CN110611066A - 一种液冷电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液冷电池包，其包括箱盖、线束支架、方形电芯、箱体侧板、高压接插件、电池箱体、液冷板、模组端、端板绝缘板、绝缘导热缓冲片。本发明首先针对电芯厚度方向的误差和电池模组需要再次与电池箱体固定的问题，提供了一种有效的固定手段。采用去模组化的概念，将电池模组的固定件与电池箱体结合。保证结构设计适配同款电芯因生产误差导致的不一致的厚度尺寸，同时电池模组长度尺寸方向紧凑，没有过多的空间浪费。提升生产效率，减少系统成本。其次，本发明采用一种新型的液冷板，作为热管理的散热组件。新型液冷板保证电池包每个电芯有两个面直接与液冷板进行热交换。提高换热效率，使电池的温度一致性得到提升。

Description

一种液冷电池包
技术领域
本发明涉及锂电池配件，具体涉及一种液冷电池包。
背景技术
近年来随着新能源行业的快速发展，锂电池不论在产能，还是在使用成本上都有了较大进步。电池包作为锂电池应用的基本单元，主要作用是实现电芯固定、高压电连接、低压信号采集、BMU固定、产品框架配合、电芯热管理等技术需求。
方形电池是一种常用的锂电池，在储能和电动汽车中应用广泛。实际应用中，由若干个方形电芯组成电池模组，若干个电池模组再组成电池包。电池包的设计直接影响了锂电池产品的整体性能。
由于方形电芯厚度误差，在电池模组长度方向上累计误差较大。如果没有合理的装配方案，会导致电池模组长度尺寸如果无法控制。与电池箱体装配时会出现无法安装的情况，设计失效。
另外，外部环境温度对于电池的性能和寿命都有较大影响，所以需要热管理系统进行整体的温度控制。主流的热管理方案包括自然散热、风冷、液冷三种。其中液冷的控制效果更好。但由于液冷方案设计较为复杂且制造成本较高，一般只应用在高端项目中。且通常只能对电芯的其中一个面进行热管理，当环境温度过高或过低时，会出现电芯内部各位置温度不一致的现象。
如图1所示，目前主要的技术方案，是在电芯上下各放置一个注塑件，通过螺杆将两个注塑件锁紧，对电芯极耳所在面和底面进行挤压，使电芯固定。注塑件上再做出其他相应功能结构。
如图2所示，电池模组组装好后，需要放入电池箱体内进行组装。电池箱体底部焊接有加强筋，电池模组通过螺栓固定于加强筋上。
上述这种电池模组的问题在于增加液冷组件难度大，通常采用风冷散热形式。电芯尺寸误差是靠增加塑料件卡槽宽度来消除，卡槽尺寸必须要大于最厚的电芯才能防止设计失效。这样的设计会导致模组整体尺寸较大。
从结构角度看，先用模组的塑料件固定电芯，再将模组固定到电池箱体上的设计过于复杂。影响生产效率，同时增加系统成本。
发明内容
本发明首先针对电芯厚度方向的误差和电池模组需要再次与电池箱体固定的问题，提供了一种有效的固定手段。采用去模组化的概念，将电池模组的固定件与电池箱体结合。保证结构设计适配所有尺寸的电芯，同时电池模组长度尺寸方向紧凑，没有过多的空间浪费。提升生产效率，减少系统成本。
其次，本发明采用一种新型的液冷板，作为热管理的散热组件。新型的液冷板可以保证电池包每个电芯有两个面直接与液冷板进行热交换。提高换热效率，同时使电池的温度一致性得到提升。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种液冷电池包，其包括：
电池箱体，其顶部和一侧面均为开口；
液冷板，其固定在所述电池箱体内；
多个方形电芯，其位于所述电池箱体内并置于所述液冷板之上且被该液冷板相隔离；
模组端板，其与所述方形电芯朝向所述电池箱体侧面开口的一侧固定连接；
端板绝缘板，其设置在所述方形电芯与所述模组端板之间；
箱体侧板，其扣盖在所述电池箱体的侧面开口上；
线束支架，其设置在所述方形电芯的顶面上；
箱盖，其扣盖在所述电池箱体的底部开口上。
作为优选，所述方形电芯的底部和液冷板之间设置有绝缘导热缓冲片。
作为优选，所述模组端板与电池箱体之间通过螺纹连接。
作为优选，所述电池箱体为采用钣金工艺的箱体，在所述箱体电池的内壁两侧焊接有钣金支架。
作为优选，所述电池箱体被液冷板分隔成左、右两个容置槽，这两个容置槽用于放置两列方形电芯。
作为优选，所述液冷板为铝材质液冷板。
作为优选，所述液冷板与所述模组端板之间通过螺纹连接。
作为优选，所述液冷板与电池箱体之间通过螺纹连接。
作为优选，所述液冷板为一体式液冷板，该液冷板上设有一个进水口和一个出水口。
作为优选，所述电池箱体的外表面上设置有至少一个高压接插件。
