CN218300020U - 一种电芯模组及动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动力电池技术领域，公开了一种电芯模组及动力电池。该电芯模组包括多排电芯组件和多个液冷组件，每排所述电芯组件包括多个电芯，相邻两排所述电芯组件之间设置有所述液冷组件，所述液冷组件包括液冷板和集流体，液冷板内设置有液冷通道，所述液冷板能分别与相邻的两排所述电芯组件接触；集流体设置于所述液冷板的首尾两端，所述集流体内设置有连通通道，所述连通通道与所述液冷通道连通；前一所述液冷板尾端的所述集流体与后一所述液冷板首端的所述集流体沿上下方向装配且密封连接，以使多个所述液冷通道串联。操作人员在装配两个集流体时由上向下放置集流体即可，操作方便，人工成本低。

Description

一种电芯模组及动力电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电芯模组及动力电池。

背景技术

在传统圆柱电池包模组液冷设计过程中，一般都是使用尼龙管把相邻的液冷板连通形成串联液冷回路。这种设计中，尼龙管通过相邻两块液冷板的横向挤压套紧在集流体上，拆装时操作难度大，往往需要两个以上员工协同操作才能完成，增加人工成本；且尼龙管所受的横向挤压力的大小难以控制，力度太大将导致尼龙管会弯曲，液冷板会被顶变形甚至顶断，力度太小会导致尼龙管连接位置密封失效。

因此，亟需一种电芯模组及动力电池以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电芯模组及动力电池，以解决现有液冷设计存在拆装操作难度大、液冷密封可靠性差的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电芯模组，包括多排电芯组件和多个液冷组件，每排所述电芯组件包括多个电芯，相邻两排所述电芯组件之间设置有所述液冷组件，所述液冷组件包括：

液冷板，其内设置有液冷通道，所述液冷板能分别与相邻的两排所述电芯组件接触；

集流体，设置于所述液冷板的首尾两端，所述集流体内设置有连通通道，所述连通通道与所述液冷通道连通；

前一所述液冷板尾端的所述集流体与后一所述液冷板首端的所述集流体沿上下方向装配且密封连接，以使多个所述液冷通道串联。

作为上述电芯模组的一种可选方案，所述集流体包括：

主体部，所述主体部套设于所述液冷板的端部；

延伸部，由所述主体部的一侧沿多排所述电芯组件的排列方向延伸；

相连接的两个所述集流体的所述延伸部沿上下方向装配且密封连接。

作为上述电芯模组的一种可选方案，相连接的两个所述集流体中，一个所述集流体中的所述延伸部位于所述主体部的顶部，另一个所述集流体中的所述延伸部位于所述主体部的底部，相连接的两个所述集流体的所述延伸部沿上下方向叠置且密封连接。

作为上述电芯模组的一种可选方案，位于同一所述液冷板两端的所述集流体的两个所述延伸部的延伸方向相反。

作为上述电芯模组的一种可选方案，所述连通通道包括位于所述主体部内的第一连通段以及位于所述延伸部内的第二连通段，所述第二连通段包括水平支路和竖直支路，所述水平支路的一端与所述第一连通段连通，另一端与所述竖直支路连通，所述竖直支路贯穿所述延伸部的水平端面。

作为上述电芯模组的一种可选方案，相连接的两个所述集流体中，一个所述集流体中的所述延伸部能沿上下方向插入另一所述集流体中的所述延伸部内。

作为上述电芯模组的一种可选方案，相连接的两个所述延伸部之间设置有密封圈。

作为上述电芯模组的一种可选方案，所述连通通道包括位于所述主体部内的第一连通段以及位于所述延伸部内的第二连通段，所述第二连通段的流通面积大于所述第一连通段的流通面积。

作为上述电芯模组的一种可选方案，相连接的两个所述集流体通过紧固件连接，所述紧固件竖直延伸。

作为上述电芯模组的一种可选方案，所述电芯模组还包括转接件和连接管，首个所述液冷板的首端的所述集流体以及最后一个所述液冷板的尾端的所述集流体上均设置有所述转接件，所述转接件叠放于所述集流体上，用于连通所述集流体和所述连接管。

