CN113471604A - 一种动力电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种动力电池包，包括电池托盘及箱盖，电池托盘与箱盖围成的容纳空间内安装有若干个第一电池模组及第二电池模组，若干第一电池模组及第二电池模组在容纳空间内呈水平并列式排布，相邻两个第一电池模组之间设置有一个第二电池模组，容纳空间设置有液冷系统，液冷系统包括若干液冷板，液冷板呈U型结构，各液冷板分别套设在第一电池模组外侧面上，液冷板一面与第二电池模组侧面向贴合，各液冷板的两自由端分别连接有进液管及出液管，各进液管及出液管分别通过液冷管头进行并联。本发明液冷板及电池模组相互之间紧凑排布，在保证所有电池模组的温差均衡性的前提下，有效地提高动力电池包的能量密度和有效热管理。

Description

一种动力电池包
技术领域
本发明涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种动力电池包。
背景技术
相关技术中，动力电池包在大电流充放电过程中，电池内部会积聚大量的热，如果热量不及时加以控制，电池模组的温度会急剧升高。尤其是大容量电池模组，其能量密度更大、放热量更高，容易导致热失控，使得电池出现释放气体、冒烟、漏液等问题，甚至可能会引起电池燃烧、爆炸等。
传统的动力电池包通常采用液冷系统对电池模组中的单体电池进行单一的热管理，由此，单体电池分别安装液冷系统，导致整个电池包体积庞大，电池包的整体能量密度降低，不利于电池模组的轻量化和紧凑化。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种动力电池包，来解决现有技术中电池包存在的液冷系统结构复杂，导致电池包体积庞大，电池包能量密度低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种动力电池包，包括电池托盘及安装在电池托盘上的箱盖，电池托盘与箱盖围成的容纳空间内安装有若干个第一电池模组及第二电池模组，若干所述第一电池模组及第二电池模组在容纳空间内呈水平并列式排布，相邻两个第一电池模组之间设置有一个第二电池模组，所述容纳空间设置有液冷系统，所述液冷系统包括若干液冷板，所述液冷板的数量与第一电池模组的数量相等，所述液冷板呈U型结构，各所述液冷板分别套设在第一电池模组外侧面上，液冷板一面与第二电池模组侧面向贴合，且各所述液冷板的自由端开口方向一致，各所述液冷板的两自由端分别连接有进液管及出液管，各所述进液管及出液管分别通过液冷管头进行并联。
在上述技术方案，所述第一电池模组总数量比第二电池模组的总数量多一个，所述第一电池模组及第二电池模组结构相同，均包括模组壳体和设在所述模组壳体内的至少一个单体电池，所述至少一个单体电池沿模组壳体长度方向呈水平线性排布，若干第一电池模组及第二电池模组分别沿其宽度方向呈并联式水平排布。
在上述技术方案，优选的，所述第一电池模组与相邻的第二电池模组之间的间隙与液冷板的厚度相适配，且第一电池模组与相邻的第二电池模组之间通过连接件进行锁紧。
在上述技术方案，优选的，所述液冷板包括U型壳体，所述U型壳体内具有流体腔室，所述流体腔室沿其流动方向设置有若干翅片。
进一步，优选的，所述翅片呈波浪形结构。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述液冷系统还包括连接套及固定件，所述液冷板的两个自由端分别与连接套进行密封连接，所述连接套与固定件固定连接，固定件与第一电池模组上的模组壳体固定连接；连接套插接于液冷板自由端并通过真空钎焊进行连接，连接套内设置有与流体腔室相连通的空腔，所述连接套侧壁设置有与空腔相连接的管接头，所述管接头用于与进液管或出液管相连接。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述电池托盘内底部固定设置有加热片，所述第一电池模组及第二电池模组固定在电池托盘内，且第一电池模组及第二电池模组的底面与加热片相贴合。
优选的，所述电池托盘与箱盖之间通过密封件进行密封连接。
