CN219626816U - 电芯模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种电芯模组。该电芯模组包括液冷系统和多个呈阵列排布的电芯，液冷系统包括进液管、出液管、液冷板和集流体，多个液冷板，并排间隔设置，液冷板与电芯的侧壁贴合设置，多个集流体与液冷板一一对应设置，集流体与液冷板连通，且集流体上形成有进液口和出液口，进液管与多个进液口连接，出液管与多个出液口连接，从而形成液冷回路，以降低电芯的温度，冷却降温效果良好。集流体的开口端环设有密封圈，密封圈套设于液冷板的一端且与液冷板过盈配合，以确保液冷板和集流体之间的密封性，提高密封可靠性，防止漏液的现象发生，且拆装方便，提高了组装效率，降低了生产成本。

Description

电芯模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯模组。

背景技术

目前市面上主流的电芯类型包括圆柱电芯、方形电芯和软包电芯，其中4680圆柱电池具有更高的能量密度、更好的安全稳定性以及成组后更高的经济性，有望成为电动车电池的发展趋势。

圆柱电池在充放电过程中会产生热量，主要是通过在液冷板中流动的冷却液将热量带走，或者在低温的环境下电芯温度较低时，也通过蛇形管中的冷却液对电芯进行加热。在传统圆柱电池模组液冷设计过程中，一般都是在液冷板的端部焊接集流体，然后使用管路将相邻的集流体连通形成液冷回路。这种设计中，液冷板与集流体通过焊接固定，但是焊接方式的成本较高，成组效率较低，焊接固定后拆卸的操作难度较大，且如果焊接效果不好，还会影响密封性，最终导致液冷板和集流体的连接处出现漏液现象。

因此，亟需提供一种电芯模组，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，冷却效果良好，密封可靠性较高，拆装方便，成本更低。

为达此目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

电芯模组，包括液冷系统和多个呈阵列排布的电芯，所述液冷系统包括：

多个液冷板，并排间隔设置，所述液冷板与所述电芯的侧壁贴合设置；

多个集流体，与所述液冷板一一对应设置，所述集流体的开口端环设有密封圈，所述密封圈套设于所述液冷板的一端且与所述液冷板过盈配合，所述集流体与所述液冷板连通，且所述集流体上形成有进液口和出液口；

进液管和出液管，所述进液管与多个所述进液口连接，所述出液管与多个所述出液口连接。

作为一个可选的方案，所述液冷板靠近所述集流体的一端侧壁上沿其周向形成有凸起部，所述凸起部与所述液冷板的侧壁之间形成阶梯面，所述密封圈与所述凸起部过盈配合。

作为一个可选的方案，所述集流体的侧面开设有贯穿的通孔，所述通孔内活动穿设有按压件，所述按压件于所述集流体内部的一侧与所述密封圈抵接。

作为一个可选的方案，所述按压件的数量设置为多个，多个所述按压件对称分布于所述集流体的两侧，多个所述按压件均穿设于对应的所述通孔并与所述密封圈抵接。

作为一个可选的方案，所述液冷板呈波浪形结构，所述波浪形结构的两侧表面具有多个凹槽，位于其两侧的所述电芯的周向侧面能部分容置于所述凹槽内。

作为一个可选的方案，所述液冷板内设有沿其长度方向延伸的进液流道和出液流道，所述进液流道的末端与所述出液流道的始端连通，所述液冷板的进液端为所述进液流道的始端，所述液冷板的出液端为所述出液流道的末端，且所述进液端和所述出液端位于所述液冷板的同一端，所述集流体连通所述进液流道和所述进液管，且所述集流体连通所述出液流道和所述出液管。

作为一个可选的方案，每排所述电芯的两侧均贴合设置有所述液冷板。

作为一个可选的方案，相邻两个所述液冷板的所述进液端在所述液冷板长度方向上的设置位置相反，每个所述液冷板的所述进液端和所述出液端上均连接一个所述集流体。

作为一个可选的方案，所述进液管和所述出液管的数量均设置为两个，位于同一侧的各所述集流体的所述进液口与同一所述进液管连接，位于同一侧的各所述集流体的所述出液口与同一所述出液管连接。

