力电池包的冷却体系结构复杂,成本高的问题,本发明提供了一种动力电池包及电动汽车。
本发明一方面提供了一种动力电池包,包括托盘以及若干安装在所述托盘内的电池模组,其中,所述电池模组包括安装在托盘上的第一模组和堆叠在至少部分第一模组上的至少一层第二模组,所述第二模组外设置有模组冷却板,所述模组冷却板包括底板和侧板,所述底板设置在所述第二模组的底部,所述侧板导热连接在所述第二模组的侧面;
所述第二模组的侧面设置有侧面传热板,所述侧面传热板与所述侧板导热连接;
所述底板和侧板上设置有相互导通的热管,以将底板上的热量传至侧板;所述侧面传热板上设置有热管,所述侧面传热板上的热管与托盘导热连接。
本发明提供的该动力电池包,可根据电动汽车预留空间的需要,在有限的空间内,实现电池模组的水平排列及多层堆叠排列,其模组冷却板和侧面传热板所需空间小;模组冷却板和侧面传热板上的热管传递热量快,能将电池模组产生的热量均匀、快速有效地传递到托盘上,达到散热效果。其结构简单,成本相对较低。
优选地,所述第一模组外也设置有与托盘导热连接的模组冷却板。
优选地,所述第一模组外的模组冷却板包括底板和侧板,所述第一模组外的底板安装在第一模组底部,所述第一模组外的侧板导热连接在第一模组的侧面;所述第一模组外的底板和侧板上设置有相互导通的热管,以将第一模组外的底板上的热量传至侧板;所述第一模组外的侧板外设置有侧面传热板。
优选地,所述第一模组和第二模组外的模组冷却板为U形或L形。
优选地,所述第一模组和第二模组的底部设有底槽;所述模组冷却板的底板安装在所述底槽内。
优选地,所述第一模组和第一模组外的模组冷却板之间、所述第二模组和第二模组外的模组冷却板之间、以及所述侧面传热板和所述模组冷却板的侧板之间还设有导热垫。该导热垫可使电池模组与模组冷却板、侧面传热板与托盘之间进行有效的贴合,可有效提高其热传导率,同时还有一定的缓冲作用。
优选地,所述第二模组上的模组冷却板称为上模冷却板,所述第一模组上的冷却板称为下模冷却板;所述下模冷却板的底板通过导热垫直接与托盘相贴,所述侧面传热板的下端与所述托盘相连。
优选地,所述热管内部设有导热液。
优选地,所述热管焊接或者粘接在所述模组冷却板和侧面传热板上。
优选地,所述热管一体成型在所述模组冷却板和侧面传热板内。
本发明第二方面提供了一种电动汽车,包括上述的动力电池包。
本发明提供的电动汽车,其上包括的动力电池包,可根据电动汽车预留空间的需要,在有限的空间内,实现电池模组的水平排列及多层堆叠排列,其模组冷却板和侧面传热板所需空间小;模组冷却板和侧面传热板上的热管传递热量快,能将电池模组产生的热量均匀、快速有效地传递到托盘上,达到散热效果。其结构简单,成本相对较低。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中提供的动力电池包立体示意图;
图2是本发明具体实施方式中提供的电池模组上下层叠示意图;
图3是本发明具体实施方式中提供的动力电池包剖视示意图;
图4是本发明具体实施方式中提供的电池模组示意图;
图5是本发明具体实施方式中提供的上模导热垫示意图;
图6是本发明具体实施方式中提供的上模冷却板示意图;
图7是本发明具体实施方式中提供的下模冷却板示意图;
图8是本发明具体实施方式中提供的侧面传热板示意图;
图9是图3中A处放大示意图;
图10是图3中B处放大示意图;
图11是本发明具体实施方式中提供的第二模组固定示意图;
图12是本发明具体实施方式中提供的第一模组固定示意图;
图13是本发明具体实施方式中提供的第一模组和第二模组堆叠安装示意图。
其中,1、电池模组;2、托盘;1a、第二模组;1b、第一模组;11、模组冷却板;11a、上模冷却板;11b、下模冷却板;12、导热垫;13、侧面传热板;14、底槽;15、顶槽;16、固定板;17、连接条;18、拉杆;21、固定安装架;12a、上模导热垫;12b、下模导热垫;12c、侧面导热垫;12d、托盘导热垫;111、底板;112、侧板;113、第一连接部;114、第二连接部;161、上端连接部;162、下端连接部;163、连接台;164、托盘连接部;165、外凸连接部;c、热管。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本例将对本发明提供的动力电池包进行具体解释说明,如图1、图2所示,其包括托盘2及若干安装于所述托盘2内的电池模组1,其中,至少部分所述电池模组1分层堆叠;
