CN110137390A - 动力电池模块、电池单体及电池单体上盖 - Google Patents

动力电池模块、电池单体及电池单体上盖 Download PDF

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Abstract

本发明涉及动力电池模块、电池单体及电池单体上盖。该动力电池模块包括若干电池单体和连接在电池单体之间的管路，电池单体包括电芯和用于盛装电芯的电池壳体以及封装在电池壳体上的电池单体上盖，电池单体上盖具有供冷却介质流通的介质通道，还设有供冷却介质流入的冷媒入口和供冷却介质流出的冷媒出口。冷却介质在介质通道中流动带走导流板、极柱和极片的极耳部分工作中产生的热量，达到快速冷却电池单体的目的，冷却结构和电池单体上盖一体化设计，减小了电池占用的空间。由此提供了一种能够对电池顶部的发热部分进行冷却，且冷却结构的占用空间小，冷却效率高的电池单体上盖，同时提供了使用这种电池单体上盖的电池单体和动力电池模块。

Description

动力电池模块、电池单体及电池单体上盖
技术领域
本发明涉及动力电池模块、电池单体及电池单体上盖。
背景技术
目前，随着资源的不断消耗和环境污染的逐渐严重，新能源汽车的发展对于节约资源和改善环境有着极为重要的意义，同时，新能源汽车的能量来源——电池的发展对于新能源汽车的推广至关重要。锂离子电池因为体积较小且对环境污染小所以常作为新能源汽车的动力电池，但是部分种类的锂电池，例如三元锂离子电池和锰酸钾电池高温寿命衰减快，所以为使动力电池的工作状态稳定，需使其处于温度相对稳定的温度中，往往需借助外置冷却装置对动力电池进行冷却。
目前大多数的冷却方式为水冷或是风冷，风冷的方式如果需要快速的对电池进行降温，则需要加大风扇的功率，造成整车能耗增加，不利于新能源车辆行驶里程的提升；现有的液冷方式多为铺设在电池箱底部的冷板结构，冷板上表面设置导热材料，导热材料上方放置电池或电池模组，但是动力电池系统的发热主要集中在顶部的导流片、电池单体的极柱、极片的极耳部分，这些部分的热量只能通过热传导的方式被底部的水冷板带走，所以冷却效率较低且效果较差。
申请公布号为CN106711543A，申请公布日为2017.05.24的中国专利公开了一种极耳水冷散热的电池模组，该电池模组包括电芯组，电芯组由若干电池单体相互连接组成。电芯组的前、后、左、右均设有对应的端板，电芯组的上方设有支架，支架上设有极耳，对该电池模组的降温主要是通过在电池的极耳上方设置散热片和水冷板，紧贴水冷板设置水冷管道，前端板设置有与水冷管道的进水口和出水口连接的接口，流通的冷却水带走电池模组极耳产生的热量，对电池进行降温。
但是现有这种技术存在的不足是：在极耳上方设置散热片和水冷板，紧贴水冷板设置水冷管道，结构较为复杂且增大了电池模块的占用空间，并且只能通过热传导来降低电池温度，电池单体产生的热量传导的层数较多，冷却效率较低，并且冷却有滞后。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对电池顶部的发热部分进行冷却，且冷却结构的占用空间小，冷却效率高的电池单体上盖，同时提供一种使用了这种电池单体上盖的电池单体和一种动力电池模块。
为实现上述目的，本发明的电池单体的技术方案是：
1.电池单体包括电芯和用于盛装电芯的电池壳体以及封装在电池壳体上的电池单体上盖，所述电池单体上盖具有供冷却介质流通的介质通道，还设有供冷却介质流入的冷媒入口和供冷却介质流出的冷媒出口。
本方案的有益之处在于：通过冷却介质在介质通道中的流动带走动力电池的顶部与电池单体上盖接触的导流板、极柱和极片的极耳部分工作过程中产生的热量，达到快速冷却电池单体的目的，冷却结构和电池单体上盖的一体化设计，有效减小了电池占用的空间。
2.在1的基础上，所述电池单体上盖包括封装盒和封盖在封装盒上的封板，所述封装盒和封板围成中空腔体，所述介质通道由所述中空腔体形成。
本方案的有益之处在于：封板和封装盒围成的中空腔体空间较大，可以使冷却介质在其中充分流动。
3.在2的基础上，所述电池单体上盖的封板上设有用于防止电池单体爆炸的防爆阀，所述封装盒上设有凸起，所述凸起与封盖密封连接，所述凸起上设有用于避让防爆阀的避让孔。
