CN217589107U - 电芯冷却结构、电芯模组和动力电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电芯冷却结构、电芯模组和动力电池包。电芯冷却结构包括至少一个电芯座，电芯座包括内壁和外壁，内壁设有电芯连接部，内壁和外壁之间设有冷却通道，冷却通道环绕内壁，外壁设有通道入口与通道出口，通道入口与通道出口连通冷却通道，冷却液可以从通道入口进入冷却通道内并从通道出口流出。由于冷却通道环绕内壁，电芯座的结构设计得较为合理，使得冷却液可以较好地与电芯进行热交换，有助于提高电芯冷却结构的冷却效果。

Description

电芯冷却结构、电芯模组和动力电池包

技术领域

本实用新型涉及电芯冷却技术领域，具体而言，涉及一种电芯冷却结构、电芯模组和动力电池包。

背景技术

相关技术的电芯冷却方案中，通常采用冷却板为电芯散热。然而，冷却板的结构设计得不够合理，导致冷却效果不佳。

实用新型内容

本实用新型实施方式提出了一种电芯冷却结构、电芯模组或动力电池包，以改善上述至少一个问题。

本实用新型实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本实用新型实施方式提供一种电芯冷却结构，电芯冷却结构包括至少一个电芯座，电芯座包括内壁和外壁，内壁设有电芯连接部，内壁和外壁之间设有冷却通道，冷却通道环绕内壁，外壁设有通道入口与通道出口，通道入口与通道出口连通冷却通道。

在一些实施方式中，电芯冷却结构包括多个电芯座，多个电芯座排列成至少一排，每排电芯座中相邻两个电芯座中的一个电芯座的通道入口与另一个电芯座的通道出口连通。

在一些实施方式中，电芯冷却结构还包括第一管体和第二管体，多个电芯座排列成多排，每排电芯座中的其中一个电芯座的通道入口连通第一管体，每排电芯座中的其中一个电芯座的通道出口连通第二管体。

在一些实施方式中，每个电芯座中的通道入口与通道出口朝向相背的两个方向。

在一些实施方式中，每排电芯座中相邻两个电芯座中的一个电芯座的通道入口与另一个电芯座的通道出口均偏离相邻两个电芯座的轴心的连线。

在一些实施方式中，电芯座还包括输入管体和输出管体，输入管体与输出管体均连接于外壁，输入管体连通通道入口，输出管体连通通道出口。每排电芯座中相邻两个电芯座中的一个电芯座的输出管体与另一个电芯座的输入管体连通。

在一些实施方式中，冷却通道呈螺旋式结构。

第二方面，本实用新型实施方式还提供一种电芯模组，电芯模组包括上述任一实施方式中的电芯冷却结构以及电芯，电芯装配于电芯座内并与电芯连接部连接。

在一些实施方式中，电芯连接部为内螺纹结构；电芯为圆柱形电芯，电芯设有外螺纹结构，外螺纹结构与内螺纹结构相互旋合。

第三方面，本实用新型实施方式还提供一种动力电池包，动力电池包包括箱体和上述任一实施方式的电芯模组，电芯模组装配于箱体。

本实用新型实施方式提供的电芯冷却结构、电芯模组和动力电池包中，电芯冷却结构包括至少一个电芯座，电芯座的内壁设有电芯连接部，电芯连接部可以与电芯连接，电芯座的内壁和外壁之间设有冷却通道，外壁设有通道入口与通道出口，通道入口与通道出口连通冷却通道，冷却液可以从通道入口进入冷却通道内并从通道出口流出。由于冷却通道环绕内壁，电芯座的结构设计得较为合理，使得冷却液可以较好地与电芯进行热交换，有助于提高电芯冷却结构的冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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示出了本实用新型实施方式提供的电芯模组的结构示意图。

