CN112510297B - 一种电动汽车电池保温结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池保温结构，所述电池包括外壳体、设置在外壳体内的电池模组，在电池模组下侧设有液冷水管组，液冷水管组通过进、出水管接头与冷却源相连接，在外壳体底部边缘设有用于支撑电池模组的支撑梁，所述液冷水管组包括并排设置的液冷水管和用于提升液冷水管抗弯强度的加强构件，液冷水管组上侧与电池模组下侧面紧密贴合，液冷水管组下侧与外壳体之间具有隔热空隙，加强构件包括贴靠在支撑梁上的支撑凸起。本发明既可有效地提升液冷水管与外壳体之间的隔热效果，避免在液冷水管与外壳体之间产生热量传导，又可确保液冷水管与电池模组之间的紧密贴合，从而提升对电池的保温效果。

Description

一种电动汽车电池保温结构

技术领域

本发明属于电动汽车制造技术领域，具体涉及一种电动汽车电池保温结构。

背景技术

对于电动汽车而言，其中的锂离子电池是关键的零部件，为汽车供电的锂离子电池通常包括金属的外壳体、设置在外壳体内的电池模组。我们知道，锂离子电池在充放电过程中会产生发热现象，而锂离子电池对环境温度又比较敏感，锂离子电池适合的使用温度一般为0℃~45℃，温度太低会导致放电容量减小，温度太高会使电池发生内短路引起爆炸。为此，人们通常会给锂离子电池设置相应的保温结构，当电池温度较低时，会给电池加热；当电池温度较高时，则会给电池冷却降温，以便使电池始终保持在合适的工作温度范围内，提高电池的放电容量，避免出现安全事故。

在现有技术中，保温结构通常包括设置在电池模组下侧的液冷水管、可提供冷却液的冷却源，液冷水管通常采用口琴管制成，液冷水管通过进、出水管接头与冷却源相连接。当电池需要冷却时，冷却源输出低温的冷却液，冷却液进入液冷水管内，从而可对电池模组进行降温冷却；当电池需要升温时，冷却源输出高温的冷却液，冷却液进入液冷水管内，从而可对电池模组进行加热升温，进而使电池始终工作在合适的温度范围内。

为了避免液冷水管与外壳体之间产生热量交换、从而降低液冷水管的保温效果，人们通常会在液冷水管与外壳体的底面之间设置一层保温棉，一方面，可有效地隔绝液冷水管与外壳体之间的热量交换，另一方面，可对液冷水管进行良好的支撑，以避免液冷水管的中部因向下弯曲变形而与电池模组之间产生间隙，从而确保液冷水管与外壳体之间可形成良好的热量交换。

但是上述结构仍然存在如下缺陷：首先，由于保温棉材料具有一定的弹性，也就是说，保温棉对液冷水管可提供弹性支撑。受到保温棉弹性的限制，当液冷水管产生一定的弧形弯曲变形时，保温棉无法将液冷水管有效地顶起，也就是说，保温棉无法对液冷水管起到“校直”的效果，因此，无法确保液冷水管始终紧密贴靠电池模组。其次保温棉虽然具有良好的隔热效果，但是，由于保温棉与液冷水管和外壳体底壁之间均同时充分贴合、接触，因此，液冷水管与外壳体之间还是会通过保温棉产生一定的热量传递，从而影响保温结构的整体保温效果。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种电动汽车电池保温结构，既可有效地提升液冷水管与外壳体之间的隔热效果，避免在液冷水管与外壳体之间产生热量传导，又可确保液冷水管与电池模组之间的紧密贴合，从而提升对电池的保温效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动汽车电池保温结构，所述电池包括外壳体、设置在外壳体内的电池模组，在电池模组下侧设有液冷水管组，液冷水管组通过进、出水接头与冷却源相连接，在外壳体底部边缘设有用于支撑电池模组的支撑梁，所述液冷水管组包括并排设置的液冷水管和用于提升液冷水管抗弯强度的加强构件，液冷水管组上侧与电池模组下侧面紧密贴合，液冷水管组下侧与外壳体之间具有隔热空隙，加强构件包括贴靠在支撑梁上的支撑凸起。