本方案的有益之处在于：防爆阀既可以防水、防尘，电池内部压力过大状态下可以及时打开，避免了电池内部压力过大引起爆炸。
4.在3的基础上，所述电池单体上盖上设有用于与电池的电极连接的极柱，所述盖板和封装盒的对应位置具有用于安装电池极柱的安装孔，所述极柱与电池单体上盖的连接处设有绝缘套，所述绝缘套是同时穿过所述电池单体的封板和封装盒的筒状结构。
本方案的有益之处在于：极柱上产生的热量可以直接传导至电池单体上盖，被电池单体上盖内部流通的冷却介质带走，降低电池单体的温度。绝缘套起到绝缘作用的同时，对极柱也有一定的支撑作用。
5.在4的基础上，所述冷媒入口和冷媒出口为连接在电池盖板上的筒形接头。
本方案的有益之处在于：冷媒入口和冷媒出口为筒形的接头，便于冷却介质流通的外部管路与接口的连接。
6.在1-5任一项的基础上，所述的介质通道上设有供其内部的液态制冷剂通过并气化的节流结构。
本方案的有益之处在于：节流结构使冷却介质在介质通道中流通时速度较慢，能充分的气化吸收电池单体顶部的热量，对电池进行冷却。
本发明动力电池模块的技术方案是：
1.动力电池模块包括若干电池单体和连接在电池单体之间供冷却介质流通的管路，所述电池单体包括电芯和用于盛装电芯的电池壳体以及封装在电池壳体上的电池单体上盖，所述电池单体上盖具有供冷却介质流通的介质通道，还设有供冷却介质流入的冷媒入口和供冷却介质流出的冷媒出口。
本方案的有益之处在于：通过冷却介质在介质通道中的流动带走动力电池的顶部与电池单体上盖接触的导流板、极柱和极片的极耳部分工作过程中产生的热量，达到快速冷却电池单体的目的，冷却结构和电池单体上盖的一体化设计，有效减小了电池占用的空间。
2.在1的基础上，所述电池单体上盖包括封装盒和封盖在封装盒上的封板，所述封装盒和封板围成中空腔体，所述介质通道由所述中空腔体形成。
本方案的有益之处在于：封板和封装盒围成的中空腔体空间较大，可以使冷却介质在其中充分流动。
3.在2的基础上，所述电池单体上盖的封板上设有用于防止电池单体爆炸的防爆阀，所述封装盒上设有凸起，所述凸起与封盖密封连接，所述凸起上设有用于避让防爆阀的避让孔。
本方案的有益之处在于：防爆阀既可以防水、防尘，电池内部压力过大状态下可以及时打开，避免了电池内部压力过大引起爆炸。
4.在3的基础上，所述电池单体上盖上设有用于与电池的电极连接的极柱，所述盖板和封装盒的对应位置具有用于安装电池极柱的安装孔，所述极柱与电池单体上盖的连接处设有绝缘套，所述绝缘套是同时穿过所述电池单体的封板和封装盒的筒状结构。
本方案的有益之处在于：极柱上产生的热量可以直接传导至电池单体上盖，被电池单体上盖内部流通的冷却介质带走，降低电池单体的温度。绝缘套起到绝缘作用的同时，对极柱也有一定的支撑作用。
5.在4的基础上，所述冷媒入口和冷媒出口为连接在电池盖板上的筒形接头。
本方案的有益之处在于：冷媒入口和冷媒出口为筒形的接头，便于冷却介质流通的外部管路与接口的连接。
6.在1-5任一项的基础上，所述的介质通道上设有供其内部的液态制冷剂通过并气化的节流结构。
本方案的有益之处在于：节流结构使冷却介质在介质通道中流通时速度较慢，能充分的气化吸收电池单体顶部的热量，对电池进行冷却。
本发明电池单体上盖的技术方案是：
1.电池单体上盖具有供冷却介质流通的介质通道，还设有供冷却介质流入的冷媒入口和供冷却介质流出的冷媒出口。
本方案的有益之处在于：通过冷却介质在介质通道中的流动带走动力电池的顶部与电池单体上盖接触的导流板、极柱和极片的极耳部分工作过程中产生的热量，达到快速冷却电池单体的目的，冷却结构和电池单体上盖的一体化设计，有效减小了电池占用的空间。
2.在1的基础上，所述电池单体上盖包括封装盒和封盖在封装盒上的封板，所述封装盒和封板围成中空腔体，所述介质通道由所述中空腔体形成。
本方案的有益之处在于：封板和封装盒围成的中空腔体空间较大，可以使冷却介质在其中充分流动。
3.在2的基础上，所述电池单体上盖的封板上设有用于防止电池单体爆炸的防爆阀，所述封装盒上设有凸起，所述凸起与封盖密封连接，所述凸起上设有用于避让防爆阀的避让孔。
本方案的有益之处在于：防爆阀既可以防水、防尘，电池内部压力过大状态下可以及时打开，避免了电池内部压力过大引起爆炸。
4.在3的基础上，所述电池单体上盖上设有用于与电池的电极连接的极柱，所述盖板和封装盒的对应位置具有用于安装电池极柱的安装孔，所述极柱与电池单体上盖的连接处设有绝缘套，所述绝缘套是同时穿过所述电池单体的封板和封装盒的筒状结构。
