CN116487771A - 一种动力电池及其冷却装置、组装方法和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种动力电池及其冷却装置、组装方法和电动汽车，冷却装置包括：多个扁管，呈中空板状；多个弹性导流片，设置在扁管腔体中，与冷却介质流动方向平行设置；多个接头，固定安装在扁管两端，接头边缘开设有冷却介质接口；扁管和接头组成的多个冷却单体呈阵列分布，形成冷却阵列，冷却阵列的两端接头分别通过管道串联，管道与接头的冷却介质接口连通，管道用于冷却介质的供给；扁管表面设置有多个凸出的限位条,本发明的冷却装置兼顾厚度可调/可变并持续提高回弹力的功能，同时增加了电芯的导热面积，提高了电池热管理能力和充电功率。

Description

一种动力电池及其冷却装置、组装方法和电动汽车

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，尤其是涉及一种动力电池及其冷却装置、组装方法和电动汽车。

背景技术

为了提高电池系统的能量密度和成组效率，CTP（Cell To Pack）成组方式正逐渐取代模组装配成电池包的方案；为电芯提供合适的夹紧力和膨胀空间是CTP成组的关键技术。CTP技术使电芯排布地更加紧凑的同时要防止热扩散有更大的技术难度。CTP（Cell ToPack电芯直接成组电池包）技术通过简化装配过程和减少组件降低成本并提高能量密度，将冷却板构造为电池包的横梁有利于减少电池包零件和降低系统重量和成本，同时冷却板与电芯的大面接触散热可增加电芯的散热面积，有利于超级快充的实现。超级快充是缓解里程焦虑的重要手段，但快充会产生更多热量对电池的热管理性能带来更大的挑战；在热导率受限的前提下，增加换热面积是提高换热功率有效路径，而现有技术通常采用底部冷却方案，这限制了电芯与冷却板的传热面积。

同时，现有技术布置于电芯之间的冷却板无法灵活地调整间隙，即同时实现电芯装配前为间隙状态、电芯装配后夹紧电芯、电芯老化膨胀时冷却板在不大幅增加夹紧力的前提下被压缩，难以兼顾厚度可调/可变并持续提高回弹力的功能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种动力电池及其冷却装置、组装方法和电动汽车。

根据本发明第一方面实施例的一种动力电池的冷却装置，包括：

多个扁管，呈中空板状；

多个弹性翅片，设置在扁管腔体中，与冷却介质流动方向平行设置；

多个接头，固定安装在扁管两端，接头边缘开设有冷却介质接口；

扁管和接头组成的多个冷却单体呈阵列分布，形成冷却阵列，冷却阵列的两端接头分别通过管路串联，管路与接头的冷却介质接口连通，管路用于冷却介质的供给。

冷却单体为薄壁结构，冷却单体腔体内置弹性导流片，弹性导流片与冷却介质流动方向平行设置，弹性导流片固定于冷却装置的一个内壁，弹性导流片的翅片与冷却单体的另一个内壁压力接触并可以相对内壁滑移。冷却单体的大面被压缩时，弹性导流片的翅片会发生变形，同时翅片的末端相对冷却装置的内壁滑移，冷却单体被压扁厚度变薄，同时弹性导流片的回弹力施加于冷却装置的内壁；当压缩冷却装置的外部载荷移除，冷却单体会在弹性导流片的回弹力作用下恢复形状。冷却装置设有冷却介质接口，多个冷却装置可以通过管路连接冷却介质接口构造成冷却阵列。冷却单体的扁管外表面设有多个往外凸出的限位条，限位条与电芯表面接触，限位条之间的凹陷表面与电芯通过导热结构胶连接，限位条的高度限制了冷却单体与电芯之间的导热结构胶的厚度，同时限位条增加了冷却单体的刚度。

根据本发明的一些实施例，弹性导流片包括翅片和固定端，翅片连接在固定端上，固定端与扁管的第一内壁或第二内壁固定连接。

根据本发明的一些实施例，翅片与扁管的第一内壁或第二内壁夹角为α，且α小于90°。

一些弹性导流片固定于冷却单体的第一内壁，另一些弹性导流片可以固定于冷却单体的第二内壁；弹性导流片通过扁管上的固定座连接，弹性导流片的翅片与扁管的壁面非垂直地布置，即弹性导流片的翅片与扁管的壁面呈一定夹角设置，夹角小于90°，使得翅片滑动更加顺畅。

根据本发明的一些实施例，所述弹性导流片的固定端与扁管第一内壁或第二内壁通过互锁的结构耦合连接，弹性导流片的翅片与扁管的内壁压力接触并能够相对第一内壁或第二内壁滑移。

扁管内设置多个弹性导流片，多个弹性导流片可以分别固定于冷却单体的第一内壁或第二内壁，弹性导流片的固定端通过扁管上的固定座连接，固定端和固定座通过互锁的结构耦合连接，限制固定端不会相对固定座滑移；在一个实施例中，多个弹性导流片的翅片平行设置，多个弹性导流片交替固定于冷却装置的第一内壁和第二内壁。冷却单体的换热面被压缩时，扁管会进一步被压扁变薄，此时扁管内的弹性导流片的翅片会发生变形，弹性导流片的固定侧被扁管上的固定座约束，同时翅片的末端沿着冷却单体的内壁往远离固定座的方向滑移，同时弹性导流片的的翅片将回弹力施加于冷却单体的内壁；当压缩冷却单体的外部载荷移除，冷却装置会在弹性导流片的回弹力作用下恢复形状，即扁管会在弹性导流片的翅片回弹力作用下变厚，翅片的末端沿着冷却单体的内壁往靠近固定座的方向滑移。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种动力电池，包括箱体；如上述的冷却装置；冷却装置的接头上设置有固定支架，固定支架机械地连接箱体和冷却装置；多个电芯，所述电芯呈长方体，所述电芯设置在冷却装置的冷却单体之间，电芯的大面与冷却单体导热地连接。