作为上述电芯模组的一种可选方案，所述转接件上设置有接头，所述连接管套设于所述接头外，所述连接管上套设有卡箍，所述卡箍用于箍紧所述连接管至所述接头。

作为上述电芯模组的一种可选方案，所述电芯模组还包括托盘及导热胶层，多排所述电芯组件均设置于所述托盘上，所述导热胶层设置于所述托盘上并填充于相邻所述电芯之间、所述电芯与所述托盘之间的间隙。

一种动力电池，包括上述的电芯模组。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的电芯模组中，相邻液冷板之间通过集流体连接，相连接的集流体可以沿上下方向装配，操作人员在装配两个集流体时由上向下放置集流体即可，相比沿水平方向受力压挤的尼龙管操作难度低，不需要两个以上的操作人员协同完成，人工成本低，不存在控制横向压挤力度避免液冷板变形或折断的问题，有利于提高液冷组件密封可靠性。

此外，叠放的集流体可以放置在托盘上，通过托盘进行支撑，不容易松脱，可以避免液冷密封失效。

本实用新型提供的动力电池采用上述电芯模组，液冷结构可靠，拆装方便，且不容易泄漏。

附图说明

图1是本实用新型提供的电芯模组的爆炸图；

图2是本实用新型提供的电芯模组的结构示意图；

图3是本实用新型提供的电芯模组的俯视图；

图4是本实用新型提供的相邻液冷组件装配时的结构示意图；

图5是本实用新型提供的相连接的两个集流体的剖视图。

图中：

10、电芯组件；11、电芯；20、托盘；30、导热胶层；41、液冷板；42、下集流体；421、下主体部；4211、第一连通段；422、下延伸部；4221、水平支路；4222、竖直支路；43、上集流体；431、上主体部；432、上延伸部；44、进口转接件；45、进口连接管；46、出口转接件；47、出口连接管；48、密封圈；49、卡箍；50、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

在本实施例的描述中，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种电芯模组，如图1和图2所示，电芯模组包括托盘20、多排电芯组件10以及导热胶层30。其中，多排电芯组件10和导热胶层30均设置于托盘20上，每排电芯组件10包括多个呈直线排列的电芯11，导热胶层30填充于相邻电芯11之间、电芯11与托盘20之间的间隙，一方面用于对电芯11散热，另一方面能够将多个电芯11固定在托盘20上，以形成模块化结构。

为进一步提高对电芯11的散热效果，电芯模组还包括液冷结构。液冷结构包括多个液冷组件，任意相邻两排电芯组件10之间均设置有液冷组件，液冷组件内有流动的冷却液体，通过液冷组件与电芯11的热传导，使冷却液体吸收电芯11产生的热量，并随着冷却液体的流动将热量排出，以降低电芯11的温度。

具体地，结合图2和图3所示，液冷组件包括液冷板41以及设置在液冷板41两端的集流体。液冷板41内设置有液冷通道，液冷板41位于相邻两排电芯组件10之间，并分别与相邻两侧的电芯11接触，以通过与电芯11接触实现热传导。集流体内设置有连通通道，连通通道与液冷通道连通。多个液冷板41中，前一液冷板41尾端的集流体与后一液冷板41首端的集流体能沿上下方向装配且密封连接，以使多个液冷通道串联。

多个液冷板41通过集流体串联，使得冷却液体能够依次流经多个液冷板41。即液冷结构形成蛇形流道，冷却液体依次经过多排电芯组件10，以对每个电芯11提供散热效果。

相比现有技术中通过两块液冷板41横向挤压将尼龙管固定在集流体上，本实施例中，相连接的两个集流体可以放置在托盘20上，通过托盘20进行支撑，不容易松脱，可以避免液冷密封失效。