电池模组1为公众所知,其包括若干单体电池与定位、固定结构结合而成。不再赘述。
托盘2也为公众所知,其用来安装上述电池模组1,并将本例提供的动力电池包通过螺栓等固定安装在电动汽车上。该托盘2优选采用热导率及机械强度较好的金属材料,比如不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金、镁铝合金等。
所谓的“至少部分所述电池模组1分层堆叠”指部分的电池模组1水平铺设在该托盘2上,这些水平铺设在托盘2上的电池模组1为第一层的电池模组1,在该第一层电池模组1的上方,还可以继续堆叠电池模组1,比如可以堆叠第二层电池模组1,第二层电池模组1上继续堆叠第三层电池模组1等等。其堆叠的层数可以根据动力电池包所安装的空间具体确定,本例中并不限定。本例中仅以两层堆叠的电池模组1进行具体解释说明。如图1-图3所示,为方便后续描述,设分层堆叠的电池模组1中,下层的电池模组1称为第一模组1b,上层的电池模组1称为第二模组1a。换句话说,也即所述电池模组1包括安装在托盘2上的第一模组1b和堆叠在至少部分第一模组1b上的至少一层第二模组1a。
其中,如图6、图9所示,所述第二模组1a外设置有模组冷却板11,所述模组冷却板11包括底板111和侧板112,所述底板111设置在所述第二模组1a的底部,所述侧板112导热连接在所述第二模组1a的侧面;
如图3、图8所示,所述第二模组1a的侧面设置有侧面传热板13,所述侧面传热板13与该第二模组1a上的所述侧板1a导热连接;
其中,所述底板111和侧板112上设置有相互导通的热管c,以将底板111上的热量传至侧板112;所述侧面传热板13上设置有热管c,所述侧面传热板13上的热管c与托盘2导热连接。
由于第一模组1b设置在下层,直接安装在托盘2上,其热量可以直接传递给托盘2,因此,并不一定需要向第二模组1a一样外在其外设置模组冷却板11,但作为优选的方式,本例中,所述第一模组1b外也可设置与托盘2导热连接的模组冷却板11,以进一步提升其导热率。其中该第一模组1b外的模组冷却板11和第二模组1a外的模组冷却板11可以不相同,也可以相同。本例中,其第一模组1b外的模组冷却板11和第二模组1a外的模组冷却板11相同。也即,如图3、图7-图10所示,所述第一模组1b外的模组冷却板11也包括底板111和侧板112,所述第一模组外的底板111安装在第一模组1b底部,所述第一模组外的侧板112导热连接在第一模组1b的侧面;所述第一模组外的底板111和侧板112上设置有相互导通的热管c,以将第一模组外的底板111上的热量传至侧板112;所述侧板112外设置有侧面传热板13。
其中,第一模组1b侧板112外的侧面传热板13和第二模组1a侧板112外的侧面传热板13可以为分别设置的两块板状件,也可以为一体设置的一块板状件;本例中,作为优选的方式,如图3所示,采用一块侧面传热板13与上述第一模组1b外的侧板112和第二模组1a外的侧板112导热连接。为使区别起见,所述第二模组1a上的模组冷却板11称为上模冷却板11a,所述第一模组1b上的模组冷却板11称为下模冷却板11b。
其中,所谓的导热连接指将两需要导热的结构通过面接触、贴合或其他任意方式实现直接或间接的热量传递。
作为优选的方式,所述侧面传热板13还可与托盘2直接相连,将热量直接传递给托盘2。如此,其电池模组1产生的热量将被该模组冷却板11传递给侧面传热板13,该侧面传热板13再传递给下层的模组冷却板11或者托盘2;或者,分层堆叠在最下层的电池模组1的底板111也可以直接向托盘2传递热量,最终达到冷却降温的目的。
