CN112864448A - 电池单体、电池冷却系统及电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域,具体公开一种电池单体、电池冷却系统及电动汽车。本发明的电池单体包括壳体和电芯,电芯设置在壳体内,电芯的开口面朝向壳体的底面和顶面,壳体的底面的长度和宽度中的至少一个大于壳体的高度,壳体的侧面设置有第一极柱和第二极柱,第一极柱与电芯的第一极耳电连接,第二极柱与电芯的第二极耳电连接。本发明的电池单体散热效果好,使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池单体、电池冷却系统及电动汽车。
背景技术
当前,市场上的新能源纯电动汽车通过使用方形硬壳锂离子电池单体,多个电池单体一般通过站立式排列形成电池模组,电池单体内部的卷芯数量为一个或者多个,为了增大冷却效果,通常将电池单体内卷芯的开口面为冷却面,进而将冷却装置设置在电池模组的底部,以靠近卷芯的开口面。因此,电池冷却的时候以电池单体底面作为冷却界面,沿着开口面方向传递热量。
然而,由于站立式电池单体的高度较高,底部开口面的散热面相对电池单体的侧面较小,造成电池单体的底部和顶部温差较大,降低了电池单体的使用寿命,也降低电池模组的整体散热效果。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于,提供一种电池单体,其散热效果好,使用寿命长。
本发明实施例的另一个目的在于,提供一种电池冷却系统,其冷却效果好,使用寿命长。
本发明实施例的又一个目的在于,提供一种电动汽车,其温度均衡,使用寿命长。
为达此目的,本发明实施例采用以下技术方案:
第一方面,提供一种电池单体,包括壳体和电芯,所述电芯设置在所述壳体内,所述电芯的开口面朝向所述壳体的底面和顶面,所述壳体的底面的长度和宽度中的至少一个大于所述壳体的高度,所述壳体的侧面设置有第一极柱和第二极柱,所述第一极柱与所述电芯的第一极耳电连接,所述第二极柱与所述电芯的第二极耳电连接。
作为电池单体的一种优选方案,所述第一极柱和所述第二极柱在同一侧面。
作为电池单体的一种优选方案,所述电芯包括卷绕式电芯或叠片式电芯。
作为电池单体的一种优选方案,所述壳体内设置有至少一个所述电芯。
作为电池单体的一种优选方案,所述壳体的侧面设置有防爆阀。
第二方面,提供一种电池冷却系统,包括液冷板及所述电池单体,所述液冷板设置在所述电池单体的壳体的底面或顶面。
作为电池冷却系统的一种优选方案,两个或两个以上所述电池单体上下层叠设置,每相邻两个所述电池单体之间设置有一个所述液冷板。
作为电池冷却系统的一种优选方案,每相邻两个所述电池单体中,其中一个所述电池单体的所述第一极柱对应靠近另一个所述电池单体的所述第二极柱。
作为电池冷却系统的一种优选方案,所述液冷板的一个侧面设置有至少一个所述电池单体。
作为电池冷却系统的一种优选方案,所述液冷板侧面上的所述电池单体数量为至少两个时,每相邻两个所述电池单体中,其中一个所述电池单体的所述第一极柱对应靠近另一个所述电池单体的所述第二极柱。
第三方面,提供一种电动汽车,包括车体及所述电池冷却系统,所述电池冷却系统设置在所述车体上。
本发明实施例的有益效果为:
通过设置壳体和电芯来形成电池单体,其中,电芯设置在壳体内,电芯的开口面朝向壳体的底面和顶面,壳体的底面长度和宽度中的至少一个大于壳体(侧面)的高度,使得电芯的开口面所朝向的壳体底面和壳体顶面的面积大于壳体的侧面,将壳体底面或壳体顶面作为电池单体的冷却面,能够直接将电芯的极片开口朝向冷却面,能够增强电池单体的冷却效果。另外,壳体的侧面设置有第一极柱和第二极柱,第一极柱与电芯的第一极耳电连接,第二极柱与电芯的第二极耳电连接,以便于区分第一极柱和第二极柱的极性,将第一极柱和第二极柱分别与耗电设备电连接,能够消耗电池单体的电量。而且,电芯在高度方向上的传热路径小于电芯在长度方向上的传热路径,能够减少电池单体在高度方向上的温度不均衡程度,进一步提升散热效果和使用寿命。再者,本发明实施例的电池单体的壳体高度小于壳体长度和壳体宽度,能够减少电池单体对电动汽车中乘客舱的占用高度,进而提高电动汽车的乘客舱空间,提升乘客的乘坐舒适性。因此,本发明实施例的电池单体散热效果好,使用寿命长。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明一实施例提供的电池单体的分解结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的电池单体的俯视局部结构示意图。
