CN112331959A - 一种锂电池模组的水冷系统及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池模组的水冷系统及安装方法。它包括箱体，所述箱体上设有箱体安装槽，所述箱体安装槽内固定有若干个冷却管套，所述冷却管套的内部设置有环形冷却腔，所述环形冷却腔位于冷却管套的内侧壁和冷却管套的外侧壁之间，所述箱体内安装有水箱，若干个环形冷却腔均与水箱内部相连通。本发明的有益效果是：优化了冷却效果，保证了每块电池块都能得到充分的冷却，冷却效果好；安装和固定起来简单方便，省时省力；优化了冷却液的资源分配，节省能源；可进一步降低冷却液的温度，提高冷却效果；可以进一步提高冷却液与电池块的热交换效果。

Description

一种锂电池模组的水冷系统及安装方法

技术领域

本发明涉及锂电池模组相关技术领域，尤其是指一种锂电池模组的水冷系统及安装方法。

背景技术

随着环保概念的推广，在汽车行业，燃油车使用的汽油作为一种燃烧后产生对大气污染的气体，对空气质量的影响越来越大，各种雾霾天气等不好的环境因素不断的产生，影响着人们的健康，为了环境的改善，新能源汽车被得到了重视并不断的推广，电动汽车作为新能源的一种，逐渐的进入人们的视野，各个厂家都开始大力研发电动汽车，所以，电动汽车也作为一个行业的标杆，不断地扩大，技术也越来越娴熟，电动汽车的核心就是锂电池包，但是锂电池系统的设计需要很多部分组成，模组作为核心供电模块，相当于锂电池系统的心脏，模组的每一个小细节都需要重视。

锂电池工作时的放电电流很大，因此导致其内部发热量也较大。如果对发热管理不善，将严重影响到锂电池的使用性能及循环寿命。针对此问题，行业内发明了不同的冷却装置，分风冷和水冷两种。实践证明，风冷方式并不能很好地实现对锂电池的发热管理，因此，水冷方式逐渐成为行业内研究的热点。

目前的水冷方式大多是将锂电池模组中每块锂电池的冷却水路串联而成的。此种方式，看似解决了动力电池的冷却问题，但又导致一个很严重的问题，由于串联冷却水路较长，流经前后电池块的冷却水温不一样，从而导致前后电池块的冷却效果不同，前电池块的冷却效果大大高于后电池块的冷却效果。久而久之，将严重影响到电池模块的使用性能和循环寿命。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中前后电池块的冷却效果不同的不足，提供了一种冷却效果好的锂电池模组的水冷系统及安装方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂电池模组的水冷系统，包括箱体，所述箱体上设有箱体安装槽，所述箱体安装槽内固定有若干个冷却管套，所述冷却管套的内部设置有环形冷却腔，所述环形冷却腔位于冷却管套的内侧壁和冷却管套的外侧壁之间，所述箱体内安装有水箱，若干个环形冷却腔均与水箱内部相连通。

电池块放置于冷却管套内；通过水箱分别对每个冷却管套中的环形冷却腔同时进行供冷却水，对冷却管套中的电池块进行水冷，避免了由于冷却水路串联而导致的前后电池块的冷却效果不同，优化了冷却效果，保证了每块电池块都能得到充分的冷却，冷却效果好。

作为优选，所述环形冷却腔的底面上设有定位槽，所述定位槽关于冷却管套的轴线对称分布，所述箱体安装槽的底面上固定有与定位槽相匹配的定位块，所述冷却管套通过定位槽和定位块的配合安装在箱体安装槽内。安装和固定起来简单方便，省时省力。

作为优选，所述箱体安装槽的侧壁上设有与冷却管套相匹配的侧滑槽，所述侧滑槽到箱体安装槽底面的距离等于冷却管套的高度，所述侧滑槽内滑动连接有限位挡板，所述限位挡板和侧滑槽之间设有弹簧一，所述弹簧一的一端固定在侧滑槽的底面上，所述弹簧一的另一端固定在限位挡板的内侧，所述限位挡板的外侧设有斜面，所述斜面朝向箱体安装槽的开口的一侧，所述冷却管套的底部设有与斜面相匹配的圆角。冷却管套放入到箱体安装槽的放入过程中，在通过圆角和斜面的配合下，限位挡板受到冷却管套的压力缩入侧滑槽中并压缩弹簧一。当冷却管套放入到箱体安装槽的底部时，冷却管套对限位挡板的压力消失，限位挡板在弹簧一的复位作用下伸出侧滑槽，卡住冷却管套，实现冷却管套的固定。