首先，本发明的液冷水管组包括用于提升液冷水管抗弯强度的加强构件，从而可有效提升液冷水管的抗弯强度，避免液冷水管中部产生弧形弯曲，确保液冷水管组与电池模组下侧面之间有效贴合。特别是，通过加强构件提升液冷水管的抗弯强度，从而可省去用于支撑的保温棉，既有利于节省成本，并且可在液冷水管组下侧与外壳体之间形成隔热空隙，通过空气隔热，有效地避免液冷水管与外壳体之间的热量传递。

可以理解的是，当我们去除了液冷水管下侧的保温棉后，有利于降低整个电池组的高度，从而方便电池组在汽车上的布置。

作为优选，所述加强构件包括支撑板，所述液冷水管焊接在支撑板的下侧，在支撑板的左右两侧分别间隔地设有若干圆形且向下凸起的所述支撑凸起。

本发明将液冷水管与支撑板焊接在一起而形成一个整体结构，从而可有效地提升液冷水管组的整体强度和刚性，避免液冷水管组因弧形弯曲变形而与电池模组之间产生缝隙。可以理解的是，此时的液冷水管组中的支撑板可与电池模组的整个下侧面形成充分有效地贴合，而液冷水管则可与支撑板之间形成可靠的连接。也就是说，液冷水管可通过支撑板与电池模组形成有效的热量传递。

特别是，位于支撑板下侧的液冷水管可位于外壳体底部的支撑梁之间的空间内，从而可充分利用外壳体底部的空间，无需额外增加整个电池的高度。

作为优选，所述加强构件包括支撑板，所述支撑板包括左右两侧的侧板、连接在左右侧板之间的凹陷，从而使支撑板在左右方向上弯折成中间下凹的倒几字形，所述液冷水管焊接在支撑板上侧的凹陷内，在支撑板的左右两侧板与电池模组之间设有保温棉，在支撑板的左右侧板上分别间隔地设有若干圆形且向下凸起的所述支撑凸起。

需要说明的是，倒几字形的支撑板可方便地通过钣金工艺加工制成，而支撑板中间的凹陷可位于外壳体底部的支撑梁之间的空间内，从而可充分利用外壳体底部的空间。由于液冷水管位于支撑板的上侧，因此，电磁模组可与液冷水管直接贴合而传递热量，有利于提高传热效率。

可以理解的是，支撑板凹陷的深度应与液冷水管的高度相一致，以便使液冷水管与电池模组可靠贴合，并且电池模组可承压在支撑板两侧的侧板上。为此，本发明在支撑板的左右两侧板与电池模组之间设有保温棉，从而可使侧板与电池模组之间形成弹性支撑，避免因液冷水管、支撑板的尺寸误差造成液冷水管与电池模组之间产生缝隙、或者电池模组承压在液冷水管上，有利于确保液冷水管与电池模组之间的可靠贴合。

作为优选，所述支撑板焊接液冷水管部分为向上凸起的球面，支撑板的球面半径在12m-13m之间。

球面半径在12m-13m之间的支撑板具有拱桥效应，焊接在支撑板上的液冷水管同样地形成中间高周围低的状态，当电池模组安装到液冷水管组上时，液冷水管组的中间先与电池模组贴合，在重力作用下，支撑板会向下弹性变形而展平，此时的液冷水管组与电池模组的下侧面形成有效的弹性贴合。

当支撑板的球面半径小于12m时，会使支撑板的中间凸起处与周边之间形成过大的高度差，从而增加支撑板展平所需的作用力，进而导致液冷水管组的周边与电池模组之间容易产生缝隙。当支撑板的球面半径大于13m时，会使支撑板的中间凸起处与周边之间形成的高度差过小，此时的制成接近平面，难以确保整个液冷水管组与电池模组下侧面形成可靠的弹性贴合。