作为一个可选的方案，所述进液管和/或所述出液管设置为尼龙管，所述尼龙管上具有波纹段，所述波纹段设于其连接的相邻两个所述液冷板之间。

作为一个可选的方案，所述进液管和/或所述出液管通过焊接连接于所述集流体上。

作为一个可选的方案，所述集流体采用尼龙材质制成。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种电芯模组，包括液冷系统和多个呈阵列排布的电芯，液冷系统包括多个液冷板、多个集流体、进液管和出液管，液冷板与电芯的侧壁贴合设置，集流体与液冷板连通，且集流体上形成有进液口和出液口，进液管与多个进液口连接，出液管与多个出液口连接，从而形成液冷回路，冷却降温效果良好。集流体的开口端环设有密封圈，密封圈套设于液冷板的一端且与液冷板过盈配合，以确保液冷板和集流体之间的密封性，提高密封可靠性，防止漏液的现象发生，且拆装方便，提高了组装效率，降低了生产成本。

附图说明

为了更明显易懂的说明本实用新型的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做一简单介绍，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电芯模组的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电芯模组的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的液冷系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的集流体的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的液冷板的结构示意图；

图6是图5中A处的局部放大图；

图7是本实用新型实施例提供的液冷板的正视图；

图8是本实用新型实施例提供的集流体的正视图。

图中：

100、电芯；

200、液冷板；210、凸起部；220、凹槽；230、进液流道；231、进液子流道；240、出液流道；241、出液子流道；

300、集流体；310、密封圈；320、进液口；330、出液口；340、隔板；350、进液通道；360、出液通道；370、按压件；

400、进液管；410、波纹段；

500、出液管。

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”、“左”、“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。

如图1所示，本实施例提供一种电芯模组，包括液冷系统和多个呈阵列排布的电芯100，液冷系统内有流动的冷却液且能伸入电芯100之间的间隙内，通过液冷系统与电芯100的热传导，使冷却液吸收电芯100产生的热量，并随着冷却液的流动将热量排出，以降低电芯100的温度。

具体而言，如图2-图4所示，液冷系统包括进液管400、出液管500、多个液冷板200和多个集流体300，多个液冷板200并排间隔设置，每排电芯100的至少一侧设置有液冷板200，液冷板200内设置有液冷通道，液冷通道内流通有冷却液，通过与电芯100的侧壁贴合设置实现热传导。多个集流体300与液冷板200一一对应设置且与液冷板200连通，集流体300内设置有连通通道，连通通道与液冷通道连通，集流体300上形成有进液口320和出液口330，进液管400与多个进液口320连接，出液管500与多个出液口330连接。

示例性地，冷却液通过进液管400和集流体300的进液口320输入液冷板200的液冷通道中，使冷却液吸收电芯100产生的热量，并随着冷却液的流动将热量排出，排出的冷却液经集流体300的出液口330和出液管500后回到制冷设备，从而形成液冷回路，以降低电芯100的温度，冷却降温效果良好。

可以理解的是，现有技术中，液冷板200与集流体300一般通过焊接固定，但是焊接方式的成本较高，成组效率较低，焊接固定后拆卸的操作难度较大，且焊接要求比较高，如果焊接效果不好，还会影响密封性，最终导致液冷板200和集流体300的连接处出现漏液现象。

为了解决上述问题，参考图3和图4，集流体300上与液冷板200对接的开口端环设有密封圈310，密封圈310套设于液冷板200的一端且与液冷板200过盈配合。在安装时，先将密封圈310沿着液冷板200的边缘套入并压紧于液冷板200的侧壁，然后将液冷板200带着密封圈310塞进集流体300内，密封圈310依靠本身的弹性变形来实现与集流体300之间的密封连接，最终确保液冷板200和集流体300之间的密封性，提高密封可靠性，防止漏液的现象发生，且拆装方便，提高了组装效率，降低了生产成本。

优选地，密封圈310采用橡胶材质制成，结构简单，取材方便，节省成本，安装部位紧凑，密封性能好，且具有一定的弹性，容易安装。

优选地，如图4-图6所示，液冷板200靠近集流体300的一端侧壁上沿其周向形成有凸起部210，凸起部210与液冷板200的侧壁之间形成阶梯面，密封圈310与凸起部210过盈配合。其中，参考图6，凸起部210朝向背离液冷板200侧壁的一侧凸起设置，这样使得凸起部210的径向尺寸大于液冷板200的径向尺寸。在安装时，密封圈310能沿着液冷板200的边缘套入，然后压紧于凸起部210的侧壁，提高了密封可靠性，防止漏液的现象发生，由于液冷板200的径向尺寸小于凸起部210的径向尺寸，因此还能方便密封圈310的安装。

