CN220753542U - 一种圆柱电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种圆柱电池模组，电池模组包括第一安装架、第二安装架及沿电池模组第一方向并排设置的多排电芯组，每排电芯组均包括沿电池模组第二方向并排设置的多个圆柱电芯，第一方向和第二方向垂直，第一安装架及第二安装架分别设置在圆柱电芯的两端，且第一安装架和第二安装架固定连接；电池模组还包括套设在圆柱电芯上的液冷管，液冷管的管壁内具有供冷却液流动的换热腔室，液冷管沿其径向方向的两侧面分别开设有相互对应的进液口和出液口，进液口及出液口分别与换热腔室相连通；电芯组中相邻两个所述液冷管之间通过所述进液口和出液口相互连通。本实用新型通过液冷管的设置，可以对圆柱电芯全周进行散热，提高圆柱电芯散热效率。

Description

一种圆柱电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种圆柱电池模组。

背景技术

动力电池在使用中，需要在合适的温度下才能保证其正常的使用。目前在电池成组后，在大倍率充放电时多存在发热严重、内部温度分布不均匀等问题，严重影响电池寿命。常见的电池结构可分为方形、软包和圆柱形电池，方形和软包由于其较大的表面，保证了其与液冷板换热时较大的接触面积，换热效率高。圆柱形电池由于其特殊的圆形结构，液冷板往往无法有效与其进行接触，从而导出电芯产生的热量。

针对圆柱形电池的散热方案，常见的形式一般为底部冷板平铺式或蛇形管缠绕式等进行导热。平铺式冷板结构通过与电芯端部接触进行换热，电池单体间温差大，效果差。如公开号为CN114050347A的中国专利公开了一种圆柱电池模组，它是利用蛇形液冷管缠绕在电池模组中进行导热。让蛇形液冷管紧贴圆柱形电池的侧面，并在各个圆柱电池侧面之间的间隙中穿插，圆柱电池的正极和负极分别从圆柱电池的顶部和底部引出。此种散热方式，虽然可以提高圆柱电池的散热效果，但蛇形液冷管与每个圆柱形电芯的接触面积有限，导致散热效果也不理想。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种圆柱电池模组，来解决现有的液冷结构方式存在与圆柱电芯的接触面积有限，导致散热效果不理想的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种圆柱电池模组，所述电池模组包括第一安装架、第二安装架及沿电池模组第一方向并排设置的多排电芯组，每排电芯组均包括沿电池模组第二方向并排设置的多个圆柱电芯，第一方向和第二方向垂直，所述第一安装架及第二安装架分别设置在圆柱电芯的两端，且第一安装架和第二安装架固定连接；

所述电池模组还包括套设在圆柱电芯上的液冷管，所述液冷管的管壁内具有供冷却液流动的换热腔室，所述液冷管沿其径向方向的两侧面分别开设有相互对应的进液口和出液口，所述进液口及出液口分别与换热腔室相连通；

所述电芯组中相邻两个所述液冷管之间通过所述进液口和出液口相互连通。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述液冷管外表面沿其径向方向具有相对设置的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部远离液冷管的一侧具有第一连接面，进液口设置在第一连接面上，所述第二连接部远离液冷管的一侧具有第二连接面，出液口设置在第二连接面上，第一连接面及第二连接面均与液冷管轴线纵截面平行，所述电芯组中相邻两个所述液冷管之间通过第一连接面和第二连接面相连接。

进一步，优选的，所述第一连接面上沿液冷管轴向方向设置有卡接槽，所述第二连接面上设置有与卡接槽相配合的卡接部。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述进液口和出液口均沿液冷管轴向方向设置一个或多个。

进一步，优选的，所述进液口上向外延伸形成有用于和出液口相配合的插入部，所述插入部外周设置有密封件。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述圆柱电芯上沿其轴向方向上设置有多个层叠排布的液冷管，多个液冷管的总长度和第一安装架与第二安装架之间的间距相等。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一安装架和第二安装架上均设置有用于对圆柱电芯端部进行定位的定位槽，所述定位槽上具有供圆柱电芯的极柱伸出的贯通孔，所述第一安装架及第二安装架远离圆柱电芯的一侧均设置有电连接组件，所述电连接组件用于和圆柱电芯的极柱相连接。