优选的，所述液冷管头安装在电池托盘侧壁，电池托盘侧壁还固定安装有电气模块。
本发明的相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明公开的动力包电池，通过在电池托盘与箱盖围成的容纳空间内水平并列式排布若干个第一电池模组及第二电池模组，且相邻两个第一电池模组之间设置有一个第二电池模组，通过在每个第一电池模组外侧面分别套设U型结构的液冷板，并使液冷板的一面与第二电池模组侧面向贴合，由此，使得液冷板及电池模组相互之间紧凑排布，液冷系统体积轻便，结构简单，较少的占用了电池包容纳空间，可以利用有限数量的液冷板对所有电池模进行同步冷却，在保证所有电池模组的温差均衡性的前提下，有效地提高动力电池包的能量密度和有效热管理。
(2)通过第一电池模组总数量比第二电池模组的总数量多1个，同时液冷板数量与第一电池模组数量一致，相邻两个第一电池模组之间设置一个第二电池模组，且每个第一电池模组外侧均套设一个液冷板，利用第一电池模组上的液冷板可以对第二电池模组侧壁进行贴合，从而保证在有限液冷板数量设置下，所有的电池模组侧面都形成液冷板的贴合结构，满足电池模组充放电时的温度冷却效果，每组电池模组都能满足均匀散热结构设计要求，确保了所有电池模组的温差均衡性。
(3)各液冷板的两自由端分别连接有进液管及出液管，各进液管及出液管分别通过液冷管头进行并联进液管及出液管分别通过液冷管头进行并联，由此，实现每个液冷板进液及出液流速一致，保证了各电池模组的温差均衡性。
(4)液冷板中的翅片采用波浪形结构，提高了接触面积；由于翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，可以达到较高的换热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的动力电池包的立体结构示意图；
图2为本发明公开的动力电池包的分解示意图；
图3为本发明公开的电池模组、电池托盘及液冷系统的装配结构示意图；
图4为本发明公开的电池模组与液冷系统的装配结构示意图；
图5为本发明公开的电池模组的立体结构示意图；
图6为本发明公开的液冷系统的立体结构示意图；
图7为本发明公开的液冷板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，结合图2-4，本发明实施例公开了一种动力电池包，包括电池托盘1及安装在电池托盘1上的箱盖2，在本实施例中，电池托盘1采用托盘方式进行箱体结构设计满足箱体强度降低箱体质量实现轻量化，同时在可操作性比传统工艺有较大的提升，箱盖2采用PCM吸塑材料比传统金属材料在轻量化上有较大的提升，从而提高动力电池包的能量密度和电动汽车的续航里程。电池托盘1与箱盖2围成的容纳空间内安装有若干个第一电池模组3及第二电池模组4，若干第一电池模组3及第二电池模组4在容纳空间内呈水平并列式排布，第一电池模组3及第二电池模组4分别通过螺栓固定在电池托盘1的内槽中，若干第一电池模组3及第二电池模组4通过电连接排串联或并联。在位置排布上，相邻两个第一电池模组3之间设置有一个第二电池模组4，具体的，第一电池模组3与第二电池模组4的数量总和为奇数，容纳空间设置有液冷系统5，液冷系统5包括若干液冷板51，液冷板51的数量与第一电池模组3的数量相等，液冷板51呈U型结构，各液冷板51分别套设在第一电池模组3外侧面上，液冷板51一面与第二电池模组4侧面向贴合，且各液冷板51的自由端开口方向一致，各液冷板51的两自由端分别连接有进液管52及出液管53，各进液管52 及出液管53分别通过液冷管头54进行并联。
采用上述技术方案，通过在电池托盘1与箱盖2围成的容纳空间内水平并列式排布若干个第一电池模组3及第二电池模组4，且相邻两个第一电池模组3 之间设置有一个第二电池模组4，通过在每个第一电池模组3外侧面分别套设U 型结构的液冷板51，并使液冷板51的一面与第二电池模组4侧面向贴合，由此，使得液冷板51及电池模组相互之间紧凑排布，液冷系统5体积轻便，结构简单，较少的占用了电池包容纳空间，可以利用有限数量的液冷板51对所有电池模进行同步冷却，在保证所有电池模组的温差均衡性的前提下，有效地提高动力电池包的能量密度和有效热管理。