本方案的有益之处在于：极柱上产生的热量可以直接传导至电池单体上盖，被电池单体上盖内部流通的冷却介质带走，降低电池单体的温度。绝缘套起到绝缘作用的同时，对极柱也有一定的支撑作用。
5.在4的基础上，所述冷媒入口和冷媒出口为连接在电池盖板上的筒形接头。
本方案的有益之处在于：冷媒入口和冷媒出口为筒形的接头，便于冷却介质流通的外部管路与接口的连接。
6.在1-5任一项的基础上，所述的介质通道上设有供其内部的液态制冷剂通过并气化的节流结构。
本方案的有益之处在于：节流结构使冷却介质在介质通道中流通时速度较慢，能充分的气化吸收电池单体顶部的热量，对电池进行冷却。
附图说明
图1为本发明电池单体上盖的立体图；
图2为图1所示电池单体上盖的A-A剖视图；
图3为图2所示电池单体上盖B处的放大视图。
附图标记说明：1.冷媒入口；2.封板；3.绝缘套；4.极柱；5.防爆阀；6.冷媒出口；7.封装盒；8.中空腔体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的电池单体上盖的具体实施例，如图1至图2所示，该电池单体上盖具有用于与电池壳体连接的矩形的封板2，矩形的封板2的下方连接有一个长方体盒形的封装盒7，封装盒7的大小与电池壳体的大小适配，口部设置有翻边结构，封装盒7和封板2之间密封连接，封装盒7的翻边结构方便了封板2与封装盒7之间的密封，封装盒7与封板2之间围成的部分即为用于冷却介质流通的中空腔体8，电池单体上盖还具有一个用于冷却介质流入的冷媒入口1和一个用于冷却介质流出的冷媒出口6，冷媒入口1和冷媒出口6位于电池单体上盖矩形轮廓的对角线上，使得冷却介质在电池单体上盖的中空腔体8中充分流通，达到较好的冷却效果。电池单体上盖的矩形轮廓中心还设有一个用于防止电池内部压力过大产生爆炸的防爆阀5，防爆阀5同时穿过电池的封板2和封装盒7且与电池的封板2和封装盒7之间形成密封。冷媒入口1和冷媒出口6位于防爆阀5的两侧，防爆阀5的两侧还对称布置有两个用于与电池的电极连接的极柱4，极柱4与电池单体上盖之间还设有绝缘套3，绝缘套3同时穿过封板2和封装盒7且与封板2和封装盒7之间形成密封，绝缘套3在起到绝缘作用的同时，对电池的极柱4也有一定的支撑作用。电池单体上盖整体扣设在电池的壳体上，电池单体上盖与设置在电池壳体内顶部的导流片、电池单体的极片等工作时易发热的部位接触。
电池的上盖内部设置中空腔体8作为冷却介质的通道，一体化的设计简化了冷却装置的结构，并且在电池单体上盖上设置冷媒入口1和冷媒出口6，针对顶部的发热部位设置带有冷却作用的电池单体上盖，使得动力电池的冷却效率和冷却效果得到大大的提升。
优选的，电池单体上盖的空腔结构8中流通的冷却介质为氟利昂，当电池工作时，为了使电池的温度保持稳定，从整车制冷系统中流通过来的氟利昂，从冷媒入口1进入到电池的封板2与封装盒7形成的中空腔体8内，经过设置在中空腔体8内的节流结构减压后，在中空腔体8中流通，氟利昂气化之后带走电池上部与电池单体上盖接触的导流板、极柱和极片的极耳部分工作过程中产生的热量，再从冷媒出口6流出，使动力电池内部的温度保持相对稳定；中空腔体8的温度降低时，动力电池的内部与电池单体上盖接触的空气温度会降低，冷空气向下流动，通过产生热对流使电池内部降温；与电池单体上盖接触的电池的壳体通过热传导对电池进行降温。
本发明的电池单体上盖的其他实施例中，电池的上盖轮廓可以是与电池的壳体适配的其他形状，例如圆形。
本发明的电池单体上盖的其他实施例中，节流结构设置在电池单体上盖的管道上。
本发明的电池单体上盖的其他实施例中，冷却介质可以是其它流体，例如冷却水或冷却油等。
本发明电池单体的实施例，该电池单体包括电芯和用于盛装电芯的电池壳体以及封装在电池壳体上的电池单体上盖，其中电池单体上盖与上述本发明的电池单体上盖的任一实施例中的电池单体上盖结构相同，不再重复说明。
本发明动力电池模块的实施例，该动力电池模块包括若干电池单体和连接在电池单体之间供冷却介质流通的管路，该电池单体包括电芯和用于盛装电芯的电池壳体以及封装在电池壳体上的电池单体上盖，其中电池单体上盖与上述本发明的电池单体上盖的任一实施例中的电池单体上盖结构相同，不再重复说明。