进一步，优选的，所述电连接组件包括汇流排及电压采集组件，第一安装架和第二安装架表面设置有用于和汇流排相连接的定位柱，所述汇流排的焊接部分覆盖在贯通孔上方，用于和圆柱电芯的正负极柱焊接，所述电压采集组件包括采集镍片、FPC电路板及连接器，所述FPC电路板贴附在安装架表面，FPC电路板上设置有多个采集镍片，各采集镍片分别与汇流排相连接，连接器设置于FPC电路板的一端。

所述第一安装架及第二安装架远离圆柱电芯的一侧均设置有用于覆盖电连接组件的绝缘板。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的圆柱电池模组，通过第一安装架和第二安装架的配合，可以将多个圆柱电芯的两端进行固定，通过在各个圆柱电芯上套设液冷管，并在液冷管的管壁内设置换热腔室，换热腔室环绕在圆柱电芯外周侧，换热腔室内流动的冷却液可以充分与圆柱电芯全周进行接触，从而实现对圆柱电芯高效率散热；同时电芯组上的各个圆柱电芯通过液冷管相互连接，同时液冷管之间通过进液口和出液口相互连接，电芯组上的多个液冷管上的换热腔室顺次串联，从而可以实现整个电池模组中的所有圆柱电芯均能够得到高效散热；

(2)通过在液冷管外表面径向方向相对设置第一连接部和第二连接部，同时第一连接部上具有第一连接面，第二连接部上具有第二连接面，第一连接面及第二连接面均与液冷管轴线纵截面平行，电芯组中相邻两个液冷管之间通过第一连接面和第二连接面相连接，可以使液冷管彼此进行进行稳定有效的连接；

(3)通过在第一连接面上沿液冷管轴向方向设置卡接槽，第二连接面上设置与卡接槽相配合的卡接部，相邻两个液冷管之间通过卡接槽和卡接部卡合连接，可以使多个液冷管之间进行紧凑连接，提高多个液冷管之间连接后的结构稳定性；

(4)通过在圆柱电芯上沿其轴向方向上设置有多个层叠排布的液冷管，可以分别向各个液冷管中通入冷却液，从而实现圆柱电芯各个部位均匀散热。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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他的附图。

图1为本实用新型公开的圆柱电池模组的装配结构示意图；

图2为本实用新型公开的圆柱电池模组的分解示意图；

图3为本实用新型公开的液冷管的结构示意图；

图4为本实用新型公开的圆柱电芯与液冷管装配结构平面示意图；

图5为图4中A-A处平面结构示意图；

图6为本实用新型公开的第一安装架或第二安装架的立体结构示意图；

图7为本实用新型公开的电连接组件的结构示意图；

附图标记：

1、第一安装架；2、第二安装架；3、电芯组；31、圆柱电芯；4、液冷管；40、换热腔室；41、进液口；42、出液口；43、第一连接部；44、第二连接部；431、第一连接面；441、第二连接面；45、卡接槽；46、卡接部；411、插入部；412、密封件；S、定位槽；S1、贯通孔；5、电连接组件；51、汇流排；52、电压采集组件；L、定位柱；521、采集镍片；522、FPC电路板；523、连接器；D、绝缘板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2-5，本实用新型实施例公开了一种圆柱电池模组，电池模组包括第一安装架1、第二安装架2及沿电池模组第一方向并排设置的多排电芯组3，每排电芯组3均包括沿电池模组第二方向并排设置的多个圆柱电芯31，第一方向和第二方向垂直，第一安装架1及第二安装架2分别设置在圆柱电芯31的两端，且第一安装架1和第二安装架2固定连接。