作为优选，在液冷水管组下侧与外壳体之间设有弹性支撑结构，所述弹性支撑结构包括若干间隔设置的支撑弹簧，支撑弹簧上端抵压液冷水管组，下端抵压外壳体。

支撑弹簧可对液冷水管组形成多点弹性支撑，从而确保液冷水管组与电池模组下侧面形成可靠的弹性贴合。可以理解的是，由于液冷水管组中间部分向下弧形弯曲变形量较小，相应地，每个支撑弹簧的压缩量差异较小，因此，可确保每个支撑弹簧的弹力基本保持相同，进而使液冷水管组与电池模组下侧面形成均衡的弹性贴合。

作为优选，在液冷水管组下侧与外壳体之间设有弹性支撑结构，所述弹性支撑结构包括一个恒压油缸、若干竖直地设置在外壳体上的支撑油缸，支撑油缸向上伸出的活塞杆设有抵压液冷水管组的压片，支撑油缸的工作腔通过管路与恒压油缸的工作腔相连通，所述恒压油缸包括缸体，缸体的一端为固定设置的底盖，另一端为可拆卸的端盖，缸体内设有活塞，从而在活塞和底盖之间形成具有液压油的恒压工作腔、在活塞和端盖之间形成保压腔，在保压腔内设有保压弹簧，所述保压弹簧一端抵压活塞，另一端抵压端盖。

在本方案中，我们用恒压油缸替代支撑弹簧。可以理解的是，由于液压油具有不可压缩的特点，因此，可确保每个恒压油缸对液冷水管组形成可靠的支撑。

特别是，各恒压油缸的工作腔通过管路与一个支撑油缸的工作腔相连通，也就是说，各恒压油缸的工作腔和支撑油缸的恒压工作腔是相互联通的。这样，所有的恒压油缸所形成的液压支撑力是相同的，因而可使液冷水管组与电池模组下侧面形成完全均匀的支撑和弹性贴合。

特别是，保压油缸的保压腔内设有保压弹簧，从而可对活塞形成一个压力，使保压油缸的保压工作腔形成一个统一的压力。当液冷水管组对恒压油缸的活塞的作用力增大时，保压工作腔的压力增加，活塞即可克服保压弹簧的弹力而向端盖一侧移动，从而实现对液冷水管组的弹性支撑

作为优选，所述保压腔内设有可移动的调节压板，调节压板的中心设有可转动的导向杆，所述保压弹簧套设在调节压板和活塞之间的导向杆上，导向杆靠近端盖一侧设有抵压调节压板的法兰盘，所述端盖中心设有调节螺孔，导向杆的外端伸出调节螺孔并与调节螺孔螺纹连接，导向杆伸出调节螺孔的外端设有内接的正多边形转动头。

导向杆内端穿过调节压板，从而可对保压弹簧起到导向定位作用，避免保压弹簧在受到挤压时弯曲变形；而导向杆的外端螺纹连接在短杆的调节螺孔上。因此，我们可通过转动头转动导向杆，从而改变导向杆位于保压腔内的深度，导向杆通过法兰盘推动调节压板移动，进而调节保压弹簧的预压缩量，以调节保压油缸的保压腔的工作压力。

因此，本发明具有如下有益效果：既可有效地提升液冷水管与外壳体之间的隔热效果，避免在液冷水管与外壳体之间产生热量传导，又可确保液冷水管与电池模组之间的紧密贴合，从而提升对电池的保温效果。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的另一种结构示意图。