电芯的大面是指电芯表面积最大的表面。电芯呈长方体扁平形状，两个相对的表面面积最大，夹在冷却单体之间，与冷却单体的扁管抵接。

根据本发明的一些实施例，限位条之间的凹陷表面与电芯通过导热结构胶连接；管道包括连通的管路接口和管路，管路接口穿设于箱体外壁上。

冷却单体的接头上设有冷却介质接口，多个冷却单体可以通过管路连接冷却介质接口构造成冷却阵列。在一些实施例，冷却装置的接头上设有固定支架，固定支架与箱体机械连接从而将冷却单体固定于箱体。电芯装配之前冷却阵列固定后冷却单体之间存在第一间距，电芯容纳于冷却单体之间，为便于电芯顺利装配至冷却单体之间的缝隙，期望第一间距大于电芯的厚度；电芯的大面与冷却单体的换热面导热地连接，为避免电芯装配过程将预涂在冷却单体的换热面上的导热结构胶挤压偏离位置，期望第一间距大于电芯的厚度；导热结构胶预涂在限位条之间的凹陷表面，限位条可以一定程度上保护导热结构胶不被剐蹭出凹陷表面。电芯装配之后冷却单体之间存在第二间距，电芯装配后在导热结构胶的固化过程中，电芯需要被冷却单体施加合适的回弹力夹紧，期望第二间距小于第一间距，且在第二间距状态下冷却单体的弹性导流片对扁管施加往外的回弹力。

电池包的冷却阵列预固定于箱体，电芯和冷却单体粘接从而被固定；冷却单体的接头上设有固定支架，多个固定支架与箱体机械连接从而将冷却装置固定于箱体，多个冷却单体构造为箱体的横梁。随着电芯充放电次数的增加，电芯在厚度方向会发生一定的膨胀，即电芯厚度增加；电芯膨胀后冷却装置之间存在第三间距，冷却单体的换热面受到电芯膨胀的挤压力，冷却单体内置弹性导流片会发生变形，扁管会进一步被压扁变薄，即冷却单体的厚度方向被压缩变薄从而为电芯膨胀提供空间，期望第三间距大于第二间距，这有利于电芯的循环寿命。当单个电芯发生热失控时，通过电芯两侧的两个冷却单体的换热面与电芯的两个大面进行热交换，将热失控电芯产生的热量快速地通过冷却装置转移，从而缓解相邻电芯热蔓延；冷却单体内部的弹性导流片相比现有技术冷却板内部和壁面一体成型的的铝合金加强筋具有更低的热导率，即降低了冷却单体的第一内壁到第二内壁的热导率，减少了与冷却单体相邻布置的两个电芯的热传递，冷却单体起到了更好的热阻隔效果。在一些实施例，在与电芯的大面垂直的侧面施加第二结构胶，第二结构胶受热后发泡膨胀、热导率降低，有利于减少热失控电芯通过侧面将热量传递给相邻电芯，从而缓解相邻电芯热蔓延。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种上述动力电池的组装方法，在将冷却阵列固定到箱体之前，冷却单体之间存在第四间距；通过压紧工具对冷却阵列的多个冷却单体的换热面同时施加压力使扁管变形、厚度减小，进一步通过真空泵对管路抽真空并对管路的末端封堵，避免空气流入管路或冷却单体内部，即保持冷却单体腔体内为真空状态，待扁管不再变形后，移除压紧工具和真空泵，封闭管路接口，在大气压强施加在冷却单体的换热面上阻碍其在弹性导流片的回弹力作用下恢复厚度。进一步将冷却阵列安装在箱体内，即多个固定支架与箱体通过紧固件连接；由于每个冷却单体处于被压缩状态，冷却单体的厚度小于初始状态，即两个冷却单体之间的缝隙增大，此时冷却单体之间存在第一间距，第一间距大于第四间距，第一间距大于电芯的厚度；优选地，第一间距比电芯厚度大1mm~2mm。进一步对箱体底面施加第一结构胶，对冷却单体的换热面施加导热结构胶，导热结构胶容纳于限位条之间的凹陷表面。进一步将多个电芯放入冷却单体之间的缝隙，电芯的大面与导热结构胶连接，相邻电芯的侧面施加第二结构胶粘接；第一间距大于电芯的厚度，两个冷却单体之间的缝隙大于电芯的厚度有利于电芯放入冷却单体之间的操作，同时可以避免电芯放入的过程将冷却单体的换热面上预涂好的导热结构胶蹭掉。电芯装配到位后，进一步开启封闭的管路接口，使空气进入冷却单体腔体内，冷却单体在弹性导流片的回弹力及内部压强作用下恢复厚度，扁管厚度增加，即两个冷却单体之间的缝隙减小，冷却单体之间存在第二间距；第二间距大于第四间距，弹性导流片依然处于被压缩变形的状态，冷却单体的弹性导流片对扁管施加往外的回弹力，即变厚的冷却单体的换热面对电芯施加一定的夹紧力，在夹紧力的作用下预涂在换热面上的导热结构胶溢开并填充在电芯与冷却单体之间的凹陷表面。进一步使用加热装置通过管道往冷却阵列通入加热的冷却液，冷却液在冷却单体内流动并通过换热面加热导热结构胶，加热有利于提高导热结构胶固化前的流动性，即可以使导热结构胶在夹紧力作用下更容易地溢开并接触更大的表面，至限位条接触电芯的大面，导热结构胶完全容纳于限位条之间的凹陷表面，导热结构胶对电芯的大面有一定的挤压力；加热有助于加快导热结构胶固化，即在更短的时间内达到设定的强度，从而加快生产节拍；加热装置对冷却液施加正压力，在冷却单体的内壁增加往外的压力，即使得薄壁的冷却单体更充分地外鼓，同时冷却单体的换热面对电芯大面施加更大的夹紧力，在导热结构胶固化过程对配合界面施加更大的夹紧力有利于使得导热结构胶更充分地溢开并接触更大的表面；从而提高电芯和冷却单体之间的粘接性能和导热性能。当导热结构胶固化到一定程度后，加热装置降低对管路的压力并回收冷却液，在对冷却阵列施加高压加热冷却液的过程，同时完成了对冷却阵列的密封性测试，冷却阵列存在泄漏问题可以在装配过程提前被发现。