此外，相连接的两个集流体沿上下方向装配，操作人员在装配两个集流体时由上向下放置集流体即可，相比沿水平方向受力压挤的尼龙管操作难度低，不需要两个以上的操作人员协同完成，人工成本低，不存在控制横向压挤力度避免液冷板41变形或折断的问题。

此处需要说明的是，多个液冷板41串联形成蛇形流道，冷却液体通入方向为蛇形流道以及液冷板41的首端，冷却液体排出方向为蛇形流道以及液冷板41的尾端。对应地，相邻两个液冷板41中，靠近冷却液体通入方向的液冷板41为“前一个液冷板41”，靠近冷却液体排出方向的液冷板41为“后一个液冷板41”。

本实施例中，如图3所示，共设置十二排电芯组件10，每排电芯组件10中的多个电芯11沿X方向排列，多排电芯组件10沿Y方向排列。液冷组件共设置十一个，使得相邻两排电芯组件10之间均对应有液冷组件。

为方便理解，将多排电芯组件10定义为沿Y方向排列的第一排至第十二排电芯组件10，多个液冷板41分别为沿Y方向排列的第一液冷板至第十一液冷板。第一液冷板内冷却液体的流动方向为X方向，第二液冷板41中冷却液体的流动方向为X负方向，依次类推。本实施例中，每个液冷板41中液体沿单一方向流动，使液冷板41的结构简单，流体流动稳定，有利于保证液冷结构的散热效果。

如图3和图4所示，为使液冷板41能够分别与两侧的电芯11接触，并增大接触面积以提高散热效果，相邻两排电芯组件10中的电芯11交错设置，液冷板41为波浪形板，其对应两侧的每个电芯11均设置有凹陷结构，以包裹每个电芯11的部分周向侧面。

本实施例中，电芯11为圆柱形，对应地液冷板41上的凹陷结构为弧形凹槽，以使弧形凹槽的内壁与圆柱形电芯11的周向侧壁相贴合。通过相邻两排电芯11交错设置以与波浪形的液冷板41配合，能够增加液冷板41与每个电芯11的接触面积，从而提高散热效果。

如图4所示，集流体呈L型，相连接的两个集流体的放置角度相反，以使两个集流体能够拼接形成立方体，以使集流体能放置更稳定，不需提供额外的支撑结构，有利于保证两个集流体之间的密封连接效果。

此处需要说明的是，每个液冷组件的结构均相同，即在生产液冷组件时，可以只生产一种结构的液冷结构，在装配时，通过翻转液冷组件调整每个液冷组件中集流体的角度，可以使任意两个液冷组件呈图4所示的装配状态。

如图5所示，集流体包括主体部和延伸部，主体部能套设在液冷板41的端部，延伸部与主体部连接，并由主体部的一侧沿多排电芯组件10的排列方向延伸，以使主体部和延伸部组成L形。通过设置延伸部，能够使集流体在Y方向具有一定尺寸，以方便相邻两个集流体接触从而连通。其中，相连接的两个集流体中，两个延伸部上下叠放并连通，以利用两个液冷板41之间沿竖直方向的空间进行集流体的放置和拆装，降低操作难度。

为方便介绍，定义奇数排液冷板41上设置的集流体为下集流体42，定义偶数排液冷板41上设置的集流体为上集流体43。下集流体42包括下主体部421和下延伸部422，上集流体43包括上主体部431和上延伸部432，下延伸部422位于下主体部421的底端，上延伸部432位于上主体部431的顶端，以使上延伸部432能叠放在下延伸部422上。上主体部431、下主体部421和下延伸部422均能放置在托盘20上，以通过托盘20进行稳定支撑，提高上集流体43和下集流体42连接时的稳定性。

连通通道包括位于主体部内的第一连通段4211和位于延伸段内的第二连通段，第二连通段与第一连通段4211连通。第一主体部和第二主体部均套设在对应液冷板41的端部，第一连通段4211与液冷板41内的液冷通道连通。