图2示出了图1的电芯模组的电芯座与电芯的结构示意图。

图3示出了图2的电芯座与电芯的透视示意图。

图4示出了图1的电芯模组的电芯座的结构示意图。

图5示出了图1的电芯模组的电芯座的剖切示意图。

图6示出了图1的电芯模组的电芯的结构示意图。

图7示出了图6的电芯的另一视角的结构示意图。

图8示出了本实用新型实施方式提供的动力电池包的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在圆柱电芯使用的集成方案中，相邻电芯之间填充了大量隔热、导热、绝缘物质等结构，主要是发泡胶、导热胶等材料。这些结构主要起到固定电芯，增加模组刚性模态以及一定的绝缘作用。导热胶主要连接和固定圆柱电芯侧面与冷却管之间，主要起到增加传热面积，降低接触热阻的作用。这些胶密度较大，不仅影响了动力电池包的重量和体积能量密度，而且胶的固化需要较长的时间，影响了动力电池包的生产节拍，变相提高了生产成本。如果降低胶的含量，极有可能降低热管理水冷系统的导热和散热效果，导致电芯在快充过程中温升较大，限制了快充速率或者出现温度超限的安全隐患。

为了增加冷却效果，或者提升快充速度，相关技术采用了双面冷却的策略，即除了电芯的侧面作为冷却面外，在电芯顶面或底面增加换热面与冷却板接触，这种技术虽然增加了快充过程中的温度控制能力，但是也进一步增加了结构件的空间和重量，降低了动力电池包的集成效率，也提高了动力电池包的成本。

请参阅图1至图3，本实用新型实施方式提供一种电芯模组100，电芯模组100包括电芯冷却结构10和电芯20，电芯20装配于电芯冷却结构10。

电芯冷却结构10可以为电芯20散热。电芯冷却结构10包括至少一个电芯座11。每个电芯座11可以适于与一个电芯20连接，并适于为对应的一个电芯20散热。例如电芯冷却结构10可以包括一个电芯座11，又例如电芯冷却结构10可以包括多个电芯座11。在图1的实施方式中，电芯冷却结构10可以包括二十八个电芯座11。在其他实施方式中，电芯冷却结构10也可以包括其他数量的电芯座11。

请参阅图4和图5，电芯座11可以大体呈筒状结构。电芯座11包括内壁111和外壁112。内壁111可以限定出收容空间1111，以便于容纳电芯20。内壁111限定出收容空间1111的形状可以根据电芯20的形状而确定。

例如图6和图7所示，电芯20可以为圆柱形电芯，则内壁111限定出收容空间1111的形状可以大体呈圆柱形。

电芯20可以包括正极柱21、负极输出极22、密封圈23、外壳24等结构。正极柱21可以为铝、铝合金等金属极柱。负极输出极22可以为钢、不锈钢、钢镀镍等金属输出极。密封圈23可以起到密封正极柱21和正负极绝缘的作用，密封圈23可以为橡胶或其他类型。外壳24可以与负极输出极22一起等电势带负电，外壳24可以与负极输出极22的材料相同。

请参阅图5和图7，电芯座11的内壁111设有电芯连接部113，电芯连接部113可以与电芯20连接，以便电芯20可以固定于电芯座11。例如电芯连接部113可以为内螺纹结构，则电芯20可以设有外螺纹结构25，外螺纹结构25与内螺纹结构可以相互旋合。如此，电芯20与电芯座11通过螺纹结构可以快速地相互固定，实现了电芯20与电芯座11之间的快速固定与装配，既有助于提升电芯模组100整体结构的刚性，又有助于电芯模组100兼具高集成度和快速装配的特点。

其中，电芯20的外螺纹结构25可以固定于电芯20的外壳24，例如外螺纹结构25可以通过胶或者热塑化的方式贴合在电芯20的外壳24的外表面。

外螺纹结构25可以为单线螺纹，也可以为双线螺纹。外螺纹结构25的螺牙可以为三角形、梯形、锯齿形或其他形状。本实施方式中，外螺纹结构25为单线螺纹，螺牙的形状为三角形。

外螺纹结构25可以为绝缘材质，例如外螺纹结构25可以为采用聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)等材料制成的结构。

电芯冷却结构10还可以设有限位结构以便于对电芯20进行限位。例如电芯冷却结构10还可以设有限位件，限位件可以设置于电芯座11的底部并限制电芯20装入电芯座11内的深度，如此，有助于确保每个电芯20装配于对应的电芯座11后的位置的高度基本一致。在其他实施方式中，限位件也可以设置于电芯座11的其他位置。

请参阅图4和图5，电芯座11的内壁111和外壁112之间设有冷却通道114，外壁112设有通道入口115与通道出口116，通道入口115与通道出口116连通冷却通道114，则冷却液可以从通道入口115进入冷却通道114内并从通道出口116流出。由于冷却通道114环绕内壁111，则在电芯20装配于电芯座11并电芯连接部113连接后，冷却通道114环绕电芯20，电芯座11的结构设计得较为合理，使得冷却液可以较好地与电芯20进行热交换，有助于提高电芯冷却结构10的冷却效果。