关于该模组冷却板11,其最重要目的是通过底板111吸收电池模组1产生的热量,然后通过底板111和侧板112传递出去,当电池模组1设置在下层时,其可以直接通过底板111将热量传递给托盘2,当电池模组1设置在上层时,其电池模组1则需要通过侧板112将热量传递给托盘2;如图6、图7中所示,本例中的模组冷却板11为L形,其长边为底板111,其短边为侧板112。当然,也可以设置2个侧板112,分别贴在电池模组1的两个相对的侧面上,这样的模组冷却板11呈U形结构。同时,为了实现该模组冷却板11的固定安装,在其底板上设有第一连接部113,在其侧板112上设有第二连接部114。
关于该模组冷却板11的具体安装方式,并不特别限定,只要其能被稳定的固定,同时,能保证良好的热量传递作用即可。比如,本例中,如图4所示,所述电池模组1的底部设有底槽;所述模组冷却板11的底板111安装在所述底槽内。
关于电池模组1的固定方式,并不特别限制,可以采用螺钉连接、卡扣连接等等本领域公知的方式。本例中给出了一种优选的方案,以使其固定更加稳固,热传递效率更高。如图11、图12所示,其在第一模组1b和第二模组1a上相对安装侧板112的另一侧设有一固定板16,该第一模组1b和第二模组1a上的固定板16大致相同,基本呈三角形形状;该固定板16的下端设有两个下端连接部162,其上端设有一上端连接部161,在电池模组1的顶部设有顶槽15,该顶槽15内设有一连接条17,同时,在第一模组1b和第二模组1a除设有固定板16的一侧的其余3个侧面均设有拉杆18。如此,该固定板16和上述3个侧面的拉杆18通过螺纹连接,以实现电池模组1在水平方向上的紧固。同时,电池模组1上的模组冷却板11上的第一连接部113与固定板16上的下端连接部162螺纹连接,其第二连接部114与连接条17的一端螺纹连接,其连接条17的另一端与固定板16上的上端连接部161螺纹连接。如此,实现了该电池模组1在纵向上的紧固。同时,如图11-图13所示,为了实现第一模组1b和第二模组1a的固定连接,其在第一模组1b上的固定板16的上端设有一外凸连接部165,在第二模组1a上固定板16的下端设有与该外凸连接部165配合的连接台163,该外凸连接部165和连接台163螺纹连接。同时,在第一模组1b的下端还设有托盘连接部164,对应在托盘2上设有一固定安装架21,该托盘连接部164螺纹连接在该固定安装架21上。如此,即可将第一模组1b、第二模组1a之间固定连接,以及将将整个堆叠后的第一模组1b和第二模组1a安装固定在托盘2上。上述所谓的螺纹连接为本领域技术人员所公知,比如,在对应螺纹连接的结构上分别对应设有螺纹孔,然后螺栓穿过上述螺纹孔后,通过螺母锁紧,即可实现其螺纹连接。
作为优选的实施方式,所述第一模组1b和第一模组1b外的下模冷却板11b之间、所述第二模组1a和第二模组1a外的上模冷却板11a之间、以及所述侧面传热板13和所述上模冷却板11a和下模冷却板11b的侧板112之间还设有导热垫12。该导热垫12可使电池模组1与模组冷却板11、侧面传热板13与模组冷却板11的侧板112之间进行有效的贴合,可有效提高其热传导率,同时还有一定的缓冲作用。其材质一般可以为导热硅胶、硅橡胶等。
其中,所述下模冷却板11b的底板111通过导热垫12直接与托盘2相贴。为使区别起见,称安装在第二模组1a底部的底槽内与上模冷却板11a之间的导热垫12为上模导热垫12a;称安装在第一模组1b底部的底槽14内与下模冷却板11b之间的导热垫12为下模导热垫12b;称安装在模组导热板11的侧板112与侧面传热板13之间的导热垫12为侧面导热垫12c;称安装在下模冷却板11b的底板111和托盘2之间的导热垫12为托盘导热垫12d。各导热垫12的形式基本均如如图5中所示的上模导热垫12a,呈片状,其形状具体根据模组冷却板11和侧面传热板13的形状设置。
其中,热管c可以为各种导热优良的金属管制作而成,比如可以为铜管压扁后制作获得。该热管c利用相变原理和毛细作用,以实现极小温差下远距离地高效传输热量而不需外部能量。热管c根据上述模组冷却板11和侧面传热板13的形状弯曲设计成相应的形状,并镶嵌入对应的模组冷却板11和侧面传热板13中。所述热管c内部设有导热液。导热液为导热性质优良的液体,比如,可以为水、氟利昂等。该热管c的截面形状包括圆形、椭圆形、方形等。所述热管c可以焊接或者粘接在所述模组冷却板11和侧面传热板13上。优选在该模组冷却板11和侧面传热板13上预先设置管槽,将热管c埋在管内进行焊接或者粘接。当然,也可以将所述热管c一体成型在所述模组冷却板11和侧面传热板13内。其尺寸并不特别限定,可根据实际需求选择尺寸,以铜管为例,常见压扁后铜管尺寸为3mm厚13mm宽或者1.5mm厚8mm宽等。