本发明所提供的液冷电池包，首先针对电芯厚度方向的误差和电池模组需要再次与电池箱体固定的问题，提供了一种有效的固定手段。解决了方形电芯成组后，厚度方向由于累计误差导致设计失效的问题。采用去模组化的概念，通过去模组化的实际思路，将电池箱体和液冷板作为限位支撑，并将电池模组的固定件与电池箱体结合通过固定结构消除因误差所述导致的结构失效。保证了结构设计适配所有尺寸的电芯，同时电池模组长度尺寸方向紧凑，没有过多的空间浪费。提升生产效率，减少系统成本。
其次，本发明采用一种新型的液冷板，作为热管理的散热组件。新型的液冷板可以保证电池包每个电芯有两个面直接与液冷板进行热交换。提高换热效率，同时使电池的温度一致性得到提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有方形电芯的结构图；
图2为现有的电池包的分解图；
图3为本发明实施例提供的液冷电池包的分解图；
图4为本发明实施例提供的液冷电池包中电池箱体的立体图一；
图5为本发明实施例提供的液冷电池包中电池箱体的立体图二；
图6为本发明实施例提供的液冷电池包中电池箱体的立体图三。
附图标记说明：
1、箱盖；2、线束支架；3、方形电芯；4、箱体侧板；5、高压接插件；6、电池箱体；7、液冷板；8、模组端板；9、端板绝缘板；10、绝缘导热缓冲片。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
如图3至图6所示，一种液冷电池包，其包括箱盖1、线束支架2、方形电芯3、箱体侧板4、高压接插件5、电池箱体6、液冷板7、模组端8、端板绝缘板9、绝缘导热缓冲片10。
电池箱体6的顶部和一侧面均为开口，液冷板7固定在所述电池箱体6内，多个方形电芯3位于所述电池箱体6内并置于所述液冷板7之上且被该液冷板7相隔离。模组端板8与所述方形电芯3朝向所述电池箱体6侧面开口的一侧固定连接，端板绝缘板9设置在所述方形电芯3与所述模组端板8之间。箱体侧板4扣盖在所述电池箱体6的侧面开口上，线束支架2设置在所述方形电芯3的顶面上，箱盖1扣盖在所述电池箱体6的底部开口上。
方形电芯3依靠液冷板7和电池箱体6进行宽度方向的限位，并通过模组端板8与电池箱体6给予方形电芯3厚度方向上的预紧力。
改进地，所述方形电芯3的底部和液冷板7之间设置有绝缘导热缓冲片10。
优选地，所述模组端板8与电池箱体6之间通过螺纹连接。所述电池箱体6为采用钣金工艺的箱体，在所述箱体电池6的内壁两侧焊接有钣金支架。
如图5所示，所述电池箱体6被液冷板7分隔成左、右两个容置槽，这两个容置槽用于放置两列方形电芯3。
优选地，所述液冷板7为铝材质液冷板。所述液冷板7与所述模组端板8之间通过螺纹连接。所述液冷板7与电池箱体6之间通过螺纹连接。所述液冷板7为一体式液冷板，该液冷板7上设有一个进水口和一个出水口。
进一步改进地，所述电池箱体6的外表面上设置有至少一个高压接插件5。
上述液冷电池包采用去模组化设计，方形电芯3靠液冷板7和电池箱体6的相关结构进行宽度方向的限位，并通过模组端板8与电池箱体6螺栓连接，给方形电芯3提供厚度方向上的预紧力，从而达到固定方形电芯3的目的。液冷板7为一体式结构，一体式液冷板7布置于两列方形电芯3的底部和中间，在为方形电芯3提供散热的同时，也起到了限位固定电芯的功能。
电池箱体6采用钣金工艺，在箱体6内壁两侧焊接有钣金支架。该焊接钣金支架主要功能有两方面：第一是为方形电芯3提供宽度方向的限位支撑，第二是通过焊接螺母的形式为连接模组端板8与电池箱体6的螺栓提供锁紧结构。两侧焊接钣金支架在设计时，会短于排列完毕的方形电芯3。这样做的原因是为了防止若干个电芯组合在一起，厚度累计误差使实际尺寸短于设计尺寸。如果短于设计尺寸，实际装配中，模组端板8没有对电芯施加足够的预紧力时，就已经与电池箱体6发生干涉。
液冷板7为铝材质，采用挤压铝型、焊接、机加工等工艺制造而成，其特点是只有一个进水口和一个出水口焊接在液冷板上7，电池箱体6内管路连接简单。液冷板7与电池箱体6之间采用螺栓连接，螺栓从箱体6底部向上穿出，铝型材上做出相对应的螺纹孔用于固定。与电池箱体6组合后如图4所示。电池箱体6被液冷板7分隔成左右两个容置槽，这两个容置槽用于放置两列方形电芯3。每个容置槽与方形电芯的宽度方向尺寸略大2至3mm，富裕的尺寸由绝缘导热缓冲片10填充，该绝缘导热缓冲片10同时要求具有缓冲功能，以上如图5所示。
液冷板7与模组端板8之间靠螺栓连接，连接螺纹孔同样通过机加工攻丝得到。如图6所示，其中a点是模组端板8与电池箱体6的固定点，b点是模组端板8与液冷板7的固定点。装配完成后，冷却液在液冷板7中循环流动过程中就会流经方形电芯3的底面和侧面。