Claims (10)

1.电池单体，包括电芯和用于盛装电芯的电池壳体以及封装在电池壳体上的电池单体上盖，其特征在于：所述电池单体上盖具有供冷却介质流通的介质通道，还设有供冷却介质流入的冷媒入口和供冷却介质流出的冷媒出口。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述电池单体上盖包括封装盒和封盖在封装盒上的封板，所述封装盒和封板围成中空腔体，所述介质通道由所述中空腔体形成。
3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于：所述电池单体上盖的封板上设有用于防止电池单体爆炸的防爆阀，所述封装盒上设有凸起，所述凸起与封盖密封连接，所述凸起上设有用于避让防爆阀的避让孔。
4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于：所述电池单体上盖上设有用于与电池的电极连接的极柱，所述盖板和封装盒的对应位置具有用于安装电池极柱的安装孔，所述极柱与电池单体上盖的连接处设有绝缘套，所述绝缘套是同时穿过所述电池单体的封板和封装盒的筒状结构。
5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于：所述冷媒入口和冷媒出口为连接在电池盖板上的筒形接头。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池单体，其特征在于：所述的介质通道上设有供其内部的液态制冷剂通过并气化的节流结构。
7.动力电池模块，包括若干电池单体和连接在电池单体之间供冷却介质流通的管路，所述电池单体包括电芯和用于盛装电芯的电池壳体以及封装在电池壳体上的电池单体上盖，其特征在于：所述电池单体上盖具有供冷却介质流通的介质通道，还设有供冷却介质流入的冷媒入口和供冷却介质流出的冷媒出口。
8.根据权利要求7所述的动力电池模块，其特征在于：所述电池单体上盖包括封装盒和封盖在封装盒上的封板，所述封装盒和封板围成中空腔体，所述介质通道由所述中空腔体形成。
9.根据权利要求8所述的动力电池模块，其特征在于：所述电池单体上盖的封板上设有用于防止电池单体爆炸的防爆阀，所述封装盒上设有凸起，所述凸起与封盖密封连接，所述凸起上设有用于避让防爆阀的避让孔。
10.电池单体上盖，其特征在于：所述电池单体上盖具有供冷却介质流通的介质通道，还设有供冷却介质流入的冷媒入口和供冷却介质流出的冷媒出口。
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