CN108232363A - 液冷动力电池模组及汽车动力电池包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液冷动力电池模组及汽车动力电池包，属于汽车电池技术领域。液冷动力电池模组包括电池支架组件、电芯组件及导热组件；电池支架组件包括多个依次叠放的电池支架，电池支架具有容纳腔，电池支架的两侧均设置有限位凹槽，相邻的两个电池支架之间围成限位腔；电芯组件包括多个电芯组，电芯组包括电芯，电芯与容纳腔对应设置；导热组件包括两个水管和多个液冷板，液冷板的内部设置有冷却水道，冷却水道与水管连通，水管用于与外部冷却水源连接，液冷板位于限位腔内。该液冷动力电池模组，提高了电芯的散热效果，保证电芯温度的一致性，有利于提高电池模组的能量密度。采用上述的液冷动力电池模组的汽车动力电池包，满足使用者的需求。

Description

液冷动力电池模组及汽车动力电池包

技术领域

本发明涉及了汽车电池技术领域，具体而言，涉及一种液冷动力电池模组及汽车动力电池包。

背景技术

随着能源危机和环境污染的日益严重，电动汽车的发展越来越引起人们的重视，动力电池是纯电动汽车唯一的动力能源，它的工作性能和寿命受环境温度的影响很大。在高温环境下，电池内部不可逆反应物生成速度加快，不可逆反应物的增多导致电池的可用容量的加速减少，当电池的可用容量衰减到电池额定容量的80％时，电池的寿命终结；电池在低温环境充放电下，电池的内阻加大，放电电压平台降低，可充放容量减少，电池的充放电效率明显减低，且对电池本身有一定的损害，因此，对电动汽车电池的热特性研究及热管理系统的开发有着重要的意义。

对于方形电池，国内主要采用较大的内部有蛇形管道的钎焊铝板布置于模组底部或两侧的冷却方案，或类Volt的冷却方案冷却。前者方案虽然简化了冷却方式，但却降低了冷却效果，同时冷却板质量较高，降低了动力电源系统的能量密度；后者冷却方案虽然冷却效果良好，但其装配复杂，对水道的密封性要求较高，容易出现漏液等状况。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种液冷动力电池模组，结构设计合理，液冷板位于相邻的两个电池支架之间，合理利用结构空间，提高电芯的散热效果，提高了电池模组的装配性，提高了电池模组的能量密度，降低了冷却介质泄露的风险，便于使上述问题得到改善。

本发明的另一个目的在于提供一种汽车动力电池包，采用上述的液冷动力电池模组，提高了电池模组的散热效果，保证电芯温度的一致性，便于保护液冷动力电池模组，满足使用者的需求。

本发明是这样实现的：

本发明的实施例提供了一种液冷动力电池模组，包括电池支架组件、电芯组件及导热组件；

所述电池支架组件包括多个依次叠放的电池支架，所述电池支架具有至少一个容纳腔，相邻的两个所述电池支架可拆卸的连接，所述电池支架的两侧均设置有限位凹槽，相邻的两个所述电池支架之间围成限位腔；

所述电芯组件包括多个电芯组，所述多个电芯组与所述多个电池支架一一对应，所述电芯组包括至少一个电芯，所述电芯与所述容纳腔对应设置，所述电芯插设于所述容纳腔内；

所述导热组件包括两个水管和多个液冷板，所述多个液冷板分别与所述两个水管连接，所述两个水管位于所述液冷板的一端，所述水管沿所述多个电池支架的叠放方向延伸，所述液冷板的内部设置有冷却水道，所述冷却水道与所述水管连通，所述水管用于与外部冷却水源连接，所述液冷板位于相邻的两个所述电池支架之间，所述液冷板位于所述限位腔内，所述水管与所述电池支架连接。

在本发明可选的实施例中，所述电池支架为框架结构，所述电池支架的底部设置有承接板，所述承接板用于承接位于所述容纳腔内的所述电芯，所述承接板的远离所述容纳腔的一侧设置有两个与所述水管对应的连接部，所述两个连接部与所述两个水管一一对应，所述水管与所述电池支架通过所述连接部连接。

在本发明可选的实施例中，所述连接部为U形槽，所述U形槽的开口远离所述容纳腔，所述水管穿设于所述U形槽内。

在本发明可选的实施例中，所述电池支架包括两个相对设置的连接面，所述连接面与所述多个电池支架的叠放方向平行，所述连接面设置有卡接组件，所述卡接组件包括第一卡接槽和第一卡接块，所述第一卡接块能够插入相邻的所述电池支架的所述第一卡接槽内，相邻的两个所述电池支架通过所述第一卡接槽和所述第一卡接块卡接。