作为优选，所述箱体安装槽的底部设有通道一和与定位块相匹配的若干个通道二，所述水箱内部和通道一的一端相连通，若干个通道二的一端均和通道一的另一端相连通，所述通道二的另一端位于定位块的顶面上且与环形冷却腔连通，所述定位槽和定位块密封连接，所述箱体安装槽的底部设有与冷却管套相匹配的开关组件。水箱内的冷却液经通道一流出后分流至各个通道二，并从通道二流入环形冷却腔中对冷却管套内部的电池块进行同时冷却降温，保证了每块电池块都能得到充分的冷却，冷却效果好。其中定位块顶部的边缘处设置有密封圈，当冷却管套装入箱体安装槽中时，由于顶部有限位挡板将其卡住，所以环形冷却腔底部的定位槽可紧紧地压在密封圈上，以保证定位槽和定位块之间的密封。开关组件用于控制通道二的打开和关闭，当某个冷却管套中未放置电池块时，则控制对应的通道二关闭，冷却液便不会流入这个环形冷却腔中进行冷却循环，优化了冷却液的资源分配，节省能源。

作为优选，所述开关组件包括与冷却管套所对应的两个通道二之间设置的滑槽，所述滑槽位于箱体安装槽的底部，所述滑槽的两端分别与两个通道二相连通，所述滑槽的两端均滑动连接有与通道二的宽度相匹配的挡液板，所述滑槽内设置有弹簧二，所述弹簧二的两端分别与两块挡液板固定连接，所述箱体安装槽的底面上设有与滑槽相连通的安装孔，所述安装孔置于滑槽的中间位置且其内部滑动连接有压块，所述安装孔和压块密封连接，所述压块的底部位于弹簧二的一侧，所述压块的顶部贯通安装孔置于箱体安装槽内，所述滑槽的侧壁上设有与压块的底部相匹配的侧开口，所述侧开口位于弹簧二的另一侧。在自然状态下，滑槽两端的挡液板在弹簧二的弹力作用下压在通道二中，挡住通道二使其不让冷却液流过；当电池块放入冷却管套中时，压块在电池块的压力作用下压入安装孔中，并将弹簧二压入侧开口中，进而带动挡液板缩入滑槽内，使冷却液可以顺利通过通道二流入环形冷却腔中。

作为优选，所述箱体内部设有腔室，所述腔室置于箱体安装槽的侧面，所述水箱固定在腔室内，所述腔室内固定有换热器，所述腔室的侧壁上设有与换热器相匹配的若干个散热孔，所述换热器安装在水箱的顶部且与水箱内部相连通，所述水箱内部安装有水泵，所述水箱通过水泵和通道一相连接。水箱内的冷却液通过水泵进入通道一；换热器对与电池块进行热交换过后的冷却液进行冷凝，并将热量通过散热孔排出箱体外，冷凝过后的冷却液再返回水箱中进行循环使用。

作为优选，所述环形冷却腔的顶部安装有单向阀，所述换热器和单向阀管道连接，所述换热器上设置有旋转雾化喷头，所述旋转雾化喷头安装在水箱内部的顶面上，所述换热器通过旋转雾化喷头和水箱内部相连通。单向阀的设计可以防止与电池块进行热交换过后的冷却液回流入其他的环形冷却腔中。经换热器处理过后的冷却液通过旋转雾化喷头旋转喷入水箱中，可进一步降低冷却液的温度，提高冷却效果。

作为优选，所述箱体安装槽的开口处安装有盖板，所述盖板和箱体安装槽螺纹连接，所述盖板上固定有与冷却管套内部相匹配的固定块，所述固定块上设有若干个接口通孔。固定块用于抵住冷却管套内安装的电池块，起到固定电池块的作用；不同的电池块之间则通过接口通孔进行正负极连接。

作为优选，所述环形冷却腔的内侧壁的材料为导热材料，所述环形冷却腔的外侧壁的材料为隔热材料，所述环形冷却腔的内侧壁上设置有散热翅片。其中环形冷却腔的内侧壁的材料可以为铜，同时增设的散热翅片可以进一步提高冷却液与电池块的热交换效果；其中环形冷却腔的外侧壁的材料可以为玻璃纤维，起到冷却管套和箱体安装槽之间以及相邻两个冷却管套之间的隔热作用。