在另一个实施例中，参考图4，为了方便将密封圈310安装于液冷板200上，在保证密封效果的前提下，可以在密封圈310的侧壁于背离集流体300的一端沿轴向开设一小段间隙槽(图中未示出)。当安装密封圈310时，密封圈310的间隙槽处存在形变空间，液冷板200更加方便挤压密封圈310，方便安装。优选地，在不影响密封圈310密封性的前提下，间隙槽的数量可以设置为至少两个，至少两个间隙槽沿着密封圈310的周向间隔设置，能够更加便于密封圈310和液冷板200之间的安装，提高安装效率。其中，间隙槽的具体数量可以根据实际需求灵活设置，在此不做具体的限定。

进一步地，如图4所示，集流体300的侧面开设有贯穿的通孔，通孔内活动穿设有按压件370，按压件370于集流体300内部的一侧与密封圈310抵接，通过按压件370能够便于实现液冷板200与集流体300之间的解锁。示例性地，当需要将集流体300和液冷板200解锁时，操作人员只需要按压该按压件370，使得按压件370向集流体300内部压缩，按压件370通过按压密封圈310，使得密封圈310与集流体300之间产生间隙，然后向外拉动液冷板200，即可使得液冷板200带动密封圈310实现与集流体300的分离。

优选地，参考图4，按压件370的数量设置为多个，多个按压件370对称分布于集流体300的两侧，多个按压件370均穿设于对应的通孔并与密封圈310抵接。当同时按压多个按压件370时，能够使密封圈310与集流体300之间产生的间隙更多，从而更加便于将液冷板200从集流体300上拉出。

示例性地，在本实施中，如图4所示，按压件370的数量设置为四个，四个按压件370对称分布于集流体300的两侧，即集流体300每侧设置有两个按压件370。在其他实施例中，按压件370的数量还可以设置为一个、两个或者更多个，根据需求灵活设置即可，在此不做具体的限定。

进一步地，集流体300采用尼龙材质制成，可降低电气短路风险，降低绝缘喷涂成本，同时尼龙材质密度较小，可提高电池包的整体能量密度。

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或者注塑管把相邻的液冷板200连通形成液冷回路。这种设计中，尼龙管或者注塑管通过相邻两块液冷板200的横向挤压套紧在集流体300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。且尼龙管或者注塑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或者注塑管弯曲，液冷板200会被顶变形甚至断裂，力度太小又会导致尼龙管或者注塑管连接位置密封失效，导致漏液。

为了解决上述问题，如图3所示，在本实施例中，进液管400和/或出液管500设置为尼龙管，尼龙管上具有波纹段410，波纹段410设于其连接的相邻两个液冷板200之间。波纹段410可伸缩，能够补偿设计和装配公差，提高结构的稳定性，方便拆装。当然，在其它实施例中，进液管400和出液管500也可以采用由聚碳酸酯等耐低温阻燃材料制成的注塑管等其它柔性结构管道，根据需求灵活设置即可，在此不做具体的限定。

优选地，进液管400和/或出液管500通过焊接连接于集流体300上，从而保证集流体300分别与进液管400和出液管500连接的稳固性，进而保证了液冷系统的可靠性。

优选地，结合图2和图5，为使液冷板200能够分别与两侧的电芯100充分接触，相邻的两排电芯100交错设置，液冷板200为扁管且呈波浪形结构，波浪形结构的两侧表面具有多个错位排列的凹槽220，凹槽220与电芯100的外周面相适配，位于其两侧的电芯100的周向侧面能部分容置于凹槽220内。本实施例中，电芯100为圆柱形，对应液冷板200上的凹槽220为弧形，以使弧形的凹槽220内壁与电芯100的周向侧壁相贴合。通过相邻两排电芯100交错设置以与波浪形的液冷板200配合，能够增加液冷板200与每个电芯100的接触面积，从而对电芯100起到良好的降温作用，提高散热效果。

