一种液冷动力电池模组结构

技术领域

本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种电池模组集成液冷装置，特别涉及一种液冷动力电池模组结构。

背景技术

随着全球能源危机及环境污染的日益严峻，新能源汽车逐渐成为世界各国的发展战略之一。动力电池为车辆提供部分甚至全部的动力，被誉为新能源汽车的“心脏”。因此，电池系统的优劣直接决定新能源汽车的性能是否达标。若动力电池自身温度过高，会使其内部化学反应的速率超过设定的安全阈值，造成诸如极片等危险区域结构上的破坏。高温下电池的实际容量和内阻与额定值相比也会有较大变化，造成整个电池模块过充电现象，严重影响电池的使用寿命。

维持不同工况下电池内部温度的热均匀性，对电池组性能的保持至关重要。电池模块内部各个电池的内阻和实际容量会因为内部温度不均匀性产生巨大的差异，从而导致一部分电池正常工作的工况下，另一部分电池已经出现了过充电和过放电的现象，严重影响了电池的寿命和使用性能。所以，根据具体的电池模块的总体布置，为其设计一款能同时降低电池最高温度和改善其内部热不均匀性的相配套的冷却系统十分必要。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种矩阵式动力电池模组液冷结构，以解决能同时降低电池最高温度和改善其内部热不均匀性的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种液冷动力电池模组结构，由多个电芯单体2和液冷壳体6组成，采用镀镍铜排连接；

所述液冷壳体设置多个通孔，以放置电芯单体2；

所述电芯单体2之间内置多个横向流道3与纵向流道4；

所述液冷壳体6侧面开有流体的进口7和出口8，其内部设有相通的各支路流道；所述进口7和出口均8设置汇流槽5；

装配时，在电芯单体2外表面涂抹一层导热硅脂；所述电芯单体2上安装两个温度采集器，以测量电池模组的最高温度和最低温度；

所述液冷壳体6表面覆盖塑料绝缘板，并包裹气凝胶。

进一步地，所述电芯单体2为4个。

进一步地，所述通孔为4个，通孔位置均匀分布。

进一步地，所述电芯单体2为方型电芯，具体为CE540三元电芯，各个CE540三元电芯之间采用1并4串的方式进行连接。

进一步地，所述液冷壳体6采用6061系铝合金制成，进出口均在短边侧，进口管和出口管均向外延伸。

进一步地，所述液冷壳体6的进口7和出口8分别位于两个短边侧，其中进口7位于短边的上部位置，出口8位于短边的下部，形成一进一出的流道结构。

进一步地，所述塑料绝缘板覆盖在液冷壳体6的侧面和底部。

进一步地，所述液冷壳体6表面包裹2层气凝胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明液冷动力电池模组结构，模组由4颗方型电芯、液冷壳体和镀镍铜排组成；液冷壳体设置2×2个尺寸为148.5mm×29mm×119mm的通孔以放置尺寸为148.5mm×29mm×119mm的CE540三元电芯；为了增强换热，电池之间内置多个横向与纵向流道，在结构的侧面开有流体的进口和出口，结构内部有相通的各支路流道，流道截面尺寸均为7.1mm2-28.3mm2，纵向流道的高度为105mm，壳体整体尺寸为342mm×103mm×140.5mm；进口和出口均设置了汇流槽结构，汇流槽有分流和降低压差的作用，同时减轻了散热结构的质量；优化了流道组合并制备一进一出的液冷壳体，新型液冷壳体兼具散热、均温和热蔓延抑制作用。

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，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为电池模组的整体结构示意图；

图2为电池模组三维模型图；

图3为电池模组俯视图；

图4为底部温度传感器安装位置图；

图5冷却水道流向图。

图中：1.汇流排 2.电芯单体 3.横向流道 4.纵向流道 5.汇流槽 6.液冷壳体 7.进口 8.出口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

下面结合附图和实施例对本发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图3所示，本发明液冷动力电池模组结构，由多个电芯单体2和液冷壳体6组成，采用镀镍铜排连接。具体地，所述电芯单体2为4个。