在上述实施例中，各液冷板51的两自由端分别连接有进液管52及出液管 53，各进液管52及出液管53分别通过液冷管头54进行并联进液管52及出液管53分别通过液冷管头54进行并联，由此设置，一方面使得整个液冷系统5 结构简单，不占用电池较大空间，另一方面实现每个液冷板51进液及出液流速一致，保证了各电池模组的温差均衡性。在本实施例中，进液管52及出液管53 均为波纹管材质，波纹管材质轻便，具有较强的柔性，适合在电池包封闭环境中弯折。
作为一些实施例而言，第一电池模组3总数量比第二电池模组4的总数量多一个，第一电池模组3与第二电池模组4的数量总和为奇数，同时液冷板51 数量与第一电池模组3数量一致，相邻两个第一电池模组3之间设置一个第二电池模组4，且每个第一电池模组3外侧均套设一个液冷板51，利用第一电池模组3上的液冷板51可以对第二电池模组4侧壁进行贴合，从而保证在有限液冷板51数量设置下，所有的电池模组侧面都形成液冷板51的贴合结构，满足电池模组充放电时的温度冷却效果，每组电池模组都能满足均匀散热结构设计要求，确保了所有电池模组的温差均衡性
在本实施例中，参照附图5所示，第一电池模组3及第二电池模组4结构相同，均包括模组壳体31和设在所述模组壳体31内的至少一个单体电池32，至少一个单体电池32沿模组壳体31长度方向呈水平线性排布，若干第一电池模组3及第二电池模组4分别沿其宽度方向呈并联式水平排布。由此设置，可以使若干第一电池模组3及第二电池模组4排布更加紧凑，充分利用电池包的容纳空间，同时使U型结构的液冷板51能够较大面积的与第一电池模组3及第二电池模组4中的单体电池32侧壁相贴合，从而在提高电池包能量密度的前提下，满足电池模组的冷却效果。
作为一些实施例而言，第一电池模组3与相邻的第二电池模组4之间的间隙与液冷板51的厚度相适配。采用这样的结构设置，在保证第一电池模组3及第二电池模组4紧凑排布的前提下，使得U型结构的液冷板51充分与第一电池模组3及第二电池模组4的侧壁进行贴合，进而实现第一电池模组3及第二电池模组4高效稳定的散热。第一电池模组3与相邻的第二电池模组4之间通过连接件33进行锁紧。使得第一电池模组3与第二电池模组4与U型结构的液冷板51充分夹紧贴合，提高热交换均匀性。同时第一电池模组3与第二电池模组 4之间锁紧后，避免电池包内部的电池模组相对晃动，提高电池包使用的安全性。
作为本发明的较佳实施例，参照附图6和7所示，液冷板51包括U型壳体511，U型壳体511内具有流体腔室512，流体腔室512沿其流动方向设置有若干翅片513。具体的，翅片513呈波浪形结构，所述翅片513与流体腔室 512内侧壁通过真空钎焊进行连接。在上述结构设置下，采用波浪形结构，提高了接触面积；由于翅片513对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，可以达到较高的换热效率。
在上述技术方案的基础上，液冷系统5还包括连接套55及固定件56，液冷板51的两个自由端分别与连接套55进行密封连接，连接套55与固定件56固定连接，固定件56与第一电池模组3上的模组壳体31固定连接。连接套55插接于液冷板51自由端并通过真空钎焊进行连接，连接套55内设置有与流体腔室512相连通的空腔，所述连接套55侧壁设置有与空腔相连接的管接头551，所述管接头551用于与进液管52或出液管53相连接。采用这样的技术方案，通过连接套55与液冷板51的自由端插接并通过真空钎焊进行连接，使得连接套55与液冷板51充分密封，避免冷却液从连接缝隙中渗出，通过固定件56分别与第一电池模组3及连接套55连接，可以使液冷板51固定在第一电池模组3 外侧，在固定件56的作用下，液冷板51不会沿第一电池模组3上下滑动，同时第一电池模组3与第二电池模组4对液冷板51进行挤压，进一步使得液冷板 51在第一电池模组3及第二电池模组4之间位置保持稳定，从而使电池模组换热均匀，不受波动。