在本发明可选的实施例中，所述液冷动力电池模组包括保护组件，所述保护组件包括上盖板和两个端盖，所述上盖板位于所述电池支架的远离所述水管的一侧，所述上盖板与所述电池支架可拆卸的连接，所述两个端盖沿所述多个电池支架的叠放方向分布，所述电池支架组件位于所述两个端盖之间，所述端盖与所述电池支架组件连接。

在本发明可选的实施例中，所述两个端盖分别为第一端盖和第二端盖，所述第一端盖包括与所述第一卡接槽对应的第二卡接块，所述第一端盖与所述电池支架组件通过所述第二卡接块和所述第一卡接槽卡接，所述第二端盖包括与所述第一卡接块对应的第二卡接槽，所述第二端盖与所述电池支架组件通过所述第二卡接槽和所述第一卡接块卡接。

在本发明可选的实施例中，所述液冷动力电池模组包括连接组件，所述连接组件包括两个相对设置的连接组，所述电池支架组件位于所述两个连接组之间，所述连接组包括至少两个连接肋条，所述至少两个连接肋条沿所述电池支架组件的高度方向分布，所述连接肋条沿所述电池支架组件的长度方向延伸，所述连接肋条的两端分别与所述端盖可拆卸的连接，所述连接面设置有至少两个与所述连接肋条对应的卡槽，所述连接肋条位于所述卡槽内，所述卡槽用于限制所述连接肋条沿所述电池支架组件的高度方向移动。

在本发明可选的实施例中，所述端盖设置有多个预埋螺母，所述连接肋条的两端分别设置有折弯部，所述折弯部与所述端盖连接，所述折弯部设置有与所述预埋螺母配合的连接孔，所述折弯部与所述端盖通过连接螺栓与所述预埋螺母螺纹连接。

在本发明可选的实施例中，所述上盖板与所述电池支架组件之间设置有铜排固定座，所述铜排固定座设置有多个与所述电芯组连接的连接铜排，所述多个连接铜排串联。

本发明的实施例还提供了一种汽车动力电池包，包括电池箱和上述液冷动力电池模组，所述液冷动力电池模组收纳于所述电池箱内。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

该液冷动力电池模组，结构设计合理，液冷板位于相邻的两个电池支架之间，合理利用结构空间，提高电芯的散热效果，提高了电池模组的装配性，提高了电池模组的能量密度，降低了冷却介质泄露的风险。

该汽车动力电池包，采用上述的液冷动力电池模组，提高了电池模组的散热效果，便于保护液冷动力电池模组，满足使用者的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例的液冷动力电池模组的爆炸示意图；

图2为图1的电池支架的结构示意图；

图3为图1的导热组件的结构示意图；

图4为图1的第一端盖的结构示意图；

图5为图1的第二端盖的结构示意图；

图6为本发明第一实施例的液冷动力电池模组的装配图。

图标：100-液冷动力电池模组；1-电池支架组件；11-电池支架；111-容纳腔；112-限位凹槽；114-承接板；115-连接面；1151-卡槽；116-连接部；2-电芯组件；20-电芯组；21-电芯；3-导热组件；31-水管；32-液冷板；321-冷却水道；4-卡接组件；41-第一卡接槽；42-第一卡接块；5-保护组件；51-上盖板；52-端盖；521-第一端盖；5211-第二卡接块；522-第二端盖；5221-第二卡接槽；523-预埋螺母；6-连接组；61-连接肋条；611-折弯部；612-连接孔；613-连接螺栓；62-连接件；7-铜排固定座；71-连接铜排。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种液冷动力电池模组100，包括电池支架组件1、电芯组件2及导热组件3。

如图1-图6所示，在本实施例中，电池支架组件1包括多个依次叠放的电池支架11，电池支架11具有至少一个容纳电芯21的容纳腔111，相邻的两个电池支架11之间围成限位腔；电芯组件2包括多个电芯组20，电芯组20包括至少一个电芯21，电芯21与容纳腔111对应，电芯21插设于容纳腔111内；导热组件3包括两个水管31和多个液冷板32，两个水管31均位于电池支架11的一端，液冷板32位于相邻的两个电池支架11之间，液冷板32位于限位腔内，在电芯21与液冷板32之间添加有导热材料，以保证电芯21与液冷板32之间的可靠传热，同时，导热材料也具有减小因电芯21膨胀给液冷板32造成的挤压；液冷板32内部设置有与水管31连通的冷却水道321，水管31与外部冷却水源连接并为液冷板32提供冷却水，提高电芯组20的散热效果。