由于电芯20与电芯座11通过螺纹结构装配，电芯座11的内壁111与电芯20的接触面积为电芯20的整个侧面，接触面积相比相关技术的蛇形冷却的方式增大了3～6倍，明显地增加了电芯20的冷却面积，有助于电芯座11适用于快充发热量大的电芯20，比如4C大倍率的快充型电芯20，可以有效地降低快充过程中电芯20的实际温度。

在电芯模组100应用于动力电池包的情况下，由于电芯20通过电芯座11散热，从而无需在动力电池包内大量使用导热、结构胶等，提升了生产节拍，增加了热管理对电芯20的温控能力，也充分利用了圆柱形电芯之间的无效间隙，提升了动力电池包的体积集成效率。

另外，电芯连接部113处也可以涂覆有少量导热胶，以增加导热效果。

冷却通道114可以大体呈螺旋式结构，有助于冷却通道114的结构匹配电芯连接部113，使得冷却通道114与电芯连接部113的结构设计得较为合理，同时亦有助于进一步提高冷却通道114对电芯20的冷却效果。

冷却通道114的通道段可以位于内螺纹结构的相邻两个牙底之间，有助于冷却通道114与内壁111的间距较小，使冷却通道114与电芯20的距离也更为靠近，便于冷却通道114更好地为电芯20散热。其中，冷却通道114可以通过挤压成型工艺成型。

请参阅图1和图4，在一些实施方式中，多个电芯座11排列成至少一排，每排电芯座11中相邻两个电芯座11中的一个电芯座11的通道入口115与另一个电芯座11的通道出口116连通。如此，每排电芯座11中的多个电芯座11的冷却通道114相互连通，使得多个电芯座11的排布较为合理，有助于冷却液从每排电芯座11中位于首端位置的电芯座11的通道入口115通入，并从该排电芯座11中位于末端位置的电芯座11的通道出口116排出，从而无需单独为每个电芯座11配置一套冷却液通入和接收管路。

每个电芯座11中的通道入口115与通道出口116可以朝向相背的两个方向，例如每个电芯座11中的通道入口115与通道出口116可以关于电芯座11的轴心呈中心对称分布。如此，在每排电芯座11中，有助于在前的电芯座11的通道出口116可以朝向在后的电芯座11的通道入口115，从而便于每排电芯座11中相邻两个电芯座11的冷却通道114进行连通，缩短相邻两个电芯座11之间的连接管路。

每排电芯座11中相邻两个电芯座11中的一个电芯座11的通道入口115与另一个电芯座11的通道出口116均偏离相邻两个电芯座11的轴心的连线，如此，有助于相邻两个电芯座11之间的位置排布得较为紧密，使得在前的电芯座11的通道出口116与在后的电芯座11的通道入口115可以位于相邻两个电芯座11之间的间隙位置，便于管路可以充分利用该间隙位置来连通相邻两个电芯座11。

电芯座11的结构可以适应调整以便适配于上述的布局方式。例如电芯座11还可以包括输入管体117和输出管体118，输入管体117与输出管体118均可以连接于外壁112。输入管体117可以连通通道入口115，输出管体118可以连通通道出口116。每排电芯座11中相邻两个电芯座11中的一个电芯座11的输出管体118与另一个电芯座11的输入管体117连通，使得相邻两个电芯座11之间的连通较为简单，有助于简化电芯座11的结构。

多个电芯座11可以排列成多排，每排电芯座11的冷却通道114可以通过管道连通。例如电芯冷却结构10还可以包括第一管体12，每排电芯座11中的其中一个电芯座11的通道入口115可以连通第一管体12，则冷却液可以从第一管体12灌入，便于冷却液可以经第一管体12进入每排电芯座11的冷却通道114内。

又例如电芯冷却结构10还可以包括第二管体13，每排电芯座11中的其中一个电芯座11的通道出口116连通第二管体13，则每排电芯座11内的冷却液一同排出至第二管体13，便于从第二管体13一并回收每排电芯座11内的冷却液。其中，在图1的实施方式中，电芯座11可以排列呈四排，每排具有七个电芯座11。