根据本发明的一些实施例，导热结构胶在凹陷表面的粘结面积比例为70%-90%。

当导热结构胶在凹陷表面的粘接面积比例小于70%时，电芯与冷却单体的粘接强度不足，即电芯不能稳定可靠地被冷却单体固定；当导热结构胶在凹陷表面的粘接面积比例小于70%时，电芯的大面与冷却单体的导热面积不足，即冷却单体对电芯的加热或冷却效果变差，在对电芯快充过程中可能使电芯的温度超过50℃进而限制电芯的充电性能。当导热结构胶在凹陷表面的粘接面积比例大于90%时，导热结构胶溢开过程可能排气不良进而造成胶水中含有气泡，进一步降低导热结构胶的粘接强度和导热性能，或者造成部分导热结构胶跨过限位条溢出至不期望施加导热结构胶的表面。

根据本发明的一些实施例，扁管和弹性导流片通过铝塑共挤工艺一体成型或弹性导流片在扁管挤压成型后塞入扁管内固定。

扁管由铝合金材料通过挤压工艺成型；扁管和接头可以通过钎焊工艺连接。冷却单体的扁管腔体内置弹性导流片，弹性导流片与冷却介质流动方向平行设置；弹性导流片由弹性材料构造，弹性导流片可以在扁管挤压成型过程和扁管一起挤出，也可以在扁管成型后塞入扁管内固定；在一些实施例中，弹性导流片为塑料材质，扁管和弹性导流片通过铝塑共挤工艺一体成型。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种电动汽车，包括如上述的动力电池。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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为冷却装置结构示意图；