图3是液冷水管组下侧设置弹性支撑结构的一种结构示意图。

图4是液冷水管组下侧设置弹性支撑结构的另一种结构示意图。

图5是图4中的弹性支撑结构的一种结构示意图。

图6是图4中的弹性支撑结构的另一种结构示意图。

图中：1、外壳体 2、电池模组 3、液冷水管组 31、液冷水管 4、支撑板 41、支撑凸起 5、支撑弹簧 6、恒压油缸 61、缸体 62、底盖 63、端盖 64、保压弹簧 65、调节压板 66、导向杆 661、法兰盘 662、转动头 67、活塞 7、支撑油缸 71、压片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种电动汽车电池保温结构，主要用于对电动汽车的锂离子电池进行冷却或加温，以使电池工作在合适的温度范围内。具体地，电池包括外壳体1、设置在外壳体内的电池模组2，在外壳体底部边缘设有用于支撑电池模组的支撑梁11，在电池模组下侧设置液冷水管组3，液冷水管组包括并排设置的液冷水管31和用于提升液冷水管抗弯强度的加强构件，液冷水管包括中间的口琴管和连接在口琴管前后两端的集流体，集流体上设有进水接头和出水接头，液冷水管组通过进、出水接头与一个冷却源（图中未示出）相连接，液冷水管组上侧与电池模组下侧面紧密贴合，液冷水管组下侧与外壳体之间具有隔热空隙，加强构件包括贴靠在支撑梁上的支撑凸起。

电池在充放电时，冷却源可根据电磁模组的温度输出相应温度的液体，当冬季环境温度较低、并且电池刚开始需要放电时，冷却源输出高温的液体，液体进入液冷水管内，并将热量传递给电池模组，从而使电池模组升温至合适的工作温度范围内，有效地提升电池模组的放电容量和放电性能。当夏季环境温度较高、或者电池经过一定时间的放电而温度上升至超过最佳工作温度时，冷却源输出低温的液体，液体进入液冷水管内，并吸收电池模组的热量，从而使电池模组保持在合适的工作温度范围内，有效地提升电池模组的放电容量和放电性能。

当然，我们可在液冷水管组和电池模组之间设置导热硅胶，以提升传热效率。

此外，由于液冷水管组包括用于提升液冷水管抗弯强度的加强构件，从而可有效提升液冷水管的抗弯强度，避免液冷水管中部因重力作用而产生向下的弧形弯曲，确保液冷水管组与电池模组下侧面之间有效贴合，并且可省去用于支撑液冷水管的保温棉，以节省成本，并且可在液冷水管组下侧与外壳体之间形成隔热空隙，通过空气隔热，有效地避免液冷水管与外壳体之间的热量传递。当然，在去除了液冷水管下侧的保温棉后，可降低整个电池组的高度，从而方便电池组在汽车上的布置。

还有，液冷水管组包括贴靠在支撑梁上的支撑凸起41，而电池模组是设置在液冷水管组上侧的，也就是说，电池模组连同液冷水管组使依靠支撑凸起支承在支撑梁上的，从而可显著地减小电池模组连同液冷水管组与外壳体的接触面积，减少相互之间的热量传递。

作为一种优选方案，加强构件包括铝制的支撑板4，液冷水管焊接在支撑板的下侧，液冷水管与支撑板焊接成一个整体结构后，可有效地提升液冷水管组的整体强度和刚性，避免液冷水管组因弧形弯曲变形而与电池模组之间产生缝隙，此时的液冷水管组中的支撑板可与电池模组的整个下侧面形成充分有效地贴合，而液冷水管则可与支撑板之间形成可靠的连接。由于液冷水管位于外壳体底部的支撑梁之间的空间内，从而可充分利用外壳体底部的空间，无需额外增加整个电池的高度。此外，在支撑板的左右两侧通过钣金冲压工艺成型出间隔布置的若干圆形且向下凸起的所述支撑凸起，以方便加工制造。