请参阅图8，本实用新型实施方式还提供一种动力电池包200，动力电池包200可以应用于车辆并可以为车辆提供动力。在其他实施方式中，动力电池包200也可以应用于其他方面。

动力电池包200包括箱体201和上述任一实施方式的电芯模组100，电芯模组100装配于箱体201，例如电芯模组100可以装配于箱体201内，以便于箱体201可以为电芯模组100提供较好的防护。

本实用新型实施方式提供的电芯冷却结构10、电芯模组100和动力电池包200中，电芯冷却结构10包括至少一个电芯座11，电芯座11的内壁111设有电芯连接部113，电芯连接部113可以与电芯20连接，电芯座11的内壁111和外壁112之间设有冷却通道114，外壁112设有通道入口115与通道出口116，通道入口115与通道出口116连通冷却通道114，冷却液可以从通道入口115进入冷却通道114内并从通道出口116流出。由于冷却通道114环绕内壁111，电芯座11的结构设计得较为合理，使得冷却液可以较好地与电芯20进行热交换，有助于提高电芯冷却结构10的冷却效果。

在本实用新型中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接，或传动连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本实用新型中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯冷却结构(10)，其特征在于，包括：

至少一个电芯座(11)，所述电芯座(11)包括内壁(111)和外壁(112)，所述内壁(111)设有电芯连接部(113)，所述内壁(111)和所述外壁(112)之间设有冷却通道(114)，所述冷却通道(114)环绕所述内壁(111)，所述外壁(112)设有通道入口(115)与通道出口(116)，所述通道入口(115)与所述通道出口(116)连通所述冷却通道(114)。

2.根据权利要求1所述的电芯冷却结构(10)，其特征在于，所述电芯冷却结构(10)包括多个电芯座(11)，多个所述电芯座(11)排列成至少一排，每排所述电芯座(11)中相邻两个所述电芯座(11)中的一个所述电芯座(11)的所述通道入口(115)与另一个所述电芯座(11)的所述通道出口(116)连通。

3.根据权利要求2所述的电芯冷却结构(10)，其特征在于，所述电芯冷却结构(10)还包括第一管体(12)和第二管体(13)，多个所述电芯座(11)排列成多排，每排所述电芯座(11)中的其中一个所述电芯座(11)的所述通道入口(115)连通所述第一管体(12)，每排所述电芯座(11)中的其中一个所述电芯座(11)的所述通道出口(116)连通所述第二管体(13)。

4.根据权利要求2所述的电芯冷却结构(10)，其特征在于，每个所述电芯座(11)中的所述通道入口(115)与所述通道出口(116)朝向相背的两个方向。

5.根据权利要求4所述的电芯冷却结构(10)，其特征在于，每排所述电芯座(11)中相邻两个所述电芯座(11)中的一个所述电芯座(11)的所述通道入口(115)与另一个所述电芯座(11)的所述通道出口(116)均偏离相邻两个所述电芯座(11)的轴心的连线。

6.根据权利要求5所述的电芯冷却结构(10)，其特征在于，所述电芯座(11)还包括输入管体(117)和输出管体(118)，所述输入管体(117)与所述输出管体(118)均连接于所述外壁(112)，所述输入管体(117)连通所述通道入口(115)，所述输出管体(118)连通所述通道出口(116)；

每排所述电芯座(11)中相邻两个所述电芯座(11)中的一个所述电芯座(11)的所述输出管体(118)与另一个所述电芯座(11)的所述输入管体(117)连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电芯冷却结构(10)，其特征在于，所述冷却通道(114)呈螺旋式结构。

8.一种电芯模组(100)，其特征在于，包括：

根据权利要求1-7任一项所述的电芯冷却结构(10)；以及

电芯(20)，所述电芯(20)装配于所述电芯座(11)内并与所述电芯连接部(113)连接。

9.根据权利要求8所述的电芯模组(100)，其特征在于，所述电芯连接部(113)为内螺纹结构；所述电芯(20)为圆柱形电芯，所述电芯(20)设有外螺纹结构(25)，所述外螺纹结构(25)与所述内螺纹结构相互旋合。

10.一种动力电池包(200)，其特征在于，包括：

箱体(201)；以及

根据权利要求8或9所述的电芯模组(100)，所述电芯模组(100)装配于所述箱体(201)。

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