图2为冷却装置压缩前剖面示意图；

图3为图2的局部放大示图；

图4为冷却装置压缩后剖面示意图；

图5为图4的局部放大视图；

图6为冷却阵列结构示意图；

图7为冷却阵列装配至箱体示意图；

图8为冷却阵列在箱体安装状态图；

图9为图8的局部放大视图；

图10为冷却装置涂胶示意图；

图11为电芯结构示意图；

图12为冷却装置厚度减小状态示意图；

图13为电芯装配至冷却装置之间示意图；

图14为电池包结构示意图；

图15为图14的局部放大图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1、图2、图3、图4和图5所示， 冷却单体1由扁管11和安装在扁管11两端的接头12构成，扁管11为薄壁结构，扁管11内部空心腔体结构为冷却介质流道，扁管11外表面设有多个凸出的限位条111；可选地，扁管11由铝合金材料通过挤压工艺成型；扁管11和接头12可以通过钎焊工艺连接，实现扁管11和接头12的接缝处不会泄漏。冷却单体的扁管11腔体内置弹性导流片13，弹性导流片13与冷却介质流动方向平行设置；弹性导流片13由弹性材料构造，弹性导流片13可以在扁管11挤压成型过程和扁管11一起挤出，也可以在扁管11成型后塞入扁管11内固定；在一些实施例中，弹性导流片13为塑料材质，扁管11和弹性导流片13通过铝塑共挤工艺一体成型。弹性导流片13设有固定端131和翅片132，弹性导流片13的固定端131通过扁管11上的固定座112连接，固定端131和固定座112通过互锁的结构耦合连接，限制固定端131不会相对固定座112滑移；在一些实施例中，固定端131和固定座112为燕尾槽形状配合，在另一些实施例中，固定端131和固定座112为T形槽形状配合。弹性导流片13的翅片132与扁管11的第一内壁11a或第二内壁11b非垂直地布置，即弹性导流片13的翅片132与扁管11的第一内壁11a或第二内壁11b呈一定夹角设置；如图3所示，第一弹性导流片13a固定于扁管11的第一内壁11a，第一弹性导流片13a的翅片132与扁管11的第二内壁11b夹角为α，且α小于90°；第二弹性导流片13b固定于扁管11的第二内壁11b，第二弹性导流片13b的翅片132与扁管11的第一内壁11a夹角为α，且α小于90°。第一弹性导流片13a的固定端131在扁管11的第一内壁11a固定；第一弹性导流片13a的翅片132与扁管11的第二内壁11b压力接触并可以相对第二内壁11b滑移，即第一弹性导流片13a的多个翅片132可以沿着图3中K1示意方向滑移，滑移后第一弹性导流片13a的翅片132与扁管11的第二内壁11b夹角α减小。第二弹性导流片13b的固定端131在扁管11的第二内壁11b固定；第一弹性导流片13a的翅片132与扁管11的第一内壁11a压力接触并可以相对第一内壁11a滑移，即第二弹性导流片13b的多个翅片132可以沿着图3中K2示意方向滑移，滑移后第二弹性导流片13b的翅片132与扁管11的第一内壁11a夹角α减小。优选地，扁管11内设置多个弹性导流片13，多个弹性导流片13可以分别固定于扁管11的第一内壁11a或第二内壁11b；在一个实施例，多个弹性导流片13的翅片132平行地设置，多个弹性导流片13交替地固定于扁管11的第一内壁11a或第二内壁11b。扁管11具有初始厚度H1，冷却单体1的两个换热面1a被施加外力压缩时，扁管11会进一步被压扁变薄，如图5所示，变薄后的扁管11的厚度为H2，且厚度H2小于厚度H1，此时扁管11内的弹性导流片13的翅片132会发生变形，弹性导流片13的固定端131被扁管11上的固定座112约束，同时翅片132的末端沿着扁管11的第一内壁11a或第二内壁11b往远离对应的固定座112的方向滑移；图5示出了固定于扁管11的第一内壁11a的第一弹性导流片13a，其翅片132贴合着扁管11的第二内壁11b沿着K1示意方向滑移，第一弹性导流片13a变形后翅片132与扁管11的第二内壁11b呈夹角β，夹角β小于初始夹角α；同时第一弹性导流片13a的翅片132将回弹力F1施加于扁管11的第二内壁11b。图5示出了固定于扁管11的第二内壁11b的另一个第二弹性导流片13b，其翅片132贴合着扁管11的第一内壁11a沿着K2示意方向滑移，第二弹性导流片13b变形后翅片132与扁管11的第一内壁11a呈夹角β，夹角β小于初始夹角α；同时第二弹性导流片13b的翅片132将回弹力F2施加于扁管11的第一内壁11a。第一弹性导流片13a的翅片132产生的回弹力F1和第二弹性导流片13b的翅片132产生的回弹力F2均朝向扁管11外部，当压缩冷却单体1或扁管11的外部载荷移除，扁管11会在弹性导流片13的回弹力F1和F2的作用下恢复形状，即扁管11会在弹性导流片13的翅片132回弹力F1和F2作用下变厚，同时第一弹性导流片13a的翅片132的末端贴合着扁管11的第二内壁11b沿着K1示意相反的方向滑移，第二弹性导流片13b的翅片132的末端贴合着扁管11的第一内壁11a沿着K2示意相反的方向滑移。上述回弹力F1和回弹力F2的大小与弹性导流片13被压缩的程度正相关，即扁管11被压缩的比例越大，回弹力F1和回弹力F2也越大。冷却单体1的扁管11外表面设有多个往外凸出的限位条111，限位条111与电芯表面接触，限位条111之间的凹陷表面11c与电芯通过导热结构胶连接，限位条111相对凹陷表面11c具有凸出高度D1，优选地，0.4mm≤D1≤1mm；限位条111的凸出高度D1限制了冷却单体1与电芯之间的导热结构胶的厚度；在一个实施例中，限位条111的凸出高度D1为0.6mm，当限位条111与电芯表面接触时容纳于凹陷表面11c的导热结构胶的厚度为0.6mm。同时限位条111具有增加冷却单体1的强度和刚度的作用。