可选地，第二连通段的流通面积大于第一连通段4211的连通面积，以使流体在液冷板41内的流动速度更快，有利于提高散热能力。

可选地，第一连通段4211沿竖直方向的尺寸以及截面形状可以与液冷板41中液冷通道沿竖直方向的尺寸和截面尺寸相适配，以方便液冷板41中的冷却液体快速进入到集流体中，提高散热效果。

可选地，主体部可以为与液冷板41的形状及大小相适配的扁平套体结构，以减小主体部占用空间。

可选地，主体部与液冷板41可以通过焊接固定，以起到密封和固定效果。

上延伸部432内的第二连通段与下延伸部422内的第二连通段连通。本实施例中，上延伸部432和下延伸部422的接触面为水平面，第一连通段4211和第二连通段在水平面处连通，使得上延伸部432的重力能够为二者的接触面提供预紧力，以提高上延伸部432和下延伸部422之间密封连接的稳定性，避免液冷结构泄漏。

具体地，第二连通段包括水平支路4221和竖直支路4222，水平支路4221的一端与第一连通段4211连通，另一端与竖直支路4222连通。下延伸部422中竖直支路4222的顶端贯穿下延伸部422顶部的水平端面，上延伸部432中竖直支路4222的底端贯穿上延伸部432底部的水平端面。

为进一步提高液冷结构的密封性，相连接的上延伸部432和下延伸部422之间设置有密封圈48，以避免冷却液体泄漏。本实施例中，下延伸部422的顶面设置有定位槽，部分密封圈48嵌入定位槽内，以为密封圈48定位，避免因密封圈48移动导致密封不良。

一些实施例中，定位槽也可以设置在上延伸部432，或是上延伸部432和下延伸部422之间围成定位槽，均可以提高密封圈48的定位效果。

为使多个液冷板41内的冷却流道能够通过集流体串联，位于同一液冷板41上的两个集流体上的两个延伸部的延伸方向相反。以第一液冷板为例，第一液冷板首端连接的集流体中，延伸部沿Y向负方向延伸，第一液冷板尾端连接的集流体中，延伸部沿Y向正方向延伸。

一些实施例中，相连接的两个集流体中，一个集流体中的延伸部能够沿上下方向插入另一个集流体的延伸部内，通过相互插接的方式配合，同样可以降低操作人员的拆装难度。

进一步地，相连的两个集流体可拆装连接，以方便单独更换损坏的集流体。相比现有技术中采用尼龙管的方案，本实施例中相连两个集流体沿上下方向叠置，可以沿竖直方向拆卸或安装，操作方便，能够降低维护成本。

本实施例中，相连接的两个集流体通过紧固件50连接，紧固件50竖直延伸。紧固件50提供沿竖直方向的锁紧力，能够进一步提高上延伸部432和下延伸部422之间的密封效果。其中，紧固件50可以为螺栓，通过螺栓连接成本低，且拆装方便。

进一步地，电芯模组还包括转接件和连接管，第一液冷板的首端的集流体以及第十一液冷板的尾端的集流体上均设置有转接件，转接件叠放于集流体上，用于连通集流体和连接管。通过设置转接件和连接管，方便冷却液体的通入和导出。

为方便说明，与第一液冷板首端对应连接的转接件和连接管分别为进口转接件44和进口连接管45，与第十一液冷板尾端对应连接的转接件和连接管分别为出口转接件46和出口连接管47。进口转接件44的结构和出口转接件46的结构相同，以下以进口转接件44为例进行介绍。

结合图2所示，进口转接件44叠放在下延伸部422上，进口转接件44与下延伸部422的接触面为水平端面，以通过进口转接件44的重力以及二者之间的锁紧力保证密封效果。

可选地，进口转接件44上设置有接头，进口连接管45套设于接头外，进口连接管45套设有卡箍49，卡箍49用于箍紧进口连接管45至接头，以避免进口连接管45与进口转接件44脱离。