作为一些实施例而言，电池托盘1内底部固定设置有加热片6，第一电池模组3及第二电池模组4固定在电池托盘1内，且第一电池模组3及第二电池模组4的底面与加热片6相贴合。由此，可以在低温环境下，通过加热片6可以对第一电池模组3及第二电池模组4进行加热，在液冷系统5的配合下，实现电池包冷却及加热双重热管理。
作为一些可选实施方式，电池托盘1与箱盖2之间通过密封件7进行密封连接。由此，可以避免外界水汽侵入到电池包内部，对电池模组造成腐蚀短路。
在本实施例中，液冷管头54安装在电池托盘1侧壁，液冷管头54设置有两个，即一进一出，方便通过循环水泵与外界冷却液进行连接，电池托盘1侧壁还固定安装有电气模块8。由此实现电池包的电气连接，实现各个功能模块的正常进行。
以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力电池包，包括电池托盘(1)及安装在电池托盘(1)上的箱盖(2)，电池托盘(1)与箱盖(2)围成的容纳空间内安装有若干个第一电池模组(3)及第二电池模组(4)，其特征在于：若干所述第一电池模组(3)及第二电池模组(4)在容纳空间内呈水平并列式排布，相邻两个第一电池模组(3)之间设置有一个第二电池模组(4)，所述容纳空间设置有液冷系统(5)，所述液冷系统(5)包括若干液冷板(51)，所述液冷板(51)的数量与第一电池模组(3)的数量相等，所述液冷板(51)呈U型结构，各所述液冷板(51)分别套设在第一电池模组(3)外侧面上，液冷板(51)一面与第二电池模组(4)侧面向贴合，且各所述液冷板(51)的自由端开口方向一致，各所述液冷板(51)的两自由端分别连接有进液管(52)及出液管(53)，各所述进液管(52)及出液管(53)分别通过液冷管头(54)进行并联。
2.如权利要求1所述的一种动力电池包，其特征在于：所述第一电池模组(3)总数量比第二电池模组(4)的总数量多一个，所述第一电池模组(3)及第二电池模组(4)结构相同，均包括模组壳体(31)和设在所述模组壳体(31)内的至少一个单体电池(32)，所述至少一个单体电池(32)沿模组壳体(31)长度方向呈水平线性排布，若干第一电池模组(3)及第二电池模组(4)分别沿其宽度方向呈并联式水平排布。
3.如权利要求2所述的一种动力电池包，其特征在于：所述第一电池模组(3)与相邻的第二电池模组(4)之间的间隙与液冷板(51)的厚度相适配，且第一电池模组(3)与相邻的第二电池模组(4)之间通过连接件(33)进行锁紧。
4.如权利要求1所述的一种动力电池包，其特征在于：所述液冷板(51)包括U型壳体(511)，所述U型壳体(511)内具有流体腔室(512)，所述流体腔室(512)沿其流动方向设置有若干翅片(513)。
5.如权利要求4所述的一种动力电池包，其特征在于：所述翅片(513)呈波浪形结构。
6.如权利要求5所述的一种动力电池包，其特征在于：所述液冷系统(5)还包括连接套(55)及固定件(56)，所述液冷板(51)的两个自由端分别与连接套(55)进行密封连接，所述连接套(55)与固定件(56)固定连接，固定件(56)与第一电池模组(3)上的模组壳体(31)固定连接；所述连接套(55)插接于液冷板(51)自由端并通过真空钎焊进行连接，连接套(55)内设置有与流体腔室(512)相连通的空腔，所述连接套(55)侧壁设置有与空腔相连接的管接头(551)，所述管接头(551)用于与进液管(52)或出液管(53)相连接。
7.如权利要求1所述的一种动力电池包，其特征在于：所述电池托盘(1)内底部固定设置有加热片(6)，所述第一电池模组(3)及第二电池模组(4)固定在电池托盘(1)内，且第一电池模组(3)及第二电池模组(4)的底面与加热片(6)相贴合。
8.如权利要求1所述的一种动力电池包，其特征在于：所述电池托盘(1)与箱盖(2)之间通过密封件(7)进行密封连接。
9.如权利要求1所述的一种动力电池包，其特征在于：所述液冷管头(54)安装在电池托盘(1)侧壁，电池托盘(1)侧壁还固定安装有电气模块(8)。
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