本发明还提供了一种锂电池模组的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，在箱体的腔室中安装好水箱和换热器，在水箱内装好水泵并注入适量的冷却液；

步骤二，在箱体的箱体安装槽中安装好若干个冷却管套并进行固定，让水箱通过水泵分别和每个冷却管套中的环形冷却腔进行接通，并在每个环形冷却腔的进液处安装开关装置；

步骤三，在每个环形冷却腔的出液处安装单向阀，并通过集流管道与换热器进行管道连接；

步骤四，在冷却管套中放入电池块，并将放有电池块的冷却管套上的开关装置打开，使这个冷却管套的环形冷却腔和水泵之间的通道打开，最后将不同的电池块之间进行正负极连接，完成安装。

通过水箱分别对每个冷却管套中的环形冷却腔同时进行供冷却水，对冷却管套中的电池块进行水冷，避免了由于冷却水路串联而导致的前后电池块的冷却效果不同，优化了冷却效果，保证了每块电池块都能得到充分的冷却，冷却效果好；开关组件用于控制通道二的打开和关闭，当某个冷却管套中未放置电池块时，则控制对应的通道二关闭，冷却液便不会流入这个环形冷却腔中进行冷却循环，优化了冷却液的资源分配，节省能源。

本发明的有益效果是：优化了冷却效果，保证了每块电池块都能得到充分的冷却，冷却效果好；安装和固定起来简单方便，省时省力；优化了冷却液的资源分配，节省能源；可进一步降低冷却液的温度，提高冷却效果；可以进一步提高冷却液与电池块的热交换效果。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2中A-A处的截面图；

图4是图3中B处的放大图；

图5是图2中冷却管套的安装图；

图6是图5中箱体安装槽的结构示意图；

图7是图6中C处的剖视图；

图8是图3图中冷却管套的结构示意图。

图中：1. 箱体，2. 盖板，3. 箱体安装槽，4. 固定块，5. 接口通孔，6. 冷却管套，7. 环形冷却腔，8. 定位槽，9. 通道二，10. 定位块，11. 通道一，12. 腔室，13. 水箱，14.换热器，15. 散热孔，16. 安装孔，17. 压块，18. 挡液板，19. 滑槽，20. 侧开口，21. 弹簧二，22. 单向阀，23. 限位挡板，24. 斜面，25. 侧滑槽，26. 弹簧一，27. 散热翅片，28. 圆角。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1和图2所述的实施例中，一种锂电池模组的水冷系统，包括箱体1，如图3所示，箱体1上设有箱体安装槽3，箱体安装槽3内固定有若干个冷却管套6，冷却管套6的内部设置有环形冷却腔7，环形冷却腔7位于冷却管套6的内侧壁和冷却管套6的外侧壁之间，箱体1内安装有水箱13，若干个环形冷却腔7均与水箱13内部相连通。

如图3所示，环形冷却腔7的底面上设有定位槽8，定位槽8关于冷却管套6的轴线对称分布，箱体安装槽3的底面上固定有与定位槽8相匹配的定位块10，冷却管套6通过定位槽8和定位块10的配合安装在箱体安装槽3内。

如图5、图6和图7所示，箱体安装槽3的侧壁上设有与冷却管套6相匹配的侧滑槽25，侧滑槽25到箱体安装槽3底面的距离等于冷却管套6的高度，侧滑槽25内滑动连接有限位挡板23，限位挡板23和侧滑槽25之间设有弹簧一26，弹簧一26的一端固定在侧滑槽25的底面上，弹簧一26的另一端固定在限位挡板23的内侧，限位挡板23的外侧设有斜面24，斜面24朝向箱体安装槽3的开口的一侧，冷却管套6的底部设有与斜面24相匹配的圆角28。

如图3所示，箱体安装槽3的底部设有通道一11和与定位块10相匹配的若干个通道二9，水箱13内部和通道一11的一端相连通，若干个通道二9的一端均和通道一11的另一端相连通，通道二9的另一端位于定位块10的顶面上且与环形冷却腔7连通，定位槽8和定位块10密封连接，箱体安装槽3的底部设有与冷却管套6相匹配的开关组件。