模组端板8装配完成后，再将箱盖1、线束支架2、箱体侧板4、高压接插件5等零件依照顺序固定在电池箱体6上。至此电池包装配完成。
如图3所示，电池包由16个方形电芯组成，分成两部分排列。液冷板7先与电池箱体6装配，之后在液冷板7和电池箱体6与方形电芯3接触的面均覆盖上导热硅胶垫(一种绝缘导热和缓冲的片状材料)。方形电芯3放置于导热硅胶垫上，之后用模组端板8将方形电芯3在厚度方向上施加预紧力，完成电池固定。模组端板8上有六个螺栓分别与电池箱体和液冷板7连接。
线束支架2的功能包括定位连接导电排和固定采集线束的作用。线束支架2上的导电排会与方形电芯3的极耳进行焊接。焊接后的导电排将线束支架2压紧固定。
箱体侧板4之所以与电池箱体分离设计是考虑到模组端板8的安装问题。
电池箱体可以不是钣金工艺制造，也可以是铸铝箱体或热塑性塑料箱体，箱体6内部两侧的钣金焊接支架可以不是焊接的，也可能是与箱体6一体成型，或者用螺栓连接。
模组端板8可以不是钣金工艺，也可能不是金属材质的。模组端板8可以与液冷7板之间用螺栓连接，也可以选择不与液冷板7连接。只通过电池箱体6的紧固来对方形电芯提供预紧力。
液冷板7可以不采用挤压铝型材的工艺。液冷板7与电池箱体6也可能不是螺栓连接，而是使用焊接方法。
箱体侧板4可以是和电池箱体6一体的，不选择使用螺栓连接。
上述液冷电池包，首先针对电芯厚度方向的误差和电池模组需要再次与电池箱体固定的问题，提供了一种有效的固定手段。解决了方形电芯成组后，厚度方向由于累计误差导致设计失效的问题。采用去模组化的概念，通过去模组化的实际思路，将电池箱体和液冷板作为限位支撑，并将电池模组的固定件与电池箱体结合通过固定结构消除因误差所述导致的结构失效。保证了结构设计适配所有尺寸的电芯，同时电池模组长度尺寸方向紧凑，没有过多的空间浪费。提升生产效率，减少系统成本。
其次，本发明采用一种新型的液冷板，作为热管理的散热组件。新型的液冷板可以保证电池包每个电芯有两个面直接与液冷板进行热交换。提高换热效率，同时使电池的温度一致性得到提升。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种液冷电池包，其特征在于，包括：
电池箱体，其顶部和一侧面均为开口；
液冷板，其固定在所述电池箱体内；
多个方形电芯，其位于所述电池箱体内并置于所述液冷板之上且被该液冷板相隔离；
模组端板，其与所述方形电芯朝向所述电池箱体侧面开口的一侧固定连接；
端板绝缘板，其设置在所述方形电芯与所述模组端板之间；
箱体侧板，其扣盖在所述电池箱体的侧面开口上；
线束支架，其设置在所述方形电芯的顶面上；
箱盖，其扣盖在所述电池箱体的底部开口上。
2.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述方形电芯的底部和液冷板之间设置有绝缘导热缓冲片。
3.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述模组端板与电池箱体之间通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述电池箱体为采用钣金工艺的箱体，在所述箱体电池的内壁两侧焊接有钣金支架。
5.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述电池箱体被液冷板分隔成左、右两个容置槽，这两个容置槽用于放置两列方形电芯。
6.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述液冷板为铝材质液冷板。
7.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述液冷板与所述模组端板之间通过螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述液冷板与电池箱体之间通过螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的液冷电池包，其特征在于，所述液冷板为一体式液冷板，该液冷板上设有一个进水口和一个出水口。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的液冷电池包，其特征在于，所述电池箱体的外表面上设置有至少一个高压接插件。
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