如图1、图6、图7、图8、图9、图11、图12、图13所示，冷却单体1的接头12上设有冷却介质接口121，多个冷却单体1可以通过管路21连接冷却介质接口121构造成冷却阵列2，冷却阵列2中的每个冷却单体1平行且等间距地排布，即多个扁管11平行地排布，相邻的扁管11之间具有相等的间距。冷却阵列2设有两个管路接口22，冷却介质从其中一个管路接口22流入并通过冷却介质流入的管路接口22同侧的管路21分流至每个冷却单体1，冷却介质在冷却单体1的扁管11内部流动并通过换热面1a与电芯4换热，进一步地冷却介质通过另一端的管路21汇流并从另一个管路接口22排出。在一些实施例，冷却单体1的接头12上设有固定支架14，固定支架14与箱体3机械连接从而将冷却单体1固定于箱体3。电芯4大致呈长方体形状，即电芯4具有3组大致平行的外表面，3组外表面互相垂直分布；电芯4的顶面41设有输出极柱，电芯4的另一个与顶面41平行的表面为底面44；电芯4的第一大面42为电芯4表面积最大的表面之一，电芯4的另一个与第一大面42相对的表面为第二大面45；电芯4的第一侧面43分别与顶面41、第一大面42垂直，电芯4的另一个与第一侧面43平行的表面为第二侧面46。第一大面42与第二大面45的间距为电芯4的厚度D2。显而易见的是，第一大面42和第二大面45的总面积会大于底面44的面积，冷却单体1与第一大面42和第二大面45换热相比现有技术通过底面44换热而言大幅地增加了换热面积，有利于提升对电芯4的冷却或加热性能，进而可突破温度因素对电芯4快充性能的限制。冷却单体1的扁管11自然状态厚度为H1，扁管11自然状态是指扁管11未被施加外力使其压缩或鼓起；自然状态下冷却阵列2的冷却单体1的扁管11之间存在第四间距S4。电芯4装配之前冷却阵列2的冷却单体1之间存在第一间距S1，电芯4需要装配于冷却单体1之间，为便于电芯4顺利装配至冷却单体1之间的缝隙，期望第一间距S1大于电芯4的厚度D2，此时扁管11被压缩至厚度为H2，使得第一间距S1大于第四间距S4；图12示意了冷却单体1的扁管11厚度压缩前后的状态，虚线轮廓为扁管11被压缩厚度后的状态示意，即扁管11压缩前厚度为H1，扁管11压缩后厚度为H2。电芯4的第一大面42和第二大面45分别与相邻的冷却单体1的换热面1a导热地连接，为避免电芯4在装配过程将预涂在冷却单体1的换热面1a上的导热结构胶32挤压偏离位置，期望第一间距S1大于电芯的厚度D2；优选地，S1-D2≥1mm；结合图10，导热结构胶32预涂在限位条111之间的凹陷表面11c，限位条111可以一定程度上保护导热结构胶32不被剐蹭出凹陷表面11c。电芯4装配之后冷却单体1的扁管11之间存在第二间距S2，电芯4装配后在导热结构胶32的固化过程，电芯4需要被冷却单体1施加合适的回弹力夹紧，电芯4和冷却单体1之间存在间隙的状态进一步转变为电芯4被冷却单体1夹紧的状态，即第二间距S2≈D2，期望第二间距S2小于第一间距S1，此时扁管11的厚度回弹为H3，且H2＜H3＜H1，由于扁管11还处于被压缩的状态，弹性导流片13被压缩产生回弹力F1和F2，即在第二间距S2状态下冷却单体1的弹性导流片13对扁管11施加往外的回弹力。在一个实施例，限位条111的凸出高度D1为0.6mm，导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂厚度为1.2mm，导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂面积比例为40%，S1-D2=1.2mm时可避免电芯4在装配过程将预涂在凹陷表面11c的导热结构胶32刮掉，扁管11的厚度回弹后限位条111贴合电芯4的第一大面42或第二大面45，将导热结构胶32压缩至厚度为0.6mm，溢开后的导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例约为80%。优选地，导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例为70%~90%，当导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例小于70%时，电芯4与冷却单体1的粘接强度不足，即电芯4不能稳定可靠地被冷却单体1固定；当导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例小于70%时，电芯4的第一大面42或第二大面45与冷却单体1的导热面积不足，即冷却单体1对电芯4的加热或冷却效果变差，在对电芯4快充过程中可能使电芯4的温度超过50℃进而限制电芯4的充电性能。当导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例大于90%时，导热结构胶32溢开过程可能排气不良进而造成胶水中含有气泡，进一步降低导热结构胶32的粘接强度和导热性能，或者造成部分导热结构胶32跨过限位条111溢出至不期望施加导热结构胶32的表面。

结合图14、图15，电池包5的冷却阵列2预固定于箱体3，电芯4和冷却单体1互相粘接从而被固定；冷却单体1的接头12上设有固定支架14；箱体3设有底板31，箱体3内部无横梁地构造，从而为容纳尽可能更多的电芯4提高更大的空间；多个固定支架14与箱体3机械连接从而将冷却单体1固定于箱体3，多个冷却单体1构造为箱体3的横梁，即每两个冷却单体1之间容纳的电芯4都被两侧互相粘接的冷却单体1支撑固定。随着电芯4充放电次数的增加，电芯4在厚度方向会发生一定的膨胀，即电芯4的厚度D2增加，膨胀后的电芯4厚度为D3，且D3＞D2；电芯4膨胀后冷却单体1的扁管11之间存在第三间距S3，冷却单体1的换热面1a受到电芯4膨胀的挤压力，冷却单体1内置弹性导流片13会发生变形，扁管11会进一步被压扁变薄，此时扁管11的厚度被压缩为H4，且H4＜H3；即冷却单体1的厚度方向被压缩变薄从而为电芯4膨胀提供空间，期望第三间距S3大于第二间距S2，这有利于电芯4的循环寿命。应当理解的是，如果电芯4被刚性地限制厚度，随着电芯4循环次数增加，电芯4的膨胀力会增加，膨胀力增加至一定限值会过渡挤压电芯4内部的极片导致浸润不良或涂层结构破损，进一步导致电芯容量损失或析锂；通过冷却单体1自身的变形为电芯4厚度膨胀提供空间，即扁管11的厚度由H3压缩至H4，且H4＜H3，可维持电芯4受到冷却单体1的夹紧力在合适的范围，从而增加电芯4的循环寿命。电芯4厚度膨胀至D3并进一步挤压冷却单体1使两个冷却单体1的扁管11之间的间距由第二间距S2增加至三间距S3后，由于扁管11内部的弹性导流片13被进一步压缩后回弹力增加，即扁管11被压缩的比例越大，回弹力F1和回弹力F2也越大，电芯4受到冷却单体1的夹紧力会增加。

在一些实施例中，结合图15，单个电芯4发生热失控时，通过第一电芯4a相邻两侧的两个冷却单体1的换热面1a与第一电芯4a的第一大面42和第二大面45进行热交换，将热失控第一电芯4a产生的热量快速地通过冷却单体1转移，并进一步地通过冷却单体1内部容纳的冷却介质将热量带走，降低热失控第一电芯4a的温度有利于减少热失控第一电芯4a通过第一侧面43和第二侧面46将热量传递至相邻电芯4，从而缓解相邻电芯4的热蔓延；冷却单体1内部的弹性导流片13相比现有技术冷却板内部的和壁面一体成型的的铝合金加强筋具有更低的热导率，即降低了冷却单体1的扁管11从第一内壁11a到第二内壁11b的热导率，减小冷却单体1的一个换热面到另一个换热面的传热速率，减少了与冷却单体1相邻布置的第二电芯4b和第三电芯4c的热传递，冷却单体1在热事件中起到了更好的热阻隔效果。在一些实施例，在电芯4的第一侧面43和第二侧面46施加第二结构胶，第二结构胶受热后发泡膨胀、热导率降低，有利于减少热失控第一电芯4a通过第一侧面43和第二侧面46将热量传递给相邻电芯4，从而缓解相邻电芯4热蔓延。在一些实施例，第二结构胶为双组分环氧树脂合成材料，第二结构胶在第一侧面43和第二侧面46的粘接面积比例为50%~80%，第二结构胶施加厚度为0.2~0.5mm。