本实施例提供的电芯模组在组装过程中，可以现将多排电芯组件10放置于托盘20上；放置奇数排液冷组件后再安装偶数排液冷组件，以使上延伸部432叠置在下延伸部422上；之后安装转接件和连通管，利用卡箍49将连通管与转接件固定；最后，向托盘20内灌入导热结构胶，待导热结构胶凝固后形成导热胶层30，以在固定电芯11、托盘20以及液冷组件的基础上，起到密封和导热作用。

本实施例还提供了一种动力电池，包括上述的电芯模组。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电芯模组，其特征在于，包括多排电芯组件(10)和多个液冷组件，每排所述电芯组件(10)包括多个电芯(11)，相邻两排所述电芯组件(10)之间设置有所述液冷组件，所述液冷组件包括：

液冷板(41)，其内设置有液冷通道，所述液冷板(41)能分别与相邻的两排所述电芯组件(10)接触；

集流体，设置于所述液冷板(41)的首尾两端，所述集流体内设置有连通通道，所述连通通道与所述液冷通道连通；

前一所述液冷板(41)尾端的所述集流体与后一所述液冷板(41)首端的所述集流体沿上下方向装配且密封连接，以使多个所述液冷通道串联。

2.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述集流体包括：

主体部，所述主体部套设于所述液冷板(41)的端部；

延伸部，由所述主体部的一侧沿多排所述电芯组件(10)的排列方向延伸；

相连接的两个所述集流体的所述延伸部沿上下方向装配且密封连接。

3.根据权利要求2所述的电芯模组，其特征在于，相连接的两个所述集流体中，一个所述集流体中的所述延伸部位于所述主体部的顶部，另一个所述集流体中的所述延伸部位于所述主体部的底部，相连接的两个所述集流体的所述延伸部沿上下方向叠置且密封连接。

4.根据权利要求3所述的电芯模组，其特征在于，位于同一所述液冷板(41)两端的所述集流体的两个所述延伸部的延伸方向相反。

5.根据权利要求3所述的电芯模组，其特征在于，所述连通通道包括位于所述主体部内的第一连通段(4211)以及位于所述延伸部内的第二连通段，所述第二连通段包括水平支路(4221)和竖直支路(4222)，所述水平支路(4221)的一端与所述第一连通段(4211)连通，另一端与所述竖直支路(4222)连通，所述竖直支路(4222)贯穿所述延伸部的水平端面。

6.根据权利要求2所述的电芯模组，其特征在于，相连接的两个所述集流体中，一个所述集流体中的所述延伸部能沿上下方向插入另一所述集流体中的所述延伸部内。

7.根据权利要求2所述的电芯模组，其特征在于，相连接的两个所述延伸部之间设置有密封圈(48)。

8.根据权利要求2所述的电芯模组，其特征在于，所述连通通道包括位于所述主体部内的第一连通段(4211)以及位于所述延伸部内的第二连通段，所述第二连通段的流通面积大于所述第一连通段(4211)的流通面积。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电芯模组，其特征在于，相连接的两个所述集流体通过紧固件(50)连接，所述紧固件(50)竖直延伸。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的电芯模组，其特征在于，所述电芯模组还包括转接件和连接管，首个所述液冷板(41)的首端的所述集流体以及最后一个所述液冷板(41)的尾端的所述集流体上均设置有所述转接件，所述转接件叠放于所述集流体上，用于连通所述集流体和所述连接管。

11.根据权利要求10所述的电芯模组，其特征在于，所述转接件上设置有接头，所述连接管套设于所述接头外，所述连接管上套设有卡箍(49)，所述卡箍(49)用于箍紧所述连接管至所述接头。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的电芯模组，其特征在于，所述电芯模组还包括托盘(20)及导热胶层(30)，多排所述电芯组件(10)均设置于所述托盘(20)上，所述导热胶层(30)设置于所述托盘(20)上并填充于相邻所述电芯(11)之间、所述电芯(11)与所述托盘(20)之间的间隙。

13.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1-12中任一项所述的电芯模组。

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