作为另一种优选方案，如图2所示，加强构件包括铝制的支撑板，支撑板包括左右两侧的侧板、连接在左右侧板之间U形的凹陷，从而使支撑板在左右方向上弯折成中间下凹的倒几字形，而液冷水管则焊接在支撑板上侧的凹陷内。由于液冷水管位于支撑板的上侧，因此，电磁模组可与液冷水管直接贴合而传递热量，有利于提高传热效率。此外，在支撑板的左右侧板上通过钣金冲压工艺分别成型出间隔布置的若干圆形且向下凸起的所述支撑凸起，以方便加工制造。

可以理解的是，支撑板凹陷的深度应与液冷水管的高度相一致，以便使液冷水管与电池模组可靠贴合，并且电池模组可承压在支撑板两侧的侧板上。

另外，我们可在支撑板的左右侧板与电池模组之间设置一层保温棉，从而可使侧板与电池模组之间形成弹性支撑，避免因液冷水管、支撑板的尺寸误差造成液冷水管与电池模组之间产生缝隙、或者电池模组承压在液冷水管上，有利于确保液冷水管与电池模组之间的可靠贴合。

进一步地，我们可使支撑板焊接液冷水管部分为向上凸起的球面，并将支撑板的球面半径控制在12m-13m之间，以使支撑板形成拱桥效应，焊接在支撑板上的液冷水管同样地形成中间高周围低的状态。当电池模组安装到液冷水管组上时，液冷水管组的中间先与电池模组贴合，在电池模组重力作用下，支撑板会向下弹性变形而展平，此时的液冷水管组与电池模组的下侧面形成有效的弹性贴合。

也就是说，我们先使支撑板形成向上的预变形，以抵消安装电池模组后乡下的变形。

或者，如图3所示，我们也可在液冷水管组下侧与外壳体之间的空隙内设有弹性支撑结构，弹性支撑结构包括若干间隔设置的支撑弹簧5，支撑弹簧上端抵压液冷水管组，下端抵压外壳体，从而对液冷水管组形成多点弹性支撑，以确保液冷水管组与电池模组下侧面形成可靠的弹性贴合。可以理解的是，由于液冷水管组中间部分向下弧形弯曲变形量较小，相应地，每个支撑弹簧的压缩量差异较小，因此，可确保每个支撑弹簧的弹力基本保持相同，进而使液冷水管组与电池模组下侧面形成均衡的弹性贴合。

当然，我们可使设置在液冷水管组中间部分的支撑弹簧多于设置在液冷水管组周围部分的支撑弹簧。

另外，如图4、图5所示，弹性支撑结构也可包括一个恒压油缸6、若干竖直地设置在外壳体底面上的支撑油缸7，支撑油缸向上伸出的活塞杆设置抵压液冷水管组的压片71，以便增加与液冷水管组的接触面积，形成对液冷水管组的有效支撑。此外，各支撑油缸的工作腔通过管路与恒压油缸的工作腔相连通，恒压油缸包括缸体61，缸体的一端为固定设置的底盖62，另一端为可拆卸的端盖63，缸体内设有活塞67，从而在活塞和底盖之间形成具有液压油的恒压工作腔、在活塞和端盖之间形成保压腔。另外，在保压腔内设置保压弹簧64，所述保压弹簧一端抵压活塞，另一端抵压端盖。

由于液压油具有不可压缩的特点，因此，可确保每个恒压油缸对液冷水管组形成可靠的支撑。由于各恒压油缸的工作腔通过管路与一个支撑油缸的工作腔相连通，也就是说，各恒压油缸的工作腔和支撑油缸恒压的工作腔是相互联通的。这样，所有的恒压油缸所形成的液压支撑力是相同的，因而可避免液冷水管组因受力过大而损坏，并使液冷水管组与电池模组下侧面形成完全均匀的支撑和弹性贴合。

特别是，保压油缸保压腔内的保压弹簧可对活塞形成一个压力，使保压油缸的保压工作腔形成一个统一的压力。当液冷水管组对恒压油缸的活塞的作用力增大时，保压工作腔的压力增加，活塞即可克服保压弹簧的弹力而向端盖一侧移动，从而实现对液冷水管组的弹性支撑