进一步地，结合图3和图7，液冷板200内设有沿其长度方向延伸的进液流道230和出液流道240，进液流道230的末端与出液流道240的始端连通，液冷板200的进液端为进液流道230的始端，液冷板200的出液端为出液流道240的末端，且进液端和出液端位于液冷板200的同一端。集流体300连接于液冷板200的进液端和出液端，且集流体300连通进液流道230和进液管400，集流体300连通出液流道240和出液管500。由此设置，进液流道230和出液流道240形成了沿液冷板200长度方向延伸的“一往一返”的U型流道，流入U型流道中的冷却液先后两次流过同一电芯100。

示例性地，第一次越先被冷却液流过的电芯100，越迟被冷却液再次流过，反之，第一次越迟被冷却液流过的电芯100，越先被冷却液再次流过。由于冷却液的温度是逐渐上升的，其冷却效果逐渐下降，因此冷却液首次流过时冷却效果较佳的电芯100，冷却液二次流过时冷却效果越差，往返冷却效果叠加，能够平衡同一排上的电芯100所获得的冷却效果，使得电芯模组具有更好的均温性。

具体地，继续参考图3和图7，进液流道230和出液流道240沿液冷板200的宽度方向分布，在本实施例中，进液流道230位于出液流道240的上方，进液管400中的冷却液先从集流体300的进液口320流入进液流道230，冷却液沿进液流道230从电芯100侧面的上侧流过，流至液冷板200的末端后掉头流入出液流道240，冷却液沿出液流道240从电芯100侧面的下侧流过，最终经集流体300的出液口330回流至出液管500。

优选地，如图7所示，进液流道230包括至少两条并联设置的进液子流道231，出液流道240包括至少两条并联设置的出液子流道241。将各流道细分成多个子流道，一方面增大冷却液的流速，另一方面提高了液冷板200的强度，提高了结构的可靠性。

进一步地，结合图3、图7和图8，集流体300内设置有隔板340，隔板340将连通通道分隔为沿其高度方向分布的进液通道350和出液通道360，在本实施例中，进液通道350位于出液通道360的上方，进液通道350连通进液流道230和进液口320处连接的进液管400，出液通道360连通出液流道240和出液口330处连接的出液管500。示例性地，进液管400中的冷却液通过集流体300的进液口320依次流入进液通道350和进液流道230，冷却液沿进液流道230从电芯100侧面的上侧流过，流至液冷板200的末端后掉头流入出液流道240，冷却液沿出液流道240从电芯100侧面的下侧流过，最终依次经出液通道360和集流体300的出液口330回流至出液管500内。

现有技术中，每排电芯100通常仅有一侧设置液冷板200，且单个液冷板200同时冷却两排电芯100。但是在高倍率情况下，由于单个液冷板200的冷却能力有限，电芯100温度可能会上升较高，且电芯100的均温性不佳。

为了解决上述问题，如图1和图2所示，在本实施例中，每排电芯100的两侧均贴合设置有液冷板200，也就是说，任意相邻两排电芯100之间均设置一个液冷板200，液冷板200的两侧分别与相邻两侧的电芯100贴合，从而提高冷却效果，能达到高倍率快充的冷却需求，且使得电芯模组具有更好的均温性。

进一步地，如图1和图3所示，相邻两个液冷板200的进液端在液冷板200长度方向上的设置位置相反，由于进液端和出液端位于液冷板200的同一端，则相邻两个液冷板200的出液端在液冷板200长度方向上的设置位置也相反，每个液冷板200的进液端和出液端上均连接一个集流体300。通过采用这种设置，使得每排电芯100两侧的冷却液的流入方向相反，流出方向相反，从而使得同排布置的电芯100的冷却效果更加均匀，进而进一步改善了电芯模组的均温性。

进一步地，参考图1和图3，进液管400和出液管500的数量均设置为两个，位于同一侧的各集流体300的进液口320与同一进液管400连接，位于同一侧的各集流体300的出液口330与同一出液管500连接。示例性地，参考图2，本实施例中共设置九排电芯100，每排中的多个电芯100沿X轴方向排列，多排电芯100沿Y轴方向排列。液冷板200共设置十个，使得相邻两排电芯100之间均对应有液冷板200。为方便理解，将多个液冷板200定义为沿Y轴正方向排列的第一个至第十个液冷板200。奇数个液冷板200朝同一方向设置，且通过同一进液管400和同一出液管500连通，偶数个液冷板200朝向同一方向设置，且与奇数个液冷板200的朝向相反，偶数个液冷板200通过同一进液管400和同一出液管500连通。