下面对该液冷动力电池模组100的各个部件的具体结构和相互之间的位置关系进行详细说明。

如图1所示，电池支架组件1包括多个依次叠放的电池支架11，电池支架11为框架结构。如图2所示，电池支架11包括至少一个容纳腔111，至少一个容纳腔111沿电池支架组件1的宽度方向分布，容纳腔111沿电池支架组件1的高度方向延伸，容纳腔111的结构与电芯21配合，用于放置电芯21。电池支架11的底部设置有承接板114，承接板114用于承接位于容纳腔111内的电芯21。

需要指出的是，本实施例的电芯21为矩形电芯21。

相邻的两个电池支架11可拆卸的连接，如图2所示，电池支架11包括两个相对设置的连接面115，连接面115与多个电池支架11的叠放方向(电池支架组件1的长度方向)平行，连接面115设置有卡接组件4，卡接组件4包括第一卡接槽41和第一卡接块42，第一卡接块42能够插入相邻的电池支架11的第一卡接槽41内，相邻的两个电池支架11通过第一卡接槽41和第一卡接块42卡接。

第一卡接槽41与所述第一卡接块42沿电池支架11的厚度方向(多个电池支架11的叠加方向)分布，第一卡接槽41为楔形槽，第一卡接块42为楔形块，楔形槽与楔形块的设计既方便第一卡接块42与第一卡接槽41的连接导向，还可以提高第一卡接块42与第一卡接槽41的连接的稳定性。

卡接组件4的设置，使得相邻的两个电池支架11的连接更灵活，便于电池支架组件1的组装与拆卸，提高了电池支架组件1的可扩展性，使用者可以根据实际情况选取不同数量的电池支架11的组装。

电池支架11的两侧均设置有限位凹槽112，限位凹槽112沿电池支架11的厚度方向延伸，使得相邻的两个电池支架11之间围成限位腔。相邻的两个电池支架11贴合，并且通过第一卡接槽41和第一卡接块42卡接。

在本实施例中，电芯组件2包括多个电芯组20，多个电芯组20与多个电池支架11一一对应。电芯组20包括至少一个电芯21，电芯21与容纳腔111对应设置，电芯21插设于容纳腔111内且电芯21与承接板114连接。

进一步地，作为本实施例的可选方式，电池支架11包括两个容纳腔111，两个容纳腔111沿电池支架组件1的宽度方向分布。一个电池支架11能够放置两个电芯21，该设计有效避免了由于电芯21尺寸比例不协调而造成的模组尺寸的不协调，使得电池模组增加了宽度方向上的稳定性。

需要指出的是，容纳腔111的数量并不局限于两个，使用者可以根据实际情况选取不同数量的容纳腔111，只要保证电池模组的稳定性即可。

在本实施例中，如图3所示，导热组件3包括两个水管31和多个液冷板32，多个液冷板32分别与两个水管31连接，两个水管31位于液冷板32的一端，水管31沿多个电池支架11的叠放方向延伸；液冷板32的内部设置有冷却水道321，冷却水道321与水管31连通，两个水管31通过冷却水道321连通。液冷板32位于相邻的两个电池支架11之间，液冷板32位于限位腔内，水管31与电池支架11连接，水管31能够承接电池支架组件1。

水管31用于与外部冷却水源连接，便于为液冷板32提供冷却水，液冷板32设置于相邻的两个电池支架11之间，使得相邻的两个电芯组20之间具有液冷板32，液冷板32、水管31及外部冷却水源形成冷却水循环回来，当液冷板32内部流通冷却水后，电芯组20产生的热量经循环的冷却水带走，提高了电芯组20的散热效果。液冷板32与电池支架11的交叉设置，既提高了电芯组20的散热效果，还提高了电池模组的能量密度。

进一步地，液冷板32与电芯21之间设置有导热材料，导热材料用于填充液冷板32与电芯21之间的空隙，用以保证电芯21与液冷板32的良好接触。导热材料可以为多种形式，使用者可以根据实际情况选取。在本实施例中，导热材料为导热硅胶。

如图2所示，承接板114的远离容纳腔111的一侧设置有两个与水管31对应的连接部116，两个连接部116与两个水管31一一对应，水管31与电池支架组件1通过连接部116连接。