进一步提出一种基于CTP成组方式的电池安装方法：在将冷却阵列2固定到箱体3之前，冷却单体1的扁管11之间存在第四间距S4，此时冷却单体1的扁管11处于自然状态且厚度为H1，扁管11自然状态是指扁管11未被施加外力使其压缩或鼓起。通过压紧工具对冷却阵列2的多个冷却单体1的换热面1a同时施加压力使扁管11变形，即扁管11的厚度减小，所述压紧工具可以是通过气动或液压地驱动并同时对每个冷却单体1的两个换热面1a施加朝向扁管11内部的压力或夹紧力。进一步通过真空泵对管路接口22抽真空并对管路接口22的末端封堵，避免空气流入管路21或冷却单体1的内部，即保持冷却单体1的扁管11内为真空状态；可选地，通过带密封圈/密封垫的硬质堵盖封堵管路接口22；在另一些实施例，在管路接口22上预安装单向阀工装，使得冷却阵列2内部的气体只能单向地通过单向阀工装排出至真空泵，而外部空气不能通过单向阀工装流入冷却阵列2内部，即外部空气流入冷却阵列2的通道是密封的，直至对单向阀工装进行解除密封的操作。优选地，管路21为硬质材料构造，从而避免对冷却阵列2抽真空操作后管路21被吸扁或塌陷，在一些实施例，管路21为尼龙管。