在本实施例中，通过将圆柱电芯31设置在第一安装架1和第二安装架2之间，通过第一安装架1和第二安装架2的相互配合固定，可以实现将第一安装架1、多个圆柱电芯31及第二安装架2装配形成为电池模组。第一安装架1和第二安装架2可通过螺栓紧固方式进行连接。

在本实施例中，第一方向定义为电池模组宽度方向，第二方向定义为电池模组长度方向。

为了实现圆柱电芯31的散热，本实施例在上述电池模组上还设置了液冷管4，液冷管4的数量和圆柱电芯31的数量一致，液冷管4套设在圆柱电芯31上，液冷管4的内径和圆柱电芯31的外径相适配，液冷管4的管壁内具有供冷却液流动的换热腔室40，换热腔室40环绕整个液冷管4全周，液冷管4沿其径向方向的两侧面分别开设有相互对应的进液口41和出液口42，进液口41及出液口42分别与换热腔室40相连通；电芯组3中相邻两个液冷管4之间通过进液口41和出液口42相互连通。

采用上述技术方案，通过在各个圆柱电芯31上套设液冷管4，并在液冷管4的管壁内设置换热腔室40，换热腔室40环绕在圆柱电芯31外周侧，换热腔室40内流动的冷却液可以充分与圆柱电芯31全周进行接触，从而实现对圆柱电芯31高效率散热；同时电芯组3上的各个圆柱电芯31通过液冷管4相互连接，同时液冷管4之间通过进液口41和出液口42相互连接，电芯组3上的多个液冷管4上的换热腔室40顺次串联，可以通过向电池模组长度方向一端的液冷管4上进液口41通入冷却液，冷却液顺次流经各个液冷管4的换热腔室40，最后从电池模组长度方向另一端的液冷管4上的出液口42流出，从而可以实现整个电池模组中的所有圆柱电芯31均能够得到高效散热。

在本实施例中，为了避免液冷管4占用电池模组较大空间，液冷管4设置为圆管结构，但圆形液冷管4之间接触面积较小，为了使液冷管4之间能够建立起连接，方便相邻两个液冷管4之间的进液口41和出液口42能够稳定的连接。本实施例在液冷管4外表面沿其径向方向具有相对设置的第一连接部43和第二连接部44，第一连接部43和第二连接部44均为沿液冷管4径向方向向外延伸出的凸台。第一连接部43远离液冷管4的一侧具有第一连接面431，进液口41设置在第一连接面431上，第二连接部44远离液冷管4的一侧具有第二连接面441，出液口42设置在第二连接面441上，第一连接面431及第二连接面441均与液冷管4轴线纵截面平行，这样的设置，可以使第一连接面431和第二连接面441均为竖直平面，电芯组3中相邻两个液冷管4之间通过第一连接面431和第二连接面441相连接。由于第一连接面431和第二连接面441均为竖直平面，相互贴合连接后，可以增大液冷管4之间的接触面积，使液冷管4之间进行稳定有效的连接，同时液冷管4之间有效连接后，可以促使液冷管4之间的进液口41和出液口42有效连接。

由于液冷管4是套设在圆柱电芯31上的，液冷管4之间是相互接触连接的，由于圆柱电芯31在电池模组中存在安装精度问题，圆柱电芯31之间的间距可能存在一些差异，这将导致液冷管4之间并不能有效的进行连接，存在液冷管4之间连接失效，发生漏液现象。

为此，本实施例通过在第一连接面431上沿液冷管4轴向方向设置卡接槽45，第二连接面441上设置与卡接槽45相配合的卡接部46，相邻两个液冷管4之间通过卡接槽45和卡接部46卡合连接，可以使多个液冷管4之间在径向方向进行紧凑连接，提高多个液冷管4之间连接后的结构稳定性，由于液冷管4和圆柱电芯31之间存在一定的配合间隙，多个液冷管4沿电池模组长度方向紧凑连接在一起后，则不受圆柱电芯31位置精度的影响，从而保证液冷管4之间可靠性连接，避免连接处发生漏液现象。