进一步地，连接部116为U形槽，U形成的开口远离容纳腔111，水管31穿设于U形槽内，U形槽与水管31的轮廓贴合，便于连接部116与水管31的连接。

该液冷动力电池模组100包括保护组件5，如图1所示，保护组件5包括上盖板51和两个端盖52，上盖板51位于电池支架11的远离水管31的一侧，上盖板51与电池支架11可拆卸的连接；两个端盖52沿多个电池支架11的叠放方向(电池支架组件1的长度方向)分布，电池支架组件1位于两个端盖52之间，端盖52与电池支架组件1可拆卸的连接，端盖52与水管31连接，端盖52的远离上盖板51的一端设置有与水管31配合的U形槽。

两个端盖52分别为第一端盖521和第二端盖522，如图4所示，第一端盖521包括与第一卡接槽41对应的第二卡接块5211，第一端盖521与电池支架组件1通过第二卡接块5211和第一卡接槽41卡接；如图5所示，第二端盖522包括与第一卡接块42对应的第二卡接槽5221，第二端盖522与电池支架组件1通过第二卡接槽5221和第一卡接块42卡接。端盖52与电池支架组件1的连接方式，提高了端盖52与电池支架组件1的连接灵活性，便于端盖52与电池支架组件1配合。

需要指出的是，第二卡接块5211与第一卡接块42的结构相同，第二卡接槽5221与第一卡接槽41的结构相同。

在本实施例中，该液冷动力电池模组100包括连接组件，连接组件包括两个相对设置的连接组6，电池支架组件1位于两个连接组6之间，两个连接组6沿电池支架11的宽度方向分布。连接组6包括至少两个连接肋条61，至少两个连接肋条61沿电池支架组件1的高度方向分布，连接肋条61沿电池支架组件1的长度方向延伸，连接肋条61的两端分别与端盖52可拆卸的连接。连接面115设置有至少两个与连接肋条61对应的卡槽1151，连接肋条61位于卡槽1151内，卡槽1151用于限制连接肋条61沿电池支架组件1的高度方向移动。

进一步地，端盖52设置有多个预埋螺母523，多个预埋螺母523与连接肋条61配合；连接肋条61的两端分别设置有折弯部611，电池支架组件1位于两个折弯部611之间，折弯部611与端盖52连接，折弯部611设置有与预埋螺母523配合的连接孔612，连接孔612为螺纹孔，折弯部611与端盖52通过穿设于连接孔612内的连接螺栓613与预埋螺母523螺纹连接(如图6所示)。为了便于区分电池模组的正负极，在端盖52的表面设置有正负极标识，正极标识用+字形标识，负极标识用-字形标识。

连接组件的设置，用于保证电池支架11之间的可靠连接，增强电池模组的强度，同时，保证液冷板32、导热材料与电芯21之间的良好接触。

在本实施例中，上盖板51与电池支架组件1之间设置有铜排固定座7，铜排固定座7设置有多个与电芯21连接的连接铜排71，每个连接铜排71分别与一个电芯组20连接，多个连接铜排71串联使得多个电芯组20串联。铜排固定座7可以设置有温度传感器、电压采样线等，便于检测电芯组件2的温度和电压。铜排固定座7的设计，可以将连接铜排71、温度传感器及电压采样线先装配好，再与电芯组件2连接，提高了电池模组的装配效率，保证了线束的连接的准确可靠。

为了便于铜排固定座7的固定，该液冷动力电池模组100还包括连接件62，连接件62为L形结构，连接件62分别与铜排固定座7和端盖52连接，提高了铜排固定座7与端盖52的连接稳定性，防止铜排固定座7的移动。

本发明实施例的工作原理为：

导热组件3与电池支架组件1配合，液冷板32与电池支架11交叉设置，相邻的两个电池支架11可拆的连接，电芯21插设于电池支架11的容纳腔111内，在电芯21与液冷板32之间填充导热材料；端盖52分布于电池支架组件1的两端，并通过连接肋条61将端盖52与电池支架组件1连接，铜排固定座7与电池支架组件1连接，连接铜排71与电芯组20连接，上盖板51将铜排固定座7与电池支架组件1连接，并保护连接铜排71。该液冷动力电池模组100，有效保证了电池模组的散热能力，提高了装配效率，降低了生产成本，减少了液冷附件，提高了电池模组的能量密度。