该动力电池包由于采用了上述模组冷却板11和侧面传热板13,如图2中箭头所示,其第一模组1b中单体电池产生的热量通过下模导热垫12b、下模冷却板11b后通过托盘导热垫12d直接传递到托盘2,达到散热效果;其第二模组1a中单体电池产生的热量通过上模导热垫12a、上模冷却板11a、侧面导热垫12c、侧面传热板13、侧面导热垫12c、下模冷却板11b后直接传递到托盘2(或者从侧面传热板直接传递给托盘2),达到散热效果。
本例提供的该动力电池包,可根据电动汽车预留空间的需要,在有限的空间内,实现电池模组1的水平排列及多层堆叠排列,其模组冷却板11和侧面传热板13所需空间小;模组冷却板11和侧面传热板13上的热管c传递热量快,能将电池模组1产生的热量均匀、快速有效地传递到托盘2上,达到散热效果。其结构简单,成本相对较低。
实施例2
本例提供了一种电动汽车,包括实施例1中描述的动力电池包。本例仅对电动汽车中的动力电池包进行改进,而上述动力电池包已在实施例1中具体解释说明,因此,不再赘述。
本例提供的电动汽车,其上包括的动力电池包,可根据电动汽车预留空间的需要,在有限的空间内,实现电池模组1的水平排列及多层堆叠排列,其模组冷却板11和侧面传热板13所需空间小;模组冷却板11和侧面传热板13上的热管c传递热量快,能将电池模组1产生的热量均匀、快速有效地传递到托盘2上,达到散热效果。其结构简单,成本相对较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种动力电池包,包括托盘以及若干安装在所述托盘内的电池模组,其特征在于,所述电池模组包括安装在托盘上的第一模组和堆叠在至少部分第一模组上的至少一层第二模组,所述第二模组外设置有模组冷却板,所述模组冷却板包括底板和侧板,所述底板设置在所述第二模组的底部,所述侧板导热连接在所述第二模组的侧面;
所述第二模组的侧面设置有侧面传热板,所述侧面传热板与所述侧板导热连接;
所述底板和侧板上设置有相互导通的热管,以将底板上的热量传至侧板;所述侧面传热板上设置有热管,所述侧面传热板上的热管与托盘导热连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池包,其特征在于,所述第一模组外也设置有与托盘导热连接的模组冷却板。
3.根据权利要求2所述的动力电池包,其特征在于,所述第一模组外的模组冷却板包括底板和侧板,所述第一模组外的底板安装在第一模组底部,所述第一模组外的侧板导热连接在第一模组的侧面;所述第一模组外的底板和侧板上设置有相互导通的热管,以将第一模组外的底板上的热量传至第一模组外的侧板;所述第一模组外的侧板外设置有侧面传热板。
4.根据权利要求3所述的动力电池包,其特征在于,所述第一模组和第二模组外的模组冷却板为U形或L形。
5.根据权利要求4所述的动力电池包,其特征在于,所述第一模组和第二模组的底部设有底槽;所述模组冷却板的底板安装在所述底槽内。
6.根据权利要求2所述的动力电池包,其特征在于,所述第一模组和第一模组外的模组冷却板之间、所述第二模组和第二模组外的模组冷却板之间、以及所述侧面传热板和所述模组冷却板的侧板之间还设有导热垫。
7.根据权利要求6所述的动力电池包,其特征在于,所述第二模组上的模组冷却板称为上模冷却板,所述第一模组上的模组冷却板称为下模冷却板;所述下模冷却板的底板通过导热垫直接与托盘相贴,所述侧面传热板的下端与所述托盘相连。
8.根据权利要求3所述的动力电池包,其特征在于,所述热管内部设有导热液。
9.根据权利要求3所述的动力电池包,其特征在于,所述热管焊接或者粘接在所述模组冷却板和侧面传热板上。
10.根据权利要求3所述的动力电池包,其特征在于,所述热管一体成型在所述模组冷却板和侧面传热板内。
11.一种电动汽车,其特征在于,包括权利要求1-10中任意一项所述的动力电池包。
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