作为一些实施方式，进液口41和出液口42均沿液冷管4轴向方向设置一个或多个。通过设置多个进液口41和出液口42，可以增大向换热腔室40内通入冷却液的流量，提高换热效率。

由于圆柱电芯31具有一定的长度，在圆柱电芯31上套设一根圆柱电芯31，可能存在冷却液在换热腔室40流动过程中，冷却液在换热腔室40内由进液端向远离进液端方向流动时，冷却液逐渐变热，这会导致圆柱电芯31换热不均匀。

为此，本实施例进液口41和出液口42均沿液冷管4轴向方向设置有多个，由此设置，可以分别向各个液冷管4中通入冷却液，各个液冷管4中的冷却液相互之间不受影响，从而实现圆柱电芯31各个部位均匀散热。多个液冷管4的总长度和第一安装架1与第二安装架2之间的间距相等，可以通过第一安装架1和第二安装来对多个液冷管4在轴向方向进行定位，避免液冷管4沿圆柱电芯31轴向窜动。

为了使相邻液冷管4之间的进液口41和出液口42之间连接更加可靠，避免冷却液在连接处泄露，本实施例在进液口41上向外延伸形成有用于和出液口42相配合的插入部411，插入部411外周设置有密封件412。由此设置，两个液冷管4相互配合时，通过插入部411插入到出液口42中，此时密封件412位于插入部411和出液口42之间，可以对冷却液进行密封。

值得注意的是，本实施例也可以不设置插入部411，直接在进液口41处设置密封件412。当进液口41和出液口42对接后，密封件412可以起到密封作用，避免冷却液泄露。本实施例中的密封件412为O型密封圈。

在本实施例中，第一安装架1和第二安装架2为对称设置的安装架，第一安装架1和第二安装架2上均设置有用于对圆柱电芯31端部进行定位的定位槽S，定位槽S上具有供圆柱电芯31的极柱伸出的贯通孔S1，第一安装架1及第二安装架2远离圆柱电芯31的一侧均设置有电连接组件5，电连接组件5用于和圆柱电芯31的极柱相连接。

作为一些较佳实施方式，参照附图6和7所示，电连接组件5包括汇流排51及电压采集组件52，第一安装架1和第二安装架2表面设置有用于和汇流排51相连接的定位柱L，汇流排51的焊接部分覆盖在贯通孔S1上方，用于和圆柱电芯31的正负极柱焊接，电压采集组件52包括采集镍片521、FPC电路板522及连接器523，FPC电路板522贴附在安装架表面，FPC电路板522上设置有多个采集镍片521，各采集镍片521分别与汇流排51相连接，连接器523设置于FPC电路板522的一端。

作为一些实施例而言，本实施例可以根据圆柱电芯31的串并联设计要求，预先制作出电连接组件5，在实际作业过程中，可以将采集镍片521的一端与FPC电路板522进行焊接，另一端与汇流排51进行焊接，FPC电路板522的输出端与连接器523连接，整个电连接组件5组成为一个模块整体，然后将FPC电路板522通过双面胶粘贴在第一安装架1远离圆柱电芯31的一面，再将多个汇流排51按照串并联关系分别设置在相应的贯通孔S1上，并通过定位柱L和第一安装架1进行装配，可以采用定位柱L热铆方式，实现汇流排51在第一安装架1上进行固定，使第一安装架1和电连接组件5组成为一个整体。相应的第二安装架2也和电连接组件5组成一个整体。

将多个液冷管4进行连接，再将圆柱电芯31插入到液冷管4中，将第一安装架1和第二安装架2分别置于圆柱电芯31两端，保证圆柱电芯31的端部位于定位槽S中，将第一安装架1和第二安装架2进行固定连接，最后通过焊接方式，将汇流排51和圆柱电芯31的极柱进行焊接，从而实现电连接组件5和圆柱电芯31实现电连接。

采用上述技术方案，通过一体化来料设置，在电池模组成组时，只需要将圆柱电芯31和安装架进行连接，最后将汇流排51与圆柱电芯31的极柱焊接即可，无需再进行汇流排51的摆放，以及采集镍片521的焊接，大大节省了圆柱电池成组的装配效率。