所述液冷壳体设置多个通孔，以放置电芯单体2。具体地，所述通孔为4个。所述电芯单体2为方型电芯，具体为CE540三元电芯。

电芯单体2之间内置多个横向流道3与纵向流道4。为了便于设置进出口，电池通孔位置均匀分布。为了增强换热，在矩阵式动力电池模组液冷结构的侧面开有流体的进口7和出口8，结构内部有相通的各支路流道。进口7和出口均8设置了汇流槽结构，汇流槽5有分流和降低压差的作用，同时减轻了散热结构的质量。

所述液冷壳体6采用6061系铝合金制成，进出口均在短边侧。进口管和出口管均向外延伸。

所述液冷壳体6的一个进口7和一个出口8的位置分别位于两个短边侧，其中进口7位于短边的上部位置，出口8位于短边的下部，形成一进一出的流道结构。

装配时，在电池外表面涂抹一层导热硅脂用来减少触热阻的影响。

温度采集器安置在电池裸露在空气的上部以测量电池最高温度，并且在进口处电池裸露在空气的下部也安置一个温度采集器以测量电池模组的最低温度。为了降低温度采集器的监测误差，将温度采集器测温端锡焊在电池表面上。

将塑料绝缘板，覆盖在液冷壳体6的侧面和底部，防止电芯单体2因挤压变形与上下箱体结构接触导致漏电短路。

在液冷壳体6表面包裹2层气凝胶，以减少热损耗。

采用镀镍硬铜排的连接方式，以提高模组的最大电流承载值。

本发明将冷却系统集成模组壳体上，在固定电芯的同时又能起到冷却降温效果，大大减少了接口和零件的数量，降低了冷却管路发生泄漏导致电池模组短路的风险，并且通过冷却液流道的外壁直接与电池模组接触提高了冷却效果。

实施例1

一种液冷动力电池模组结构，由4个CE540三元电芯和液冷壳体6组成，采用镀镍铜排连接。

其中，所述液冷壳体6设置2×2个尺寸为148.5mm×29mm×119mm的通孔以放置CE540三元电芯。液冷壳体6之间内置多个横向流道3与纵向流道4，相邻电池通孔两边之间的距离为15mm。为了增强换热，在液冷动力电池模组结构的侧面开有流体的进口7和出口8，进口7和出口8的截面面积分别为12.6mm

液冷壳体6采用6061系铝合金材质，进出口均在短边侧，进口管和出口管均向外延伸15-20mm，尺寸分别为内径4-6mm、外径8-10mm和内径3-5mm、外径7-9mm的圆形流道，横向流道为直径3-5mm的圆形流道，纵向流道高度为105mm，直径适当加大至5-7mm以便于减小加工误差。采用CE540方型电芯，尺寸为28.5mm×148mm×118mm。，标称容量为74Ah，充电的上限截止电压为4.35V，放电的下限截止电压为2.5V，重量为1.2kg，允许的最大放电电流为120A。装配时，在电池外表面涂抹一层导热硅脂用来减少触热阻的影响。各个CE540三元电芯之间采用1并4串的方式进行连接。单个壳体重量9.6kg，整个模组总质量为15kg。

如图4所示，温度采集器安置在各个电池裸露在空气的上部以测量电池最高温度，并且在进口处裸露在空气的下部也安置一个温度采集器以测量电池模组的最低温度。为了降低温度采集器的监测误差，将温度采集器测温端锡焊在电池表面上。

如图5所示，液冷壳体6一个进口7和一个出口8的位置分别位于两个短边侧，其中，进口7位于短边的上部位置，出口8位于短边的下部，形成一进一出的对称结构。纵向流道4和横向流道3间距尺寸为152mm和39mm，在容易加工基础上保证电池模组尽可能紧凑。将塑料绝缘板覆盖在液冷壳体6的侧面和底部，防止镍片与壳体结构接触导致漏电短路。在液冷壳体6表面包裹2层厚度为10mm、导热系数为0.02W/(m·K)的气凝胶，以减少热损耗。采用的35mm×90mm×2mm的镀镍硬铜排的连接方式，以提模组系统的最大电流承载值。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。