可以理解的是，如果所有的液冷板200朝向同一方向设置，且通过同一进液管400和同一出液管500连通，那么每排电芯100两侧的冷却液的流入方向相同，流出方向相同，就会导致电芯100的均温性不佳，且相邻两个液冷板200之间的空间较小，就会导致进液管400和出液管500的安装难度增大。因此，在本实施例中，通过采用上述设置，使得通过单侧进液管400和出液管500并联的液冷板200数量降为总的液冷板200数量的一半，分走流量的液冷板200的数量更少，更易实现液冷板200之间的均流，同时节省空间，更加方便安装进液管400和出液管500。

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，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。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 (12)

1.电芯模组，包括液冷系统和多个呈阵列排布的电芯(100)，其特征在于，所述液冷系统包括：

多个液冷板(200)，并排间隔设置，所述液冷板(200)与所述电芯(100)的侧壁贴合设置；

多个集流体(300)，与所述液冷板(200)一一对应设置，所述集流体(300)的开口端环设有密封圈(310)，所述密封圈(310)套设于所述液冷板(200)的一端且与所述液冷板(200)过盈配合，所述集流体(300)与所述液冷板(200)连通，且所述集流体(300)上形成有进液口(320)和出液口(330)；

进液管(400)和出液管(500)，所述进液管(400)与多个所述进液口(320)连接，所述出液管(500)与多个所述出液口(330)连接。

2.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述液冷板(200)靠近所述集流体(300)的一端侧壁上沿其周向形成有凸起部(210)，所述凸起部(210)与所述液冷板(200)的侧壁之间形成阶梯面，所述密封圈(310)与所述凸起部(210)过盈配合。

3.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述集流体(300)的侧面开设有贯穿的通孔，所述通孔内活动穿设有按压件(370)，所述按压件(370)于所述集流体(300)内部的一侧与所述密封圈(310)抵接。

4.根据权利要求3所述的电芯模组，其特征在于，所述按压件(370)的数量设置为多个，多个所述按压件(370)对称分布于所述集流体(300)的两侧，多个所述按压件(370)均穿设于对应的所述通孔并与所述密封圈(310)抵接。

5.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述液冷板(200)呈波浪形结构，所述波浪形结构的两侧表面具有多个凹槽(220)，位于其两侧的所述电芯(100)的周向侧面能部分容置于所述凹槽(220)内。

6.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述液冷板(200)内设有沿其长度方向延伸的进液流道(230)和出液流道(240)，所述进液流道(230)的末端与所述出液流道(240)的始端连通，所述液冷板(200)的进液端为所述进液流道(230)的始端，所述液冷板(200)的出液端为所述出液流道(240)的末端，且所述进液端和所述出液端位于所述液冷板(200)的同一端，所述集流体(300)连通所述进液流道(230)和所述进液管(400)，且所述集流体(300)连通所述出液流道(240)和所述出液管(500)。

7.根据权利要求6所述的电芯模组，其特征在于，每排所述电芯(100)的两侧均贴合设置有所述液冷板(200)。

8.根据权利要求7所述的电芯模组，其特征在于，相邻两个所述液冷板(200)的所述进液端在所述液冷板(200)长度方向上的设置位置相反，每个所述液冷板(200)的所述进液端和所述出液端上均连接一个所述集流体(300)。

9.根据权利要求8所述的电芯模组，其特征在于，所述进液管(400)和所述出液管(500)的数量均设置为两个，位于同一侧的各所述集流体(300)的所述进液口(320)与同一所述进液管(400)连接，位于同一侧的各所述集流体(300)的所述出液口(330)与同一所述出液管(500)连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电芯模组，其特征在于，所述进液管(400)和/或所述出液管(500)设置为尼龙管，所述尼龙管上具有波纹段(410)，所述波纹段(410)设于其连接的相邻两个所述液冷板(200)之间。

11.根据权利要求1-9任一项所述的电芯模组，其特征在于，所述进液管(400)和/或所述出液管(500)通过焊接连接于所述集流体(300)上。

12.根据权利要求1-9任一项所述的电芯模组，其特征在于，所述集流体(300)采用尼龙材质制成。