如图3和图4所示，开关组件包括与冷却管套6所对应的两个通道二9之间设置的滑槽19，滑槽19位于箱体安装槽3的底部，滑槽19的两端分别与两个通道二9相连通，滑槽19的两端均滑动连接有与通道二9的宽度相匹配的挡液板18，滑槽19内设置有弹簧二21，弹簧二21的两端分别与两块挡液板18固定连接，箱体安装槽3的底面上设有与滑槽19相连通的安装孔16，安装孔16置于滑槽19的中间位置且其内部滑动连接有压块17，安装孔16和压块17密封连接，压块17的底部位于弹簧二21的一侧，压块17的顶部贯通安装孔16置于箱体安装槽3内，滑槽19的侧壁上设有与压块17的底部相匹配的侧开口20，侧开口20位于弹簧二21的另一侧。

如图3所示，箱体1内部设有腔室12，腔室12置于箱体安装槽3的侧面，水箱13固定在腔室12内，腔室12内固定有换热器14，腔室12的侧壁上设有与换热器14相匹配的若干个散热孔15，换热器14安装在水箱13的顶部且与水箱13内部相连通，水箱13内部安装有水泵，水箱13通过水泵和通道一11相连接。

如图3和图5所示，环形冷却腔7的顶部安装有单向阀22，换热器14和单向阀22管道连接，换热器14上设置有旋转雾化喷头，旋转雾化喷头安装在水箱13内部的顶面上，换热器14通过旋转雾化喷头和水箱13内部相连通。

如图3所示，箱体安装槽3的开口处安装有盖板2，盖板2和箱体安装槽3螺纹连接，盖板2上固定有与冷却管套6内部相匹配的固定块4，固定块4上设有若干个接口通孔5。

如图8所示，环形冷却腔7的内侧壁的材料为导热材料，环形冷却腔7的外侧壁的材料为隔热材料，环形冷却腔7的内侧壁上设置有散热翅片27。

本发明还提供了一种锂电池模组的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，在箱体的腔室中安装好水箱和换热器，在水箱内装好水泵并注入适量的冷却液；

步骤二，在箱体的箱体安装槽中安装好若干个冷却管套并进行固定，让水箱通过水泵分别和每个冷却管套中的环形冷却腔进行接通，并在每个环形冷却腔的进液处安装开关装置；

步骤三，在每个环形冷却腔的出液处安装单向阀，并通过集流管道与换热器进行管道连接；

步骤四，在冷却管套中放入电池块，并将放有电池块的冷却管套上的开关装置打开，使这个冷却管套的环形冷却腔和水泵之间的通道打开，最后将不同的电池块之间进行正负极连接，完成安装。

具体安装流程：

一、在腔室12中安装好水箱13和换热器14，在水箱13内部装好水泵，并保持水泵和通道一11的连通，然后在水箱13中注入适量的冷却液。

二、打开盖板2，在箱体安装槽3中装入冷却管套6：冷却管套6放入到箱体安装槽3的过程中，在圆角28和斜面24的配合下，限位挡板23受到冷却管套6的压力缩入侧滑槽25中并压缩弹簧一26；当冷却管套6放至箱体安装槽3的底部时，通过环形冷却腔7底部的定位槽8和箱体安装槽3底面上对应的定位块10进行定位，此时冷却管套6对限位挡板23的压力刚好消失，限位挡板23在弹簧一26的复位作用下伸出侧滑槽25，卡住冷却管套6（此时定位槽8紧紧地压在定位块10顶部边缘处的密封圈上，以保证定位槽8和定位块10之间的密封）。

三、将每个环形冷却腔7顶部的单向阀22通过集流管道和换热器14进行管道连接。

四、将电池块放入冷却管套6中：当电池块放入冷却管套6中时，箱体安装槽3底面上的压块17在电池块的压力作用下压入安装孔16中，并将弹簧二21压入侧开口20中，进而带动挡液板18缩入滑槽19内，使定位块10内的通道二9打开。

五，关上盖板2，盖板2上的固定块4抵住冷却管套6内的电池块进行固定，最后将不同的电池块之间通过接口通孔5进行正负极连接，完成安装。

Claims (10)