压紧工具移除后在大气压施加在冷却单体1的换热面1a上，大气压力F3表现为朝向扁管11内部的压力或夹紧力；大气压强P约为101300Pa，冷却单体1的换热面1a的承压面积S为0.1m²，则扁管11外表面承受的大气压力F3=P*S=10130N；施加在扁管11外表面的大气压力F3阻碍扁管11在弹性导流片13的回弹力作用下恢复厚度，即扁管11保持被压缩的状态，此时扁管11被压缩后厚度为H2，且H2＜H1。进一步将冷却阵列安装在箱体3内，即多个固定支架14与箱体3通过紧固件33连接；在箱体3的操作空间允许的条件下，也可以将冷却阵列预先安装在箱体3内再对冷却单体1施加夹紧和抽真空操作。冷却阵列2在箱体3上固定后每个冷却单体1平行且等间距地排布，即多个扁管11平行地排布，相邻的扁管11之间具有相等的间距；由于每个冷却单体1的扁管11处于被压缩状态，扁管11的厚度小于初始/自然状态，此时扁管11的厚度由H1压缩至H2，且H2＜H1；即两个冷却单体1的扁管11之间的缝隙增大，此时相邻的两个扁管11之间的缝隙大小由第四间距S4增大至第一间距S1，且S1＞S4，第一间距S1大于电芯的厚度D2；优选地，S1-D2≥1mm；在一个实施例中，S1-D2=1.2mm。进一步对箱体3的底板31施加第一结构胶，可选地，第一结构胶为粘接强度大于5MPa的聚氨酯结构胶。进一步对冷却单体1的换热面1a施加导热结构胶32，导热结构胶32预涂在限位条111之间的凹陷表面11c；优选地，通过扁平胶嘴在凹陷表面11c涂出突出量小的胶型。在一个实施例，限位条111的凸出高度D1为0.6mm，导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂厚度为1.2mm，导热结构胶32的预涂宽度为15mm；导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂面积比例为40%。如图13所示，进一步将多个电芯4放入冷却单体1之间的缝隙，电芯4沿着K3所示方向插入至两个相邻的冷却单体1之间的缝隙；优选地，相邻电芯4的第一侧面43和第二侧面46施加第二结构胶粘接；安装于两个相邻的冷却单体1之间的缝隙的多个电芯4可以同时沿着K3所示方向插入冷却单体1之间。进一步通过压胶工装向电芯4的顶面41施加压力，使电芯4的底面44压开预涂在底板31上的结构胶，一方面使得电芯4的底面44与箱体3的底板31紧密粘接，优选地，控制导热结构胶与电芯4的底面44粘接面积比例为70%~90%；另一方面将电芯4的顶面41调整至相同的高度，以利于后续在电芯4的极柱焊接铝巴的操作。第一间距S1大于电芯的厚度D2，两个冷却单体1的扁管11之间的缝隙大于电芯4的厚度D2有利于电芯4放入冷却单体1之间的操作，在电芯4沿着K3所示方向插入至两个相邻的冷却单体1之间的缝隙的过程可以避免电芯4将冷却单体1的的凹陷表面11c预涂好的导热结构胶32蹭掉。在一个实施例，限位条111的凸出高度D1为0.6mm，导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂厚度为1.2mm，即导热结构胶32相对限位条111的凸出量为0.6mm，此时S1-D2=1.2mm，电芯4刚好可以顺利插入至两个相邻的冷却单体1之间的缝隙同时避免将导热结构胶32蹭掉。将多个电芯4全部装配到位后，进一步将封堵的管路接口22解除密封，使外部空气进入冷却单体1的扁管11内，此时施加在冷却单体1的换热面1a上的大气压力F3被移除；冷却单体1的扁管11会在弹性导流片13的回弹力F1和F2的作用下变形，即扁管11会在弹性导流片13的翅片132回弹力F1和F2作用下变厚，冷却单体1的限位条111贴合压紧电芯4的第一大面42或第二大面45，即电芯4的第一大面42或第二大面45限制了扁管11进一步回弹变厚，此时扁管11的厚度回弹为H3，且H2＜H3＜H1；冷却单体1的扁管11之间的间隙由第一间距S1转变为第二间距S2，即第二间距S2≈D2，且S4＜S2＜S1。由于扁管11还处于被压缩的状态，弹性导流片13被压缩产生回弹力F1和F2，即在第二间距S2状态下冷却单体1的弹性导流片13持续对扁管11施加往外的回弹力。电芯4和冷却单体1之间由存在间隙的状态进一步转变为电芯4被冷却单体1的扁管11夹紧的状态。此时回弹变厚的冷却单体1的换热面1a对电芯4的第一大面42或第二大面45施加一定的夹紧力F4，在夹紧力F4的作用下预涂在凹陷表面11c的导热结构胶32溢开并填充在电芯4与冷却单体1的扁管11之间的凹陷表面11c。在一个实施例，限位条111的凸出高度D1为0.6mm，导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂厚度为1.2mm，导热结构胶32的预涂宽度为15mm，导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂面积比例为40%，扁管11的厚度回弹后限位条111贴合电芯4的第一大面42或第二大面45，将导热结构胶32压缩至厚度为0.6mm，溢开后的导热结构胶32宽度约为30mm，溢开后的导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例约为80%。优选地，导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例为70%~90%，当导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例小于70%时，电芯4与冷却单体1的粘接强度不足，即电芯4不能稳定可靠地被冷却单体1固定；当导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例小于70%时，电芯4的第一大面42或第二大面45与冷却单体1的导热面积不足，即冷却单体1对电芯4的加热或冷却效果变差，在对电芯4快充过程中可能使电芯4的温度超过50℃进而限制电芯4的充电性能。当导热结构胶32在凹陷表面11c的粘接面积比例大于90%时，导热结构胶32溢开过程可能排气不良进而造成胶水中含有气泡，进一步降低导热结构胶32的粘接强度和导热性能，另外可能造成部分导热结构胶32跨过限位条111溢出至不期望被施加导热结构胶32的表面。进一步使用加热装置通过管路接口22往冷却阵列2通入加热的冷却液，可选地，冷却液的温度为45℃~80℃，在实施例中，冷却液的温度为60℃。冷却液在冷却单体1内流动并通过换热面1a加热导热结构胶32，加热有利于提高导热结构胶32固化前的流动性；容易理解的是，导热结构胶32的温度升高，其对应的粘度降低或者表现更加柔软，表现为更低的流动阻力；通常地，导热结构胶32为达到期望的热导率，内部需要添加一定剂量的导热填料，进而呈现较高的粘度，即将预涂好的导热结构胶32压平需要较大的压力；例如导热结构胶32在凹陷表面11c的预涂厚度为1.2mm，导热结构胶32的预涂宽度为15mm，期望的效果是冷却单体1的换热面1a对电芯4的第一大面42或第二大面45施加的夹紧力F4将导热结构胶32压缩至厚度为0.6mm，导热结构胶32溢开后的宽度为30mm，但由于导热结构胶32的粘度较高或者环境温度较低导致导热结构胶32的粘度增加，夹紧力F4可能不足以将导热结构胶32压缩至期望的厚度，或者说夹紧力F4的作用下导热结构胶32不能溢开开至期望的胶型。通过冷却液加热导热结构胶32尤其有利于改善导热结构胶32的流动性，即可以使导热结构胶32在夹紧力F4的作用下更容易地溢开并与电芯4的第一大面42和第二大面45有更大的换热面积，进而使限位条111接触电芯4的第一大面42或第二大面45，导热结构胶32完全容纳于限位条111之间的凹陷表面11c。另一方面，冷却液加热有助于加快导热结构胶32固化，即促使导热结构胶32在更短的时间内达到设定的强度，从而加快生产节拍；应当理解的是，提高温度有助于加速导热结构胶32的化学反应；在一个实施例，导热结构胶32在25℃条件下需要4小时达到3MPa的强度，而导热结构胶32在60℃条件下只需要30分钟即可达到3MPa的强度，加热导热结构胶32可以减少电池包5制造过程中进入下一工序的等待时间，而短时间内提高电芯4的温度不会影响电芯4的安全性和寿命。加热装置同时对冷却液施加正压力，可选地，对冷却液施加350kPa正压力；冷却液的压强在冷却单体1的扁管11的第一内壁11a和第二内壁11b施加往外的压力F5，即使得扁管11的第一内壁11a和第二内壁11b更充分地外鼓，有助于扁管11内的弹性导流片13更好地回弹，同时冷却单体1的换热面1a对电芯4的第一大面42和第二大面45施加更大的夹紧力，在导热结构胶32固化过程对配合界面施加更大的夹紧力有利于使得导热结构胶32更充分地溢开并与电芯4的第一大面42和第二大面45有更大的接触面积；从而提高电芯4和冷却单体1之间的粘接性能和导热性能。当导热结构胶32固化到一定程度后，在实施例中，导热结构胶32在60℃条件下固化30分钟下的强度可以满足电池包5进入下一工序；加热装置降低对冷却液施加压力并回收冷却液，在对冷却阵列施加高压加热冷却液的过程，同时完成了对冷却阵列的密封性测试，冷却阵列存在泄漏问题可以在装配过程提前被发现；例如加热装置对冷却液施加的压力保持不住，表现为压力持续下降则识别冷却阵列存在泄漏，或者发现箱体3内发生冷却液泄漏则识别冷却阵列存在泄漏。在电池包5正常使用工况中冷却阵列内的冷却液压强约为15kPa，冷却阵列在装配过程通过350kPa的冷却液加压测试可以更好识别潜在泄漏风险。通常地，冷却阵列安装到箱体3后需要进行密封性测试；一些案例是往冷却阵列施加350kPa气压并维持60秒，随后测试60秒内的压降或泄漏流量，60秒内的压降小于80Pa或者泄漏流量低于1ml/min则判断冷却阵列的密封性满足要求；另一些案例是通过氦检设备测试冷却阵列的密封性；显然，在生产线对冷却阵列进行密封性测试会增加设备和人力方面的耗费。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性可以包含在本实施例申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或是备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种动力电池的冷却装置，包括：