图3为本发明另一实施例提供的电池单体的俯视局部结构示意图。
图4为本发明又一实施例提供的电池单体的俯视局部结构示意图。
图5为本发明一实施例提供的叠片式电芯的结构示意图。
图6为本发明另一实施例提供的电池单体的结构示意图。
图7为本发明一实施例提供的电池冷却系统的结构示意图。
图8为本发明另一实施例提供的电池冷却系统的结构示意图。
图中:
1、电池单体;11、壳体;12、电芯;121、第一极耳;122、第二极耳;13、第一极柱;14、第二极柱;15、防爆阀;2、液冷板。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域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。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参考图1,本发明实施例提供一种电池单体1,包括壳体11和电芯12,电芯12设置在壳体11内,电芯12的开口面朝向壳体11的底面和顶面,壳体11的底面的长度和宽度中的至少一个大于壳体11的高度,壳体11的侧面设置有第一极柱13和第二极柱14,第一极柱13与电芯12的第一极耳121电连接,第二极柱14与电芯12的第二极耳122电连接。
本发明实施例通过设置壳体11和电芯12来形成电池单体1,其中,电芯12设置在壳体11内,电芯12的开口面朝向壳体11的底面和顶面,壳体11的底面长度和宽度中的至少一个大于壳体11(侧面)的高度,使得电芯12的开口面所朝向的壳体11底面和壳体11顶面的面积大于壳体11的侧面,将壳体11底面或壳体11顶面作为电池单体1的冷却面,能够直接将电芯12的极片开口朝向冷却面,能够增强电池单体1的冷却效果。另外,壳体11的侧面设置有第一极柱13和第二极柱14,第一极柱13与电芯12的第一极耳121电连接,第二极柱14与电芯12的第二极耳122电连接,以便于区分第一极柱13和第二极柱14的极性,将第一极柱13和第二极柱14分别与耗电设备电连接,能够消耗电池单体1的电量。而且,电芯12在高度方向上的传热路径小于电芯12在长度方向上的传热路径,能够减少电池单体1在高度方向上的温度不均衡程度,进一步提升散热效果和使用寿命。再者,本发明实施例的电池单体1的壳体11高度小于壳体11长度和壳体11宽度,能够减少电池单体1对电动汽车中乘客舱的占用高度,进而提高电动汽车的乘客舱空间,提升乘客的乘坐舒适性。因此,本发明实施例的电池单体1散热效果好,使用寿命长。
特别地,壳体11的底面长度不等于壳体11的底面宽度,以实现壳体11的扁平外观效果。
在一个实施例中,参考图1,将第一极柱13和第二极柱14设置在同一侧面,便于将多个电池单体1进行串联或并联,能够减少连接电池单体1的电连接件或导线的使用量。
在另一个实施例中,参考图2和图5,电芯12包括卷绕式电芯12或叠片式电芯12,卷绕式电芯12为一个极片卷绕而成,能够减少极片的裁切工艺,而叠片式电芯12是多个极片层叠而成,能够减少极片的占用体积,进一步减小电池单体1的体积。具体的类型选用按实际使用而定,本实施例不作具体限定。
本实施例中,电芯12的开口面可以是卷绕式电芯12中单个极片卷绕时极片边缘形成的端面,也可以是叠片式电芯12中多个极片重叠时极片边缘形成的端面,将电芯12的开口面设置为冷却面的目的是:让多个极片重叠的边缘所在的端面对外界环境导出更多的热量,使得极片能够同时并均匀导出热量,减少散热不均的风险。
在另一个实施例中,参考图2、图3、图4和图5,壳体11内设置有至少一个电芯12,能够根据实际使用需求组合不同容量的电芯12。在壳体11内设置有多个电芯12且电芯12为卷绕式电芯12时,卷绕式电芯12的卷绕尺寸得到了减少,能够提高电芯12的卷绕速度,而且电芯12被电解液浸润得更充分,能够降低电极和电解液的界面阻抗,提高电池单体1的电化学性能。
可选地,参考图1,壳体11的侧面设置有防爆阀15,防爆阀15能够为电池单体1及时泄压,比如是泄出过热电解液或气体,降低电池单体1过热爆炸的风险。
优选地,参考图6,壳体11的高度为H,H≤100mm,以避免占用过多电动汽车的乘客舱体积。在电池单体1只有一层时,能够减少组成电池模组的零件。
参考图7,本发明实施例还提供一种电池冷却系统,包括液冷板2及上述任一项实施例的电池单体1,液冷板2设置在电池单体1的壳体11的底面或顶面。
本实施例通过设置液冷板2在电池单体1的壳体11的底面或顶面,能够提高液冷板2对电池单体1的降温效果,每个电池单体1所形成的电池模组和电池冷却系统可以获得更均匀的温度梯度分布,有利于提高提高电池单体1的一致性和使用寿命。本实施例中的电池单体1可以与上述实施例的电池单体1拥有同样的结构及达到同样的效果,本实施例不再赘述。