1.一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，包括箱体（1），所述箱体（1）上设有箱体安装槽（3），所述箱体安装槽（3）内固定有若干个冷却管套（6），所述冷却管套（6）的内部设置有环形冷却腔（7），所述环形冷却腔（7）位于冷却管套（6）的内侧壁和冷却管套（6）的外侧壁之间，所述箱体（1）内安装有水箱（13），若干个环形冷却腔（7）均与水箱（13）内部相连通。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述环形冷却腔（7）的底面上设有定位槽（8），所述定位槽（8）关于冷却管套（6）的轴线对称分布，所述箱体安装槽（3）的底面上固定有与定位槽（8）相匹配的定位块（10），所述冷却管套（6）通过定位槽（8）和定位块（10）的配合安装在箱体安装槽（3）内。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述箱体安装槽（3）的侧壁上设有与冷却管套（6）相匹配的侧滑槽（25），所述侧滑槽（25）到箱体安装槽（3）底面的距离等于冷却管套（6）的高度，所述侧滑槽（25）内滑动连接有限位挡板（23），所述限位挡板（23）和侧滑槽（25）之间设有弹簧一（26），所述弹簧一（26）的一端固定在侧滑槽（25）的底面上，所述弹簧一（26）的另一端固定在限位挡板（23）的内侧，所述限位挡板（23）的外侧设有斜面（24），所述斜面（24）朝向箱体安装槽（3）的开口的一侧，所述冷却管套（6）的底部设有与斜面（24）相匹配的圆角（28）。

4.根据权利要求2所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述箱体安装槽（3）的底部设有通道一（11）和与定位块（10）相匹配的若干个通道二（9），所述水箱（13）内部和通道一（11）的一端相连通，若干个通道二（9）的一端均和通道一（11）的另一端相连通，所述通道二（9）的另一端位于定位块（10）的顶面上且与环形冷却腔（7）连通，所述定位槽（8）和定位块（10）密封连接，所述箱体安装槽（3）的底部设有与冷却管套（6）相匹配的开关组件。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述开关组件包括与冷却管套（6）所对应的两个通道二（9）之间设置的滑槽（19），所述滑槽（19）位于箱体安装槽（3）的底部，所述滑槽（19）的两端分别与两个通道二（9）相连通，所述滑槽（19）的两端均滑动连接有与通道二（9）的宽度相匹配的挡液板（18），所述滑槽（19）内设置有弹簧二（21），所述弹簧二（21）的两端分别与两块挡液板（18）固定连接，所述箱体安装槽（3）的底面上设有与滑槽（19）相连通的安装孔（16），所述安装孔（16）置于滑槽（19）的中间位置且其内部滑动连接有压块（17），所述安装孔（16）和压块（17）密封连接，所述压块（17）的底部位于弹簧二（21）的一侧，所述压块（17）的顶部贯通安装孔（16）置于箱体安装槽（3）内，所述滑槽（19）的侧壁上设有与压块（17）的底部相匹配的侧开口（20），所述侧开口（20）位于弹簧二（21）的另一侧。

6.根据权利要求4所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述箱体（1）内部设有腔室（12），所述腔室（12）置于箱体安装槽（3）的侧面，所述水箱（13）固定在腔室（12）内，所述腔室（12）内固定有换热器（14），所述腔室（12）的侧壁上设有与换热器（14）相匹配的若干个散热孔（15），所述换热器（14）安装在水箱（13）的顶部且与水箱（13）内部相连通，所述水箱（13）内部安装有水泵，所述水箱（13）通过水泵和通道一（11）相连接。

7.根据权利要求6所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述环形冷却腔（7）的顶部安装有单向阀（22），所述换热器（14）和单向阀（22）管道连接，所述换热器（14）上设置有旋转雾化喷头，所述旋转雾化喷头安装在水箱（13）内部的顶面上，所述换热器（14）通过旋转雾化喷头和水箱（13）内部相连通。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述箱体安装槽（3）的开口处安装有盖板（2），所述盖板（2）和箱体安装槽（3）螺纹连接，所述盖板（2）上固定有与冷却管套（6）内部相匹配的固定块（4），所述固定块（4）上设有若干个接口通孔（5）。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池模组的水冷系统，其特征是，所述环形冷却腔（7）的内侧壁的材料为导热材料，所述环形冷却腔（7）的外侧壁的材料为隔热材料，所述环形冷却腔（7）的内侧壁上设置有散热翅片（27）。

10.一种锂电池模组的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，在箱体的腔室中安装好水箱和换热器，在水箱内装好水泵并注入适量的冷却液；

步骤二，在箱体的箱体安装槽中安装好若干个冷却管套并进行固定，让水箱通过水泵分别和每个冷却管套中的环形冷却腔进行接通，并在每个环形冷却腔的进液处安装开关装置；

步骤三，在每个环形冷却腔的出液处安装单向阀，并通过集流管道与换热器进行管道连接；

步骤四，在冷却管套中放入电池块，并将放有电池块的冷却管套上的开关装置打开，使这个冷却管套的环形冷却腔和水泵之间的通道打开，最后将不同的电池块之间进行正负极连接，完成安装。

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