第一安装架1及第二安装架2远离圆柱电芯31的一侧均设置有用于覆盖电连接组件5的绝缘板D，可以对电连接组件5进行隔绝防护，避免电池模组在使用过程中，电连接组件5和其他带电设备造成短路。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种圆柱电池模组，所述电池模组包括第一安装架(1)、第二安装架(2)及沿电池模组第一方向并排设置的多排电芯组(3)，每排电芯组(3)均包括沿电池模组第二方向并排设置的多个圆柱电芯(31)，第一方向和第二方向垂直，所述第一安装架(1)及第二安装架(2)分别设置在圆柱电芯(31)的两端，且第一安装架(1)和第二安装架(2)固定连接；

其特征在于；所述电池模组还包括套设在圆柱电芯(31)上的液冷管(4)，所述液冷管(4)的管壁内具有供冷却液流动的换热腔室(40)，所述液冷管(4)沿其径向方向的两侧面分别开设有相互对应的进液口(41)和出液口(42)，所述进液口(41)及出液口(42)分别与换热腔室(40)相连通；

所述电芯组(3)中相邻两个所述液冷管(4)之间通过所述进液口(41)和出液口(42)相互连通。

2.如权利要求1所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述液冷管(4)外表面沿其径向方向具有相对设置的第一连接部(43)和第二连接部(44)，所述第一连接部(43)远离液冷管(4)的一侧具有第一连接面(431)，进液口(41)设置在第一连接面(431)上，所述第二连接部(44)远离液冷管(4)的一侧具有第二连接面(441)，出液口(42)设置在第二连接面(441)上，第一连接面(431)及第二连接面(441)均与液冷管(4)轴线纵截面平行，所述电芯组(3)中相邻两个所述液冷管(4)之间通过第一连接面(431)和第二连接面(441)相连接。

3.如权利要求2所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述第一连接面(431)上沿液冷管(4)轴向方向设置有卡接槽(45)，所述第二连接面(441)上设置有与卡接槽(45)相配合的卡接部(46)。

4.如权利要求1或3所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述进液口(41)和出液口(42)均沿液冷管(4)轴向方向设置有一个或多个。

5.如权利要求4所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述进液口(41)上向外延伸形成有用于和出液口(42)相配合的插入部(411)，所述插入部(411)外周设置有密封件(412)。

6.如权利要求1所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述圆柱电芯(31)上沿其轴向方向上设置有多个层叠排布的液冷管(4)，多个液冷管(4)的总长度和第一安装架(1)与第二安装架(2)之间的间距相等。

7.如权利要求1所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述第一安装架(1)和第二安装架(2)上均设置有用于对圆柱电芯(31)端部进行定位的定位槽(S)，所述定位槽(S)上具有供圆柱电芯(31)的极柱伸出的贯通孔(S1)，所述第一安装架(1)及第二安装架(2)远离圆柱电芯(31)的一侧均设置有电连接组件(5)，所述电连接组件(5)用于和圆柱电芯(31)的极柱相连接。

8.如权利要求7所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述电连接组件(5)包括汇流排(51)及电压采集组件(52)，第一安装架(1)和第二安装架(2)表面设置有用于和汇流排(51)相连接的定位柱(L)，所述汇流排(51)的焊接部分覆盖在所述定位槽(S)上方，用于和圆柱电芯(31)的正负极柱焊接，所述电压采集组件(52)包括采集镍片(521)、FPC电路板(522)及连接器(523)，所述FPC电路板(522)贴附在安装架表面，FPC电路板(522)上设置有多个采集镍片(521)，各采集镍片(521)分别与汇流排(51)相连接，连接器(523)设置于FPC电路板(522)的一端。

9.如权利要求7所述的圆柱电池模组，其特征在于：所述第一安装架(1)及第二安装架(2)远离圆柱电芯(31)的一侧均设置有用于覆盖电连接组件(5)的绝缘板(D)。