特别地,参考图8,两个或两个以上电池单体1上下层叠设置,每相邻两个电池单体1之间设置有一个液冷板2,本实施例通过设置一个液冷板2来同时对两个电池单体1进行降温,在保证对电池单体1的冷却效率的同时,也减少液冷板2的使用量。
优选地,电池单体1的层数为3层以下。
可选地,参考图8,每相邻两个电池单体1中,其中一个电池单体1的第一极柱13对应靠近另一个电池单体1的第二极柱14,以便于将多个电池单体1进行串联或并联,也能够进一步减少连接电池单体1的电连接件或导线的使用量。
另外,参考图7,液冷板2的一个侧面设置有至少一个电池单体1,通过液冷板2来对多个电池单体1辅助定位,提高每个电池单体1之间的连接稳定性。同时,通过一个液冷板2同时对多个电池单体1进行冷却降温,在保证对电池单体1的冷却效率的同时,也能够进一步减少液冷板2的使用量。
进一步地,参考图8,液冷板2侧面上的电池单体1数量为至少两个时,每相邻两个电池单体1中,其中一个电池单体1的第一极柱13对应靠近另一个电池单体1的第二极柱14,在将多个电池单体1进行串联或并联时,能够更进一步减少连接电池单体1的电连接件或导线的使用量。再者,电池单体1之间串联时,不需要考虑每个电池单体1的正负极位置不同的因素而进行交错摆放,能够将每个电池单体1按顺序电连接,降低了成组工艺的复杂性。
优选地,参考图7,电池单体1在液冷板2的侧面上能够形成纵向排练和横向排练,纵向排练的长度范围为A,900mm≤A≤1300mm,横向排列的长度范围为B,1200mm≤B≤2000mm。
特别地,本发明实施例还提供一种电动汽车,包括车体及上述任一项实施例的电池冷却系统,电池冷却系统设置在车体上。使得车体上的电池单体1能够获得均匀散热,延长使用寿命,进而保证电动汽车的充沛动力和驾驶里程。本实施例中的电池单体1可以与上述实施例的电池单体1拥有同样的结构及达到同样的效果,同样地,本实施例中的电池冷却系统可以与上述实施例的电池冷却系统拥有同样的结构及达到同样的效果,本实施例不再赘述。
于本文的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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”、“第三”,仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种电池单体,其特征在于,包括壳体和电芯,所述电芯设置在所述壳体内,所述电芯的开口面朝向所述壳体的底面和顶面,所述壳体的底面的长度和宽度中的至少一个大于所述壳体的高度,所述壳体的侧面设置有第一极柱和第二极柱,所述第一极柱与所述电芯的第一极耳电连接,所述第二极柱与所述电芯的第二极耳电连接。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述第一极柱和所述第二极柱在同一侧面。
3.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述电芯包括卷绕式电芯或叠片式电芯。
4.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述壳体内设置有至少一个所述电芯。
5.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述壳体的侧面设置有防爆阀。
6.一种电池冷却系统,其特征在于,包括液冷板及权利要求1至5任一项所述的电池单体,所述液冷板设置在所述电池单体的壳体的底面或顶面。
7.根据权利要求6所述的电池冷却系统,其特征在于,两个或两个以上所述电池单体上下层叠设置,每相邻两个所述电池单体之间设置有一个所述液冷板。
8.根据权利要求6所述的电池冷却系统,其特征在于,每相邻两个所述电池单体中,其中一个所述电池单体的所述第一极柱对应靠近另一个所述电池单体的所述第二极柱。
9.根据权利要求6所述的电池冷却系统,其特征在于,所述液冷板的一个侧面设置有至少一个所述电池单体。
10.根据权利要求9所述的电池冷却系统,其特征在于,所述液冷板侧面上的所述电池单体数量为至少两个时,每相邻两个所述电池单体中,其中一个所述电池单体的所述第一极柱对应靠近另一个所述电池单体的所述第二极柱。
11.一种电动汽车,其特征在于,包括车体及权利要求6至10任一项所述的电池冷却系统,所述电池冷却系统设置在所述车体上。
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