优选地，如图6所示，我们还可在保压腔内设置可移动的调节压板65，调节压板的中心设置可转动的导向杆66，导向杆穿透调节压板，保压弹簧套设在调节压板和活塞之间的导向杆上，而位于调节压板和端盖之间的导向杆上设有抵压调节压板的法兰盘661，在端盖的中心设有调节螺孔，导向杆的外端伸出调节螺孔并与调节螺孔螺纹连接，在导向杆伸出调节螺孔的外端设有内接的正多边形转动头662。

由于导向杆内端穿过调节压板，因而可对保压弹簧起到导向定位作用，避免保压弹簧在受到挤压时弯曲变形；而导向杆的外端螺纹连接在短杆的调节螺孔上。因此，我们可用扳手等工具通过转动头带动导向杆正向或反向转动，从而改变导向杆位于保压腔内的深度，导向杆通过法兰盘推动调节压板移动，进而调节保压弹簧的预压缩量，以调节保压油缸的保压腔的工作压力。

Claims (5)

1.一种电动汽车电池保温结构，所述电池包括外壳体、设置在外壳体内的电池模组，在电池模组下侧设有液冷水管组，液冷水管组通过进、出水接头与冷却源相连接，其特征是，在外壳体底部边缘设有用于支撑电池模组的支撑梁，所述液冷水管组包括并排设置的液冷水管和用于提升液冷水管抗弯强度的加强构件，液冷水管组上侧与电池模组下侧面紧密贴合，液冷水管组下侧与外壳体之间具有隔热空隙，加强构件包括贴靠在支撑梁上的支撑凸起，所述加强构件包括支撑板，所述支撑板包括左右两侧的侧板、连接在左右侧板之间的凹陷，从而使支撑板在左右方向上弯折成中间下凹的倒几字形，所述液冷水管焊接在支撑板上侧的凹陷内，在支撑板的左右两侧板与电池模组之间设有保温棉，在支撑板的左右侧板上分别间隔地设有若干圆形且向下凸起的所述支撑凸起，在液冷水管组下侧与外壳体之间设有弹性支撑结构，所述弹性支撑结构包括一个恒压油缸、若干竖直地设置在外壳体上的支撑油缸，支撑油缸向上伸出的活塞杆设有抵压液冷水管组的压片，支撑油缸的工作腔通过管路与恒压油缸的工作腔相连通，所述恒压油缸包括缸体，缸体的一端为固定设置的底盖，另一端为可拆卸的端盖，缸体内设有活塞，从而在活塞和底盖之间形成具有液压油的恒压工作腔、在活塞和端盖之间形成保压腔，在保压腔内设有保压弹簧，所述保压弹簧一端抵压活塞，另一端抵压端盖。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池保温结构，其特征是，所述加强构件包括支撑板，所述液冷水管焊接在支撑板的下侧，在支撑板的左右两侧分别间隔地设有若干圆形且向下凸起的所述支撑凸起。

3.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车电池保温结构，其特征是，所述支撑板焊接液冷水管部分为向上凸起的球面，支撑板的球面半径在12m-13m之间。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池保温结构，其特征是，在液冷水管组下侧与外壳体之间设有弹性支撑结构，所述弹性支撑结构包括若干间隔设置的支撑弹簧，支撑弹簧上端抵压液冷水管组，下端抵压外壳体。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池保温结构，其特征是，所述保压腔内设有可移动的调节压板，调节压板的中心设有可转动的导向杆，所述保压弹簧套设在调节压板和活塞之间的导向杆上，导向杆靠近端盖一侧设有抵压调节压板的法兰盘，所述端盖中心设有调节螺孔，导向杆的外端伸出调节螺孔并与调节螺孔螺纹连接，导向杆伸出调节螺孔的外端设有内接的正多边形转动头。

Images