多个扁管，呈中空板状；

多个弹性导流片，设置在扁管腔体中，与冷却介质流动方向平行设置；

多个接头，固定安装在扁管两端，接头边缘开设有冷却介质接口；

扁管和接头组成的多个冷却单体呈阵列分布，形成冷却阵列，冷却阵列的两端接头分别通过管道串联，管道与接头的冷却介质接口连通，管道用于冷却介质的供给；

扁管表面设置有多个凸出的限位条。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池的冷却装置，其特征在于，所述弹性导流片包括翅片和固定端，翅片连接在固定端上，固定端与扁管的第一内壁或第二内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种动力电池的冷却装置，其特征在于，翅片与扁管的第一内壁或第二内壁夹角为α，且α小于90°。

4.根据权利要求3所述的一种动力电池的冷却装置，其特征在于，所述弹性导流片的固定端与扁管第一内壁或第二内壁通过互锁的结构耦合连接，所述弹性导流片的翅片与扁管的内壁压力接触并能够相对第一内壁或第二内壁滑移。

5.一种动力电池，其特征在于，包括箱体；如权利要求1-4任一项所述的冷却装置；冷却装置的接头上设置有固定支架，固定支架机械地连接箱体和冷却装置；多个电芯，所述电芯呈长方体，设置在冷却装置的冷却单体之间，电芯的大面与冷却单体导热地连接。

6.根据权利要求5所述的动力电池，其特征在于，限位条之间的凹陷表面与电芯通过导热结构胶连接；

管道包括连通的管路接口和管路，管路接口穿设于箱体外壁上。

7.一种如权利要求5-6任一项所述的动力电池的组装方法，其特征在于，

步骤一：在将冷却阵列固定到箱体之前，冷却单体之间存在第四间距；通过压紧工具对冷却阵列的多个冷却单体的换热面同时施加压力使扁管变形、厚度减小；

步骤二：通过真空泵对管路抽真空并对管路的末端封堵，待扁管不再变形后，移除压紧工具和真空泵，封闭管路接口，大气压强施加在冷却单体的换热面上阻碍其在弹性导流片的回弹力作用下恢复厚度；

步骤三：将冷却阵列安装在箱体内，冷却单体之间存在第一间距，第一间距大于第四间距，第一间距大于电芯的厚度；

步骤四：对箱体底面施加第一结构胶，对冷却单体的换热面施加导热结构胶，导热结构胶容纳于限位条之间的凹陷表面；

步骤五：将多个电芯放入冷却单体之间的缝隙，电芯大面与导热结构胶连接，相邻电芯的侧面施加第二结构胶粘接；电芯装配到位后，进一步开启封闭的管路接口，使空气进入冷却单体腔体内，冷却单体在弹性导流片的回弹力及内部压强作用下恢复厚度，扁管厚度增加，冷却单体之间存在第二间距；第二间距大于第四间距，弹性导流片依然处于被压缩变形的状态，冷却单体的弹性导流片对扁管施加往外的回弹力，预涂在换热面上的导热结构胶溢开并填充在电芯与冷却单体之间的凹陷表面，导热结构胶对电芯大面有一定的挤压力；

步骤六：使用加热装置通过管路接口往冷却阵列通入加热的冷却液，冷却液在冷却单体内流动并通过换热面加热导热结构胶，提高导热结构胶固化前的流动性，使导热结构胶在夹紧力作用下溢开并接触更大的表面，至限位条接触电芯的大面，导热结构胶完全容纳于限位条之间的凹陷表面；加热装置对冷却液施加正压力；

步骤七：当导热结构胶固化到一定程度后，加热装置降低对管路的压力并回收冷却液，在对冷却阵列施加高压加热冷却液的过程，同时完成对冷却阵列的密封性测试。

8.如权利要求7所述的动力电池的组装方法，其特征在于，所述导热结构胶在凹陷表面的粘结面积比例为70%-90%。

9.如权利要求8所述的动力电池的组装方法，其特征在于，扁管和弹性导流片通过铝塑共挤工艺一体成型或弹性导流片在扁管挤压成型后塞入扁管内固定，第一间距比电芯厚度大1mm-2mm。

10.一种电动汽车，包括如权利要求5-6任一项所述的动力电池。