第二实施例

本实施例提供了一种汽车动力电池包，包括电池箱和第一实施例提供的液冷动力电池模组100。

在本实施例中，电池箱为箱体结构，液冷动力电池模组100能够收纳于电池箱内，提高了液冷动力电池模组100的收纳性，提高了液冷动力电池模组100的安全性，该液冷动力电池模组100具有较好的散热效果，能够满足使用者对散热的需求和对高能量密度的电池模组的需求。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷动力电池模组，其特征在于，包括电池支架组件、电芯组件及导热组件；

所述电池支架组件包括多个依次叠放的电池支架，所述电池支架具有至少一个容纳腔，相邻的两个所述电池支架可拆卸的连接，所述电池支架的两侧均设置有限位凹槽，相邻的两个所述电池支架之间围成限位腔；

所述电芯组件包括多个电芯组，所述多个电芯组与所述多个电池支架一一对应，所述电芯组包括至少一个电芯，所述电芯与所述容纳腔对应设置，所述电芯插设于所述容纳腔内；

所述导热组件包括两个水管和多个液冷板，所述多个液冷板分别与所述两个水管连接，所述两个水管位于所述液冷板的一端，所述水管沿所述多个电池支架的叠放方向延伸，所述液冷板的内部设置有冷却水道，所述冷却水道与所述水管连通，所述水管用于与外部冷却水源连接，所述液冷板位于相邻的两个所述电池支架之间，所述液冷板位于所述限位腔内，所述水管与所述电池支架连接。

2.根据权利要求1所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述电池支架为框架结构，所述电池支架的底部设置有承接板，所述承接板用于承接位于所述容纳腔内的所述电芯，所述承接板的远离所述容纳腔的一侧设置有两个与所述水管对应的连接部，所述两个连接部与所述两个水管一一对应，所述水管与所述电池支架通过所述连接部连接。

3.根据权利要求2所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述连接部为U形槽，所述U形槽的开口远离所述容纳腔，所述水管穿设于所述U形槽内。

4.根据权利要求1所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述电池支架包括两个相对设置的连接面，所述连接面与所述多个电池支架的叠放方向平行，所述连接面设置有卡接组件，所述卡接组件包括第一卡接槽和第一卡接块，所述第一卡接块能够插入相邻的所述电池支架的所述第一卡接槽内，相邻的两个所述电池支架通过所述第一卡接槽和所述第一卡接块卡接。

5.根据权利要求4所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述液冷动力电池模组包括保护组件，所述保护组件包括上盖板和两个端盖，所述上盖板位于所述电池支架的远离所述水管的一侧，所述上盖板与所述电池支架可拆卸的连接，所述两个端盖沿所述多个电池支架的叠放方向分布，所述电池支架组件位于所述两个端盖之间，所述端盖与所述电池支架组件连接。

6.根据权利要求5所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述两个端盖分别为第一端盖和第二端盖，所述第一端盖包括与所述第一卡接槽对应的第二卡接块，所述第一端盖与所述电池支架组件通过所述第二卡接块和所述第一卡接槽卡接，所述第二端盖包括与所述第一卡接块对应的第二卡接槽，所述第二端盖与所述电池支架组件通过所述第二卡接槽和所述第一卡接块卡接。

7.根据权利要求5所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述液冷动力电池模组包括连接组件，所述连接组件包括两个相对设置的连接组，所述电池支架组件位于所述两个连接组之间，所述连接组包括至少两个连接肋条，所述至少两个连接肋条沿所述电池支架组件的高度方向分布，所述连接肋条沿所述电池支架组件的长度方向延伸，所述连接肋条的两端分别与所述端盖可拆卸的连接，所述连接面设置有至少两个与所述连接肋条对应的卡槽，所述连接肋条位于所述卡槽内，所述卡槽用于限制所述连接肋条沿所述电池支架组件的高度方向移动。

8.根据权利要求7所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述端盖设置有多个预埋螺母，所述连接肋条的两端分别设置有折弯部，所述折弯部与所述端盖连接，所述折弯部设置有与所述预埋螺母配合的连接孔，所述折弯部与所述端盖通过连接螺栓与所述预埋螺母螺纹连接。

9.根据权利要求5所述的液冷动力电池模组，其特征在于，所述上盖板与所述电池支架组件之间设置有铜排固定座，所述铜排固定座设置有多个与所述电芯组连接的连接铜排，所述多个连接铜排串联。

10.一种汽车动力电池包，其特征在于，包括电池箱和权利要求1-9任意一项所述液冷动力电池模组，所述液冷动力电池模组收纳于所述电池箱内。